Alta gama "," CNC "," máquina herramienta "

Estas seis palabras contienen tres niveles de concepto, lo vemos capa por capa.

Una fresadora CNC de cinco ejes handtmann pbz HD

¿En primer lugar, ¿ qué es una "máquina herramienta"?

La "máquina herramienta" en sentido estrecho generalmente se refiere a la "máquina herramienta de corte" (en sentido estrecho, porque ahora también han aparecido máquinas herramienta de fabricación aditiva como la impresión 3D u otras máquinas herramienta especiales), que utilizan métodos de Corte para procesar el blanco de la pieza de trabajo en piezas de máquina. En otras palabras, la máquina herramienta es la máquina que fabrica la máquina, por lo que también se llama "máquina madre de trabajo", que se llama "máquina de trabajo (こ máquina madre)" en japonés y "máquina herramientas" en inglés.

La primera máquina herramienta en el verdadero sentido de la palabra es en realidad una perforadora, inventada por el industrial británico John Wilkinson en 1775 [1]. La primera motivación de la invención de Esta perforadora fue resolver el problema práctico de la fabricación militar de cañones de alta precisión en ese momento.

El mecanizado de perforación es un proceso de Corte que utiliza herramientas para ampliar el agujero superior de la pieza de trabajo giratoria u otro diámetro interior del contorno circular. Corresponde al torneado, que es un proceso de Corte que reduce el diámetro exterior de la pieza de trabajo giratoria con un cuchillo o realiza la formación final. [2]

Proceso de perforación (izquierda) y torneado (derecha)

Después de un esfuerzo constante en la fábrica de su padre, wilkinson, de 47 años, finalmente creó esta nueva máquina que puede fabricar cañones de artillería con una precisión rara. El principio de funcionamiento es que el eje giratorio que fija la herramienta de perforación gira a través de la rueda hidráulica y la empuja frente a la pieza de trabajo del cilindro, en el que el eje giratorio que fija la herramienta de perforación pasa por el cilindro y se apoya en ambos extremos, y debido al movimiento relativo entre la herramienta y La pieza de trabajo, el material se aburre fuera del agujero cilíndrico con alta precisión.

Diagrama esquemático de la primera máquina de perforación

Y la máquina de perforación se utilizó más tarde para el procesamiento del cilindro de la máquina de vapor. La causa es que después de que James Watt inventó la máquina de vapor, descubrió que era muy difícil fabricar el cilindro de la máquina de vapor mediante forja, y debido a la baja precisión de fabricación y las graves fugas de aire del cilindro, la fabricación de la máquina de vapor y la mejora de su eficiencia de uso se limitaron. [3] después de la adopción de esta máquina de perforación, se pueden fabricar cilindros de alta precisión de más de 50 pulgadas, lo que mejora en gran medida la calidad de procesamiento y la eficiencia de producción de los cilindros de la máquina de vapor, por lo que ha logrado un gran éxito.

Después de eso, para satisfacer las necesidades de varios procesos de procesamiento diferentes, han aparecido varios tipos de máquinas herramienta, como tornos, fresadoras, planeadoras, rectificadoras, perforadoras y así sucesivamente. [4]

Proceso de perforación (izquierda) y fresado (derecha)

¿Entonces, ¿ qué es una "máquina cnc"?

La primera computadora electrónica nació el 14 de febrero de 1946 en la Universidad de pensilvania, Estados Unidos. Su motivación inicial para la investigación y el desarrollo fue en el contexto de la segunda guerra mundial, a petición del ejército estadounidense, la fabricación de un dispositivo de cálculo "electrónico" que reemplaza los relés por tubos electrónicos para calcular la trayectoria de los proyectiles.

Seis años después, en 1952, parsons, en colaboración con el Instituto Tecnológico de Massachusetts (mit), combinó el sistema de control digital basado en computadoras electrónicas con la fresadora de Cincinnati para desarrollar la primera máquina madre de trabajo NC (control digital) (también conocida como "máquina herramienta de control digital"), y desde entonces las máquinas herramienta tradicionales han producido cambios cualitativos que marcan el comienzo de la era cnc. [5]

La primera máquina CNC (fresadora)

