Téknologi Kontrol Numerik sareng Alat Mesin CNC
Téknologi kontrol numerik, disingget jadi NC (Numerical Control), nyaéta sarana ngadalikeun gerakan mékanis jeung prosedur ngolah kalayan bantuan informasi digital. Ayeuna, sakumaha kontrol numerik modern ilahar adopts kontrol komputer, éta ogé katelah kontrol numerik komputerisasi (Computerized Numerical Control - CNC).
Pikeun ngahontal kontrol inpormasi digital tina gerakan mékanis sareng prosés ngolah, parangkat keras sareng parangkat lunak anu saluyu kedah dilengkepan. Jumlah hardware jeung software nu dipaké pikeun nerapkeun kontrol informasi digital disebut sistem kontrol numerik (Numerical Control System), sarta inti tina sistem kontrol numerik nyaéta alat kontrol numerik (Numerical Controller).
Mesin anu dikawasa ku téknologi kontrol numerik disebut alat mesin CNC (alat mesin NC). Ieu mangrupikeun produk mekatronik has anu sacara komprehensif ngahijikeun téknologi canggih sapertos téknologi komputer, téknologi kontrol otomatis, téknologi pangukuran presisi, sareng desain alat mesin. Ieu teh cornerstone tina téhnologi manufaktur modern. Ngadalikeun alat mesin mangrupikeun widang téknologi kontrol numerik anu pangheubeulna sareng paling seueur dilarapkeun. Ku alatan éta, tingkat parabot mesin CNC sakitu legana ngagambarkeun kinerja, tingkat, sarta trend ngembangkeun téhnologi kontrol numeris ayeuna.
Aya rupa-rupa jenis pakakas mesin CNC, kaasup pangeboran, panggilingan, jeung alat mesin boring, péngkolan parabot mesin, grinding parabot mesin, ngurangan listrik parabot mesin mesin, forging parabot mesin, laser processing parabot mesin, sarta séjén husus-Tujuan parabot mesin CNC kalawan kagunaan husus. Sakur alat mesin anu dikawasa ku téknologi kontrol numerik digolongkeun kana alat mesin NC.
Alat-alat mesin CNC anu dilengkepan alat pangubah otomatis ATC (Automatic Tool Changer - ATC), iwal mesin bubut CNC kalayan wadah alat Rotary, diartikeun salaku pusat mesin (Puseur Mesin - MC). Ngaliwatan ngagantian otomatis tina parabot, workpieces tiasa ngalengkepan sababaraha prosedur processing dina clamping tunggal, achieving konsentrasi prosés jeung kombinasi prosés. Ieu sacara efektif ngirangan waktos ngolah bantu sareng ningkatkeun efisiensi kerja alat mesin. Sakaligus, éta ngurangan jumlah pamasangan workpiece jeung positioning, enhancing akurasi processing. Puseur mesin ayeuna mangrupikeun jinis alat mesin CNC kalayan kaluaran panggedéna sareng aplikasi anu paling lega.
Dumasar kana alat mesin CNC, ku nambahkeun multi-worktable (usuk) alat tukeur otomatis (Auto Pallet Changer - APC) jeung alat sejenna nu patali, Unit processing dihasilkeun disebut sél manufaktur fléksibel (Fléksibel Manufaktur Cell - FMC). FMC henteu ngan ukur sadar konsentrasi prosés sareng kombinasi prosés, tapi ogé, kalayan bursa otomatis worktables (pallets) sareng fungsi ngawaskeun sareng kontrol otomatis anu rélatif lengkep, tiasa ngalaksanakeun pamrosésan anu teu aya dina sababaraha waktos, ku kituna ningkatkeun efisiensi ngolah alat. FMC henteu ngan ukur dasar tina sistem manufaktur fléksibel FMS (Flexible Manufacturing System) tapi ogé tiasa dianggo salaku alat pangolahan otomatis mandiri. Ku alatan éta, laju perkembangannya cukup gancang.
