Šta su CNC mašine?

Istorija CNC mašina
John T. Parsons (1913-2007) iz Parsons Corporation u Traverse Cityju, MI se smatra pionirom numeričke kontrole, pretečom moderne CNC mašine.Zbog svog rada, John Parsons je nazvan ocem 2. industrijske revolucije.Trebalo mu je da proizvede složene helikopterske oštrice i brzo je shvatio da je budućnost proizvodnje povezivanje mašina sa računarima.Danas se CNC dijelovi mogu naći u gotovo svakoj industriji.Zbog CNC mašina imamo jeftiniju robu, jaču nacionalnu odbranu i viši životni standard nego što je to moguće u neindustrijalizovanom svetu.U ovom članku ćemo istražiti porijeklo CNC mašina, različite vrste CNC mašina, CNC mašinske programe i uobičajene prakse CNC mašina.

Machines Meet Computer
Godine 1946. riječ "kompjuter" značila je računsku mašinu kojom upravlja bušene kartice.Iako je Parsons Corporation ranije proizvodila samo jedan propeler, John Parsons je uvjerio Sikorsky Helicopter da mogu proizvesti izuzetno precizne šablone za montažu i proizvodnju propelera.Na kraju je izumio kompjutersku metodu bušenih kartica za izračunavanje bodova na lopatici rotora helikoptera.Zatim je dao operatere da okreću točkove do tih tačaka na mašini za glodanje u Sinsinatiju.Održao je takmičenje za ime ovog novog procesa i dao 50 dolara osobi koja je skovala "Numeričku kontrolu" ili NC.

Godine 1958. prijavio je patent za povezivanje računara sa mašinom.Njegova patentna prijava stigla je tri mjeseca prije MIT-a, koji je radio na konceptu koji je započeo.MIT je koristio svoje koncepte da originalnu opremu i g. Parsonsovu licencu (Bendix) podlicencira IBM-u, Fujitusu-u i GE-u, između ostalih.Koncept NC-a se sporo primio.Prema g. Parsonsu, ljudi koji su prodavali ideju bili su kompjuterski ljudi umjesto ljudi koji su proizvodili.Do ranih 1970-ih, međutim, američka vojska je popularizirala upotrebu NC računara tako što je napravila i dala ih u zakup brojnim proizvođačima.CNC kontroler je evoluirao paralelno sa računarom, unoseći sve veću produktivnost i automatizaciju u proizvodne procese, posebno mašinsku obradu.

Šta je CNC obrada?
CNC mašine izrađuju delove širom sveta za skoro svaku industriju.Stvaraju stvari od plastike, metala, aluminija, drveta i mnogih drugih tvrdih materijala.Riječ “CNC” je skraćenica za kompjutersko numeričko upravljanje, ali ga danas svi zovu CNC.Dakle, kako definišete CNC mašinu?Sve automatizovane mašine za kontrolu kretanja imaju tri primarne komponente – komandnu funkciju, sistem pogona/pokretanja i sistem povratne sprege.CNC obrada je proces korištenja kompjuterski vođenog alatnog stroja za proizvodnju dijela od čvrstog materijala u drugom obliku.

CNC zavisi od digitalnih uputstava koje se obično prave na softveru za kompjuterski potpomognutu proizvodnju (CAM) ili kompjuterski potpomognuto projektovanje (CAD) kao što su SolidWorks ili MasterCAM.Softver piše G-kod koji kontroler na CNC mašini može pročitati.Kompjuterski program na kontroleru tumači dizajn i pomiče rezne alate i/ili radni komad na više osa kako bi izrezao željeni oblik od obratka.Automatizirani proces rezanja je mnogo brži i precizniji od ručnog pomicanja alata i radnih komada koje se vrši pomoću poluga i zupčanika na starijoj opremi.Moderne CNC mašine sadrže više alata i prave mnoge vrste rezova.Broj ravnina kretanja (osi) i broj i tipovi alata kojima mašina može automatski pristupiti tokom procesa obrade određuju koliko složen radni komad može napraviti CNC.

Kako koristiti CNC mašinu?
CNC strojari moraju steći vještine programiranja i obrade metala kako bi u potpunosti iskoristili snagu CNC mašine.Tehničke trgovačke škole i programi za šegrtovanje često pokreću učenike na ručnim strugovima kako bi stekli osjećaj kako seći metal.Strojar bi trebao biti u stanju da zamisli sve tri dimenzije.Danas softver olakšava izradu složenih dijelova nego ikad, jer se oblik dijela može nacrtati virtualno, a zatim softver može predložiti putanje alata za izradu tih dijelova.