Seis años después, en 1958, el Instituto Tecnológico de massachusetts, en colaboración con varias empresas bajo el patrocinio del ejército estadounidense, desarrolló APT (herramientas de programación automática) [6], un lenguaje de programación informática de alto nivel para generar instrucciones de trabajo para máquinas cnc. Uno de los más comunes ahora es el uso de instrucciones de formato RS - 274, comúnmente conocidas como "código g". [7]

Después del desarrollo continuo de la tecnología informática, los microprocesadores se aplican al control digital, lo que mejora considerablemente las funciones. este tipo de sistemas se llaman control digital informático (cnc, Computer Numerical Control）， Las máquinas herramienta que aplican este sistema también se llaman máquinas herramienta cnc, es decir, máquinas herramienta de control digital por computadora, o simplemente "máquinas herramienta cnc".

La tecnología de control digital en máquinas CNC es un método técnico para controlar el Movimiento de la máquina herramienta y su proceso de mecanizado con señales digitales. Las máquinas herramienta CNC son máquinas herramienta que utilizan la tecnología cnc, o máquinas herramienta equipadas con sistemas cnc. El quinto comité técnico de la Unión Internacional de procesamiento de información (ifip) define las máquinas cnc: las máquinas CNC son máquinas herramienta equipadas con sistemas de control de programas. El sistema de control es capaz de procesar lógicamente programas con codificación de control u otras instrucciones simbólicas, decodificarlos, expresarlos en números codificados e introducirlos en el sistema CNC a través de portadores de información. Después del procesamiento computacional, el dispositivo CNC envía varias señales de control, controla la acción de la máquina herramienta y procesa automáticamente las piezas según sea necesario.

Proceso de mecanizado de la máquina CNC

El procesamiento de máquinas CNC divide las coordenadas de movimiento de la herramienta y la pieza de trabajo en algunas cantidades unitarias mínimas, es decir, el desplazamiento mínimo, y el sistema CNC mueve varias cantidades mínimas de desplazamiento de las coordenadas (es decir, controla la trayectoria de movimiento de la herramienta) de acuerdo con los requisitos del programa de la pieza, logrando así el movimiento relativo de la herramienta y la pieza de trabajo y completando el procesamiento de la pieza.

El movimiento relativo del cuchillo a lo largo de cada eje de coordenadas se basa en el equivalente de pulso (mm / pulse). Cuando la trayectoria del cuchillo es una línea recta o un arco, el dispositivo CNC realiza una "densidad de puntos de datos" entre los valores de coordenadas del punto de partida y el punto final del segmento o arco, obtiene una serie de valores de coordenadas del punto medio, y luego Emite pulsos a cada coordenada de acuerdo con los valores de coordenadas del punto medio, asegurando que se procesan los contornos de línea recta o arco necesarios.

Esta "densidad de puntos de datos" realizada por los dispositivos CNC se llama interpolación, y los dispositivos CNC generales tienen la función de interpolar funciones básicas (como funciones rectas y funciones circulares). De hecho, el mecanizado de piezas con cualquier curva L en una máquina CNC se acerca por funciones matemáticas básicas que el dispositivo CNC puede procesar, como líneas rectas, arcos, etc. Naturalmente, el error de aproximación debe cumplir con los requisitos del dibujo de la pieza.

En comparación con las máquinas herramienta tradicionales, las máquinas herramienta CNC tienen las siguientes ventajas:

Alta precisión de procesamiento y calidad estable. Por cada pulso exportado por el sistema cnc, el desplazamiento de los componentes móviles de la máquina herramienta se llama equivalente de pulso. el equivalente de pulso de la máquina herramienta CNC es generalmente de 0001 mm, y la máquina herramienta CNC de alta precisión puede alcanzar 00001 mm, y su resolución de movimiento es mucho mayor que la de la máquina herramienta ordinaria. Además, la máquina CNC tiene un dispositivo de detección de posición que puede retroalimentar el desplazamiento real de los componentes móviles o el ángulo de rotación de los tornillos y servomotores al sistema CNC y compensarlo. Por lo tanto, se puede obtener una precisión de mecanizado más alta que la precisión de la propia máquina herramienta. La calidad de las piezas procesadas por la máquina CNC está garantizada por la máquina herramienta, y nadie está afectado por el error de operación, por lo que la consistencia del tamaño y la calidad del mismo lote de piezas son buenas. Puede completar el procesamiento de piezas complejas que las máquinas herramienta ordinarias son difíciles de completar o no se pueden procesar en absoluto. Por ejemplo, las máquinas CNC que utilizan la vinculación de dos ejes o la vinculación de más de dos ejes pueden procesar piezas de superficie giratoria con autobuses como curvas, piezas de cámara y diversas piezas de superficie espacial compleja. Alta eficiencia de producción. La velocidad del eje principal y el rango de alimentación de la máquina herramienta CNC son más grandes que el rango de la máquina herramienta ordinaria, y la buena rigidez estructural permite que la máquina herramienta CNC utilice grandes cantidades de corte, lo que ahorra efectivamente tiempo de maniobra. Para el procesamiento de algunas piezas complejas, si se utiliza un centro de Mecanizado cnc con un dispositivo automático de cambio de cuchillo, se puede lograr un procesamiento continuo de múltiples procesos bajo una sola instalación, lo que reduce el tiempo de rotación de los productos semiacabados y el aumento de la productividad es más obvio. Fuerte adaptabilidad al diseño de modificación del producto. Después del diseño de modificación de la pieza procesada, en la máquina cnc, solo hay que cambiar el programa de procesamiento de la pieza, ajustar los parámetros de la herramienta, etc., para lograr el procesamiento de la pieza después del diseño de modificación, y el ciclo de preparación de la producción se reduce considerablemente. Por lo tanto, la máquina CNC puede cambiar rápidamente de procesar una pieza a procesar otra pieza después de un diseño modificado, lo que proporciona una gran comodidad para el procesamiento de una sola pieza, pequeños lotes de nuevos productos de prueba y actualizaciones frecuentes de la estructura del producto. Es propicio para el desarrollo de la tecnología de fabricación hacia la automatización integral. Las máquinas CNC son el equipo básico de automatización de mecanizado, y sistemas de automatización integrados como FMC (centro de mecanizado flexible, Centro de mecanizado flexible), FMS (sistema de fabricación flexible, sistema de fabricación flexible) y CIMS (sistema de fabricación integrado informático, sistema de fabricación integrado por computadora) [9] basados es es en máquinas CNC permiten la integración, inteligencia y automatización de la fabricación mecánica. Esto se debe a que el sistema de control de máquinas CNC utiliza información digital y entrada de código estandarizada, y tiene una interfaz de comunicación, que es fácil de realizar la comunicación de datos entre máquinas cnc, lo más adecuado para la conexión entre computadoras, formando una red de control industrial para realizar el cálculo, gestión y control del proceso de producción automatizado. Fuerte función de monitoreo y capacidad de diagnóstico de fallas. El sistema CNC no solo controla el Movimiento de la máquina herramienta, sino que también puede monitorear completamente la máquina herramienta. Por ejemplo, se pueden alertar con antelación de algunos factores que causan fallas, diagnosticar fallas, etc., lo que mejora en gran medida la eficiencia del mantenimiento. Reducir la intensidad laboral de los trabajadores y mejorar las condiciones laborales. ¿Finalmente, ¿ qué es una "máquina CNC de alta gama"?

Definición de máquinas CNC "de alta gama" o "de alta gama": máquinas CNC con funciones de alta velocidad, precisión, inteligencia, compuesto, vinculación multieje, comunicación en red, etc. Su desarrollo simboliza que la industria nacional actual de fabricación de máquinas herramienta representa la etapa avanzada del desarrollo de la industria de máquinas herramienta en todo el mundo, por lo que la tecnología de máquinas herramienta de alta gama, como las máquinas herramienta CNC de cinco ejes, se considera internacionalmente un símbolo importante de la industrialización de un país. [10]

Centro de mecanizado de cinco ejes DMG

La máquina CNC se puede dividir en tres marchas: baja, media y alta de acuerdo con el nivel funcional de la máquina. Este método de clasificación se utiliza mucho en nuestro país. Los límites entre lo bajo, lo medio y lo alto son relativos, y los criterios de División varían de un período a otro. en cuanto al nivel actual de desarrollo, generalmente se puede distinguir entre los siguientes aspectos (por supuesto, esta clasificación no puede contener todos los indicadores):

Comparación de máquinas CNC de alta, media y baja velocidad

Con el desarrollo de la tecnología de producción avanzada, se requiere que las máquinas CNC modernas se desarrollen en una dirección funcional de alta velocidad, alta precisión, alta fiabilidad, inteligencia y mejora.