Структура и работен принцип на CNC фреза

Най-основните компоненти на a CNC ФРЕЗОВА МАШИНА включва шест части: входно/изходно устройство, CNC устройство, серво задвижващо устройство, устройство за обратна връзка при измерване, спомагателно устройство и корпус на машинен инструмент. По-долу ще предоставим подробно въведение към тези шест части.

1. I/O устройство

I/O устройствата се използват за въвеждане/извеждане на данни, като програми за числово управление на обработка или управление на движението, данни за обработка и контрол, параметри на машината, позиции на координатни оси и статус на детекционни превключватели. Клавиатурата и мониторът са основни и съществени I/O устройства за CNC оборудване. Като периферни устройства на CNC системи, настолни компютри и преносими компютри в момента са едно от обичайно използваните I/O устройства

2. Устройство за числово управление

Устройството за числово управление е ядрото на системата за числово управление, която се състои от входно/изходни интерфейсни схеми, контролери, аритметични единици и памет. Функцията на устройството за числово управление е да компилира, изчислява и обработва данните, въведени от входното устройство, чрез вътрешни логически схеми или контролен софтуер, и да изходи различна информация и инструкции за контрол на различните части на машинния инструмент, за да извършват определени действия.

Сред тези контролни информации и инструкции, най-основните са скоростта на подаване на координатната ос, посоката на подаване и изместването на подаването, генерирани чрез интерполационна операция, които се предоставят на серво задвижващото устройство. След усилване от задвижвача, изместването на координатната ос в крайна сметка се контролира. Тези контролни информации и инструкции директно определят траекторията на движение на инструмента или координатната ос.

3. Серво задвижващо устройство

Устройствата за серво задвижване обикновено се състоят от серво усилватели (известни също като драйвери или серво единици) и актуатори. На CNC машини обикновено се използват AC серво мотори като актуатори. В момента линейни мотори са използвани на напреднали машини за обработка с висока скорост. Освен това, имаше и прости CNC машини, произведени през 20-ти век, които използваха DC серво мотори, както и стъпкови мотори като актуатори. Серво усилвателят трябва да се използва в комбинация с задвижващия мотор.

4. Устройство за измерване на обратна връзка

Устройството за обратна връзка на измерването е свързващият елемент на затворен контур (полузатворен контур) CNC машини. Неговата функция е да открива действителната скорост и изместване на изпълнителния механизъм или работната маса чрез съвременни измервателни компоненти (като импулсни енкодери, ротационни трансформатори, индукционни синхронизатори, решетки, магнитни правила, лазерни измервателни инструменти и др.) и да ги предава обратно на серво задвижващото устройство или CNC устройството, за да компенсира скоростта на подаване или грешката в движението на изпълнителния механизъм, с цел да се подобри точността на механизма на движение. Позицията на сигналната обратна връзка, открита от измервателното устройство, зависи от структурната форма на CNC системата. Вградени серво импулсни енкодери, устройства за измерване на скорост и линейни решетки са обичайно използвани компоненти за откритие.

Напредналото устройство за серво задвижване използва цифрова технология за серво задвижване (наричана цифрово серво), а устройството за серво задвижване е свързано с числовото управление чрез шина. Обратните сигнали най-вече са свързани с устройството за серво задвижване и се предават на числовото управление чрез шината. Обратното устройство трябва да бъде свързано директно с числовото управление само в някои случаи или при използване на аналогови контролирани устройства за серво задвижване (наричани аналогови сервота).

5. Допълнителен контролен механизъм

Допълнителният контролен механизъм се отнася до контролните компоненти между числовото управление и механичните и хидравличните компоненти на машинния инструмент. Основната му функция е да получава команди за скорост на шпиндела, управление и стартиране/спиране, изходящи от CNC устройството, команди за избор и обмен на инструменти, команди за стартиране/спиране на охладителни и смазочни устройства, команди за освобождаване и захващане на детайли и машинни части, допълнителни командни сигнали за индексиране на работната маса, както и сигнали за състоянието на детекционните превключватели на машинния инструмент. След необходимото компилиране, логическо преценяване и усилване на мощността, той директно задвижва съответните изпълнителни компоненти, за да задвижи механичните компоненти, хидравличните и пневматичните помощни устройства на машинния инструмент, за да завърши действията, посочени в командите. Обикновено се състои от PLC и силнотокова контролна схема. PLC може да бъде интегриран с CNC в структура (вграден PLC) или относително независим (външен PLC).

6. Корпус на машинния инструмент

Корпусът на машинния инструмент е механичният структурен компонент на CNC машинния инструмент, който се състои от основна предавателна система, система за подаване, корпус на леглото, работна маса, както и помощни устройства за движение, хидравлични/пневматични системи, системи за смазване, охладителни устройства, системи за отстраняване на стружки, защитни системи и други части. С цел да отговори на изискванията на CNC технологията и да използва напълно производителността на машинните инструменти, CNC машините са претърпели значителни промени в общото разположение, външен вид, структура на предавателната система, инструментална система и оперативна производителност в сравнение с обикновените машинни инструменти.

Работен принцип на CNC фреза

При традиционните металорежещи машинни инструменти операторът трябва постоянно да променя параметрите, като траекторията на движение на инструмента и скоростта, в зависимост от изискванията на чертежа, когато обработва части, така че инструментът да може да реже детайла и в крайна сметка да произведе квалифицирани части.

Обработката на CNC фрезови машини всъщност прилага принципа на "диференциация", а работният принцип и процесът са описани накратко, както следва.

1. На базата на пътя на инструмента, изискван от програмата за обработка, CNC устройството диференцира пътя според съответната координатна ос на машинния инструмент, използвайки минималното количество движение (еквивалент на импулс) като единица, и изчислява броя на импулсите, необходими за движение на всяка координата.

2. Използвайки софтуера за "интерполация" или оператора за "интерполация" на числовото управление, се адаптира необходимата траектория с еквивалентна линия в единици "минимално движение" и се намира най-близката адаптирана линия до теоретичната траектория.

3. Устройството за числово управление непрекъснато задава импулси за подаване на съответните координатни оси на базата на траекторията на адаптираната линия и задвижва координатните оси на машинния инструмент да се движат според зададените импулси чрез серво задвижване.

От горното може да се направи следното заключение:

① Дотолкова, доколкото минималното количество движение (еквивалент на импулс) на CNC машината е достатъчно малко, използваната линия на най-малките квадрати може ефективно да замени теоретичната крива.

② Чрез промяна на метода за разпределение на импулсите на координатната ос, формата на пригодената полилиния може да бъде променена, като по този начин се постига целта за промяна на обработващата траектория.

③ Чрез промяна на честотата на разпределените импулси, скоростта на координатната ос (инструмент) може да бъде променена

Това постига основната цел за контрол на траекторията на движение на инструмента на CNC машините.

Методът за изчисляване и определяне на междинни точки между известни точки на идеална траектория (контур) чрез уплътняване на данни въз основа на дадена математическа функция се нарича интерполация; Броят на координатните оси, които могат да участват в интерполацията едновременно, се нарича номер на свързващата ос. Очевидно, колкото повече свързващи оси има CNC машина, толкова по-силна е нейната производителност при обработка на контури. Следователно, броят на свързващите оси е важен технически показател за измерване на производителността на CNC машини.