eines de màquines CNC d'alta qualitat

Aquestes sis paraules contenen tres capes de conceptes, mirem cada capa més de prop.

Un Handtmann PBZ HD amb cinc eixos màquina de fregida CNC

Primer, què és una "eina de màquina"?

En un sentit estret, "eina de màquina" normalment es refereix a "eina de tallar màquines" (en un sentit estret, és perquè també hi ha eines aditives de màquina de fabricació com l'impressió en 3D o altres eines especials), que utilitzen mètodes de tallar per processar treballs en parts de màquina. És a dir, les eines de màquina són les màquines que fabricen màquines, així que també són conegudes com "màquines de treball". En japonès es diuen "màquines de treball" (こさくき), i en anglès, es diuen "màquines de treball".

La primera eina real de màquina era una màquina avorrida, inventada pel industrialist a britànic John Wilkinson el 1775. La motivació original per inventar aquesta avorrida màquina era resoldre el problema pràctic de fabricar barris de canó d'alta precisió a l'exèrcit en aquell moment.

La màquina avorrida és un procés de tall que utilitza eines de tall per ampliar el diàmetre interior dels forats o d'altres contorns circulars en obres rotants. Corresponde al gir, que és un procés de tall que utilitza una eina per reduir el diàmetre exterior d'una obra en gir o per formar la cara final. [2]

Procesos avorrits (esquerra) i girats (dreta)

El Wilkinson de 47 anys, després d'esforços continus a la fàbrica del seu pare, va crear finalment aquesta nova màquina que pot produir barrils de can ó amb rara precisió. El principi de treball és girar el tronc fixe de l'eina aburrida a través d'una roda d'aigua i empurrar-la en relació amb el tronc de treball cilindric. El tronc fixe de l'eina aburrida passa pel cilindre i està suportat a ambdós extrems. Gràcies al moviment relativ entre l'eina i el tronc de treball, el material està aburrit en un forat cilindric d'alta precisió.

Diagrama esquemàtic de la primera màquina avorrida

I després la màquina avorrida va ser utilitzada per a màquinar cilindres de motor de vapor. La raó és que després que James Watt va inventar el motor de vapor, va trobar molt difícil fabricar cilindres de motor de vapor utilitzant mètodes de falsificació, i degut a la baixa precisió de fabricació i la gran fuga d'aire dels cilindres, la fabricació i la millora d'eficiència del motor de vapor estaven limitades. [3] Després d'adoptar aquesta avorrida màquina, es poden fabricar cilindres d'alta precisió de més de 50 pulgades, millorant considerablement la qualitat de processament i l'eficiència de producció dels cilindres de motor a vapor, i així aconseguint un gran èxit.

Després, per satisfer les necessitats de diverses tècniques de processament, van aparèixer diferents tipus d'eines de màquina, com ara llats, màquines de fregat, avions, mollers, perforadores, etc. [4]

Procesos de perforació (esquerra) i milició (dreta)

Llavors, què és una "eina de màquina CNC"?

El primer ordinador electrònic va néixer el 14 de febrer de 1946 a la Universitat de Pennsylvania als Estats Units. La motivació inicial del seu desenvolupament va ser fabricar un dispositiu de computació "electrònic" que va substituir els relais amb tubs electrònics a petició de l'exèrcit dels EUA en el context de la Segona Guerra Mundial, per calcular la trajectòria de les bombolles.

Seis anys després, el 1952, Parsons va col·laborar amb l'Institut de Tecnologia de Massachusetts (MIT) per desenvolupar la primera eina de control numèric (NC) (també coneguda com una "eina de control digital") combinant un sistema de control numèric basat en ordinadors electrònics amb una màquina de fregament de Cincinnati. Des de llavors, les eines tradicionals de màquina van patir un canvi qualitatiu, marcant el principi de l'era del CNC per a màquines. [5]

La primera eina de màquina CNC

Seis anys després, el 1958, el MIT va col·laborar amb múltiples empreses sota el patrocini de l'exèrcit dels EUA per desenvolupar APT (eines de programació automàtica), un llenguatge de programació informàtica d'alt nivell utilitzat per generar instruccions de treball per les eines de màquina CNC. El mètode més comú és l'ús d'instruccions de format RS-274, comument anomenats "codi G". [7]

