Použití technologie číslicového řízení přineslo kvalitativní změny do tradičního zpracovatelského průmyslu, a to zejména v posledních letech. Vývoj mikroelektroniky a výpočetní techniky přinesl novou vitalitu do technologie číslicového řízení. Technologie číslicového řízení a zařízení číslicového řízení jsou důležitými základy pro průmyslovou modernizaci v různých zemích.

Číslicové řídicí obráběcí stroje jsou hlavním vybavením moderního zpracovatelského průmyslu, nezbytným zařízením pro přesné obrábění, důležitým symbolem technické úrovně moderních obráběcích strojů a moderního strojírenského průmyslu a strategickým materiálem souvisejícím s národním hospodářstvím a živobytí lidí a špičkovou konstrukcí národní obrany. Všechny průmyslové země na světě proto přijaly hlavní opatření k rozvoji vlastní technologie číslicového řízení a jeho průmyslových odvětví.

CNC číslicové řízení obrábění

CNC je zkratka pro Computer Numberical Control v angličtině, což znamená "řízení počítačových dat", což je jednoduše "zpracování číslicového řízení".

Číslicové řízení zpracování je pokročilá technologie zpracování v dnešní strojní výrobě. Jedná se o automatizovanou metodu zpracování s vysokou účinností, vysokou přesností a vysokou flexibilitou. Je to vstup programu číslicového řízení obrobku do obráběcího stroje a obráběcí stroj automaticky zpracovává obrobek, který splňuje přání lidí pod kontrolou těchto dat, aby vytvořil úžasné produkty.

Technologie číslicového řízení zpracování může účinně řešit složité, přesné a malé dávky vyměnitelné problémy zpracování, jako jsou formy, a plně se přizpůsobit potřebám moderní výroby. Důrazně vyvíjející technologie zpracování číslicového řízení se pro naši zemi stala důležitým způsobem, jak urychlit hospodářský rozvoj a zlepšit nezávislé inovační schopnosti. V současné době je použití číslicových kontrolních obráběcích strojů v naší zemi stále běžnější a schopnost zvládnout programování číslicového řízení strojů je důležitým způsobem, jak dát plnou hru jeho funkcím.

Číslicové řídicí obráběcí stroje jsou typickým mechatronickým produktem, integrují mikroelektroniku, výpočetní techniku, měřicí techniku, senzorovou technologii, technologii automatického řízení a technologii umělé inteligence a další pokročilé technologie a jsou úzce spojeny s obráběcí technologií, je to nová generace mechanické výrobní technologie a zařízení.

Složení CNC číslicového řídicího stroje

Číslicový řídicí stroj je automatizační zařízení, které integruje obráběcí stroje, počítače, motory a technologie, jako je tažení, dynamické řízení a detekce. Mezi základní komponenty číslicového řídicího obráběcího stroje patří řídicí médium, číslicové řídicí zařízení, servo systém, zpětnovazební zařízení a tělo obráběcího stroje, jak je znázorněno na obrázku

1. Řídící médium

Řídící médium je médium, které ukládá všechny akční nástroje vzhledem k informacím o poloze obrobku požadovaným pro číslicové řízení obrábění. Zaznamenává program obrábění části. Řídící médium se proto týká nosiče informací, který přenáší informace o obrábění části do zařízení číslicového řízení. Existuje mnoho forem řídicích médií, které se liší podle typu číslicového řídicího zařízení. Běžně používané jsou perforovaná páska, perforovaná karta, magnetická páska, magnetický disk atd. S vývojem technologie číslicového řízení jsou perforovaná páska a perforovaná karta obvykle eliminovány. Způsob použití softwaru CAD / CAM pro programování v počítači a poté komunikaci s numerickým řídicím systémem pro přímý přenos programu a dat do zařízení číslicového řízení je stále více používán.

2, číslicové řídicí zařízení

Číselné řídicí zařízení je jádrem obráběcího stroje pro číslicové řízení, který je označován jako "centrální systém". Moderní obráběcí stroje pro číslicové řízení používají počítačové číslicové řídicí zařízení CNC. Číselné řídicí zařízení zahrnuje vstupní zařízení, centrální procesor (CPU) a výstupní zařízení atd. Číselné řídicí zařízení může dokončit vstup, ukládání, transformaci, interpolaci a realizovat různé řídicí funkce.

