De toepassing van numerieke besturingstechnologie heeft kwalitatieve veranderingen gebracht in de traditionele maakindustrie, vooral de laatste jaren. De ontwikkeling van micro-elektronicatechnologie en computertechnologie heeft de numerieke besturingstechnologie nieuw leven ingeblazen. Numerieke besturingstechnologie en numerieke besturingsapparatuur zijn belangrijke fundamenten voor industriële modernisering in verschillende landen.

Numerieke besturingswerktuigmachines zijn de belangrijkste uitrusting van de moderne maakindustrie, de noodzakelijke uitrusting voor precisiebewerking, een belangrijk symbool van het technische niveau van moderne werktuigmachines en moderne machinebouwindustrie, en een strategisch materiaal met betrekking tot de nationale economie en het levensonderhoud van mensen en de geavanceerde constructie van nationale defensie. Daarom hebben alle geïndustrialiseerde landen ter wereld belangrijke maatregelen genomen om hun eigen numerieke besturingstechnologie en haar industrieën te ontwikkelen.

CNC numerieke besturing

CNC is de afkorting van Computer Numberical Control in het Engels, wat ‘computergegevenscontrole‘ betekent, wat simpelweg ‘numerieke besturingsverwerking‘ is.

Numerieke besturingsverwerking is een geavanceerde verwerkingstechnologie in de machinebouw van vandaag. Het is een geautomatiseerde verwerkingsmethode met een hoog rendement, hoge precisie en hoge flexibiliteit. Het moet het numerieke besturingsprogramma van het werkstuk invoeren in de werktuigmachine en de werktuigmachine verwerkt automatisch het werkstuk dat voldoet aan de wensen van mensen onder controle van deze gegevens om prachtige producten te produceren.

Numerieke besturingsverwerkingstechnologie kan complexe, nauwkeurige en kleine batch veranderlijke verwerkingsproblemen zoals matrijzen effectief oplossen en zich volledig aanpassen aan de behoeften van de moderne productie. Het krachtig ontwikkelen van numerieke besturingsverwerkingstechnologie is voor ons land een belangrijke manier geworden om de economische ontwikkeling te versnellen en onafhankelijke innovatiemogelijkheden te verbeteren. Op dit moment komt het gebruik van numerieke besturingswerktuigmachines in ons land steeds vaker voor, en het kunnen beheersen van numerieke besturingsmachines is een belangrijke manier om zijn functies ten volle te benutten.

Numerieke besturingsmachine is een typisch mechatronica-product, het integreert micro-elektronica-technologie, computertechnologie, meettechnologie, sensortechnologie, automatische besturingstechnologie en kunstmatige intelligentie-technologie en andere geavanceerde technologieën, en wordt nauw gecombineerd met bewerkingstechnologie, is een nieuwe generatie mechanische productietechnologie en apparatuur.

Samenstelling van CNC numerieke besturingsmachine

Numerieke besturingsmachine is een automatiseringsapparatuur die werktuigmachines, computers, motoren en technologieën zoals slepen, dynamische besturing en detectie integreert. De basiscomponenten van numerieke besturingswerktuigmachines omvatten controlemedium, numeriek besturingsapparaat, servosysteem, feedbackapparaat en machinegereedschapslichaam, zoals weergegeven in figuur

1. Controlemiddel

Het besturingsmedium is het medium dat alle actiegereedschap opslaat ten opzichte van de werkstukpositie-informatie die nodig is voor numerieke besturingsbewerking. Het registreert het bewerkingsprogramma van het onderdeel. Daarom verwijst het besturingsmedium naar de informatiedrager die de bewerkingsinformatie van het onderdeel naar het numerieke besturingsapparaat verzendt. Er zijn vele vormen van besturingsmedia, die variëren met het type numerieke besturingsapparaat. De meest gebruikte zijn geperforeerde tape, geperforeerde kaart, magnetische tape, magnetische schijf, enz. Met de ontwikkeling van numerieke besturingstechnologie worden geperforeerde tape en geperforeerde kaart meestal geëlimineerd. De methode om CAD / CAM-software te gebruiken om in een computer te programmeren en vervolgens te communiceren met het numerieke besturingssysteem om het programma en de gegevens rechtstreeks naar het numerieke besturingsapparaat te verzenden, wordt steeds breder gebruikt.

