Kaj so CNC stroji?

Zgodovina CNC strojev
John T. Parsons (1913-2007) iz Parsons Corporation v Traverse Cityju, Michigan, velja za pionirja numeričnega krmiljenja, predhodnika sodobnega CNC stroja.Zaradi svojega dela so Johna Parsonsa imenovali oče druge industrijske revolucije.Moral je izdelati zapletene helikopterske lopatice in hitro ugotovil, da je prihodnost proizvodnje povezovanje strojev z računalniki.Danes je dele, izdelane s CNC, mogoče najti v skoraj vsaki industriji.Zaradi CNC strojev imamo cenejše blago, močnejšo nacionalno obrambo in višji življenjski standard, kot je to mogoče v neindustrializiranem svetu.V tem članku bomo raziskali izvor CNC-stroja, različne vrste CNC-strojev, programe CNC-stroja in običajne prakse v trgovinah s CNC-stroji.

Stroji srečajo računalnik
Leta 1946 je beseda "računalnik" pomenila računski stroj, ki je deloval z luknjano kartico.Čeprav je podjetje Parsons Corporation pred tem izdelalo samo en propeler, je John Parsons prepričal Sikorsky Helicopter, da lahko izdelajo izjemno natančne predloge za sestavljanje in proizvodnjo propelerjev.Na koncu je izumil računalniško metodo z luknjano kartico za izračun točk na lopatici helikopterskega rotorja.Nato je operaterjem dal obračati kolesa na te točke na rezkalnem stroju Cincinnati.Priredil je tekmovanje za ime tega novega postopka in dal 50 $ osebi, ki je skovala "Numerical Control" ali NC.

Leta 1958 je vložil patent za povezavo računalnika s strojem.Njegova patentna prijava je prispela tri mesece pred MIT, ki je delal na konceptu, ki ga je začel.MIT je uporabil njegove koncepte za izdelavo originalne opreme in pridobitelja licence gospoda Parsonsa (Bendix) med drugim podlicenco za IBM, Fujitusu in GE.Koncept NC se je počasi uveljavljal.Po besedah ​​gospoda Parsonsa so bili ljudje, ki so prodajali idejo, ljudje z računalniki in ne ljudje iz proizvodnje.Do začetka sedemdesetih let prejšnjega stoletja pa je ameriška vojska sama popularizirala uporabo NC računalnikov, tako da jih je zgradila in dala v najem številnim proizvajalcem.Krmilnik CNC se je razvijal vzporedno z računalnikom in je v proizvodne procese, zlasti strojno obdelavo, vnašal vedno več produktivnosti in avtomatizacije.

Kaj je CNC obdelava?
CNC stroji izdelujejo dele po vsem svetu za skoraj vse industrije.Ustvarjajo stvari iz plastike, kovin, aluminija, lesa in številnih drugih trdih materialov.Beseda "CNC" pomeni računalniško numerično krmiljenje, danes pa ga vsi imenujejo CNC.Torej, kako definirate CNC stroj?Vsi avtomatizirani stroji za krmiljenje gibanja imajo tri glavne komponente – ukazno funkcijo, sistem pogona/gibanja in povratni sistem.CNC obdelava je postopek uporabe računalniško vodenega strojnega orodja za izdelavo dela iz trdnega materiala v drugačni obliki.

CNC je odvisen od digitalnih navodil, ki so običajno izdelana v programski opremi za računalniško podprto proizvodnjo (CAM) ali računalniško podprto načrtovanje (CAD), kot sta SolidWorks ali MasterCAM.Programska oprema zapiše kodo G, ki jo krmilnik na CNC stroju lahko prebere.Računalniški program na krmilniku razlaga zasnovo in premika rezalna orodja in/ali obdelovanec po več oseh, da iz obdelovanca izreže želeno obliko.Avtomatiziran postopek rezanja je veliko hitrejši in natančnejši od ročnega premikanja orodij in obdelovancev, ki se na starejših napravah izvaja z vzvodi in zobniki.Sodobni CNC stroji imajo več orodij in izdelujejo številne vrste rezov.Število ravnin gibanja (osi) ter število in vrste orodij, do katerih lahko stroj samodejno dostopa med postopkom obdelave, določajo, kako kompleksen obdelovanec lahko izdela CNC.

Kako uporabljati CNC stroj?
CNC strojniki morajo pridobiti veščine programiranja in obdelave kovin, da lahko v celoti izkoristijo moč CNC stroja.Tehnične obrtne šole in vajeniški programi učence pogosto začnejo uporabljati za ročne stružnice, da dobijo občutek, kako rezati kovino.Strojnik mora biti sposoben predvideti vse tri dimenzije.Današnja programska oprema omogoča lažjo kot kdaj koli prej izdelavo zapletenih delov, saj je obliko dela mogoče narisati virtualno, nato pa lahko programska oprema predlaga poti orodja za izdelavo teh delov.