Tip softvera koji se obično koristi u CNC procesu obrade
Računarsko crtanje (CAD)
CAD softver je početna tačka za većinu CNC projekata.Postoji mnogo različitih CAD softverskih paketa, ali svi se koriste za kreiranje dizajna.Popularni CAD programi uključuju AutoCAD, SolidWorks i Rhino3D.Postoje i CAD rješenja zasnovana na oblaku, a neka nude CAM mogućnosti ili se integriraju sa CAM softverom bolje od drugih.

Računalno potpomognuta proizvodnja (CAM)
CNC mašine često koriste programe kreirane pomoću CAM softvera.CAM omogućava korisnicima da postave „stablo poslova“ za organizaciju toka posla, postavljanje putanja alata i pokretanje simulacija rezanja prije nego što mašina obavi bilo kakvo pravo sečenje.CAM programi često rade kao dodaci CAD softveru i generišu g-kod koji govori CNC alatima i pokretnim dijelovima obratka kuda da idu.Čarobnjaci u CAM softveru olakšavaju programiranje CNC mašine nego ikad.Popularni CAM softver uključuje Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks i Solidcam.Prema izvještaju iz 2015. Mastercam i Edgecam čine skoro 50% udjela na tržištu vrhunskih CAM uređaja.

Šta je distribuirana numerička kontrola?
Direktna numerička kontrola koja je postala distribuirana numerička kontrola (DNC)
Direktne numeričke kontrole su korištene za upravljanje NC programima i parametrima stroja.To je omogućilo programima da se kreću preko mreže od centralnog računara do ugrađenih računara poznatih kao kontrolne jedinice mašine (MCU).Prvobitno nazvana "Direktna numerička kontrola", zaobišla je potrebu za papirnom trakom, ali kada se računar pokvario, sve njegove mašine su se pokvarile.

Distribuirana numerička kontrola koristi mrežu računara za koordinaciju rada više mašina unošenjem programa u CNC.CNC memorija čuva program i operater može prikupiti, urediti i vratiti program.

Moderni DNC programi mogu učiniti sljedeće:
● Uređivanje – Može pokrenuti jedan NC program dok se drugi uređuju.
● Uporedi – usporedite originalne i uređene NC programe jedan pored drugog i pogledajte izmjene.
● Ponovno pokretanje – Kada se alat pokvari, program se može zaustaviti i ponovo pokrenuti tamo gdje je stao.
● Praćenje poslova – Operateri mogu, na primjer, pratiti poslove i pratiti postavljanje i vrijeme rada.
● Prikaz crteža – Prikažite fotografije, CAD crteže alata, pribora i završnih dijelova.
● Napredni interfejsi ekrana – Obrada jednim dodirom.
● Napredno upravljanje bazom podataka – Organizuje i održava podatke tamo gde se mogu lako preuzeti.

Prikupljanje podataka o proizvodnji (MDC)
MDC softver može uključivati ​​sve funkcije DNC softvera plus prikupljati dodatne podatke i analizirati ih za ukupnu učinkovitost opreme (OEE).Ukupna efikasnost opreme zavisi od sledećeg: Kvaliteta – broj proizvoda koji zadovoljavaju standarde kvaliteta od svih proizvedenih proizvoda Dostupnost – procenat planiranog vremena u kome određena oprema radi ili proizvodi delove Performanse – stvarna brzina rada u poređenju sa planiranim ili idealnim radom stopa opreme.

OEE = Kvalitet x Dostupnost x Performanse
OEE je ključna metrika učinka (KPI) za mnoge mašinske radionice.

Rešenja za praćenje mašina
Softver za nadzor mašina može se ugraditi u DNC ili MDC softver ili kupiti zasebno.Sa rješenjima za nadzor strojeva, podaci o stroju kao što su postavljanje, vrijeme rada i zastoji se automatski prikupljaju i kombinuju sa ljudskim podacima kao što su šifre razloga kako bi se pružilo razumijevanje kako se poslovi izvode, tako i u prošlosti.Moderne CNC mašine prikupljaju čak 200 vrsta podataka, a softver za praćenje mašina može te podatke učiniti korisnim svima, od pogona do poslednjeg sprata.Kompanije poput Memexa nude softver (Tempus) koji uzima podatke sa bilo koje vrste CNC mašine i stavlja ih u standardizovani format baze podataka koji se može prikazati u smislenim grafikonima i grafikonima.Standard podataka koji se koristi u većini rješenja za praćenje strojeva, a koji je ušao u SAD, zove se MTConnect.Danas su mnoge nove CNC mašine alatke opremljene za pružanje podataka u ovom formatu.Starije mašine i dalje mogu pružiti vrijedne informacije s adapterima.Praćenje mašina za CNC mašine postalo je popularno tek u poslednjih nekoliko godina, a nova softverska rešenja su uvek u razvoju.

