História CNC strojov
John T. Parsons (1913-2007) z Parsons Corporation v Traverse City, MI je považovaný za priekopníka numerického riadenia, predchodcu moderného CNC stroja.Pre svoju prácu bol John Parsons označovaný za otca 2. priemyselnej revolúcie.Potreboval vyrobiť zložité listy helikoptér a rýchlo si uvedomil, že budúcnosťou výroby je prepojenie strojov s počítačmi.Dnes možno CNC-vyrobené diely nájsť takmer v každom odvetví.Vďaka CNC strojom máme lacnejší tovar, silnejšiu národnú obranu a vyššiu životnú úroveň, ako je možné v neindustrializovanom svete.V tomto článku preskúmame pôvod CNC stroja, rôzne typy CNC strojov, programy CNC strojov a bežné postupy v dielňach s CNC strojmi.
Stroje sa stretávajú s počítačom
V roku 1946 slovo „počítač“ znamenalo výpočtový stroj ovládaný diernymi štítkami.Aj keď Parsons Corporation predtým vyrobila iba jednu vrtuľu, John Parsons presvedčil Sikorsky Helicopter, že dokáže vyrobiť mimoriadne presné šablóny na montáž a výrobu vrtule.Nakoniec vynašiel počítačovú metódu diernych štítkov na výpočet bodov na liste rotora vrtuľníka.Potom nechal operátorov otáčať kolesá do týchto bodov na fréze v Cincinnati.Usporiadal súťaž o názov tohto nového procesu a dal 50 dolárov osobe, ktorá vytvorila „Numerical Control“ alebo NC.
V roku 1958 podal patent na pripojenie počítača k stroju.Jeho patentová prihláška prišla tri mesiace pred MIT, ktorý pracoval na koncepte, ktorý začal.MIT použil jeho koncepty na výrobu pôvodného zariadenia a držiteľa licencie pána Parsonsa (Bendix) na sublicencovanie okrem iného spoločnostiam IBM, Fujitusu a GE.Koncept NC sa uchytil pomaly.Podľa pána Parsonsa ľudia, ktorí predávali tento nápad, boli počítačoví ľudia namiesto ľudí z výroby.Začiatkom 70. rokov však samotná armáda USA spopularizovala používanie NC počítačov ich stavaním a prenájmom mnohým výrobcom.Riadiaca jednotka CNC sa vyvíjala súbežne s počítačom, čím sa zvýšila produktivita a automatizácia výrobných procesov, najmä obrábania.
Čo je CNC obrábanie?
CNC stroje vyrábajú diely po celom svete pre takmer každé odvetvie.Vytvárajú veci z plastov, kovov, hliníka, dreva a mnohých iných tvrdých materiálov.Slovo „CNC“ znamená počítačové numerické riadenie, ale dnes to každý nazýva CNC.Ako teda definujete CNC stroj?Všetky automatizované stroje na riadenie pohybu majú tri primárne komponenty – príkazovú funkciu, systém pohonu/pohybu a systém spätnej väzby.CNC obrábanie je proces použitia počítačom riadeného obrábacieho stroja na výrobu dielu z pevného materiálu v inom tvare.
CNC závisí od digitálnych inštrukcií, ktoré sa zvyčajne vyrábajú v softvéri Computer Aided Manufacturing (CAM) alebo Computer Aided Design (CAD), ako je SolidWorks alebo MasterCAM.Softvér zapíše G-kód, ktorý dokáže riadiaca jednotka na CNC stroji prečítať.Počítačový program na ovládači interpretuje návrh a pohybuje reznými nástrojmi a/alebo obrobkom na viacerých osiach, aby z obrobku vyrezal požadovaný tvar.Automatizovaný proces rezania je oveľa rýchlejší a presnejší ako ručný pohyb nástrojov a obrobkov, ktorý sa vykonáva pomocou pák a prevodov na starších zariadeniach.Moderné CNC stroje obsahujú viacero nástrojov a robia mnoho typov rezov.Počet rovín pohybu (osi) a počet a typy nástrojov, ku ktorým môže stroj automaticky pristupovať počas procesu obrábania, určujú, aký zložitý obrobok dokáže CNC vyrobiť.
Ako používať CNC stroj?
CNC strojári musia získať zručnosti v programovaní aj v obrábaní kovov, aby mohli naplno využiť výkon CNC stroja.Technické obchodné školy a učňovské programy často začínajú študentov na ručných sústruhoch, aby získali cit pre rezanie kovu.Strojník by mal byť schopný predstaviť si všetky tri rozmery.Dnešný softvér zjednodušuje výrobu zložitých dielov ako kedykoľvek predtým, pretože tvar dielu možno nakresliť virtuálne a potom softvér môže navrhnúť dráhy nástroja na výrobu týchto dielov.