Vrsta programske opreme, ki se pogosto uporablja v procesu CNC obdelave
Računalniško podprto risanje (CAD)
Programska oprema CAD je izhodišče za večino CNC projektov.Obstaja veliko različnih programskih paketov CAD, vendar se vsi uporabljajo za ustvarjanje načrtov.Priljubljeni programi CAD vključujejo AutoCAD, SolidWorks in Rhino3D.Obstajajo tudi rešitve CAD v oblaku in nekatere ponujajo zmogljivosti CAM ali se bolje integrirajo s programsko opremo CAM kot druge.

Računalniško podprta proizvodnja (CAM)
CNC stroji pogosto uporabljajo programe, ustvarjene s programsko opremo CAM.CAM omogoča uporabnikom, da nastavijo »drevo opravil« za organizacijo delovnega toka, nastavitev poti orodij in zagon simulacij rezanja, preden stroj izvede pravo rezanje.Programi CAM pogosto delujejo kot dodatki programski opremi CAD in ustvarjajo g-kodo, ki orodjem CNC in gibljivim delom obdelovanca pove, kam naj gredo.Čarovniki v programski opremi CAM olajšajo programiranje CNC stroja kot kdaj koli prej.Priljubljena programska oprema CAM vključuje Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks in Solidcam.Po poročilu iz leta 2015 Mastercam in Edgecam predstavljata skoraj 50 % tržnega deleža CAM višjega razreda.

Kaj je porazdeljeni numerični nadzor?
Neposredno numerično krmiljenje, ki je postalo porazdeljeno numerično krmiljenje (DNC)
Neposredne numerične kontrole so bile uporabljene za upravljanje NC programov in parametrov stroja.Programom je omogočilo premikanje po omrežju iz centralnega računalnika v vgrajene računalnike, znane kot krmilne enote stroja (MCU).Prvotno imenovan »Neposredni numerični nadzor«, je zaobšel potrebo po papirnatem traku, ko pa je računalnik odpovedal, so odpovedali vsi njegovi stroji.

Porazdeljeno numerično krmiljenje uporablja omrežje računalnikov za usklajevanje delovanja več strojev s podajanjem programa v CNC.CNC pomnilnik hrani program in operater ga lahko zbira, ureja in vrne.

Sodobni programi DNC zmorejo naslednje:
● Urejanje – Lahko izvaja en NC program, medtem ko se drugi urejajo.
● Primerjaj – primerjajte izvirne in urejene NC-programe drugega ob drugem in si oglejte urejanja.
● Ponovni zagon – Ko se orodje pokvari, je mogoče program ustaviti in znova zagnati tam, kjer se je končalo.
● Sledenje opravilom – operaterji lahko na primer spremljajo opravila in spremljajo nastavitev in čas delovanja.
● Prikaz risb – Prikažite fotografije, risbe CAD orodij, napeljav in končnih delov.
● Napredni zaslonski vmesniki – obdelava z enim dotikom.
● Napredno upravljanje baze podatkov – organizira in vzdržuje podatke, kjer jih je mogoče preprosto pridobiti.

Zbiranje podatkov o proizvodnji (MDC)
Programska oprema MDC lahko vključuje vse funkcije programske opreme DNC ter zbira dodatne podatke in jih analizira za splošno učinkovitost opreme (OEE).Celotna učinkovitost opreme je odvisna od naslednjega: Kakovost – število izdelkov, ki izpolnjujejo standarde kakovosti od vseh proizvedenih izdelkov Razpoložljivost – odstotek načrtovanega časa, v katerem določena oprema deluje ali proizvaja dele Zmogljivost – dejanska hitrost delovanja v primerjavi z načrtovanim ali idealnim delovanjem stopnja opreme.

OEE = Kakovost x Razpoložljivost x Zmogljivost
OEE je ključna metrika uspešnosti (KPI) za številne strojne delavnice.

Rešitve za spremljanje strojev
Programsko opremo za nadzor stroja je mogoče vgraditi v programsko opremo DNC ali MDC ali kupiti ločeno.Z rešitvami za spremljanje stroja se strojni podatki, kot so nastavitev, čas delovanja in izpadi, samodejno zbirajo in združujejo s človeškimi podatki, kot so kode vzrokov, da zagotovijo zgodovinsko in realnočasovno razumevanje, kako potekajo opravila.Sodobni CNC-stroji zbirajo kar 200 vrst podatkov, programska oprema za nadzor stroja pa lahko naredi te podatke uporabne vsem, od delavnice do najvišjega nadstropja.Podjetja, kot je Memex, ponujajo programsko opremo (Tempus), ki zajema podatke iz katerega koli CNC stroja in jih vnaša v standardizirano obliko baze podatkov, ki jo je mogoče prikazati v smiselnih diagramih in grafih.Podatkovni standard, ki ga uporablja večina rešitev za spremljanje strojev in se je uveljavil v ZDA, se imenuje MTConnect.Danes je veliko novih CNC obdelovalnih strojev opremljenih za zagotavljanje podatkov v tej obliki.Starejši stroji lahko še vedno zagotovijo dragocene informacije z adapterji.Strojno spremljanje za CNC stroje je postalo uveljavljeno šele v zadnjih nekaj letih, nove programske rešitve pa so vedno v razvoju.