2, numeriek controleapparaat

Het numerieke besturingsapparaat is de kern van het numerieke besturingswerktuigmachine, dat het "centrale systeem" wordt genoemd. Moderne numerieke besturingswerktuigmachines gebruiken het computer numerieke besturingsapparaat CNC. Het numerieke besturingsapparaat omvat het invoerapparaat, de centrale processor (CPU) en het uitvoerapparaat, enz. Het numerieke besturingsapparaat kan de informatie-invoer, opslag, transformatie, interpolatiebewerking voltooien en verschillende besturingsfuncties realiseren.

3. Servosysteem

Het servosysteem is een drijvend deel dat de instructies van het numerieke controleapparaat ontvangt en de beweging van de actuator van het werktuigmachine aandrijft. Het omvat de spindelaandrijfeenheid, de voeraandrijfeenheid, de spilmotor en de toevoermotor. Bij het werken accepteert het servosysteem de opdrachtinformatie van het numerieke controlesysteem en vergelijkt het met de positie- en snelheidsfeedbacksignalen volgens de vereisten van de opdrachtinformatie, drijft de bewegende delen of uitvoerende delen van het werktuigmachine aan om te werken en verwerkt de onderdelen die voldoen aan de vereisten van de tekeningen.

4. Terugkoppelingsapparaat

Het feedbackapparaat is samengesteld uit meetelementen en bijbehorende circuits. Zijn functie is om de snelheid en verplaatsing te detecteren en de informatie terug te koppelen om een closed-loop controle te vormen. Sommige numerieke besturingswerktuigmachines met lage nauwkeurigheidseisen en geen feedbackapparaat worden open-loop systemen genoemd.

5. Het lichaam van de werktuigmachine

Het machinelichaam is de entiteit van de numerieke besturingsmachine, het mechanische onderdeel dat de daadwerkelijke snijverwerking voltooit, inclusief het bedlichaam, de basis, de tafel, het bedzadel, de spindel, enz.

De kenmerken van CNC-bewerkingstechnologie

Het CNC-bewerkingsproces met numerieke besturing volgt ook de bewerkingswet, die ongeveer hetzelfde is als het bewerkingsproces van gewone werktuigmachines. Omdat het een geautomatiseerde bewerking is die computerbesturingstechnologie toepast op de bewerking, heeft het de kenmerken van een hoge bewerkingsefficiëntie en hoge precisie. Het bewerkingsproces heeft zijn eigen unieke kenmerken. Het proces is ingewikkelder en de werkstapopstelling is gedetailleerder en nauwkeuriger.

CNC numerieke besturing bewerkingsproces omvat de selectie van gereedschappen, de bepaling van snijparameters en het ontwerp van de snijprocesroute. CNC numerieke besturing bewerkingsproces is de basis en kern van numerieke besturing programmeren. Alleen wanneer het proces redelijk is, kan een zeer efficiënt en hoogwaardig numeriek besturingsprogramma worden samengesteld. De normen voor het meten van de kwaliteit van numerieke besturingsprogramma ‘s zijn: minimale bewerkingstijd, minimaal gereedschapsverlies en het beste werkstuk.

Het numerieke besturingsbewerkingsproces maakt deel uit van het algehele bewerkingsproces van het werkstuk, of zelfs een proces. Het moet samenwerken met andere voor- en achterprocessen om uiteindelijk te voldoen aan de assemblagevereisten van de algehele machine of mal, om gekwalificeerde onderdelen te verwerken.

Numerieke controleverwerkingsprocedures zijn over het algemeen onderverdeeld in ruwe verwerking, gemiddelde en ruwe hoekverwerking, semi-afwerking en afwerkingsstappen.

