Anvendelsen av numerisk kontrollteknologi har ført til kvalitative endringer i den tradisjonelle produksjonsindustrien, spesielt de siste årene. Utviklingen av mikroelektronikkteknologi og datateknologi har gitt ny vitalitet til numerisk kontrollteknologi. Numerisk kontrollteknologi og numerisk kontrollutstyr er viktige grunnlag for industriell modernisering i forskjellige land.

Numeriske kontrollmaskinverktøy er det vanlige utstyret til moderne produksjonsindustri, det nødvendige utstyret for presisjonsbearbeiding, et viktig symbol på det tekniske nivået til moderne maskinverktøy og moderne maskinproduksjonsindustri, og et strategisk materiale knyttet til nasjonaløkonomien og folks levebrød og banebrytende konstruksjon av nasjonalt forsvar. Derfor har alle industrialiserte land i verden tatt store tiltak for å utvikle sin egen numeriske kontrollteknologi og dens næringer.

CNC numerisk kontroll maskinering

CNC er forkortelsen av Computer Numberical Control på engelsk, som betyr "datamaskinkontroll", som ganske enkelt er "numerisk kontrollbehandling."

Numerisk kontrollbehandling er en avansert prosesseringsteknologi i dagens maskinproduksjon. Det er en automatisert prosesseringsmetode med høy effektivitet, høy presisjon og høy fleksibilitet. Det er å legge inn det numeriske kontrollprogrammet til arbeidsstykket til maskinverktøyet, og maskinverktøyet behandler automatisk arbeidsstykket som oppfyller folks ønsker under kontroll av disse dataene for å produsere fantastiske produkter.

Numerisk kontrollbehandlingsteknologi kan effektivt løse komplekse, presise og små batch-foranderlige prosesseringsproblemer som former, og tilpasse seg behovene til moderne produksjon. Kraftig utvikling av numerisk kontrollbehandlingsteknologi har blitt en viktig måte for vårt land å akselerere økonomisk utvikling og forbedre uavhengige innovasjonsegenskaper. For tiden er bruken av numeriske kontrollmaskinverktøy i vårt land mer og mer vanlig, og å kunne mestre numerisk kontrollmaskinprogrammering er en viktig måte å gi full spill til funksjonene.

Numerisk kontrollmaskinverktøy er et typisk mekatronikkprodukt, det integrerer mikroelektronikkteknologi, datateknologi, måleteknologi, sensorteknologi, automatisk kontrollteknologi og kunstig intelligensteknologi og andre avanserte teknologier, og er tett kombinert med maskineringsteknologi, er en ny generasjon mekanisk produksjonsteknologi og utstyr.

Sammensetning av CNC numerisk kontrollmaskin

Numerisk kontrollmaskin er et automatiseringsutstyr som integrerer maskinverktøy, datamaskiner, motorer og teknologier som drag, dynamisk kontroll og deteksjon. De grunnleggende komponentene i numeriske kontrollmaskinverktøy inkluderer kontrollmedium, numerisk kontrollenhet, servosystem, tilbakemeldingsenhet og maskinverktøy, som vist i figur

1. kontrollmedium

Kontrollmediet er det mediet som lagrer alt handlingsverktøyet i forhold til arbeidsstykkets posisjonsinformasjon som kreves for numerisk kontrollbearbeiding. Det registrerer bearbeidingsprogrammet til delen. Derfor refererer kontrollmediet til informasjonsbæreren som overfører bearbeidingsinformasjonen til delen til den numeriske kontrollenheten. Det er mange former for kontrollmedier, som varierer med typen numerisk kontrollenhet. De vanligvis brukte er perforert tape, perforert kort, magnetbånd, magnetisk disk, etc. Med utviklingen av numerisk kontrollteknologi, har perforert tape og perforert kort en tendens til å bli eliminert. Metoden for å bruke CAD / CAM-programvare til å programmere i en datamaskin og deretter kommunisere med det numeriske kontrollsystemet for å direkte overføre programmet og data til den numeriske kontrollenheten blir mer og mer brukt.

2, numerisk kontrollenhet

Den numeriske kontrollenheten er kjernen i det numeriske kontrollmaskinverktøyet, som er referert til som "sentralsystemet." Moderne numeriske kontrollmaskinverktøy bruker datamaskinens numeriske kontrollenhet CNC. Den numeriske kontrollenheten inkluderer inngangsenheten, den sentrale prosessoren (CPU) og utgangsenheten, etc. Den numeriske kontrollenheten kan fullføre informasjonsinngangen, lagring, transformasjon, interpolasjonsoperasjon og realisere forskjellige kontrollfunksjoner.

