CNC обработката е производствен процес, при който предварително програмиран компютърен софтуер диктува движението на фабричните инструменти и машини. Процесът може да се използва за управление на набор от сложни машини, от мелници и стругове до мелници и рутери. С CNC машинна обработка триизмерните задачи за рязане могат да бъдат изпълнени с един набор от подкани.
Съкратено от „компютърно цифрово управление“, CNC процесът протича в контраст с — и по този начин замества — ограниченията на ръчното управление, където са необходими живи оператори, които да подсказват и насочват командите на машинните инструменти чрез лостове, бутони и колела. За наблюдателя CNC система може да прилича на обикновен набор от компютърни компоненти, но софтуерните програми и конзоли, използвани в CNC обработката, я отличават от всички други форми на изчисление.
Как работи обработката с ЦПУ?
Когато се активира CNC система, желаните разфасовки се програмират в софтуера и се диктуват на съответните инструменти и машини, които изпълняват задачите за размерите, както е посочено, подобно на робот.
При CNC програмирането генераторът на кодове в рамките на цифровата система често приема, че механизмите са безупречни, въпреки възможността за грешки, която е по-голяма, когато една CNC машина е насочена да реже в повече от една посока едновременно. Поставянето на инструмент в система за цифрово управление се очертава от поредица от входове, известни като програма за детайли.
При машина с цифрово управление програмите се въвеждат чрез перфокарти. За разлика от това, програмите за CNC машини се подават към компютрите чрез малки клавиатури. CNC програмирането се запазва в паметта на компютъра. Самият код е написан и редактиран от програмисти. Следователно CNC системите предлагат много по-голям изчислителен капацитет. Най-хубавото е, че CNC системите в никакъв случай не са статични, тъй като по-нови подкани могат да бъдат добавени към вече съществуващи програми чрез преработен код.
ПРОГРАМИРАНЕ НА CNC МАШИНИ
В CNC машините се управляват чрез цифрово управление, при което софтуерна програма е предназначена да управлява обект. Езикът зад обработката с ЦПУ се нарича алтернативно G-код и е написан за управление на различните поведения на съответната машина, като скорост, скорост на подаване и координация.
По принцип CNC обработката прави възможно предварителното програмиране на скоростта и позицията на функциите на машинния инструмент и тяхното изпълнение чрез софтуер в повтарящи се, предвидими цикли, всички с малко участие на човешки оператори. Благодарение на тези възможности, процесът е възприет във всички ъгли на производствения сектор и е особено важен в областите на производството на метал и пластмаса.
За начало се създава 2D или 3D CAD чертеж, който след това се превежда в компютърен код за CNC системата за изпълнение. След като програмата бъде въведена, операторът я пуска пробно, за да се увери, че няма грешки в кодирането.
Системи за обработка с отворен/затворен цикъл
Контролът на позицията се определя чрез система с отворен или затворен контур. При първото сигнализирането протича в една посока между контролера и двигателя. При система със затворен контур контролерът може да получава обратна връзка, което прави възможно коригирането на грешки. По този начин системата със затворен цикъл може да коригира нередностите в скоростта и позицията.
При обработката с ЦПУ движението обикновено е насочено през осите X и Y. Инструментът от своя страна се позиционира и насочва чрез стъпкови или серво мотори, които възпроизвеждат точни движения, определени от G-кода. Ако силата и скоростта са минимални, процесът може да се изпълнява чрез управление с отворена верига. За всичко останало е необходимо управление със затворен контур, за да се гарантира скоростта, последователността и точността, необходими за промишлени приложения, като например металообработка.
CNC обработката е напълно автоматизирана
В днешните CNC протоколи производството на части чрез предварително програмиран софтуер е предимно автоматизирано. Размерите за дадена част се задават на място със софтуер за компютърно проектиране (CAD) и след това се преобразуват в действителен завършен продукт със софтуер за компютърно подпомагано производство (CAM).
Всяка дадена работна част може да изисква различни машинни инструменти, като свредла и фрези. За да отговорят на тези нужди, много от днешните машини комбинират няколко различни функции в една клетка. Алтернативно, една инсталация може да се състои от няколко машини и набор от роботизирани ръце, които прехвърлят части от едно приложение в друго, но като всичко се контролира от една и съща програма. Независимо от настройката, CNC процесът позволява последователност в производството на части, което би било трудно, ако не и невъзможно, да се възпроизведе ръчно.