Dina dasar FMC sareng pusat mesin, ku cara nambihan sistem logistik, robot industri, sareng alat-alat anu aya hubunganana, sareng dikawasa sareng diurus ku sistem kontrol sentral sacara terpusat sareng ngahiji, sistem manufaktur sapertos kitu disebut sistem manufaktur fleksibel FMS (Flexible Manufacturing System). FMS henteu ngan ukur tiasa ngalakukeun pamrosésan anu teu diurus pikeun période anu panjang tapi ogé ngahontal pamrosésan lengkep tina sababaraha jinis bagian sareng komponén komponén, ngahontal otomatisasi prosés manufaktur bengkel. Éta mangrupikeun sistem manufaktur canggih anu otomatis pisan.
Jeung kamajuan sinambung sains jeung téhnologi, guna adaptasi jeung kaayaan ngarobah paménta pasar, pikeun manufaktur modern, teu ngan diperlukeun pikeun ngamajukeun automation tina prosés manufaktur workshop tapi ogé pikeun ngahontal automation komprehensif ti forecasting pasar, produksi kaputusan-pembuatan, desain produk, manufaktur produk jeung jualan produk. Sistem produksi sareng manufaktur lengkep anu dibentuk ku ngahijikeun syarat ieu disebut sistem manufaktur terintegrasi komputer (Computer Integrated Manufacturing System - CIMS). CIMS sacara organik ngahijikeun produksi sareng kagiatan bisnis anu langkung panjang, ngahontal produksi intelijen anu langkung éfisién sareng langkung fleksibel, ngalambangkeun tahap pangluhurna pangembangan téknologi manufaktur otomatis ayeuna. Dina CIMS, henteu ngan integrasi alat produksi, tapi leuwih importantly, integrasi téhnologi jeung integrasi fungsi dicirikeun ku informasi. Komputer mangrupikeun alat integrasi, téknologi unit otomatis anu dibantuan komputer mangrupikeun dasar integrasi, sareng bursa sareng ngabagi inpormasi sareng data mangrupikeun sasak integrasi. Produk ahir tiasa dianggap salaku manifestasi bahan inpormasi sareng data.
Sistem Kontrol Numerik sareng Komponénna
Komponén Dasar tina Sistem Kontrol Numérik
Sistem kontrol numeris alat mesin CNC mangrupakeun inti sadaya alat kontrol numeris. Obyék kontrol utama sistem kontrol numerik nyaéta kapindahan tina sumbu koordinat (kaasup laju gerakan, arah, posisi, jsb), sarta informasi kontrol na utamana asalna tina pamrosésan kontrol numerik atawa program kontrol gerak. Ku alatan éta, komponén paling dasar tina sistem kontrol numerik kudu ngawengku: program input/output alat, alat kontrol numerik, jeung servo drive.
Peran alat input / output nyaéta pikeun input sareng kaluaran data sapertos pamrosésan kontrol numerik atanapi program kontrol gerak, ngolah sareng data kontrol, parameter alat mesin, koordinat posisi sumbu, sareng status saklar deteksi. Kibor sareng tampilan mangrupikeun alat input/output paling dasar anu dipikabutuh pikeun alat kontrol numerik. Sajaba ti éta, gumantung kana sistem kontrol numerik, alat saperti photoelectric reader, tape drive, atawa floppy disk drive ogé bisa dilengkepan. Salaku alat periferal, komputer ayeuna mangrupikeun salah sahiji alat input/output anu biasa dianggo.
Alat kontrol numerik mangrupakeun komponén inti tina sistem kontrol numeris. Ieu diwangun ku sirkuit panganteur input/output, controller, unit arithmetic, jeung memori. Peran alat kontrol numerik nyaéta pikeun nyusun, ngitung, sareng ngolah input data ku alat input ngalangkungan sirkuit logika internal atanapi parangkat lunak kontrol, sareng kaluaran rupa-rupa jinis inpormasi sareng petunjuk pikeun ngontrol sababaraha bagian tina alat mesin pikeun ngalakukeun tindakan anu ditangtukeun.
