Ferramentas de Máquina CNC de alto nivel

Estas seis palabras conteñen tres capas de conceptos, miremos máis de perto cada capa.

Un Handtmann PBZ HD de cinco eixos máquina de moldura CNC

En primeiro lugar, que é unha ferramenta máquina?

Neste sentido estreito, "ferramenta de máquinas" normalmente se refire a "ferramenta de corte de máquinas" (nun sentido estreito, é porque tamén hai ferramentas aditivas de fabricación de máquinas como impresión en 3D ou outras ferramentas especiales de máquinas), que empregan métodos de corte para procesar pezas de traballo en pezas de máquinas. Isto é dicir, as ferramentas de máquinas son as máquinas que fabrican máquinas, polo que tamén son coñecidas como "máquinas de traballo". En xaponés, chámase "máquinas de traballo" (こさくき), e en inglés, chámase "máquinas de traballo".

A primeira auténtica ferramenta de máquinas era realmente unha máquina aburrida, inventada polo industrialist a británico John Wilkinson en 1775. A motivación orixinal para inventar esta máquina aburrida era resolver o problema práctico da fabricación de barris de canón de alta precisión no exército naquela época.

A máquina aburrida é un proceso de corte que usa ferramentas de corte para ampliar o diámetro interno de buracos ou outros contornos circulares en pezas de traballo rotativas. Corresponde ao xiro, que é un proceso de corte que emprega unha ferramenta para reducir o diámetro externo dunha peza de traballo en rotación ou para formar a cara final. [2]

Procesos aburridos (á esquerda) e virados (á dereita)

Wilkinson de 47 anos, despois de esforzos continuos na fábrica do seu pai, finalmente creou esta nova máquina que pode producir barris de can ón con precisión rara. O principio de traballo é xirar o barrio fixo da ferramenta de aburrido através dunha roda de auga e empurralo en relación coa peza de traballo cilindrica. O barrio fixo da ferramenta de aburrido pasa através do cilindro e está soportado en ambos os extremos. Debido ao movemento relativo entre a ferramenta e a peza de traballo, o material está aburrido nun buraco cilindrico de alta precisión.

Diagrama esquémico da primeira máquina aburrida

E despois a máquina aburrida foi usada para maquinar cilindros de motor de vapor. A razón é que despois de que James Watt inventou o motor de vapor, atopou moi difícil fabricar cilindros de motor de vapor usando métodos de falsificación, e debido á baixa precisión de fabricación e a grave fuxión de aire dos cilindros, a fabricación e a melloración da eficiencia do motor de vapor estaban limitadas. [3] Despois de adoptar esta máquina aburrida, poden ser fabricados cilindros de alta precisión de máis de 50 polgadas, mellorando grandemente a calidade de procesamento e a eficiencia de produción dos cilindros de motor de vapor, e así logrando un gran éxito.

Despois, para satisfacer as necesidades de distintas técnicas de procesamento, varios tipos de ferramentas de máquinas, como atallos, máquinas de moldura, máquinas de moldura, molduras, máquinas de perforación, etc. emerxen un tras outro. [4]

Procesos de perforación (esquerda) e moldura (dereita)

Entón, que é unha ferramenta de máquinas CNC?

O primeiro computador electrónico naceu o 14 de febreiro de 1946 na Universidade de Pennsylvania nos Estados Unidos. A motivación inicial para o seu desenvolvemento foi fabricar un dispositivo de computación "electrónico" usando tubos electrónicos no canto de releas, como solicitou o exército americano, no contexto da Segunda Guerra Mundial, para calcular a trajectoria das bombas.

Seis anos máis tarde, en 1952, Parsons colaborou co Instituto de Tecnoloxía de Massachusetts (MIT) para desenvolver a primeira ferramenta de control numérico (NC) (tamén coñecida como unha ferramenta de control dixital) combinando un sistema de control numérico baseado en computadores electrónicos cunha máquina de moldura de Cincinnati. Desde entón, as ferramentas de máquina tradicionais pasaron por un cambio cualitativo, marcando o comezo da era da CNC para ferramentas de máquina. [5]

A primeira ferramenta de máquina CNC (máquina de moldura)