3. servosystem

Servosystemet er en drivende del som mottar instruksjonene til den numeriske kontrollenheten og driver bevegelsen av aktuatoren til maskinverktøyet. Det inkluderer spindeldriven, matedriven, spindelmotoren og matemotoren. Når det arbeider, aksepterer servosystemet kommandoinformasjonen til det numeriske kontrollsystemet, og sammenligner det med posisjons- og hastighets tilbakemeldingssignalene i henhold til kravene til kommandoinformasjonen, driver de bevegelige delene eller utøvende delene av maskinverktøyet til å operere, og behandler delene som oppfyller kravene til tegningene.

4. Tilbakemeldingsenhet

Tilbakemeldingsenheten består av målelementer og tilsvarende kretser. Dens funksjon er å oppdage hastighet og forskyvning og feed tilbake informasjonen for å danne en lukket sløyfekontroll. Noen numeriske kontrollmaskinverktøy med lave nøyaktighetskrav og ingen tilbakemeldingsenhet kalles open-loop systemer.

5. maskinverktøy kropp

Maskinkroppen er enheten til det numeriske kontrollmaskinverktøyet, som er den mekaniske delen som fullfører den faktiske skjærebehandlingen, inkludert sengekroppen, basen, bordet, sengesalen, spindelen osv.

Egenskapene til CNC-maskineringsteknologi

CNC-bearbeidingsprosessen med numerisk kontroll følger også bearbeidingsloven, som er omtrent den samme som bearbeidingsprosessen til vanlige maskinverktøy. Fordi det er en automatisert bearbeiding som bruker datamaskinstyringsteknologi til bearbeiding, har den egenskapene til høy bearbeidingseffektivitet og høy presisjon. Bearbeidingsprosessen har sine egne unike funksjoner. Prosessen er mer komplisert og arbeidstrinnordningen er mer detaljert og grundig.

CNC numerisk kontroll bearbeidingsprosess inkluderer valg av verktøy, bestemmelse av kutteparametere og utforming av kutteprosessruten. CNC numerisk kontroll bearbeidingsprosess er grunnlaget og kjernen i numerisk kontrollprogrammering. Bare når prosessen er rimelig, kan et høyeffektivt og høykvalitets numerisk kontrollprogram samles. Standardene for måling av kvaliteten på numeriske kontrollprogrammer er: minimum bearbeidingstid, minimum verktøytap og det beste arbeidsstykket.

Den numeriske kontrollbearbeidingsprosessen er en del av den generelle bearbeidingsprosessen til arbeidsstykket, eller til og med en prosess. Det må samarbeide med andre front- og bakprosesser for å endelig oppfylle monteringskravene til den generelle maskinen eller formen, for å behandle kvalifiserte deler.

Numeriske kontrollbehandlingsprosedyrer er vanligvis delt inn i grov prosessering, middels og grov vinkelbehandling, halvbehandling og etterbehandlingstrinn.

CNC numerisk kontrollprogrammering

Numerisk kontrollprogrammering er hele prosessen fra deltegning til numerisk kontrollbearbeidingsprogram. Hovedoppgaven er å beregne kutterkontrollpunktet (kutterplasseringspunkt referert til som CL-punkt) i maskinering. Kutterkontrollpunktet blir vanligvis tatt som skjæringspunktet mellom verktøyaksen og verktøyoverflaten, og verktøyaksevektoren er også gitt i fleraksebearbeiding.

Det numeriske kontrollmaskinverktøyet er basert på kravene til arbeidsmønsteret og maskineringsprosessen, og bevegelsesmengden, hastighet og handlingssekvens, spindelhastighet, spindelrotasjonsretning, kutterhodeklemme, kutterhodeløsning og kjøleoperasjoner av det brukte verktøyet og forskjellige komponenter er samlet inn i et programark i form av en spesifisert numerisk kontrollkode, som legges inn i maskinverktøyets spesielle datamaskin. Deretter, etter at det numeriske kontrollsystemet kompilerer, beregner og logisk prosesserer i henhold til inngangsinstruksjonene, sender det ut forskjellige signaler og instruksjoner, og kontrollerer hver del for å behandle forskjellige former av arbeidsstykker i henhold til den spesifiserte forskyvningen og sekvensielle handlingene. Derfor har programmeringen stor innvirkning på effektiviteten til det numeriske kontrollmaskinverktøyet.