Katere so različne vrste CNC strojev?
Danes obstaja nešteto različnih vrst CNC strojev.CNC stroji so strojna orodja, ki režejo ali premikajo material, kot je programirano na krmilniku, kot je opisano zgoraj.Vrsta rezanja se lahko razlikuje od plazemskega rezanja do laserskega rezanja, rezkanja, rezkanja in stružnic.CNC stroji lahko celo pobirajo in premikajo predmete na tekočem traku.

Spodaj so osnovne vrste CNC strojev:
Stružnice:Ta vrsta CNC obrača obdelovanec in premakne rezalno orodje na obdelovanec.Osnovna stružnica je 2-osna, vendar je mogoče dodati veliko več osi, da povečate kompleksnost rezanja.Material se vrti na vretenu in se stisne ob brusilno ali rezbarsko orodje, ki naredi želeno obliko.Stružnice se uporabljajo za izdelavo simetričnih predmetov, kot so krogle, stožci ali valji.Mnogi CNC stroji so večnamenski in združujejo vse vrste rezanja.

Usmerjevalniki:CNC rezkalniki se običajno uporabljajo za rezanje velikih dimenzij v les, kovino, plošče in plastiko.Standardni rezkalniki delujejo na 3-osni koordinati, tako da lahko režejo v treh dimenzijah.Lahko pa kupite tudi 4,5 in 6-osne stroje za prototipne modele in kompleksne oblike.

Rezkanje:Ročni rezkalni stroji uporabljajo ročna kolesa in vodilne vijake za artikulacijo rezalnega orodja na obdelovanec.V CNC mlinu CNC premakne visoko natančna kroglična vretena na točno programirane koordinate.Rezkalni CNC stroji so na voljo v široki paleti velikosti in vrst ter lahko delujejo na več oseh.

Plazemski rezalniki:CNC plazemski rezalnik za rezanje uporablja močan laser.Večina plazemskih rezalnikov reže programirane oblike iz lista ali plošče.

3D tiskalnik:3D-tiskalnik uporablja program, da mu pove, kam naj odloži majhne koščke materiala za izdelavo želene oblike.3D deli so zgrajeni plast za plastjo z laserjem za strjevanje tekočine ali moči, ko plasti rastejo.

Stroj za izbiro in namestitev:CNC "pick and place" stroj deluje podobno kot CNC rezkalnik, vendar ima stroj namesto rezanja materiala veliko majhnih šob, ki z vakuumom poberejo komponente, jih premaknejo na želeno mesto in odložijo.Uporabljajo se za izdelavo miz, računalniških matičnih plošč in drugih električnih sklopov (med drugim.)

CNC stroji zmorejo marsikaj.Danes je računalniško tehnologijo mogoče namestiti na stroj, ki si ga lahko zamislite.CNC nadomešča človeški vmesnik, potreben za premikanje delov stroja za dosego želenega rezultata.Današnji CNC-ji so sposobni začeti s surovino, kot je jekleni blok, in izdelati zelo zapleten del z natančnimi tolerancami in neverjetno ponovljivostjo.

Sestavimo vse skupaj: Kako prodajalne CNC strojev izdelujejo dele
Delovanje CNC-ja vključuje tako računalnik (krmilnik) kot fizično nastavitev.Običajen proces strojne delavnice izgleda takole:

Inženir oblikovanja ustvari načrt v programu CAD in ga pošlje CNC programerju.Programer odpre datoteko v programu CAM, da se odloči za potrebna orodja in ustvari NC program za CNC.On ali ona pošlje NC-program CNC-stroju in operaterju zagotovi seznam pravilnih nastavitev orodij.Operater namestitve naloži orodja po navodilih in naloži surovi material (ali obdelovanec).On ali ona nato zažene vzorčne kose in jih izmeri z orodji za zagotavljanje kakovosti, da preveri, ali CNC stroj izdeluje dele v skladu s specifikacijo.Običajno operater namestitve zagotovi prvi kos izdelka oddelku za kakovost, ki preveri vse dimenzije in podpiše nastavitev.CNC-stroj ali pripadajoči stroji so naloženi z dovolj surovin za izdelavo želenega števila kosov, operater stroja pa skrbi, da stroj deluje in izdeluje dele po specifikaciji.in ima surovino.Odvisno od dela je pogosto možno poganjati CNC-stroje "ugasnjene luči" brez prisotnega operaterja.Končani deli se samodejno premaknejo na določeno območje.

Današnji proizvajalci lahko avtomatizirajo skoraj vsak proces, če imajo dovolj časa, virov in domišljije.Surovine lahko gredo v stroj in dokončani deli lahko pridejo ven pakirani, pripravljeni za uporabo.Proizvajalci so odvisni od širokega nabora CNC strojev, da naredijo stvari hitro, natančno in stroškovno učinkovito.