Seis anos despois, en 1958, o MIT colaborou con varias empresas sob o patrocinio do exército americano para desenvolver APT (ferramentas de programación automática), unha linguaxe de programación de computador de alto nivel usada para xerar instrucións de traballo para ferramentas máquinas CNC. O método máis común agora é usar instrucións de formato RS-274, comúnmente denominadas "código G". [7]

Con o desenvolvemento contínuo da tecnoloxía informática, os microprocesadores foron aplicados ao control dixital, mellorando grandemente as súas funcións. Este tipo de sistema chámase Computer Digital Control (CNC), Computer Numerical Control）， A ferramenta da máquina que aplica este sistema tamén é coñecida como ferramenta da máquina CNC, que é unha ferramenta da máquina de control numérico controlada por ordenador, ou simplemente chamada "ferramenta da máquina CNC".

A tecnoloxía de control numérico das ferramentas máquinas CNC é un método técnico que usa sinais dixitais para controlar o proceso de movemento e máquina da ferramenta máquina. Unha ferramenta de máquinas CNC é unha ferramenta de máquinas que usa tecnoloxía CNC ou está equipada cun sistema CNC. O Quinto Comité Técnico da Federación Internacional de Procesamento de Información (IFIP) define unha ferramenta máquina CNC como unha ferramenta máquina equipada cun sistema de control de program as. Este sistema de control pode procesar lóxicamente programas con códigos de control ou outras instrucións simbólicas, descodificalos, representalos con números codificados e introducilo no sistema CNC mediante portadores de información. Despois do cálculo e do procesamento, o dispositivo CNC emite varios sinais de control para controlar a acción da ferramenta da máquina e as partes son procesadas automaticamente de acordo cos requisitos.

O proceso de máquina das ferramentas CNC

O procesamento da ferramenta máquina CNC divide as coordenadas de movemento da ferramenta e da peza de traballo en unhas unidades mínimas, a saber, o desplazamento mínimo. O sistema CNC move as coordenadas por varios desplazamentos mínimos de acordo cos requisitos do programa da parte (isto é, controla a trajectoria do movemento da ferramenta), así que obtén un movimento relativo entre a ferramenta e a peza de traballo e completa a máquina da parte.

O movemento relativo da ferramenta ao longo de cada eixo de coordenadas medirase en unidades de impulso equivalente (mm/impulso). Cando a rota de corte é unha liña ou arco rectos, o dispositivo CNC fai "densificación de puntos de datos" entre os valores iniciais e finais das coordenadas do segmento ou arco de liña, calcula unha serie de valores de coordenadas de puntos intermedios e logo pulsa a cada coordenada segundo os valores de coordenadas de puntos intermedios para asegurar que se procese o contorno desexado da liña recta ou arco.

A densificación dos puntos de datos realizados polos dispositivos CNC chámase interpolación, e xeralmente os dispositivos CNC teñen a función de interpolar funcións básicas (como funcións lineares e circulares). De feito, a máquina de calquera parte de curva L nunha ferramenta máquina CNC é aproximada polas funcións matemáticas básicas que o dispositivo CNC pode manexar, como liñas, arcos, etc. Naturalmente, o erro de aproximación debe satisfacer os requisitos do debuxo da parte.

Comparado coas ferramentas máquinas tradicionais, as ferramentas máquinas CNC teñen as seguintes vantaxes:

Alta precisión de procesamento e calidade estable. Para cada saída de pulso do sistema CNC, o desprazamento das partes móveis da ferramenta da máquina chámase o equivalente de pulso. O equivalente de pulso das ferramentas da máquina CNC é xeralmente 0, 001 mm e as ferramentas de máquina CNC de alta precisión poden chegar a 0, 0001 mm, con resolución de movemento moito maior que as ferramentas de máquina normal. Ademais, as ferramentas de máquina CNC teñen dispositivos de detección de posición que poden proporcionar feedback ao sistema CNC sobre o desplazamento real das partes en movemento ou o ángulo do screw e do motor servo, e compensalo. Por iso, pode obterse unha precisión máquina maior que a propia ferramenta máquina. A calidade das pezas procesadas por ferramentas máquinas CNC está garantida pola ferramenta máquina e non está afectada por erros operacionais, polo que a consistencia do tamaño da mesma parcela é boa e a calidade é estable. Capíbel de procesar partes complexas que son difíciles ou imposíbeis de procesar con ferramentas máquinas normais. Por exemplo, as ferramentas de máquina CNC que empregan unha ligazón de dous eixos ou máis de dous eixos poden procesar partes curvas rotativas do corpo, partes de cámara e varias partes curvas espaciais complexas con xeratrix curva. Alta eficiencia da produción. A velocidade e o intervalo de alimentación das ferramentas máquinas CNC son maiores que as de ferramentas máquinas normais, e a boa rigidez estrutural permite que as ferramentas máquinas CNC empreguen grandes cantidades de corte, aforrando efectivamente tempo de maneuveración. Para o procesamento de determinadas partes complexas, se se emprega un centro de máquinas CNC cun dispositivo de cambio automático de ferramentas, pode obter procesamento contínuo de múltiples procesos baixo un aplauso, reducir o tempo de xiro dos produtos semi-acabados e mellorar a produtividade de forma máis significativa. Adaptabilidade forte ao rediseño do produto. Despois do deseño modificado das partes máquinas, só é necesario modificar o programa de máquinas das partes e axustar os parámetros da ferramenta da ferramenta CNC para alcanzar a máquina das partes modificadas, reducindo moito o ciclo de preparación da produción. Polo tanto, as ferramentas máquinas CNC poden transicionar rapidamente do procesamento dun tipo de parte para o procesamento dun outro deseño modificado de parte, o que proporciona gran conveniencia para o procesamento de produtos de ensaio únicos e pequenos lotes novos e actualizacións frecuentes da estrutura de produtos. Beneficial para o desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación para a automatización completa. As ferramentas de máquina CNC son o equipo básico para a automatización do procesamento mecánico. Sistemas de automatización integrados como FMC (Centro de Máquinas Flexibles), FMS (Sistema de Manufactura Flexible), CIMS (Sistema de Manufactura Integrada por Computador), etc., construídos en ferramentas de máquina CNC, permiten a integración, a intelixencia e a automatización da fabricación mecánica. Isto porque o sistema de control das ferramentas máquinas CNC adopta información dixital e entrada de código estándarizada, e ten interfaces de comunicación, facilitando a comunicación de datos entre ferramentas máquinas CNC. É máis axeitado para conectar os ordenadores para formar unha rede de control industrial, realizando o cálculo, xestión e control dos procesos de produción automatizados. Función forte de seguimento e capacidade para diagnosticar erros. O sistema CNC non só controla o movemento da ferramenta da máquina, senón tamén fornece un seguimento completo da ferramenta da máquina. Por exemplo, pode realizarse un aviso precoce e un diagnóstico de erros para algúns factores que causan erros, mellorando grandemente a eficiencia da manutención. Reducir a intensidade laboral dos traballadores e mellorar as condicións laborais. Finalmente, que é unha ferramenta de máquinas CNC de alto nivel?

A definición de ferramentas de máquina CNC "de alto nivel" ou "de alto nivel": ferramentas de máquina CNC con funcións como alta velocidade, precisión, intelixencia, composto, conexión de varios eixos, comunicación de rede, etc. O seu desenvolvemento simboliza que a industria actual de fabricación de ferramentas máquinas do país ocupa un estádio avanzado no desenvolvemento da industria mundial de ferramentas máquinas. Polo tanto, internacionalmente, as tecnoloxías de ferramentas máquinas de alta calidade como cinco eixos ligar ferramentas máquinas CNC son consideradas como un s ímbolo importante da industrialización dun país. [10]

Centro de máquina de cinco eixos DMG

As ferramentas máquinas CNC poden dividirse en tres niveis baseados no seu nivel funcional: baixo, medio e alto. Este método de clasificación é amplamente usado en China. Os límites entre baixo, medio e alto límite son relativos e os estándares de clasificación varian en diferentes períodos. Baseándose no nivel actual de desenvolvemento, pode ser distinto xeralmente dos seguintes aspectos (por suposto, esta clasificación non pode incluir todos os indicadores):

Comparación de ferramentas máquinas CNC de alto, medio e baixo final

Con o desenvolvemento de tecnoloxía de produción avanzada, requiren ferramentas modernas de máquinas CNC para desenvolverse cara a alta velocidade, alta precisión, alta fiabilidade, intelixencia e funcións máis completas.