Det numeriske kontrollmaskinverktøyet må legge inn instruksjonskodene som representerer forskjellige funksjoner i den numeriske kontrollenheten i form av et program, og deretter utfører den numeriske kontrollenheten beregningsbehandling, og sender deretter ut pulssignaler for å kontrollere driften av de forskjellige bevegelige delene av det numeriske kontrollmaskinverktøyet, for å fullføre skjæringen av delene.

Det er for tiden to standarder for numeriske kontrollprogrammer: ISO fra den internasjonale standardorganisasjonen og EIA fra American Electronics Industry Association. ISO-koder brukes i vårt land.

Med teknologiens utvikling blir 3D-numerisk kontrollprogrammering vanligvis sjelden programmert manuelt, og kommersiell CAD / CAM-programvare brukes.

CAD / CAM er kjernen i det datamaskinstøttede programmeringssystemet, og hovedfunksjonene inkluderer datainngang / utgang, beregning og redigering av maskineringsspor, prosessparameterinnstilling, maskineringssimulering, numerisk kontrollprogram etterbehandling og datahåndtering.

For tiden, i vårt land av brukere som, numerisk kontrollprogrammering kraftig programvare Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA og så videre. Hver programvare for numerisk kontrollprogrammeringsprinsipper, grafikkbehandlingsmetoder og behandlingsmetoder er like, men hver har sine egne egenskaper.

CNC numeriske kontrolltrinn av maskinering deler

1. Analyser deltegningene for å forstå den generelle situasjonen til arbeidsstykket (geometri, arbeidsmateriale, prosesskrav osv.)

2. Bestem den numeriske kontrollbehandlingsteknologien til delene (behandlingsinnhold, behandlingsvei)

3, utføre de nødvendige numeriske beregningene (basepunkt, nodekoordinatberegning)

4. Skriv programarket (forskjellige maskinverktøy vil være forskjellige, følg brukerhåndboken)

5. Programbekreftelse (skriv inn programmet i maskinverktøyet og utfør grafisk simulering for å verifisere riktigheten av programmeringen)

6. Bearbeiding av arbeidsstykket (god prosesskontroll kan spare tid og forbedre behandlingskvaliteten)

7. Aksept av arbeidsstykke og kvalitetsfeilanalyse (arbeidsstykket inspiseres, og den kvalifiserte flyter inn i den neste. Hvis det mislykkes, blir årsaken til feilen og korreksjonsmetoden funnet gjennom kvalitetsanalyse).

Utviklingshistorie for numeriske kontrollmaskinverktøy

Etter andre verdenskrig stolte det meste av produksjonen i produksjonsindustrien på manuell drift. Etter at arbeidere leste tegningene, betjente de manuelt maskinverktøy og bearbeidede deler. På denne måten var produksjonen av produkter dyr, ineffektiv, og kvaliteten var ikke garantert.

På slutten av 1940-tallet oppfattet en ingeniør i USA, John Parsons, en metode for å stanse hull i et pappkort for å representere geometrien til delene som skulle bearbeides, og ved hjelp av et hardt kort for å kontrollere bevegelsen til maskinverktøyet. På den tiden var dette bare en idé.

I 1948 viste Parsons sin idé til US Air Force. Etter å ha sett det, uttrykte US Air Force stor interesse, fordi US Air Force lette etter en avansert prosesseringsmetode, i håp om å løse prosesseringsproblemet med flyformmodeller. På grunn av modellens komplekse form, høye presisjonskrav og vanskeligheter med å tilpasse seg generelt utstyr, bestilte US Air Force umiddelbart og sponset Massachusetts Institute of Technology (MIT) for å utføre forskning og utvikle dette cardboard-controlled maskinverktøy. Til slutt, i 1952, samarbeidet MIT og Parsons og utviklet vellykket den første demonstrasjonsmaskinen. Innen 1960 hadde den relativt enkle og økonomiske punktstyrte boremaskinen og den lineære numeriske kontrollmaskinen blitt raskt utviklet, noe som gradvis fremmet den numeriske kontrollmaskinen i forskjellige sektorer av produksjonsindustrien.

Historien om CNC-bearbeiding har gått gjennom mer enn et halvt århundre, og NC-numerisk kontrollsystem har også utviklet seg fra den tidligste analoge signalkretskontrollen til et ekstremt komplekst integrert maskineringssystem, og programmeringsmetoden har også blitt manuelt utviklet til et intelligent og kraftig CAD / CAM integrert system.