Koje su različite vrste CNC mašina?
Danas postoji bezbroj različitih tipova CNC mašina.CNC mašine su alatne mašine koje režu ili pomeraju materijal kako je programirano na kontroleru, kao što je gore opisano.Tip rezanja može varirati od plazma rezanja do laserskog rezanja, glodanja, glodanja i strugova.CNC mašine čak mogu da pokupe i pomeraju predmete na montažnoj traci.

Ispod su osnovne vrste CNC mašina:
strugovi:Ovaj tip CNC-a okreće radni predmet i pomiče rezni alat na radni komad.Osnovni strug je dvoosni, ali se može dodati mnogo više osi kako bi se povećala moguća složenost rezanja.Materijal se okreće na vretenu i pritisne se na alat za brušenje ili rezbarenje koji daje željeni oblik.Strugovi se koriste za izradu simetričnih objekata poput sfera, čunjeva ili cilindara.Mnoge CNC mašine su multifunkcionalne i kombinuju sve vrste rezanja.

ruteri:CNC glodalice se obično koriste za rezanje velikih dimenzija drveta, metala, limova i plastike.Standardne glodalice rade na 3-osnoj koordinaciji, tako da mogu rezati u tri dimenzije.Međutim, možete kupiti i 4,5 i 6-osne mašine za prototipne modele i složene oblike.

glodanje:Ručne glodalice koriste ručne kotače i vodeće vijke za artikulaciju reznog alata na radni komad.U CNC mlinu, CNC pomiče kuglične vijke visoke preciznosti na tačne koordinate programirane umjesto toga.CNC mašine za glodanje dolaze u širokom spektru veličina i tipova i mogu raditi na više osa.

plazma rezači:CNC plazma rezač koristi snažan laser za rezanje.Većina plazma rezača reže programirane oblike iz lima ili ploče.

3D štampač:3D štampač koristi program da mu kaže gdje da položi male komadiće materijala kako bi izgradio željeni oblik.3D dijelovi se grade sloj po sloj laserom kako bi se tečnost ili snaga učvrstili kako slojevi rastu.

Izaberite i postavite mašinu:CNC „pick and place” mašina radi slično CNC ruteru, ali umesto da seče materijal, mašina ima mnogo malih mlaznica koje usisavaju komponente, pomeraju ih na željeno mesto i spuštaju.Koriste se za izradu stolova, kompjuterskih matičnih ploča i drugih električnih sklopova (između ostalog).

CNC mašine mogu učiniti mnoge stvari.Danas se kompjuterska tehnologija može postaviti na mašinu koja se može zamisliti.CNC zamjenjuje ljudsko sučelje potrebno za pomicanje dijelova stroja kako bi se postigao željeni rezultat.Današnji CNC-ovi su sposobni da počnu sa sirovim materijalom, kao što je blok čelika, i naprave veoma složeni deo sa preciznim tolerancijama i neverovatnom ponovljivošću.

Spajanje svega: Kako CNC mašinske radnje prave delove
Rukovanje CNC-om uključuje i računar (kontroler) i fizičko podešavanje.Tipičan proces u mašinskoj radnji izgleda ovako:

Inženjer dizajna kreira dizajn u CAD programu i šalje ga CNC programeru.Programer otvara datoteku u CAM programu da odluči o potrebnim alatima i da kreira NC program za CNC.On ili ona šalje NC program na CNC mašinu i dostavlja listu ispravnih podešavanja alata operateru.Operater postavljanja učitava alate prema uputama i učitava sirovi materijal (ili radni komad).On ili ona zatim pokreće uzorke i mjeri ih alatima za osiguranje kvaliteta kako bi potvrdio da CNC mašina pravi dijelove prema specifikaciji.Tipično, operater postavljanja daje prvi dio artikla odjelu za kvalitet koji provjerava sve dimenzije i potpisuje postavljanje.CNC mašina ili pridružene mašine napunjene su dovoljno sirovog materijala da naprave željeni broj komada, a operater mašine je u pripravnosti da osigura da mašina nastavi da radi, praveći delove prema specifikaciji.i ima sirovinu.U zavisnosti od posla, često je moguće pokrenuti CNC mašine „ugašene” bez prisustva operatera.Gotovi dijelovi se automatski premještaju u određeno područje.

Današnji proizvođači mogu automatizirati gotovo svaki proces uz dovoljno vremena, resursa i mašte.Sirovi materijal može ići u mašinu, a gotovi delovi mogu izaći zapakovani spremni za upotrebu.Proizvođači zavise od širokog spektra CNC mašina kako bi stvari napravili brzo, precizno i ​​isplativo.