Struktura a pracovní princip CNC frézky

Nejzákladnější součásti a CNC FRÉZOVACÍ STROJ zahrnuje šest částí: I/O zařízení, CNC zařízení, servopohon, zařízení pro zpětnou vazbu měření, pomocné zařízení a tělo obráběcího stroje. Níže poskytneme podrobný úvod k těmto šesti dílům.

1. Vstupní/výstupní (I/O) zařízení

Vstupní/výstupní (I/O) zařízení se používají pro zadávání/vypisování dat, jako jsou programy numerického řízení nebo pohybového ovládání, údaje o obrábění a řízení, parametry stroje, pozice os souřadnic a stav detekčních spínačů. Klávesnice a monitor jsou nezbytnými a základními I/O zařízeními pro CNC zařízení. Jako periferní zařízení CNC systémů patří momentálně stolní počítače a notebooky mezi běžně používaná I/O zařízení.

2. Numerické řídící (CNC) zařízení

Numerické řídící zařízení je jádrem systému číslicového řízení, které se skládá z obvodů I/O rozhraní, řadičů, počítacích jednotek a paměti. Úlohou numerického řídícího zařízení je kompilovat, počítat a zpracovávat data vstupního zařízení prostřednictvím interních logických obvodů nebo ovládacího softwaru a vystupovat s různými informacemi a příkazy pro řízení jednotlivých částí stroje, aby prováděly určené pohyby.

Mezi těmito řídícími informacemi a příkazy patří nejzákladnější, jako jsou rychlost posuvu souřadnicové osy, směr posuvu a posunutí generované interpolací, které jsou dodány servoprovozu. Po zesílení ovladačem je nakonec ovládán posun souřadnicové osy. Tyto řídící informace a příkazy přímo určují pohybovou trajektorii nástroje nebo souřadnicové osy.

3. Servoprovoz

Přístroje pro servopohon obvykle skládají servovzestupy (také známé jako pohonové jednotky nebo servomoduly) a aktuátory. Na CNC strojích se obvykle používají AC servomotory jako aktuátory. V současnosti jsou na pokročilých vysokorychlostních obráběcích strojích již používány lineární motory. Navíc existovaly také jednoduché CNC frézovací stroje vyrobené v 20. století, které používaly DC servomotory a také krokové motory jako aktuátory. Servovzestup musí být použit společně s pohonným motorem.

4. Měřicí zpětnovazební zařízení

Zpětnovazební měřicí zařízení je detekčním odkazem u uzavřené (nebo polouzavřené) CNC frézovacích strojů. Jeho funkcí je detekovat skutečnou rychlost a posun pohonu nebo stolu prostřednictvím moderních měřicích komponentů (například pulzních enkodérů, rotárních transformátorů, indukčních synchronizátorů, štěrkových měřidel, magnetických pravítek, laserových měřicích přístrojů atd.) a vrátit tento signál zpět do servopohonu nebo CNC jednotky pro kompenzaci rychlosti krmení nebo chyby pohybu pohonu, aby se zvýšila přesnost pohybového mechanismu. Poloha signálu zpětné vazby detekované měřicím zařízením závisí na konstrukčním provedení CNC systému. Běžně používanými detekčními komponenty jsou integrované pulsní enkodéry v servomechanismu, tachogenerátory a lineární štěrková měřítka.

Pokročilé servopohonové zařízení používá digitální technologii servopohonu (označovanou jako digitální servo), a servopohonové zařízení je připojeno k číslicovému řídícímu zařízení prostřednictvím sběrnice. Zpětnovazební signály jsou většinou připojeny k servopohonovému zařízení a přenášeny do číslicového řídícího zařízení přes sběrnici. Zpětnovazebné zařízení je nutné připojit přímo k číslicovému řídícímu zařízení jen v některých případech nebo při použití analogově ovládaných servopohonových zařízení (označovaných jako analogová servo).