Når det gjelder vårt land, er utviklingen av numerisk kontrollteknologi relativt langsom. For de fleste workshops i Kina er utstyret relativt bakover, og det tekniske nivået og konseptet med personell er bakover, noe som manifesteres som lav prosesseringskvalitet og prosesseringseffektivitet, og forsinker ofte leveringstiden.

Den første generasjonen av NC-systemet ble introdusert i 1951, og dens kontrollenhet var hovedsakelig sammensatt av forskjellige ventiler og analoge kretser. I 1952 ble det første CNC-maskinverktøyet født, og det har utviklet seg fra en fresemaskin eller en dreiebenk til et maskineringssenter, og blitt et viktig utstyr i moderne produksjon.

Andre generasjons NC-system ble produsert i 1959 og var hovedsakelig sammensatt av individuelle transistorer og andre komponenter.

I 1965 ble tredje generasjons NC-system introdusert, som først vedtok integrerte kretskort.

Faktisk ble det i 1964 utviklet fjerde generasjons NC-system, nemlig datamaskinens numeriske kontrollsystem (CNC control system) som vi er veldig kjent med.

I 1975 vedtok NC-systemet en kraftig mikroprosessor, som var den femte generasjonen av NC-systemet.

6. Den sjette generasjonen NC-systemet vedtar det nåværende integrerte produksjonssystemet (MIS) + DNC + fleksibelt maskineringssystem (FMS).

Utviklingstrend for numeriske kontrollmaskinverktøy

1. Høy hastighet

Med den raske utviklingen av bil, nasjonalt forsvar, luftfart, luftfart og andre næringer og anvendelsen av nye materialer som aluminiumslegeringer, blir høyhastighetskravene til behandling av numerisk kontrollmaskinverktøy høyere og høyere.

A. Spindelhastighet: Maskinen vedtar en elektrisk spindel (innebygd spindelmotor), og den maksimale spindelhastigheten er 200000r / min;

B. Fôrhastighet: med en oppløsning på 0,01 μm, er den maksimale fôrhastigheten 240 m / min og kompleks presisjonsbearbeiding er mulig.

C. Databehandlingshastighet: Den raske utviklingen av mikroprosessorer har gitt en garanti for utvikling av numeriske kontrollsystemer til høy hastighet og høy presisjon. CPU er utviklet til 32-bit og 64-bit numeriske kontrollsystemer, og frekvensen har blitt økt til flere hundre MHz og gigahertz. På grunn av den store forbedringen i databehandlingshastigheten, når oppløsningen er 0,1 μm og 0,01 μm, kan matehastigheten fortsatt være så høy som 24 ~ 240m / min;

D. Verktøyendringshastighet: For øyeblikket er verktøyutvekslingstiden til utenlandske avanserte maskineringssentre generelt rundt 1s, og det høye har nådd 0,5s. Det tyske Chiron-selskapet designer verktøymagasinet som en kurvstil, med spindelen som aksen, og verktøyene er arrangert i en sirkel. Verktøyet skifte tid fra kniv til kniv er bare 0,9s.

2. Høy presisjon

Kravene til nøyaktighet av numerisk kontrollverktøy er nå ikke begrenset til statisk geometrisk nøyaktighet, og bevegelsesnøyaktighet, termisk deformasjon og vibrasjonsovervåking og kompensering av maskinverktøy får mer og mer oppmerksomhet.

A. Forbedre kontrollnøyaktigheten til CNC-systemet: ved hjelp av høyhastighets interpolasjonsteknologi for å oppnå kontinuerlig fôring med små programsegmenter, gjør CNC-kontrollenheten raffinert, og bruker høyoppløselige posisjonsdeteksjonsenheter for å forbedre posisjonsdeteksjonsnøyaktigheten. Posisjonsservosystemet bruker feedforward-kontroll og ikke-lineære kontrollmetoder.

B. Vedta feilkompensasjonsteknologi: ved hjelp av kompensasjon for omvendt klarering, kompensasjon for skruehøydefeil og kompensasjon for verktøyfeil for å fullstendig kompensere for utstyrets termiske deformasjonsfeil og romlige feil.

C. Kontroller og forbedre bevegelsesspornøyaktigheten til maskineringssenteret ved å bruke rutenettteknologi: forutsi maskineringsnøyaktigheten til maskinverktøyet gjennom simulering for å sikre posisjoneringsnøyaktigheten og gjentatt posisjoneringsnøyaktighet til maskinverktøyet, slik at ytelsen kan være stabil i lang tid, og den kan fullføre en rekke behandlingsoppgaver under forskjellige driftsforhold.