CNC numerieke besturingsprogrammering

Numerieke besturingsprogrammering is het hele proces van het tekenen van onderdelen tot het bewerkingsprogramma voor numerieke besturing. De belangrijkste taak is het berekenen van het controlepunt van de snijder (het locatiepunt van de snijder dat wordt aangeduid als CL-punt) bij het bewerken. Het controlepunt van de snijder wordt over het algemeen genomen als het snijpunt van de gereedschapsas en het gereedschapsoppervlak, en de gereedschapsasvector wordt ook gegeven bij meerassige bewerking.

De numerieke besturingsmachine is gebaseerd op de vereisten van het werkstukpatroon en het bewerkingsproces, en de bewegingshoeveelheid, snelheid en actiereeks, spindelsnelheid, spindelrotatierichting, klemkop, snijkop losmaken en koelen van het gebruikte gereedschap en verschillende componenten worden gecompileerd in een programmablad in de vorm van een gespecificeerde numerieke besturingscode, die wordt ingevoerd in de speciale computer van de werktuigmachine. Vervolgens, nadat het numerieke besturingssysteem volgens de invoerinstructies compileert, berekent en logisch verwerkt, voert het verschillende signalen en instructies uit en controleert elk onderdeel om verschillende vormen van werkstukken te verwerken volgens de gespecificeerde verplaatsing en opeenvolgende acties. Daarom heeft de programmering een grote invloed op de effectiviteit van de numerieke besturingsmachine.

De numerieke besturingsmachine moet de instructiecodes invoeren die verschillende functies vertegenwoordigen in de numerieke besturingsinrichting in de vorm van een programma, en vervolgens voert de numerieke besturingsinrichting de berekeningsverwerking uit en verzendt vervolgens pulssignalen om de werking van de verschillende bewegende delen te regelen van de numerieke besturingsmachine, om het snijden van de onderdelen te voltooien.

Er zijn momenteel twee standaarden voor numerieke besturingsprogramma ‘s: ISO van de internationale normenorganisatie en EIA van de American Electronics Industry Association. In ons land worden ISO-codes gebruikt.

Met de vooruitgang van de technologie wordt 3D-numerieke besturingsprogrammering over het algemeen zelden handmatig geprogrammeerd en wordt commerciële CAD / CAM-software gebruikt.

CAD / CAM is de kern van het computerondersteunde programmeersysteem en de belangrijkste functies zijn gegevensinvoer / -uitvoer, berekening en bewerking van bewerkingssporen, instelling van procesparameters, bewerkingssimulatie, nabewerking van numerieke besturingsprogramma ‘s en gegevensbeheer.

Op dit moment, in ons land door gebruikers zoals, numerieke besturing programmeren krachtige software Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA enzovoort. Elke software voor numerieke besturing programmeerprincipes, grafische verwerkingsmethoden en verwerkingsmethoden zijn vergelijkbaar, maar elk heeft zijn eigen kenmerken.

CNC numerieke controlestappen van het machinaal bewerken van delen

1. Analyseer de deeltekeningen om de algemene situatie van het werkstuk te begrijpen (geometrie, werkstukmateriaal, procesvereisten, enz.)

2. Bepaal de numerieke besturingsverwerkingstechnologie van de onderdelen (verwerkingsinhoud, verwerkingsroute)

3, voer de noodzakelijke numerieke berekeningen uit (basispunt, berekening van knooppuntcoördinaten)

4. Schrijf het programmablad (verschillende werktuigmachines zullen verschillend zijn, volg de gebruikershandleiding)

5. Programmaverificatie (voer het programma in de werktuigmachine in en voer grafische simulatie uit om de juistheid van de programmering te verifiëren)

6. Het bewerken van het werkstuk (de goede procescontrole kan tijd besparen en verwerkingskwaliteit verbeteren)

7. Werkstukacceptatie en kwaliteitsfoutanalyse (het werkstuk wordt geïnspecteerd en het gekwalificeerde stroomt naar het volgende. Als het niet lukt, worden de oorzaak van de fout en de correctiemethode gevonden door middel van kwaliteitsanalyse).