Di antara inpormasi sareng petunjuk kontrol ieu, anu paling dasar nyaéta laju feed, arah feed, sareng paréntah pamindahan feed tina sumbu koordinat. Éta dihasilkeun sanggeus itungan interpolasi, disadiakeun pikeun servo drive, amplified ku supir, sarta pamustunganana ngadalikeun kapindahan tina sumbu koordinat. Ieu langsung nangtukeun lintasan gerakan alat atawa koordinat sumbu.
Sajaba ti éta, gumantung kana sistem jeung alat, contona, dina alat mesin CNC, meureun aya ogé parentah kayaning speed rotational, arah, ngamimitian / eureun spindle nu; pilihan alat jeung parentah bursa; ngamimitian / eureun parentah cooling sarta lubrication alat; workpiece loosening na clamping parentah; indexing tina worktable jeung parentah tambahan lianna. Dina sistem kontrol numerik, aranjeunna disayogikeun ka alat kontrol bantu éksternal dina bentuk sinyal ngaliwatan antarmuka. Alat kontrol bantu ngalaksanakeun kompilasi sareng operasi logis anu diperyogikeun dina sinyal-sinyal di luhur, ngagedékeunana, sareng nyorong aktuator anu saluyu pikeun ngajalankeun komponén mékanis, hidrolik, sareng alat bantu pneumatik tina alat mesin pikeun ngarengsekeun tindakan anu ditangtukeun ku paréntah.
Drive servo biasana diwangun ku amplifier servo (ogé katelah supir, unit servo) sareng aktuator. Dina parabot mesin CNC, motor servo AC umumna dipaké salaku actuators ayeuna; dina parabot mesin mesin-speed tinggi canggih, motor linier geus mimiti dipaké. Sajaba ti, dina parabot mesin CNC dihasilkeun saméméh 1980s, aya kasus ngagunakeun motor servo DC; pikeun alat mesin CNC basajan, motor stepper ogé dipaké salaku actuators. Bentuk panguat servo gumantung kana actuator sareng kedah dianggo babarengan sareng motor drive.
Di luhur mangrupakeun komponén paling dasar tina sistem kontrol numerik. Kalayan pamekaran téknologi kontrol numerik sareng paningkatan tingkat kinerja alat mesin, sarat fungsional pikeun sistem ogé ningkat. Pikeun minuhan sarat kontrol alat mesin béda, mastikeun integritas jeung uniformity sahiji sistem kontrol numeris, sarta mempermudah pamakéan pamaké, ilahar dipaké sistem kontrol numeris canggih biasana boga controller programmable internal salaku alat kontrol bantu tina alat mesin. Sajaba ti éta, dina parabot mesin motong logam, alat spindle drive ogé bisa jadi komponén sistem kontrol numeris; dina alat-alat mesin CNC loop katutup, pangukuran jeung alat deteksi oge indispensable kana sistem kontrol numeris. Pikeun sistem kontrol numerik canggih, sok sanajan komputer dipaké salaku panganteur manusa-mesin tina sistem jeung pikeun manajemén data jeung alat input/output, kukituna ngajadikeun fungsi sistem kontrol numerik leuwih kuat sarta kinerja leuwih sampurna.
Dina kacindekan, komposisi sistem kontrol numerik gumantung kana kinerja sistem kontrol jeung sarat kontrol husus pakakas. Aya béda anu signifikan dina konfigurasi sareng komposisina. Sajaba tilu komponén paling dasar tina alat input / kaluaran program processing, alat kontrol numeris, sarta servo drive, meureun aya deui alat kontrol. Bagian kotak dashed dina Gambar 1-1 ngagambarkeun sistem kontrol numerik komputer.
Konsep NC, CNC, SV, sareng PLC
NC (CNC), SV, jeung PLC (PC, PMC) mangrupa singketan basa Inggris anu paling umum dipaké dina alat kontrol numerik sarta miboga harti anu béda dina kaayaan anu béda dina aplikasi praktis.