Typ softvéru bežne používaného v procese CNC obrábania
Počítačom podporované kreslenie (CAD)
CAD softvér je východiskovým bodom pre väčšinu CNC projektov.Existuje mnoho rôznych softvérových balíkov CAD, ale všetky sa používajú na vytváranie návrhov.Medzi obľúbené CAD programy patria AutoCAD, SolidWorks a Rhino3D.Existujú aj cloudové riešenia CAD a niektoré ponúkajú schopnosti CAM alebo sa integrujú so softvérom CAM lepšie ako iné.
Počítačom podporovaná výroba (CAM)
CNC stroje často využívajú programy vytvorené CAM softvérom.CAM umožňuje používateľom nastaviť „strom úloh“ na organizovanie pracovného toku, nastavenie dráh nástroja a spustenie simulácií rezania predtým, ako stroj vykoná skutočné rezanie.CAM programy často fungujú ako doplnky k softvéru CAD a generujú g-kód, ktorý hovorí CNC nástrojom a pohyblivým častiam obrobku, kam majú ísť.Sprievodcovia v softvéri CAM uľahčujú programovanie CNC stroja ako kedykoľvek predtým.Populárny softvér CAM zahŕňa Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks a Solidcam.Mastercam a Edgecam predstavujú podľa správy z roku 2015 takmer 50 % podielu na trhu špičkových CAM zariadení.
Čo je to distribuovaná číselná kontrola?
Priama numerická kontrola, ktorá sa stala distribuovanou numerickou kontrolou (DNC)
Na správu NC programov a parametrov stroja boli použité priame číselné ovládacie prvky.Umožnil programom presúvať sa po sieti z centrálneho počítača na palubné počítače známe ako riadiace jednotky strojov (MCU).Pôvodne nazývaný „Priame číselné ovládanie“ obišiel potrebu papierovej pásky, ale keď počítač zlyhal, zlyhali všetky jeho zariadenia.
Distribuované numerické riadenie využíva sieť počítačov na koordináciu prevádzky viacerých strojov dodávaním programu do CNC.CNC pamäť obsahuje program a operátor môže program zbierať, upravovať a vrátiť.
Moderné DNC programy dokážu:
● Úpravy – Môže spustiť jeden NC program, zatiaľ čo ostatné sa upravujú.
● Porovnať – Porovnajte pôvodné a upravené NC programy vedľa seba a pozrite si úpravy.
● Reštartovať – Keď sa nástroj pokazí, program možno zastaviť a reštartovať tam, kde skončil.
● Sledovanie úloh – Operátori môžu sledovať úlohy a sledovať napríklad nastavenie a dobu spustenia.
● Zobrazenie výkresov – Zobrazte fotografie, CAD výkresy nástrojov, prípravkov a povrchových dielov.
● Pokročilé rozhrania obrazovky – Obrábanie jedným dotykom.
● Pokročilá správa databáz – Organizuje a udržiava údaje tam, kde ich možno ľahko získať.
Zber výrobných údajov (MDC)
Softvér MDC môže zahŕňať všetky funkcie softvéru DNC a zhromažďovať ďalšie údaje a analyzovať ich na celkovú efektivitu zariadenia (OEE).Celková efektívnosť zariadenia závisí od nasledujúceho: Kvalita – počet produktov, ktoré spĺňajú normy kvality zo všetkých vyrobených produktov Dostupnosť – percento plánovaného času, počas ktorého špecifikované zariadenie pracuje alebo vyrába diely Výkon – skutočná rýchlosť chodu v porovnaní s plánovanou alebo ideálnou prevádzkou rýchlosť zariadenia.
OEE = kvalita x dostupnosť x výkon
OEE je kľúčovou metrikou výkonu (KPI) pre mnohé strojárne.
Riešenia monitorovania strojov
Softvér na monitorovanie stroja je možné zabudovať do softvéru DNC alebo MDC alebo zakúpiť samostatne.Vďaka riešeniam monitorovania strojov sa údaje o strojoch, ako je nastavenie, prevádzkový čas a prestoje, automaticky zhromažďujú a kombinujú s ľudskými údajmi, ako sú kódy príčin, aby bolo možné porozumieť tomu, ako prebiehajú úlohy v minulosti aj v reálnom čase.Moderné CNC stroje zhromažďujú až 200 typov údajov a softvér na monitorovanie strojov môže tieto údaje využiť pre každého od výroby až po najvyššie poschodie.Spoločnosti ako Memex ponúkajú softvér (Tempus), ktorý preberá údaje z akéhokoľvek typu CNC stroja a vkladá ich do štandardizovaného databázového formátu, ktorý možno zobraziť v zmysluplných tabuľkách a grafoch.Dátový štandard používaný väčšinou riešení na monitorovanie strojov, ktorý sa presadil v USA, sa nazýva MTConnect.Dnes je mnoho nových CNC obrábacích strojov vybavených na poskytovanie údajov v tomto formáte.Staršie stroje môžu stále poskytovať cenné informácie pomocou adaptérov.Monitorovanie strojov pre CNC stroje sa v posledných rokoch stalo hlavným prúdom a nové softvérové riešenia sú stále vo vývoji.
Aké sú rôzne typy CNC strojov?