Ontwikkelingsgeschiedenis van numerieke besturingswerktuigmachines

Na de Tweede Wereldoorlog vertrouwde het grootste deel van de productie in de maakindustrie op handmatige bediening. Nadat arbeiders de tekeningen hadden gelezen, bedienden ze handmatig werktuigmachines en verwerkte onderdelen. Op deze manier was de productie van producten duur, inefficiënt en was de kwaliteit niet gegarandeerd.

Eind jaren veertig bedacht een ingenieur in de Verenigde Staten, John Parsons, een methode om gaten in een kartonnen kaart te ponsen om de geometrie van de te bewerken onderdelen weer te geven en een harde kaart te gebruiken om de beweging van de werktuigmachine te regelen. In die tijd was dit slechts een idee.

In 1948 toonde Parsons zijn idee aan de Amerikaanse luchtmacht. Na het te hebben gezien, toonde de Amerikaanse luchtmacht grote belangstelling, omdat de Amerikaanse luchtmacht op zoek was naar een geavanceerde verwerkingsmethode, in de hoop het verwerkingsprobleem van vliegtuigvormmodellen op te lossen. Vanwege de complexe vorm van het model, de hoge precisie-eisen en de moeilijkheid om zich aan te passen aan algemene apparatuur, gaf de Amerikaanse luchtmacht onmiddellijk opdracht aan en sponsorde het Massachusetts Institute of Technology (MIT) om onderzoek uit te voeren en dit cardboard-controlled te ontwikkelen. In 1952 werkten MIT en Parsons tenslotte samen en ontwikkelden met succes de eerste demonstratiemachine. In 1960 waren de relatief eenvoudige en economische puntgestuurde boormachine en de lineaire numerieke besturingsfreesmachine snel ontwikkeld, wat geleidelijk de numerieke besturingsmachine in verschillende sectoren van de maakindustrie bevorderde.

De geschiedenis van CNC-bewerking heeft meer dan een halve eeuw doorgemaakt en het NC numerieke regelsysteem heeft zich ook ontwikkeld van de vroegste analoge signaalcircuitbesturing tot een uiterst complex geïntegreerd bewerkingssysteem, en de programmeermethode is ook handmatig ontwikkeld tot een intelligent en krachtig CAD / CAM geïntegreerd systeem.

Wat ons land betreft, is de ontwikkeling van numerieke controletechnologie relatief traag. Voor de meeste werkplaatsen in China is de apparatuur relatief achterwaarts en zijn het technische niveau en het concept van personeel achterwaarts, wat zich manifesteert als een lage verwerkingskwaliteit en verwerkingsefficiëntie, en vertraagt vaak de levertijd.

De eerste generatie NC-systeem werd geïntroduceerd in 1951 en de regeleenheid was voornamelijk samengesteld uit verschillende kleppen en analoge circuits. In 1952 werd de eerste CNC-bewerkingsmachine geboren en heeft zich ontwikkeld van een freesmachine of een draaibank tot een bewerkingscentrum, waardoor het een belangrijk apparaat wordt in de moderne productie.

Het NC-systeem van de tweede generatie werd geproduceerd in 1959 en bestond voornamelijk uit individuele transistors en andere componenten.

In 1965 werd het NC-systeem van de derde generatie geïntroduceerd, dat voor het eerst gebruik maakte van geïntegreerde printplaten.

In 1964 werd zelfs het NC-systeem van de vierde generatie ontwikkeld, namelijk het computer numerieke besturingssysteem (CNC-besturingssysteem) dat we zeer goed kennen.

In 1975 nam het NC-systeem een krachtige microprocessor aan, de vijfde generatie van het NC-systeem.

6. Het zesde-generatie NC-systeem keurt het huidige geïntegreerde productiesysteem (MIS) + DNC + flexibel bewerkingssysteem (FMS) goed.