NC (CNC): NC sareng CNC mangrupikeun singketan Inggris anu umum tina Kontrol Numérik sareng Kontrol Numérik Komputerisasi. Nunjukkeun yen kontrol numeris modern sadayana adopts kontrol komputer, éta bisa dianggap yén harti NC na CNC sagemblengna sarua. Dina aplikasi rékayasa, gumantung kana kasempetan pamakéan, NC (CNC) biasana mibanda tilu harti béda: Dina rasa lega, éta ngagambarkeun téhnologi kontrol - téhnologi kontrol numerik; dina harti sempit, éta ngagambarkeun hiji éntitas sistem kontrol - sistem kontrol numerik; Sajaba ti éta, ogé bisa ngagambarkeun alat kontrol husus - alat kontrol numeris.
SV: SV mangrupakeun singketan Inggris umum tina servo drive (Servo Girang, disingget jadi servo). Numutkeun katangtuan standar JIS Jepang, éta "mékanisme kontrol anu nyandak posisi, arah, sareng kaayaan hiji obyék salaku kuantitas kontrol sareng ngalacak parobahan sawenang-wenang dina nilai target." Pondokna, éta mangrupikeun alat kontrol anu otomatis tiasa nuturkeun kuantitas fisik sapertos posisi target.
Dina parabot mesin CNC, peran servo drive utamana reflected dina dua aspék: Kahiji, éta nyandak koordinat sumbu beroperasi dina speed dibikeun ku alat kontrol numeris; kadua, éta ngamungkinkeun sumbu koordinat diposisikan dumasar kana posisi anu dipasihkeun ku alat kontrol numerik.
Objék kontrol servo drive biasana kapindahan sareng laju sumbu koordinat tina alat mesin; actuator mangrupa motor servo; bagian nu ngatur jeung ngagedékeun sinyal paréntah input mindeng disebut panguat servo (ogé katelah supir, panguat, Unit servo, jeung sajabana), nu mangrupakeun inti drive servo.
The servo drive teu ngan bisa dipaké ditéang jeung alat kontrol numeris tapi ogé bisa dipaké nyalira salaku posisi (speed) Sistim marengan. Ku alatan éta, éta ogé mindeng disebut sistem servo. Dina sistem kontrol numerik mimiti, bagian kontrol posisi ieu umumna terpadu kalayan CNC, sarta servo drive ngan dipigawé kadali speed. Ku alatan éta, drive servo ieu mindeng disebut Unit kontrol speed.
PLC: PC nyaéta singketan basa Inggris tina Programmable Controller. Kalawan ngaronjatna popularitas komputer pribadi, pikeun ngahindarkeun kabingungan jeung komputer pribadi (disebut oge PC), controller programmable ayeuna umumna disebut programmable logic controller (Programmalbe Logic Controller - PLC) atawa programmable mesin controller (Programmable Machine Controller - PMC). Ku alatan éta, dina alat mesin CNC, PC, PLC, sarta PMC boga harti anu sarua.
PLC boga kaunggulan respon gancang, kinerja dipercaya, pamakéan merenah, programming gampang tur debugging, sarta bisa langsung ngajalankeun sababaraha alat mesin panerapan listrik. Ku alatan éta, éta loba dipaké salaku alat kontrol bantu pikeun alat kontrol numeris. Ayeuna, kalolobaan sistem kontrol numerik gaduh PLC internal pikeun ngolah petunjuk bantu alat mesin CNC, ku kituna nyederhanakeun alat kontrol bantu alat mesin. Sajaba ti éta, dina loba kasempetan, ngaliwatan modul fungsi husus kayaning modul kontrol sumbu sarta modul positioning of PLC, PLC ogé bisa langsung garapan pikeun ngahontal kontrol posisi titik, kontrol linier, sarta kontrol kontur basajan, ngabentuk parabot mesin CNC husus atawa garis produksi CNC.
