Struktur og funktionsprincip for CNC-fræsningmaskine

De mest grundlæggende komponenter i enCNC FRÆSEMASKINEomfatter seks dele: I/O-enhed, CNC-enhed, servodrevenhed, målefeedback-enhed, hjælpeenhed og værktøjsmaskinens krop. Nedenfor vil vi give en detaljeret introduktion til disse seks dele.

1. I/O-enhed

I/O-enheder bruges til at indtaste/udskrive data såsom numerisk kontrolbearbejdning eller bevægelseskontrolprogrammer, bearbejdning og kontroldata, maskinparametre, koordinataxispositioner og status for detektionskontakter. Tastatur og monitor er essentielle og grundlæggende I/O-enheder for CNC-udstyr. Som perifere enheder af CNC-systemer er stationære computere og bærbare computere i øjeblikket en af de almindeligt anvendte I/O-enheder

2. Numerisk kontrolenhed

Den numeriske kontrolenhed er kernen i det numeriske kontrolsystem, som består af I/O interface kredsløb, controllere, aritmetiske enheder og hukommelse. Funktionen af en numerisk kontrolenhed er at kompilere, beregne og behandle de data, der indtastes af inputenheden gennem interne logiske kredsløb eller kontrolsoftware, og outputte forskellige oplysninger og instruktioner til at kontrollere de forskellige dele af maskinværktøjet for at udføre specificerede handlinger.

Blandt disse kontroloplysninger og instruktioner er de mest grundlæggende koordinatakse fodringshastighed, fodringsretning og fodringsforskydning, der genereres gennem interpolationsoperation, som leveres til servodrivenheden. Efter forstærkning af driveren kontrolleres forskydningen af koordinatakserne i sidste ende. Disse kontroloplysninger og instruktioner bestemmer direkte bevægelsestrækket for værktøjet eller koordinatakserne.

Servodrivenhed

Servo-drev enheder består normalt af servo-forstærkere (også kendt som drivere eller servo-enheder) og aktuatorer. På CNC-maskiner anvendes AC servo-motorer generelt som aktuatorer. I øjeblikket er lineære motorer blevet brugt på avancerede højhastigheds bearbejdningsmaskiner. Derudover var der også simple CNC-maskiner produceret i det 20. århundrede, der brugte DC servo-motorer samt steppermotorer som aktuatorer. Servo-forstærkeren skal bruges i forbindelse med drevmotoren.

4. Målefeedback-enhed

Målefeedbackenheden er detektionslinket i lukkede kredsløb (semi-lukkede kredsløb) CNC-maskiner. Dens funktion er at registrere den faktiske hastighed og forskydning af aktuatoren eller arbejdsbordet gennem moderne målekomponenter (såsom pulsekodere, rotationstransformatorer, induktionssynkronisatorer, gitter, magnetiske skinner, laser måleinstrumenter osv.) og sende det tilbage til servodrivenheden eller CNC-enheden for at kompensere for fremføringshastigheden eller bevægelsesfejlen af aktuatoren, for at forbedre nøjagtigheden af bevægelsesmekanismen. Positionen af signalfeedbacken, der registreres af måleapparatet, afhænger af den strukturelle form af CNC-systemet. Servobygget pulsekodere, hastighedsmålemaskiner og lineære gitter er almindeligt anvendte detektionskomponenter.

Den avancerede servodrivedevice anvender digital servodriveteknologi (benævnt digital servo), og servodrivedevicen er tilsluttet den numeriske styreenhed via en bus. Feedbacksignaler er for det meste tilsluttet servodrivedevicen og transmitteres til den numeriske styreenhed via bus. Feedbackenheden skal kun være direkte tilsluttet den numeriske styreenhed i få tilfælde eller når der anvendes analogt styrede servodrivedevicer (benævnt analoge servos).