Amb el desenvolupament continu de la tecnologia informàtica, els microprocessadors s'han aplicat al control digital, millorant greument les seves funcions. Aquest tipus de sistema s'anomena Computer Digital Control (CNC), Computer Numerical Control）， L'eina de màquina que aplica aquest sistema també es coneix com una eina de màquina CNC, una eina de control numèric controlada per ordinador, o simplement anomenada "eina de màquina CNC".

La tecnologia de control numèric en les eines de màquina CNC és un mètode tècnic que utilitza senyals digitals per controlar el moviment i el procés de màquina de l'eina. Una eina de màquina CNC és una eina que utilitza tecnologia CNC, o està equipada amb un sistema CNC. El Quint Comité Técnic de la Federació Internacional de Procesament de Informació (IFIP) defineix una eina de màquina CNC com una eina equipada amb un sistema de control de programes. Aquest sistema de control pot processar lògicament els programes amb codis de control o altres instruccions simbóliques, descodificar-los, representar-los amb números codificats i introduir-los al sistema CNC a través de portadores d'informació. Després del càlcul i el processament, el dispositiu CNC emet diversos senyals de control per controlar l'acció de l'eina de la màquina, i les parts es processen automàticament segons els requisits.

El procés de màquina de les eines de màquina CNC

El processament de màquines CNC divideix les coordenadas de moviment de l'eina i la peça de treball en algunes unitats mínimas, a saber, el desplaçament mínim. El sistema CNC movimenta les coordenadas en diversos desplaçaments mínimos segons els requisits del programa de part (i.e. controla la trajectòria del moviment de l'eina), aconseguint així un moviment relativ entre l'eina i la peça de treball i completant la màquina de la part.

El moviment relativ de l'eina al llarg de cada eix de coordenadas es mesura en unitats d'equivalent de puls (mm/puls). Quan el camí de tall és una línia recta o arc, el dispositiu CNC fa "densificació de punts de dades" entre els valors inicials i finals de les coordenadas del segment o arc de línia, calcula una sèrie de valors de punts intermedis de coordenadas, i després surt impuls a cada coordenada segons els valors de punts intermedis de coordenadas per assegurar que el contorn desitjat de línia recta o arc és processat.

La densificació de punts de dades fets pels dispositius CNC es diu interpolació, i generalment els dispositius CNC tenen la funció d'interpolar funcions bàsiques (com les funcions linears i circulars). De fet, la màquina de qualsevol part de curva L en una eina de màquina CNC es aproxima per les funcions matemàtiques bàsiques que el dispositiu CNC pot gestionar, com les línies, arcs, etc. Naturalment, l'error d'aproximació ha de satisfer els requisits del dibuix.

Comparat amb les eines de màquina tradicionals, les eines de màquina CNC tenen els següents avantatges:

Alta precisió de processament i qualitat estable. Per cada producció de puls del sistema CNC, el desplaçament de les parts en moviment de l'eina de la màquina s'anomena l'equivalent de puls. L'equivalent de puls de les eines de màquina CNC és generalment 0,001 mm, i les eines de màquina CNC d'alta precisió poden arribar a 0,0001 mm, amb una resolució de moviment molt més alta que les eines de màquina normal. A més, les eines de màquina CNC tenen dispositius de detecció de posició que poden proporcionar feedback al sistema CNC sobre el desplaçament real de les parts en moviment o l'angle del screw i del servo motor, i compensar-lo. Per tant, es pot aconseguir una precisió màquinària més alta que la pròpia eina. La qualitat de les parts processades per eines de màquina CNC està garantida per l'eina de màquina i no està afectada per errors operatius, així que la consistencia de la mida de la mateixa partida de parts és bona i la qualitat està estable. Capaç de processar parts complexes que són difícils o impossibles de processar amb eines ordinàries. Per exemple, les eines de màquina CNC que utilitzen un enllaç de dos eixos o més de dos eixos poden processar parts curves del cos, parts de càmera i diverses parts curves espacials complexes amb generatrix curved. Alta eficiència de producció. La velocitat de l'espinage i l'interval d'alimentació de les eines de la màquina CNC són més grans que les de les eines de la màquina normal, i la bona rigiditat estructural permet que les eines de la màquina CNC utilitzen grans quantitats de tall, estalviant efectivament temps de maneuver. Per al processament de determinades parts complexes, si s'utilitza un centre de màquina CNC amb un dispositiu de canvi automàtic d'eines, pot aconseguir un processament continu de múltiples processos sota un clamp, reduir el temps d'obrat de productes semiacabats i millorar la productivitat de manera més significativa. Una forta adaptabilitat al redissenyament del producte. Després del disseny modificat de les parts màquinades, només és és necessari canviar el programa de màquina de les parts i ajustar els paràmetres de les eines de la màquina CNC per aconseguir la màquina de les parts modificades, reduint molt el cicle de preparació de producció. Per tant, les eines de màquina CNC poden transicionar ràpidament del processament d'un tipus de part al processament d'un altre disseny modificat de part, que proporciona gran conveniència per al processament de productes de prova únics i petits i freqüents actualitzacions de l'estructura del producte. Beneficiàries pel desenvolupament de la tecnologia de fabricació cap a una automatització completa. Les eines de màquina CNC són l'equipament bàsic per a l'automatització del processament mecànic. Sistemes d'automatització integrats com FMC (Centre de màquines flexibles), FMS (Sistema de Fabricació Flexible), CIMS (Sistema de Fabricació Integrada Computadora), etc., construïts sobre eines de màquina CNC, permeten l'integració, la intel·ligència i l'automatització de la fabricació mecànica. Això és perquè el sistema de control de les eines de màquina CNC adopta informació digital i entrada de codi estandaritzada, i té interfaces de comunicació, facin fàcil aconseguir la comunicació de dades entre eines de màquina CNC. És més adequat per connectar ordinadors per formar una xarxa de control industrial, realizant el càlcul, la gestió i el control de processos de producció automatitzats. Una forta funció de monitorització i l'habilitat de diagnosticar errors. El sistema CNC no només controla el moviment de l'eina de la màquina, sinó també proporciona una monitorització completa de l'eina de la màquina. Per exemple, es pot fer un alerta precoce i un diagnòstic de fautes per alguns factors que provoquen fautes, millorant molt l'eficiència del manteniment. Reduir la intensitat laboral dels treballadors i millorar les condicions laborals. Finalment, quina és una "eina de màquina CNC d'alta qualitat"?

La definició d'eines de màquina CNC "d'alta velocitat" o "d'alta velocitat": eines de màquina CNC amb funcions com alta velocitat, precisió, intel·ligència, composit, enllaç de múltiples eixos, comunicació de xarxa, etc. El seu desenvolupament simbolitza que la indústria actual de fabricació d'eines de màquina del país ocupa una etapa avançada en el desenvolupament de l'indústria mundial d'eines de màquina. Per tant, a nivell internacional, les tecnologies d'eines de màquina d'alta qualitat, com cinc eixos, vinculen les eines de màquina CNC, s ón considerades com un símbol important de la industrializació d'un [10]

DMG Five Axis Machining Center

Les eines de màquina CNC es poden dividir en tres nivells segons el seu nivell funcional: baix, mitjà i alt. Aquest mètode de classificació s'utilitza ampliament a la Xina. Els límits entre baix, mitjà i alt punt són relativas, i les normes de classificació varien en diferents períodes. Basant en el nivell actual de desenvolupament, es pot distingir generalment dels següents aspectes (és clar, aquesta classificació no pot incloure tots els indicadors):

Comparació d'eines màquines CNC d'alta, mitjana i baixa intensitat

Amb el desenvolupament de la tecnologia de producció avançada, es necessiten eines modernes de màquines CNC per desenvolupar cap a funcions de alta velocitat, alta precisió, alta fiabilitat, intel·ligència i més completas.