3. Servo systém

Servo systém je hnací část, která přijímá pokyny číslicového řídicího zařízení a řídí pohyb pohonu obráběcího stroje. Zahrnuje pohonnou jednotku vřetena, pohonnou jednotku napájení, motor vřetena a napájecí motor. Při práci servo systém přijímá informace o příkazu systému číslicového řízení a porovnává je se signály zpětné vazby polohy a rychlosti podle požadavků příkazové informace, řídí pohyblivé části nebo výkonné části obráběcího stroje k provozu a zpracovává části, které splňují požadavky výkresů.

4. Zpětná vazba zařízení

Zpětnovazební zařízení se skládá z měřicích prvků a odpovídajících obvodů. Jeho funkcí je detekce rychlosti a posunu a zpětná vazba informací za účelem vytvoření řízení s uzavřenou smyčkou. Některé číslicové řídicí obráběcí stroje s nízkými požadavky na přesnost a bez zpětné vazby se nazývají systémy s otevřenou smyčkou.

5. Tělo obráběcího stroje

Tělo stroje je entitou číslicového řídicího obráběcího stroje, což je mechanická část, která dokončuje skutečné řezání, včetně těla postele, základny, stolu, sedla postele, vřetena atd.

Vlastnosti CNC obráběcí technologie

CNC proces číslicového řízení obrábění také dodržuje zákon o obrábění, který je zhruba stejný jako proces obrábění běžných obráběcích strojů. Vzhledem k tomu, že se jedná o automatizované obrábění, které používá technologii řízení počítače na obrábění, má vlastnosti vysoké účinnosti obrábění a vysoké přesnosti. Obráběcí proces má své vlastní jedinečné vlastnosti. Proces je složitější a uspořádání pracovních kroků je podrobnější a pečlivější.

CNC proces číslicového řízení obrábění zahrnuje výběr nástrojů, stanovení řezných parametrů a návrh cesty řezného procesu. CNC proces číslicového řízení obrábění je základem a jádrem programování číslicového řízení. Pouze v případě, že je proces přiměřený, může být sestaven vysoce účinný a vysoce kvalitní program číslicového řízení. Standardy pro měření kvality programů číslicového řízení jsou: minimální doba obrábění, minimální ztráta nástroje a nejlepší obrobek.

Proces číslicového řízení obrábění je součástí celkového obráběcího procesu obrobku, nebo dokonce procesu. Musí spolupracovat s dalšími procesy vpředu a vzadu, aby konečně splnil požadavky na montáž celého stroje nebo formy, aby bylo možné zpracovat kvalifikované díly.

Postupy číslicového řízení zpracování se obecně dělí na hrubé zpracování, zpracování se středním a hrubým úhlem, semifinální a dokončovací kroky.

Programování číslicového řízení CNC

Číslicové programování řízení je celý proces od výkresu dílů až po program číslicového řízení obrábění. Jeho hlavním úkolem je vypočítat kontrolní bod řezačky (bod umístění řezačky označovaný jako bod CL) při obrábění. Kontrolní bod řezačky je obecně brán jako průsečík osy nástroje a povrchu nástroje a vektor osy nástroje je také uveden ve víceosém obrábění.

Číselný řídicí obráběcí stroj je založen na požadavcích vzoru obrobku a procesu obrábění a množství pohybu, rychlosti a akce, rychlosti vřetena, směru otáčení vřetena, upnutí hlavy řezačky, uvolnění hlavy řezačky a chlazení operací použitého nástroje a různých součástí jsou sestaveny do programového listu ve formě specifikovaného číselného řídicího kódu, který je vložen do speciálního počítače obráběcího stroje. Poté, co systém číslicového řízení sestaví, vypočítá a logicky zpracuje podle vstupních pokynů, vydává různé signály a pokyny a řídí každou část, aby zpracoval různé tvary obrobků podle specifikovaného posunutí a sekvenčních akcí. Programování má proto velký vliv na účinnost nástroje číslicového řízení.