Ontwikkelingstrend van numerieke besturingswerktuigmachines

1. Hoge snelheid

Met de snelle ontwikkeling van auto-, nationale defensie-, luchtvaart-, ruimtevaart- en andere industrieën en de toepassing van nieuwe materialen zoals aluminiumlegeringen, worden de hogesnelheidsvereisten voor de verwerking van numerieke besturingsmachines steeds hoger.

A. spilsnelheid: De machine keurt een elektrische spil (ingebouwde spilmotor) goed, en de maximumspilsnelheid is 200000r / min;

B. Voedingssnelheid: bij een resolutie van 0,01 µm is de maximale voedingssnelheid 240 m / min en is complexe precisiebewerking mogelijk.

C. Computersnelheid: De snelle ontwikkeling van microprocessors heeft een garantie gegeven voor de ontwikkeling van numerieke controlesystemen met hoge snelheid en hoge precisie. De CPU is ontwikkeld voor 32-bits en 64-bits numerieke controlesystemen en de frequentie is verhoogd tot enkele honderden MHz en gigahertz. Door de grote verbetering van de rekensnelheid, wanneer de resolutie 0,1 µm en 0,01 µm is, kan de voedingssnelheid nog steeds oplopen tot 24 ~ 240 m / min;

D. de snelheid van de hulpmiddelverandering: Op dit ogenblik, is de tijd van de hulpmiddeluitwisseling van buitenlandse geavanceerde het machinaal bewerken centra over het algemeen rond 1s, en de hoogte heeft 0.5s bereikt. Het Duitse bedrijf van Chiron ontwerpt het hulpmiddeltijdschrift als mandstijl, met de spil als as, en de hulpmiddelen zijn geschikt in een cirkel. De tijd van de hulpmiddelverandering van mes aan mes is slechts 0.9s.

2. Hoge precisie

De vereisten voor de nauwkeurigheid van numerieke besturingsmachines zijn nu niet beperkt tot statische geometrische nauwkeurigheid, en de bewegingsnauwkeurigheid, thermische vervorming en trillingsbewaking en compensatie van werktuigmachines krijgen steeds meer aandacht.

A. Verbeter de controlenauwkeurigheid van het CNC-systeem: gebruikend de technologie van de hoge snelheidsinterpolatie om ononderbroken voer met uiterst kleine programmasegmenten te bereiken, makend de CNC-regeleenheid verfijnd, en gebruikend hoog-resolutiepositieopsporingsapparaten om de nauwkeurigheid van de positieopsporing te verbeteren. Het systeem van de positieservo gebruikt feedforward controle en niet-lineaire controlemethoden.

B. keur de technologie van de foutencompensatie goed: gebruikend omgekeerde spelingscompensatie, de compensatie van de schroefsteekplaatsfout, en de compensatie van de hulpmiddelfout om de thermische misvormingsfout en ruimtelijke fout van het materiaal volledig te compenseren.

C. Controleer en verbeter de nauwkeurigheid van het bewegingsspoor van het bewerkingscentrum met behulp van rastertechnologie: voorspel de bewerkingsnauwkeurigheid van de werktuigmachine door middel van simulatie om de positioneringsnauwkeurigheid en herhaalde positioneringsnauwkeurigheid van de werktuigmachine te garanderen, zodat de prestaties ervan stabiel kunnen zijn voor een lange tijd, en het kan een verscheidenheid aan verwerkingstaken uitvoeren onder verschillende bedrijfsomstandigheden.

3. Functionele integratie

De betekenis van composietwerktuigmachine verwijst naar de realisatie of voltooiing van verschillende elementen van ruw tot afgewerkt product op één werktuigmachine. Volgens de structurele kenmerken kan het worden onderverdeeld in twee categorieën: procescomposiettype en procescomposiettype. Bewerkingscentra kunnen verschillende processen voltooien, zoals draaien, frezen, boren, hobben, slijpen, laserwarmtebehandeling, enz., En kunnen alle verwerking van complexe onderdelen voltooien. Met de continue verbetering van moderne bewerkingsvereisten, wordt een groot aantal meerassige numerieke besturingswerktuigmachines meer en meer verwelkomd door grote ondernemingen.