V súčasnosti existuje nespočetné množstvo rôznych typov CNC strojov.CNC stroje sú obrábacie stroje, ktoré režú alebo presúvajú materiál tak, ako je naprogramované na ovládači, ako je opísané vyššie.Typ rezania sa môže líšiť od rezania plazmou po rezanie laserom, frézovanie, frézovanie a sústruhy.CNC stroje môžu dokonca vyzdvihnúť a presunúť položky na montážnej linke.
Nižšie sú uvedené základné typy CNC strojov:
Sústruhy:Tento typ CNC otáča obrobok a presúva rezný nástroj k obrobku.Základný sústruh je 2-osový, ale je možné pridať oveľa viac osí, aby sa zvýšila zložitosť rezu.Materiál sa otáča na vretene a je pritláčaný k brúsnemu alebo rezbárskemu nástroju, ktorý vytvára požadovaný tvar.Sústruhy sa používajú na výrobu symetrických predmetov, ako sú gule, kužele alebo valce.Mnohé CNC stroje sú multifunkčné a kombinujú všetky typy rezania.
Smerovače:CNC frézy sa zvyčajne používajú na rezanie veľkých rozmerov do dreva, kovu, plechov a plastov.Štandardné frézky pracujú na 3-osových súradniciach, takže môžu rezať v troch rozmeroch.Môžete si však kúpiť aj 4,5 a 6-osové stroje na prototypové modely a zložité tvary.
Frézovanie:Ručné frézky používajú ručné kolesá a vodiace skrutky na kĺbové pripojenie rezného nástroja k obrobku.V CNC fréze CNC posúva vysoko presné guľôčkové skrutky na presné naprogramované súradnice.Frézovacie CNC stroje sa dodávajú v širokej škále veľkostí a typov a môžu bežať na viacerých osiach.
Plazmové rezačky:CNC plazmová rezačka využíva na rezanie výkonný laser.Väčšina plazmových rezačiek vyrezáva naprogramované tvary z plechu alebo dosky.
3D tlačiareň:3D tlačiareň používa program na to, aby jej povedal, kam položiť malé kúsky materiálu na vytvorenie požadovaného tvaru.3D diely sú vytvárané vrstvou po vrstve laserom na stuhnutie kvapaliny alebo energie, keď vrstvy rastú.
Stroj na výber a umiestnenie:CNC „pick and place“ stroj funguje podobne ako CNC router, ale namiesto rezania materiálu má stroj mnoho malých trysiek, ktoré zachytávajú komponenty pomocou vákua, presúvajú ich na požadované miesto a odkladajú.Používajú sa na výrobu stolov, počítačových základných dosiek a iných elektrických zostáv (okrem iného.)
CNC stroje dokážu veľa vecí.Dnešnú počítačovú technológiu možno umiestniť na stroj, ktorý si možno predstaviť.CNC nahrádza ľudské rozhranie potrebné na pohyb častí stroja, aby sa dosiahol požadovaný výsledok.Dnešné CNC sú schopné začať so surovým materiálom, ako je napríklad oceľový blok, a vytvoriť veľmi komplexný diel s presnými toleranciami a úžasnou opakovateľnosťou.
Spojiť to všetko: Ako CNC strojárne vyrábajú diely
Obsluha CNC zahŕňa počítač (ovládač) aj fyzické nastavenie.Typický proces v strojárni vyzerá takto:
Konštruktér vytvorí návrh v programe CAD a odošle ho CNC programátorovi.Programátor otvorí súbor v programe CAM, aby rozhodol o potrebných nástrojoch a vytvoril NC program pre CNC.Odošle NC program do CNC stroja a poskytne operátorovi zoznam správneho nastavenia nástrojov.Operátor nastavenia nakladá nástroje podľa pokynov a vkladá surovinu (alebo obrobok).Potom spustí vzorky kusov a zmeria ich pomocou nástrojov na zabezpečenie kvality, aby si overil, že CNC stroj vyrába diely podľa špecifikácií.Operátor nastavenia zvyčajne poskytne prvý kus výrobku oddeleniu kvality, ktoré overí všetky rozmery a odhlási nastavenie.CNC stroj alebo pridružené stroje sú naložené dostatočným množstvom surovín na výrobu požadovaného počtu kusov a operátor stroja je pripravený zabezpečiť, aby stroj zostal v chode, pričom súčiastky podľa špecifikácií.a má surovinu.V závislosti od úlohy je často možné spustiť CNC stroje „zhasnuté“ bez prítomnosti operátora.Hotové diely sa automaticky presunú na určené miesto.
Dnešní výrobcovia dokážu automatizovať takmer akýkoľvek proces, ak majú dostatok času, zdrojov a predstavivosti.Surovina môže ísť do stroja a hotové diely môžu vyjsť zabalené pripravené na použitie.Výrobcovia sa spoliehajú na širokú škálu CNC strojov, aby mohli robiť veci rýchlo, presne a nákladovo efektívne.
Čas odoslania: september-08-2022