Δομή και αρχή λειτουργίας της μηχανής φρεζαρίσματος CNC

Τα πιο βασικά συστατικά του α ΜΗΧΑΝΗ ΦΡΕΖΑΣ CNC περιλαμβάνει έξι μέρη: συσκευή I/O, συσκευή CNC, συσκευή σερβομηχανής, συσκευή ανάδρασης μετρήσεων, βοηθητική συσκευή και σώμα εργαλειομηχανών. Παρακάτω, θα παρέχουμε μια λεπτομερή εισαγωγή σε αυτά τα έξι μέρη.

1. Συσκευή I/O

Οι συσκευές I/O χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή/εξαγωγή δεδομένων όπως προγράμματα αριθμητικού ελέγχου ή προγράμματα ελέγχου κίνησης, δεδομένα επεξεργασίας και ελέγχου, παραμέτρους μηχανής, θέσεις αξόνων συντεταγμένων και την κατάσταση των διακοπτών ανίχνευσης. Το πληκτρολόγιο και η οθόνη είναι απαραίτητες και βασικές συσκευές I/O για τον εξοπλισμό CNC. Ως περιφερειακές συσκευές των συστημάτων CNC, οι επιτραπέζιοι υπολογιστές και οι φορητοί υπολογιστές είναι αυτή τη στιγμή μία από τις πιο κοινές συσκευές I/O.

2. Συσκευή Αριθμητικού Ελέγχου

Η συσκευή αριθμητικού ελέγχου είναι ο πυρήνας του συστήματος αριθμητικού ελέγχου, το οποίο αποτελείται από κυκλώματα διεπαφής I/O, ελεγκτές, αριθμητικές μονάδες και μνήμη. Η λειτουργία μιας συσκευής αριθμητικού ελέγχου είναι να συντάσσει, να υπολογίζει και να επεξεργάζεται τα δεδομένα που εισάγονται από τη συσκευή εισόδου μέσω εσωτερικών λογικών κυκλωμάτων ή λογισμικού ελέγχου, και να εξάγει διάφορες πληροφορίες και οδηγίες για να ελέγξει τα διάφορα μέρη του μηχανήματος ώστε να εκτελούν καθορισμένες ενέργειες.

Μεταξύ αυτών των πληροφοριών και οδηγιών ελέγχου, οι πιο βασικές είναι η ταχύτητα τροφοδοσίας του άξονα συντεταγμένων, η κατεύθυνση τροφοδοσίας και η μετατόπιση τροφοδοσίας που παράγονται μέσω της λειτουργίας παρεμβολής, οι οποίες παρέχονται στη συσκευή σερβοκίνησης. Μετά την ενίσχυση από τον οδηγό, η μετατόπιση του άξονα συντεταγμένων ελέγχεται τελικά. Αυτές οι πληροφορίες και οδηγίες ελέγχου καθορίζουν άμεσα την τροχιά κίνησης του εργαλείου ή του άξονα συντεταγμένων.

συσκευή σερβοκίνησης

Οι συσκευές σερβοκινητήρα συνήθως αποτελούνται από σερβοενισχυτές (γνωστοί και ως οδηγοί ή μονάδες σερβο) και ενεργοποιητές. Σε εργαλεία CNC, οι AC σερβοκινητήρες χρησιμοποιούνται γενικά ως ενεργοποιητές. Αυτή τη στιγμή, οι γραμμικοί κινητήρες έχουν χρησιμοποιηθεί σε προηγμένα μηχανήματα υψηλής ταχύτητας. Επιπλέον, υπήρχαν επίσης απλά εργαλεία CNC που παράγονταν τον 20ό αιώνα και χρησιμοποιούσαν DC σερβοκινητήρες, καθώς και κινητήρες βηματισμού ως ενεργοποιητές. Ο σερβοενισχυτής πρέπει να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τον κινητήρα κίνησης.