Komposisi jeung Prinsip Processing tina CNC Mesin Pakakas
Komposisi Dasar Alat Mesin CNC
Alat mesin CNC mangrupikeun alat kontrol numerik anu paling umum. Pikeun netelakeun komposisi dasar alat mesin CNC, mimitina perlu nganalisis prosés kerja alat mesin CNC pikeun ngolah bagian. Dina alat mesin CNC, pikeun ngolah bagian, léngkah-léngkah ieu tiasa dilaksanakeun:
Numutkeun gambar sareng rencana prosés bagian anu bakal diolah, nganggo kodeu anu ditunjuk sareng format program, nyerat lintasan gerakan alat, prosés pamrosésan, parameter prosés, parameter motong, sareng sajabana kana bentuk instruksi anu tiasa dikenal ku sistem kontrol numerik, nyaéta, nyerat program pamrosésan.
Lebetkeun program ngolah tinulis kana alat kontrol numerik.
Alat kontrol numerik decodes jeung ngolah program input (kode) jeung ngirimkeun sinyal kontrol saluyu jeung alat servo drive jeung alat kontrol fungsi bantu unggal sumbu koordinat pikeun ngadalikeun gerak unggal komponén alat mesin.
Salila gerakan, sistem kontrol numeris perlu ngadeteksi posisi sumbu koordinat tina alat mesin, status saklar perjalanan, jeung sajabana iraha wae, sarta ngabandingkeun éta kalayan sarat program pikeun nangtukeun aksi salajengna dugi bagian mumpuni diolah.
Operator tiasa niténan sareng mariksa kaayaan ngolah sareng status kerja alat mesin iraha waé. Upami diperlukeun, panyesuaian kana tindakan alat mesin sareng program pamrosesan ogé diperyogikeun pikeun mastikeun operasi anu aman sareng dipercaya tina alat mesin.
Ieu bisa ditempo yén salaku komposisi dasar alat mesin CNC, kudu ngawengku: alat input / output, alat kontrol numerik, servo drive jeung alat eupan balik, alat kontrol bantu, sarta awak alat mesin.
Komposisi Alat Mesin CNC
Sistem kontrol numeris dipaké pikeun ngahontal kontrol processing tina host alat mesin. Ayeuna, lolobana sistem kontrol numerik ngadopsi kontrol numerik komputer (ie, CNC). Alat input / output, alat kontrol numerik, drive servo, sareng alat eupan balik dina gambar babarengan ngawangun sistem kontrol numerik alat mesin, sareng peranna parantos dijelaskeun di luhur. Di handap ieu sakeudeung ngenalkeun komponén séjén.
Alat eupan balik pangukuran: Éta mangrupikeun tautan deteksi tina alat mesin CNC tutup-loop (semi-closed-loop). Peranna nyaéta pikeun ngadeteksi laju sareng pamindahan tina pamindahan aktuator anu saleresna (sapertos wadah alat) atanapi méja kerja ngalangkungan unsur-unsur pangukuran modern sapertos encoder pulsa, solvers, sinkronisasi induksi, gratings, skala magnét, sareng alat ukur laser, sareng eupan deui ka alat drive servo atanapi alat anu nyepetkeun atanapi ngimbangan alat kontrol laju. ngahontal tujuan ngaronjatkeun akurasi mékanisme gerak. Posisi pamasangan alat deteksi sareng posisi dimana sinyal deteksi disuap deui gumantung kana struktur sistem kontrol numerik. Servo diwangun-di encoders pulsa, tachometers, sarta gratings linier anu ilahar dipaké komponén deteksi.
Kusabab kanyataan yén servos canggih sadayana nganggo téknologi drive servo digital (disebut servo digital), beus biasana dianggo pikeun sambungan antara drive servo sareng alat kontrol numerik; dina kalolobaan kasus, sinyal eupan balik disambungkeun ka drive servo sarta dikirimkeun ka alat kontrol numeris ngaliwatan beus. Ngan dina sababaraha waktos atanapi nalika nganggo drive servo analog (umumna katelah servo analog), alat eupan balik kedah langsung nyambung ka alat kontrol numerik.