РАЗЛИЧНИТЕ ВИДОВЕ CNC МАШИНИ
Най-ранните машини за цифрово управление датират от 1940 г., когато за първи път са използвани двигатели за управление на движението на вече съществуващи инструменти. С напредването на технологиите механизмите бяха подобрени с аналогови компютри и в крайна сметка с цифрови компютри, което доведе до възхода на машинната обработка с ЦПУ.
По-голямата част от днешните арсенали с ЦПУ са изцяло електронни. Някои от по-разпространените процеси, работещи с ЦПУ, включват ултразвуково заваряване, пробиване на отвори и лазерно рязане. Най-често използваните машини в системите с ЦПУ включват следните:
Фрези с ЦПУ
CNC мелниците могат да работят с програми, съставени от подкани, базирани на цифри и букви, които насочват детайлите на различни разстояния. Програмирането, използвано за мелнична машина, може да се основава или на G-код, или на някакъв уникален език, разработен от производствен екип. Основните мелници се състоят от система с три оси (X, Y и Z), въпреки че повечето по-нови мелници могат да поемат три допълнителни оси.
Стругове
В струговете парчетата се режат в кръгова посока с индексируеми инструменти. С CNC технологията разрезите, използвани от стругове, се извършват с прецизност и висока скорост. CNC стругове се използват за производство на сложни дизайни, които не биха били възможни при ръчно работещи версии на машината. Като цяло функциите за управление на фрезите и струговете с ЦПУ са сходни. Както при първите, струговете могат да бъдат управлявани от G-код или уникален патентован код. Повечето CNC стругове обаче се състоят от две оси - X и Z.
Плазмени резачки
В плазмения нож материалът се нарязва с плазмена горелка. Процесът се прилага най-вече за метални материали, но може да се използва и върху други повърхности. За да се произведе скоростта и топлината, необходими за рязане на метал, плазмата се генерира чрез комбинация от газ под налягане и електрически дъги.
Електроразрядни машини
Електроразрядна обработка (EDM) — алтернативно наричана потъваща матрица и искрова обработка — е процес, при който детайлите се формоват в определени форми с електрически искри. При EDM токовите разряди възникват между два електрода и това премахва участъци от даден детайл.
Когато пространството между електродите стане по-малко, електрическото поле става по-интензивно и следователно по-силно от диелектрика. Това прави възможно преминаването на ток между двата електрода. Следователно части от детайла се отстраняват от всеки електрод. Подвидовете EDM включват:
● Wire EDM, при което искровата ерозия се използва за отстраняване на части от електронно проводим материал.
● Синкер EDM, където електродът и работният детайл се накисват в диелектрична течност с цел образуване на детайла.
В процес, известен като промиване, остатъците от всяка завършена работна част се отвеждат от течен диелектрик, който се появява, след като токът между двата електрода спре и има за цел да елиминира всякакви допълнителни електрически заряди.
Водоструйни фрези
При обработката с ЦПУ водните струи са инструменти, които режат твърди материали, като гранит и метал, с прилагане на вода под високо налягане. В някои случаи водата се смесва с пясък или друго силно абразивно вещество. Фабричните машинни части често се оформят чрез този процес.
Водните струи се използват като по-хладна алтернатива за материали, които не могат да понесат топлинно интензивните процеси на други CNC машини. Като такива, водните струи се използват в редица сектори, като космическата и минната промишленост, където процесът е мощен за целите на резбоване и рязане, наред с други функции. Водоструйните фрези се използват и за приложения, които изискват много сложни разфасовки на материал, тъй като липсата на топлина предотвратява всяка промяна в присъщите свойства на материала, която може да е резултат от рязане метал върху метал.
РАЗЛИЧНИТЕ ВИДОВЕ CNC МАШИНИ
Както показаха множество видео демонстрации на машини с ЦПУ, системата се използва за правене на много детайлни изрезки на метални части за индустриални хардуерни продукти. В допълнение към гореспоменатите машини, други инструменти и компоненти, използвани в CNC системите, включват:
● Бродиращи машини
● Рутери за дърво
● Кулообразни перфоратори
● Телоогъващи машини
● Фрези за дунапрен
● Лазерни резачки
● Цилиндрични мелници
● 3D принтери
● Стъклорези
Когато трябва да се направят сложни разрези на различни нива и ъгли върху детайла, всичко това може да се изпълни за минути на CNC машина. Докато машината е програмирана с правилния код, функциите на машината ще изпълняват стъпките, продиктувани от софтуера. При условие че всичко е кодирано според дизайна, трябва да се появи продукт с детайли и технологична стойност, след като процесът приключи.
Време на публикуване: 1 януари 2022 г