3. Funksjonell integrasjon

Betydningen av sammensatt maskinverktøy refererer til realisering eller ferdigstillelse av forskjellige elementer fra grovt til ferdig produkt på ett maskinverktøy. I henhold til dets strukturelle egenskaper kan det deles inn i to kategorier: prosess kompositt type og prosess kompositt type. Bearbeidingssentre kan fullføre forskjellige prosesser som snu, fresing, boring, hobbing, sliping, laser varmebehandling, etc., og kan fullføre all prosessering av komplekse deler. Med kontinuerlig forbedring av moderne bearbeidingskrav, er et stort antall multi-akse kobling numeriske kontroll maskinverktøy mer og mer ønsket velkommen av store bedrifter.

4. Intelligent kontroll

Med utviklingen av kunstig intelligensteknologi, for å møte utviklingsbehovene til produksjonsproduksjonsfleksibilitet og produksjonsautomatisering, forbedres intelligensen til numeriske kontrollmaskinverktøy stadig. Spesielt reflektert i følgende aspekter:

A. Prosess adaptiv kontrollteknologi;

B. Intelligent optimalisering og valg av behandlingsparametere;

C. Intelligent feil selvdiagnostisering og selvreparasjonsteknologi;

D. Intelligent feilavspilling og feilsimuleringsteknologi;

E. Intelligent AC servo drive-enhet;

F. Intelligent 4M numerisk kontrollsystem: I produksjonsprosessen er måling, modellering, maskinering og maskindrift integrert i ett system.

5. Åpent system

Åpen for fremtidige teknologier: Siden både programvare- og maskinvaregrensesnitt overholder aksepterte standardprotokoller, kan de adopteres, absorberes og kompatibles med en ny generasjon generell programvare og maskinvare.

B. Åpen for brukernes spesifikke krav: oppdater produkter, utvide funksjoner og gi forskjellige kombinasjoner av maskinvare- og programvareprodukter for å oppfylle spesifikke applikasjonskrav.

C. Etablering av numeriske kontrollstandarder: Standardisert programmeringsspråk, som er praktisk for brukere, bruker og reduserer arbeidsforbruket direkte knyttet til driftseffektivitet.

6. Kjør parallellforbindelse

Det kan realisere flere funksjoner av multikoordinat kobling numerisk kontrollbehandling, montering og måling, og kan bedre møte behandlingen av komplekse spesialdeler. Parallelle maskinverktøy anses å være "den mest meningsfulle fremgangen i maskinverktøyindustrien siden oppfinnelsen av numerisk kontrollteknologi" og "en ny generasjon numerisk kontrollbehandlingsutstyr i det 21. århundre."

7. Ekstrem (stor og miniatyriserte)

Utviklingen av nasjonal forsvars-, luftfarts- og luftfartsindustri og storskalautvikling av grunnleggende industrielt utstyr som energi krever støtte fra store og høytytende numeriske kontrollmaskinverktøy. Ultra-presisjons maskineringsteknologi og mikro-nano-teknologi er strategiske teknologier i det 21. århundre, og nye produksjonsprosesser og utstyr som kan tilpasse seg mikrostørrelse og mikro-nano-bearbeidingsnøyaktighet, må utvikles.

8. Nettverk for informasjonsutveksling

Det kan ikke bare realisere deling av nettverksressurser, men også realisere fjernovervåking, kontroll, fjerndiagnose og vedlikehold av numeriske kontrollmaskinverktøy.

9. Grønn prosessering

De siste årene har det dukket opp maskinverktøy som ikke krever eller bruker mindre kjølevæske for å oppnå energibesparelse og miljøvern for tørrskjæring og halvtørrskjæring, og trenden med grønn produksjon har akselerert utviklingen av ulike energibesparende og miljøvennlige maskinverktøy.

10. Anvendelse av multimediateknologi

Multimedia-teknologi integrerer datamaskin, lydbilde og kommunikasjonsteknologi, noe som gjør at datamaskinen har muligheten til å behandle lyd-, tekst-, bilde- og videoinformasjon omfattende. Det kan integreres og intelligent i informasjonsbehandling, og brukes til sanntidsovervåking, feildiagnose av systemer og produksjonsfeltutstyr, overvåking av produksjonsprosessparametere osv., Så det har stor applikasjonsverdi.