5. Pomocný řídící mechanismus

Mechanism pomocné kontroly odkazuje na řídící komponenty mezi numerickým kontrolním zařízením a mechanickými a hydraulickými komponenty strojního stroje. Jeho hlavní funkcí je přijímat příkazy týkající se rychlosti vrtání, směrování a startu/zastavení výstupu z CNC zařízení, příkazy pro výběr a výměnu nástrojů, start/zastavení příkazy pro chladičové a olejovací zařízení, příkazy k uvolnění a stisku dílů a částí stroje, pomocné signály pro indexaci pracovní desky, stejně jako signály stavu detekčních spínačů na strojním stroji. Po nutném sestavení, logickém posouzení a zesílení moci přímo pohání odpovídající vykonávací komponenty, které pohánějí mechanické komponenty, hydraulické a pneumatické pomocné zařízení strojního stroje, aby dokončily akce stanovené v příkazech. Bývá obvykle složen z PLC a silně proudu řídícího obvodu. PLC může být integrováno ve struktuře CNC (vestavěné PLC) nebo relativně nezávislé (externí PLC).

6. Tělo strojního zařízení

Tělo strojního zařízení je mechanická konstrukční součást CNC frézovacího stroje, která se skládá z hlavní převodové soustavy, převodové soustavy na pohyb, těla stolu, pracovní desky a také pomocných pohybových zařízení, hydraulických/pneumatických systémů, smазovacích systémů, chladičů, systému odstraňování řeziv, ochranných systémů a dalších částí. Aby byly splněny požadavky CNC technologie a využito výkonnosti strojů, prošly CNC stroje ve srovnání s obyčejnými stroji významnými změnami v celkovém uspořádání, vzhledu, struktuře převodové soustavy, systému nástrojů a operačních vlastnostech.

Princip fungování CNC frézovacího stroje

Na tradičních kovorozstřelovacích strojích musí operátor neustále měnit parametry, jako jsou dráha pohybu nástroje a jeho rychlost podle požadavků v kresbě při zpracování dílů, aby nástroj mohl ostřít materiál a nakonec vyprodukovat kvalitní díly.

Opracování CNC frézovacích strojů ve skutečnosti používá princip "diferenciace", a jejich pracovní princip a proces lze stručně popsat následovně.

1. Na základě nástrojové trasy požadované technologickým programem diferencuje CNC zařízení tuto trasu podle příslušné souřadnicové osy stroje, používá minimální pohybovou jednotku (pulsní ekvivalent) jako jednotku a vypočítá počet pulzů potřebných pro pohyb každé souřadnice.

2. Pomocí "interpolace" softwaru nebo "interpolace" operátoru číselného řízení aproximujte požadovanou dráhu ekvivalentní čarou v jednotkách "minimálního pohybu" a najděte nejblíže odpovídající přibližnou čáru k teoretické dráze.

3. Zařízení číselného řízení nepřetrchně přiděluje krmení pulzy příslušným souřadnicovým osám na základě trasy přibližné čáry a pohybuje souřadnicovými osami stroje podle přidělených pulzů prostřednictvím servopohonu.

Z výše uvedeného lze vyvodit následující závěr:

① Pokud je minimální pohybová velikost (pulzní ekvivalent) CNC stroje dostatečně malá, může použitá přibližná čára efektivně nahradit teoretickou křivku.

② Změnou způsobu rozdělování pulzů na souřadnicové ose lze změnit tvar přibližné lomené čáry, čímž lze dosáhnout cíle změny trasy frézování.

③ Změnou frekvence rozdělovaných pulzů lze změnit rychlost souřadnicové osy (nástroje).

Tím se dosahuje základního cíle řízení trasy pohybu nástroje u CNC strojů.

Metoda výpočtu a určování mezibodů mezi známými body ideální trajektorie (kontury) prostřednictvím z hustění datových bodů na základě dané matematické funkce se nazývá interpolace; Počet souřadnicových os, které mohou současně účastnit interpolace, se nazývá počet spojovacích os. Je zřejmé, že čím více spojovacích os má CNC fréza, tím lepší je její výkon při zpracování kontur. Proto je počet spojovacích os důležitým technickým ukazatelem pro měření výkonnosti CNC fréz.