4. Συσκευή ανατροφοδότησης μέτρησης

Η συσκευή ανατροφοδότησης μέτρησης είναι ο συνδετικός κρίκος ανίχνευσης του κλειστού βρόχου (ημι-κλειστού βρόχου) CNC μηχανών εργαλείων. Η λειτουργία της είναι να ανιχνεύει την πραγματική ταχύτητα και μετατόπιση του ενεργοποιητή ή του τραπεζιού εργασίας μέσω σύγχρονων μετρητικών στοιχείων (όπως παλμικοί κωδικοποιητές, περιστροφικοί μετασχηματιστές, συγχρονιστές επαγωγής, πλέγματα, μαγνητικοί κανόνες, λέιζερ μετρητικά όργανα κ.λπ.), και να τα ανατροφοδοτεί στη συσκευή σερβοκίνησης ή στη συσκευή CNC για να αντισταθμίσει την ταχύτητα τροφοδοσίας ή το σφάλμα κίνησης του ενεργοποιητή, προκειμένου να βελτιώσει την ακρίβεια του μηχανισμού κίνησης. Η θέση της ανατροφοδότησης σήματος που ανιχνεύεται από τη συσκευή μέτρησης εξαρτάται από τη δομική μορφή του συστήματος CNC. Οι ενσωματωμένοι παλμικοί κωδικοποιητές σερβο, οι μηχανές μέτρησης ταχύτητας και τα γραμμικά πλέγματα είναι συνήθως χρησιμοποιούμενα στοιχεία ανίχνευσης.

Η προηγμένη συσκευή σερβοκινητήρα υιοθετεί την ψηφιακή τεχνολογία σερβοκινητήρα (αναφέρεται ως ψηφιακό σερβο), και η συσκευή σερβοκινητήρα είναι συνδεδεμένη με τη συσκευή αριθμητικού ελέγχου μέσω ενός λεωφορείου. Οι σήματα ανατροφοδότησης είναι κυρίως συνδεδεμένα με τη συσκευή σερβοκινητήρα και μεταδίδονται στη συσκευή αριθμητικού ελέγχου μέσω του λεωφορείου. Η συσκευή ανατροφοδότησης χρειάζεται μόνο να είναι άμεσα συνδεδεμένη με τη συσκευή αριθμητικού ελέγχου σε λίγες περιπτώσεις ή όταν χρησιμοποιούνται αναλογικές συσκευές σερβοκινητήρα (αναφέρονται ως αναλογικά σερβο).

5. Μηχανισμός βοηθητικού ελέγχου

Ο μηχανισμός ελέγχου βοηθητικών συστημάτων αναφέρεται στα στοιχεία ελέγχου μεταξύ της συσκευής αριθμητικού ελέγχου και των μηχανικών και υδραυλικών στοιχείων του εργαλείου μηχανής. Η κύρια λειτουργία του είναι να λαμβάνει εντολές ταχύτητας άξονα, κατεύθυνσης και εντολές εκκίνησης και διακοπής που εξάγονται από τη συσκευή CNC, εντολές επιλογής και ανταλλαγής εργαλείων, εντολές εκκίνησης και διακοπής για συσκευές ψύξης και λίπανσης, εντολές απελευθέρωσης και σφιξίματος για τα τεμάχια εργασίας και τα μέρη της μηχανής, βοηθητικά σήματα εντολών για την ευθυγράμμιση του τραπεζιού εργασίας, καθώς και σήματα για την κατάσταση των διακοπτών ανίχνευσης στην εργαλειομηχανή. Μετά από την απαραίτητη σύνθεση, λογική κρίση και ενίσχυση ισχύος, οδηγεί άμεσα τα αντίστοιχα εκτελεστικά στοιχεία για να κινήσει τα μηχανικά στοιχεία, υδραυλικά και πνευματικά βοηθητικά συστήματα της εργαλειομηχανής για να ολοκληρώσει τις ενέργειες που καθορίζονται στις εντολές. Συνήθως αποτελείται από PLC και κύκλωμα ελέγχου ισχυρού ρεύματος. Το PLC μπορεί να είναι ενσωματωμένο με το CNC στη δομή (ενσωματωμένο PLC) ή σχετικά ανεξάρτητο (εξωτερικό PLC).

6. Σώμα μηχανήματος εργαλείων

Το σώμα του μηχανήματος εργαλείων είναι το μηχανικό δομικό στοιχείο ενός CNC μηχανήματος εργαλείων, το οποίο αποτελείται από ένα κύριο σύστημα μετάδοσης, ένα σύστημα μετάδοσης τροφοδοσίας, ένα σώμα κρεβατιού, μια επιφάνεια εργασίας, καθώς και βοηθητικές συσκευές κίνησης, υδραυλικά/πνευματικά συστήματα, συστήματα λίπανσης, συσκευές ψύξης, απομάκρυνση σ chips, συστήματα προστασίας και άλλα μέρη. Για να πληρούν τις απαιτήσεις της τεχνολογίας CNC και να αξιοποιούν πλήρως την απόδοση των μηχανημάτων εργαλείων, τα CNC μηχανήματα εργαλείων έχουν υποστεί σημαντικές αλλαγές στη συνολική διάταξη, την εμφάνιση, τη δομή του συστήματος μετάδοσης, το σύστημα εργαλείων και την λειτουργική απόδοση σε σύγκριση με τα κοινά μηχανήματα εργαλείων.