Číslicové řídicí obráběcí stroje musí zadat instrukční kódy představující různé funkce do číselného řídicího zařízení ve formě programu a pak číselné řídicí zařízení provádí zpracování výpočtů a poté vysílá impulsní signály pro řízení provozu různých pohyblivých částí stroje číslicového řízení, aby bylo dokončeno řezání dílů.

V současné době existují dva standardy pro programy číslicového řízení: ISO mezinárodní organizace pro normalizaci a EIA Americké asociace elektronického průmyslu. Kódy ISO se používají v naší zemi.

S rozvojem technologie, 3D programování číslicového řízení je obecně zřídka ručně naprogramován, a komerční CAD / CAM software se používá.

CAD / CAM je jádrem počítačového programovacího systému a jeho hlavní funkce zahrnují vstup / výstup dat, výpočet a úpravu obráběcí stopy, nastavení parametrů procesu, simulaci obrábění, postprocesní zpracování numerického řídicího programu a správu dat.

V současné době, v naší zemi uživateli, jako je, programování číslicového řízení výkonný software Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA a tak dále. Každý software pro principy programování číslicového řízení, metody zpracování grafiky a metody zpracování jsou podobné, ale každý má své vlastní vlastnosti.

CNC číslicové řídicí kroky obráběcích dílů

1. Analyzujte výkresy dílů, abyste pochopili celkovou situaci obrobku (geometrie, materiál obrobku, požadavky na proces atd.)

2. Určete technologii zpracování číslicového řízení dílů (obsah zpracování, způsob zpracování)

3, provést potřebné číselné výpočty (bazický bod, výpočet souřadnic uzlu)

4. Napište list programu (různé obráběcí stroje se budou lišit, postupujte podle uživatelské příručky)

5. Ověření programu (zadejte program do obráběcího stroje a proveďte grafickou simulaci pro ověření správnosti programování)

6. Obrábění obrobku (dobré řízení procesu může ušetřit čas a zlepšit kvalitu zpracování)

7. Přijetí obrobku a analýza chyb v kvalitě (obrobek je zkontrolován a kvalifikovaný do dalšího. Pokud selže, příčina chyby a metoda opravy se zjistí pomocí analýzy kvality).

Historie vývoje obráběcích strojů pro číslicové řízení

Po druhé světové válce se většina výroby ve zpracovatelském průmyslu spoléhala na ruční ovládání. Poté, co pracovníci četli výkresy, ručně ovládali obráběcí stroje a zpracované díly. Tímto způsobem byla výroba výrobků drahá, neefektivní a kvalita nebyla zaručena.

Na konci 40. let inženýr ve Spojených státech, John Parsons, vymyslel metodu děrování otvorů v kartonové kartě, která představuje geometrii obráběných dílů, a pomocí tvrdé karty řídil pohyb obráběcího stroje. V té době to byl jen nápad.

V roce 1948 ukázal Parsons svůj nápad americkému letectvu. Poté, co ho americké letectvo vidělo, vyjádřilo velký zájem, protože americké letectvo hledalo pokročilou metodu zpracování v naději, že vyřeší problém zpracování modelů tvaru letadel. Vzhledem ke složitému tvaru modelu, vysokým požadavkům na přesnost a obtížnosti přizpůsobení se obecnému vybavení americké letectvo okamžitě pověřilo a sponzorovalo Massachusettský technologický institut (MIT), aby provedl výzkum a vyvinul tento cardboard-controlled obráběcí stroj. Konečně v roce 1952 MIT a Parsons spolupracovali a úspěšně vyvinuli první demonstrační stroj. Do roku 1960 byl rychle vyvinut relativně jednoduchý a ekonomický vrtací stroj s bodovým řízením a lineární číslicový řídicí frézka, která postupně podporovala stroj číslicového řízení v různých odvětvích zpracovatelského průmyslu.

Historie CNC obrábění prošla více než půl století a systém číslicového řízení NC se také vyvinul od nejranějšího řízení analogového signálního obvodu až po extrémně komplexní integrovaný obráběcí systém a metoda programování byla také ručně vyvinuta do inteligentního a výkonného integrovaného systému CAD / CAM.