4. Intelligente controle

Met de ontwikkeling van kunstmatige intelligentietechnologie, om te voldoen aan de ontwikkelingsbehoeften van productieflexibiliteit en productieautomatisering, verbetert de intelligentie van numerieke besturingswerktuigmachines voortdurend. Specifiek weerspiegeld in de volgende aspecten:

A. de technologie van de procesadaptieve controle;

B. intelligente optimalisatie en selectie van verwerkingsparameters;

C. intelligente fout zelfdiagnose en zelfhersteltechnologie;

D. de intelligente technologie van de foutenplayback en foutensimulatie;

E. het intelligente apparaat van de AC servoaandrijving;

F. het intelligente numerieke controlesysteem van 4M: In het productieproces, zijn de meting, het modelleren, het machinaal bewerken, en machineverrichting geïntegreerd in één systeem.

5. Open systeem

Open voor toekomstige technologieën: aangezien zowel software- als hardware-interfaces voldoen aan geaccepteerde standaardprotocollen, kunnen ze worden overgenomen, geabsorbeerd en compatibel zijn met een nieuwe generatie algemene software en hardware.

B. Open voor de specifieke eisen van gebruikers: update producten, breid functies uit en bied verschillende combinaties van hardware- en softwareproducten om aan specifieke toepassingsvereisten te voldoen.

C. Vaststelling van numerieke controlestandaarden: gestandaardiseerde programmeertaal, die handig is voor gebruikers, gebruikt en het arbeidsverbruik vermindert dat rechtstreeks verband houdt met de efficiëntie van de operatie.

6. Aandrijving parallelle verbinding

Het kan meerdere functies van numerieke besturingsverwerking, assemblage en meting met meerdere coördinaten realiseren en kan beter voldoen aan de verwerking van complexe speciale onderdelen. Parallelle werktuigmachines worden beschouwd als "de meest betekenisvolle vooruitgang in de machinegereedschapsindustrie sinds de uitvinding van numerieke besturingstechnologie" en "een nieuwe generatie numerieke besturingsverwerkingsapparatuur in de 21e eeuw".

7. Extreem (groot en geminiaturiseerd)

De ontwikkeling van nationale defensie-, luchtvaart- en ruimtevaartindustrieën en de grootschalige ontwikkeling van industriële basisuitrusting zoals energie vereisen de ondersteuning van grootschalige en hoogwaardige numerieke besturingswerktuigmachines. Ultraprecieze bewerkingstechnologie en micro-nanotechnologie zijn strategische technologieën in de 21e eeuw en er moeten nieuwe productieprocessen en apparatuur worden ontwikkeld die zich kunnen aanpassen aan de nauwkeurigheid van micro-afmetingen en micro-nanobewerking.

8. Netwerken van informatie-uitwisseling

Het kan niet alleen het delen van netwerkbronnen realiseren, maar ook de bewaking op afstand, besturing, diagnose op afstand en onderhoud van numerieke besturingswerktuigmachines realiseren.

9. Groene verwerking

In de afgelopen jaren zijn werktuigmachines ontstaan die geen minder koelmiddel nodig hebben of gebruiken om energiebesparing en milieubescherming te bereiken voor droog snijden en halfdroog snijden, en de trend van groene productie heeft de ontwikkeling van verschillende energiebesparende en milieuvriendelijke versneld werktuigmachines.

10. Toepassing van multimediatechnologie

Multimediatechnologie integreert computer-, geluidsbeeld- en communicatietechnologie, waardoor de computer de mogelijkheid heeft om geluids-, tekst-, beeld- en video-informatie volledig te verwerken. Het kan worden geïntegreerd en intelligent in informatieverwerking en wordt toegepast op realtime bewaking, foutdiagnose van systemen en productieveldapparatuur, bewaking van productieprocesparameters, enz., Dus het heeft een grote toepassingswaarde.