Αρχή λειτουργίας του CNC φρεζαρίσματος

Σε παραδοσιακά μηχανήματα κοπής μετάλλου, ο χειριστής χρειάζεται να αλλάζει συνεχώς τις παραμέτρους όπως η τροχιά κίνησης του εργαλείου και η ταχύτητα σύμφωνα με τις απαιτήσεις του σχεδίου κατά την επεξεργασία των μερών, έτσι ώστε το εργαλείο να μπορεί να κόψει το τεμάχιο και τελικά να παραγάγει πιστοποιημένα μέρη.

Η κατεργασία των CNC μηχανών φρεζαρίσματος εφαρμόζει στην πραγματικότητα την αρχή της "διάκρισης", και η αρχή και η διαδικασία λειτουργίας της περιγράφονται συνοπτικά ως εξής.

1. Βασισμένο στη διαδρομή εργαλείου που απαιτεί το πρόγραμμα κατεργασίας, η συσκευή CNC διακρίνει τη διαδρομή σύμφωνα με τον αντίστοιχο άξονα συντεταγμένων του μηχανήματος, χρησιμοποιώντας την ελάχιστη ποσότητα κίνησης (ισοδύναμο παλμού) ως μονάδα, και υπολογίζει τον αριθμό των παλμών που απαιτούνται για να μετακινήσει κάθε συντεταγμένη.

2. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό "παρεμβολής" ή τον χειριστή "παρεμβολής" της συσκευής αριθμητικού ελέγχου, προσαρμόστε την απαιτούμενη τροχιά με μια ισοδύναμη γραμμή σε μονάδες "ελάχιστης κίνησης", και βρείτε τη πιο κοντινή γραμμή προσαρμογής στην θεωρητική τροχιά.

3. Η συσκευή αριθμητικού ελέγχου συνεχώς αναθέτει παλμούς τροφοδοσίας στους αντίστοιχους άξονες συντεταγμένων με βάση την τροχιά της προσαρμοσμένης γραμμής, και οδηγεί τους άξονες συντεταγμένων του μηχανήματος να κινούνται σύμφωνα με τους ανατεθέντες παλμούς μέσω σερβοκίνησης.

Από τα παραπάνω μπορεί να εξαχθεί το εξής συμπέρασμα:

① Εφόσον το ελάχιστο ποσό κίνησης (ισοδύναμο παλμού) του CNC μηχανήματος είναι αρκετά μικρό, η προσαρμοσμένη γραμμή που χρησιμοποιείται μπορεί να αντικαταστήσει αποτελεσματικά την θεωρητική καμπύλη.

② Αλλάζοντας τη μέθοδο κατανομής των παλμών του αξονικού συστήματος, το σχήμα της προσαρμοσμένης πολυγωνικής γραμμής μπορεί να τροποποιηθεί, επιτυγχάνοντας έτσι τον στόχο της αλλαγής της τροχιάς επεξεργασίας.

③ Αλλάζοντας τη συχνότητα των κατανεμημένων παλμών, η ταχύτητα του αξονικού συστήματος (εργαλείου) μπορεί να τροποποιηθεί

Αυτό επιτυγχάνει τον θεμελιώδη σκοπό του ελέγχου της τροχιάς κίνησης του εργαλείου των CNC μηχανημάτων.

Η μέθοδος υπολογισμού και προσδιορισμού ενδιάμεσων σημείων μεταξύ γνωστών σημείων μιας ιδανικής τροχιάς (περίγραμμα) μέσω πυκνότητας σημείων δεδομένων βασισμένη σε μια δεδομένη μαθηματική συνάρτηση ονομάζεται παρεμβολή; Ο αριθμός των αξόνων συντεταγμένων που μπορούν να συμμετάσχουν στην παρεμβολή ταυτόχρονα ονομάζεται αριθμός αξόνων σύνδεσης. Προφανώς, όσο περισσότερους άξονες σύνδεσης έχει ένα CNC μηχάνημα, τόσο ισχυρότερη είναι η απόδοσή του στην επεξεργασία περιγραμμάτων. Επομένως, ο αριθμός των αξόνων σύνδεσης είναι ένας σημαντικός τεχνικός δείκτης για τη μέτρηση της απόδοσης των CNC μηχανών εργαλείων.