Pokud jde o naši zemi, vývoj technologie číslicového řízení je relativně pomalý. Pro většinu dílen v Číně je zařízení relativně zaostalé a technická úroveň a koncepce personálu jsou zaostalé, což se projevuje jako nízká kvalita zpracování a účinnost zpracování a často zpožďuje dodací lhůtu.

První generace NC systému byla představena v roce 1951 a jeho řídicí jednotka byla složena převážně z různých ventilů a analogových obvodů. V roce 1952 se narodil první CNC obráběcí stroj a vyvinul se z frézky nebo soustruhu na obráběcí centrum, které se stalo klíčovým zařízením v moderní výrobě.

Druhá generace NC systému byla vyrobena v roce 1959 a byla složena převážně z jednotlivých tranzistorů a dalších komponent.

V roce 1965 byl představen NC systém třetí generace, který nejprve přijal desky s integrovanými obvody.

Ve skutečnosti byl v roce 1964 vyvinut NC systém čtvrté generace, konkrétně počítačový systém číslicového řízení (CNC řídicí systém), který velmi dobře známe.

V roce 1975, NC systém přijal výkonný mikroprocesor, který byl pátou generací systému NC.

6. NC systém šesté generace přijímá současný integrovaný výrobní systém (MIS) + DNC + flexibilní obráběcí systém (FMS).

Vývoj trend číslicového řízení obráběcích strojů

1. Vysokorychlostní

S rychlým rozvojem automobilového, národního obranného, leteckého, leteckého a jiného průmyslu a aplikací nových materiálů, jako jsou slitiny hliníku, jsou požadavky na vysokorychlostní zpracování obráběcích strojů pro číslicové řízení stále vyšší a vyšší.

A. Otáčky vřetena: Stroj používá elektrické vřeteno (vestavěný vřetenový motor) a maximální rychlost vřetena je 200000r / min;

B. Rychlost posuvu: při rozlišení 0,01 µm je maximální rychlost posuvu 240 m / min a je možné komplexní přesné obrábění.

C. Rychlost výpočetní techniky: Rychlý vývoj mikroprocesorů poskytl záruku pro vývoj systémů číslicového řízení na vysokou rychlost a vysokou přesnost. Procesor byl vyvinut pro 32bitové a 64bitové systémy číslicového řízení a frekvence byla zvýšena na několik set MHz a gigahertzů. Vzhledem k velkému zlepšení rychlosti výpočetní techniky, kdy je rozlišení 0,1 µm a 0,01 µm, může rychlost přenosu stále dosahovat až 24 ~ 240m / min;

D. Rychlost výměny nástrojů: V současné době je doba výměny nástrojů zahraničních pokročilých obráběcích center obecně kolem 1s a maximum dosáhlo 0,5 s. Německá společnost Chiron navrhuje zásobník nástrojů jako koš, s vřetenem jako osou a nástroje jsou uspořádány v kruhu. Doba výměny nástroje z nože na nůž je pouze 0,9 s.

2. Vysoká přesnost

Požadavky na přesnost číslicového řízení obráběcích strojů se nyní neomezují na statickou geometrickou přesnost a přesnost pohybu, monitorování tepelné deformace a vibrací a kompenzace obráběcích strojů získávají stále větší pozornost.

A. Zlepšit přesnost řízení CNC systému: pomocí vysokorychlostní interpolační technologie k dosažení kontinuálního posuvu s malými programovými segmenty, což vylepšuje řídicí jednotku CNC a používá zařízení pro detekci polohy s vysokým rozlišením pro zlepšení přesnosti detekce polohy. Poziční servo systém používá zpětné řízení a nelineární metody řízení.

B. Přijmout technologii kompenzace chyb: pomocí kompenzace zpětné vůle, kompenzace chyb v rozteči šroubů a kompenzace chyb v nástrojích pro komplexní kompenzaci chyby v tepelné deformaci a prostorové chyby zařízení.

C. Kontrola a zlepšení přesnosti pohybové stopy obráběcího centra pomocí technologie mřížky: předpovědět přesnost obrábění obráběcího stroje pomocí simulace, aby byla zajištěna přesnost polohování a opakovaná přesnost polohování obráběcího stroje, takže jeho výkon může být stabilní po dlouhou dobu a může dokončit řadu úkolů zpracování za různých provozních podmínek.