5. Hjælpekontrolmekanisme

Det auxiliary kontrolmekanisme refererer til kontrolkomponenterne mellem den numeriske kontrolenhed og de mekaniske og hydrauliske komponenter i maskinværktøjet. Dets hovedfunktion er at modtage spindelhastighed, styring og start-stop kommandoer, der udsendes af CNC-enheden, værktøjsvalg og udskiftningskommandoer, start-stop kommandoer for køle- og smøreanordninger, frigivelses- og klemkommandoer for emner og maskindele, hjælpekommando signaler til arbejdsbordindeksering samt signaler for status på detektionskontakterne på maskinværktøjet. Efter nødvendig kompilering, logisk vurdering og effektforstærkning driver det direkte de tilsvarende udførelseskomponenter for at drive de mekaniske komponenter, hydrauliske og pneumatiske hjælpeanordninger i maskinværktøjet for at fuldføre de handlinger, der er angivet i kommandoerne. Det består normalt af PLC og stærkstrøms kontrolkredsløb. PLC kan integreres med CNC i struktur (indbygget PLC) eller være relativt uafhængig (ekstern PLC).

6. Maskinværktøjslegeme

Maskinværktøjslegemet er den mekaniske strukturelle komponent af en CNC-maskine, som består af et hovedtransmissionssystem, et fodringssystem, et sengebord, et arbejdsbord samt hjælpemotionsanordninger, hydrauliske/pneumatiske systemer, smøresystemer, køleanordninger, spåntagning, beskyttelsessystemer og andre dele. For at imødekomme kravene til CNC-teknologi og fuldt ud udnytte maskinværktøjets ydeevne har CNC-maskinværktøjer gennemgået betydelige ændringer i den overordnede layout, udseende, transmissionssystemstruktur, værktøjssystem og driftsydelse sammenlignet med almindelige maskinværktøjer.

Arbejdsprincip for CNC-fræsemaskine

På traditionelle metalbearbejdningsmaskiner skal operatøren konstant ændre parametre som værktøjets bevægelsestrajektorie og hastighed i henhold til kravene i tegningen, når der bearbejdes dele, så værktøjet kan skære emnet og i sidste ende producere kvalificerede dele.

Bearbejdningen af CNC-fræsemaskiner anvender faktisk princippet om "differentiering", og dens arbejdsprincip og proces beskrives kort som følger.

1. Baseret på værktøjsbanen, der kræves af bearbejdningsprogrammet, differentierer CNC-enheden banen i henhold til den tilsvarende koordinataxis for maskinværktøjet, ved at bruge den mindste bevægelsesmængde (pulsværdi) som enhed, og beregner antallet af pulser, der kræves for at flytte hver koordinat.

2. Ved at bruge "interpolations" software eller "interpolations" operatør af den numeriske kontrolenhed, tilpasses den krævede bane med en ækvivalent linje i enheder af "mindste bevægelse", og den nærmeste tilpassede linje til den teoretiske bane findes.

3. Den numeriske kontrolenhed tildeler kontinuerligt fødepulser til de tilsvarende koordinataxis baseret på banen af den tilpassede linje, og driver maskinværktøjets koordinataxis til at bevæge sig i henhold til de tildelte pulser gennem servodrift.

Den følgende konklusion kan drages fra ovenstående:

① Så længe den minimale bevægelsesmængde (pulsækvivalent) af CNC-maskinværktøjet er lille nok, kan den tilpassede linje effektivt erstatte den teoretiske kurve.

② Ved at ændre pulsfordelingsmetoden for koordinataksen kan formen af den tilpassede polylinje ændres, hvilket dermed opnår målet om at ændre bearbejdningsbanen.

③ Ved at ændre frekvensen af de tildelte pulser kan hastigheden af koordinataksen (værktøjet) ændres

Dette opnår det grundlæggende formål med at kontrollere værktøjets bevægelsesbane for CNC-maskinværktøjer.

Metoden til at beregne og bestemme mellempunkter mellem kendte punkter på en ideel bane (kontur) gennem datapunkt densificering baseret på en given matematisk funktion kaldes interpolation; Antallet af koordinataksler, der kan deltage i interpolation samtidig, kaldes koblingsaksens nummer. Åbenlyst, jo flere koblingsaksler en CNC-maskine har, jo stærkere er dens ydeevne i bearbejdning af konturer. Derfor er antallet af koblingsaksler en vigtig teknisk indikator for at måle ydeevnen af CNC-maskiner.