Mékanisme kontrol bantu sareng mékanisme pangiriman feed: Tempatna antara alat kontrol numerik sareng komponén mékanis sareng hidrolik alat mesin. Peran utami nyaéta nampi laju spindle, arah, sareng ngamimitian / ngeureunkeun paréntah kaluaran ku alat kontrol numerik; pilihan alat jeung parentah bursa; ngamimitian / eureun parentah cooling sarta lubrication alat; sinyal instruksi bantu kayaning loosening na clamping workpieces sarta komponén alat mesin, indexing tina worktable, sarta sinyal status switch deteksi dina alat mesin. Saatos kompilasi anu diperyogikeun, pertimbangan logis, sareng amplifikasi kakuatan, aktuator anu saluyu langsung didorong pikeun ngajalankeun komponén mékanis, hidrolik, sareng alat bantu pneumatik tina alat mesin pikeun ngarengsekeun tindakan anu ditunjuk ku petunjuk. Biasana diwangun ku PLC sareng sirkuit kontrol arus anu kuat. PLC tiasa diintegrasikeun sareng CNC dina struktur (built-in PLC) atanapi rélatif mandiri (PLC éksternal).
Awak alat mesin, nyaéta, struktur mékanis alat mesin CNC, ogé diwangun ku sistem drive utama, sistem drive feed, ranjang, meja kerja, alat gerak bantu, sistem hidrolik sareng pneumatik, sistem pelumasan, alat pendingin, panyabutan chip, sistem panyalindungan, sareng bagian-bagian sanés. Nanging, pikeun nyumponan sarat kontrol numerik sareng masihan pinuh ku pagelaran alat mesin, éta parantos ngalaman parobihan anu signifikan dina hal tata perenah, desain penampilan, struktur sistem transmisi, sistem alat, sareng kinerja operasi. Komponén mékanis alat mesin kalebet ranjang, kotak, kolom, rel pituduh, meja kerja, spindle, mékanisme feed, mékanisme bursa alat, jsb.
Prinsip Mesin CNC
Dina alat-alat mesin motong logam tradisional, nalika ngolah bagian, operator kudu terus ngarobah parameter kayaning lintasan gerakan sarta speed gerakan tina alat nu nurutkeun sarat tina gambar, ku kituna alat nu ngalakukeun motong processing on workpiece jeung tungtungna prosés bagian mumpuni.
Ngolah alat mesin CNC dasarna nerapkeun prinsip "diferensial". Prinsip kerja sareng prosésna tiasa dijelaskeun sacara ringkes kieu:
Numutkeun lintasan alat anu diperyogikeun ku program pamrosésan, alat kontrol numerik ngabédakeun lintasan sapanjang sumbu koordinat alat mesin anu saluyu sareng jumlah gerakan minimum (sarua pulsa) (△X, △Y dina Gambar 1-2) sareng ngitung jumlah pulsa anu unggal sumbu koordinat kedah ngalih.
Ngaliwatan "interpolasi" software atawa "interpolasi" kalkulator tina alat kontrol numerik, lintasan diperlukeun dipasangan hiji polyline sarimbag dina unit "unit gerak minimum" jeung polyline dipasangan pangdeukeutna ka lintasan teoritis kapanggih.
Nurutkeun kana lintasan tina polyline dipasangan, alat kontrol numerik terus allocates feed pulsa ka sumbu koordinat pakait tur nyandak sumbu koordinat tina alat mesin pikeun mindahkeun nurutkeun kana pulsa disadiakeun ngaliwatan servo drive.
Ieu bisa ditempo yén: Kahiji, salami jumlah gerakan minimum (pulsa sarua) alat mesin CNC cukup leutik, polyline dipasangan dipaké bisa equivalently diganti pikeun kurva teoritis. Kadua, salami metode alokasi pulsa tina sumbu koordinat dirobih, bentuk polyline anu pas tiasa dirobih, ku kituna ngahontal tujuan ngarobih lintasan pamrosésan. Katilu, salami frékuénsi…