3. Funkční integrace

Význam kompozitního obráběcího stroje se týká realizace nebo dokončení různých prvků od hrubého až po hotový výrobek na jednom obráběcím stroji. Podle jeho konstrukčních vlastností může být rozdělen do dvou kategorií: procesní kompozitní typ a procesní kompozitní typ. Obráběcí centra mohou provádět různé procesy, jako je soustružení, frézování, vrtání, hobbing, broušení, laserové tepelné zpracování atd., a mohou dokončit veškeré zpracování složitých dílů. S neustálým zlepšováním moderních požadavků na obrábění je stále více vítaných víceosých spojovacích numerických řídicích strojů stále více vítáno velkými podniky.

4. Inteligentní ovládání

S rozvojem technologie umělé inteligence, aby byly splněny potřeby rozvoje flexibility výroby a automatizace výroby, se inteligence obráběcích strojů pro číslicové řízení neustále zlepšuje. Konkrétně se odráží v následujících aspektech:

A. Technologie adaptivního řízení procesu;

Inteligentní optimalizace a výběr parametrů zpracování;

C. Inteligentní diagnostika poruch a technologie samoregulace;

D. Technologie inteligentního přehrávání poruch a simulace poruch;

E. Inteligentní servopohon střídavého proudu;

Inteligentní systém číslicového řízení 4M: Ve výrobním procesu jsou měření, modelování, obrábění a provoz stroje integrovány do jednoho systému.

5. Otevřený systém

Otevřenost budoucím technologiím: Vzhledem k tomu, že softwarová i hardwarová rozhraní dodržují přijaté standardní protokoly, mohou být přijaty, absorbovány a kompatibilní s novou generací univerzálního softwaru a hardwaru.

Otevřenost specifickým požadavkům uživatelů: aktualizace produktů, rozšíření funkcí a poskytování různých kombinací hardwarových a softwarových produktů pro splnění specifických požadavků na aplikace.

Stanovení standardů číslicového řízení: Standardizovaný programovací jazyk, který je vhodný pro uživatele, použití a snižuje spotřebu práce přímo související s efektivitou provozu.

6. Paralelní připojení pohonu

Může realizovat více funkcí multi-souřadnicového propojení zpracování, montáže a měření numerického řízení a může lépe splnit zpracování složitých speciálních dílů. Paralelní obráběcí stroje jsou považovány za "nejvýznamnější pokrok v průmyslu obráběcích strojů od vynálezu technologie číslicového řízení" a "nová generace zařízení pro zpracování číslicového řízení v 21. století".

7. Extrémní (velké a miniaturizované)

Rozvoj národního obranného, leteckého a leteckého průmyslu a rozsáhlý vývoj základních průmyslových zařízení, jako je energetika, vyžadují podporu velkých a vysoce výkonných obráběcích strojů pro číslicové řízení. Ultrapřesná obráběcí technologie a mikronano technologie jsou strategickými technologiemi 21. století a je třeba vyvinout nové výrobní procesy a zařízení, které se mohou přizpůsobit přesnosti mikrorozměrů a mikronano obrábění.

8. Síť výměny informací

Může nejen realizovat sdílení síťových zdrojů, ale také realizovat vzdálené monitorování, řízení, vzdálenou diagnostiku a údržbu obráběcích strojů pro číslicové řízení.

9. Zelené zpracování

V posledních letech se objevily obráběcí stroje, které nevyžadují nebo používají méně chladicí kapaliny k dosažení úspory energie a ochrany životního prostředí pro suché řezání a polosuché řezání, a trend zelené výroby urychlil vývoj různých energeticky úsporných a ekologicky šetrných obráběcích strojů.

10. Aplikace multimediální technologie

Multimediální technologie integruje počítačové, zvukové a komunikační technologie, takže počítač má schopnost komplexně zpracovávat zvukové, textové, obrazové a video informace. Může být integrován a inteligentní při zpracování informací a je aplikován na monitorování v reálném čase, diagnostiku poruch systémů a zařízení výrobního pole, sledování parametrů výrobního procesu atd., takže má velkou aplikační hodnotu.