Estructura y principio de funcionamiento de la fresadora CNC

Los componentes más básicos de un CENTRO DE FRESADO CNC incluye seis partes: dispositivo de E/S, dispositivo CNC, dispositivo de servoaccionamiento, dispositivo de retroalimentación de medición, dispositivo auxiliar y cuerpo de la máquina herramienta. A continuación, ofreceremos una introducción detallada a estas seis partes.

1. Dispositivo de E/S

Los dispositivos de E/S se utilizan para ingresar/salir datos como programas de mecanizado de control numérico o control de movimiento, datos de mecanizado y control, parámetros de la máquina, posiciones de ejes de coordenadas y el estado de los interruptores de detección. El teclado y el monitor son dispositivos de E/S esenciales y básicos para el equipo CNC. Como dispositivos periféricos de los sistemas CNC, las computadoras de escritorio y las computadoras portátiles son actualmente uno de los dispositivos de E/S más utilizados.

2. Dispositivo de Control Numérico

El dispositivo de control numérico es el núcleo del sistema de control numérico, que consiste en circuitos de interfaz de E/S, controladores, unidades aritméticas y memoria. La función de un dispositivo de control numérico es compilar, calcular y procesar los datos ingresados por el dispositivo de entrada a través de circuitos lógicos internos o software de control, y generar diversas informaciones e instrucciones para controlar las distintas partes de la máquina herramienta para realizar acciones específicas.

Entre esta información de control e instrucciones, las más básicas son la velocidad de avance del eje de coordenadas, la dirección de avance y el desplazamiento de avance generados a través de la operación de interpolación, que se proporcionan al dispositivo de accionamiento servo. Después de la amplificación por el controlador, el desplazamiento del eje de coordenadas se controla en última instancia. Esta información de control e instrucciones determina directamente la trayectoria de movimiento de la herramienta o del eje de coordenadas.

dispositivo de accionamiento servo

Los dispositivos de accionamiento servo suelen estar compuestos por amplificadores de servo (también conocidos como controladores o unidades de servo) y actuadores. En las máquinas herramienta CNC, generalmente se utilizan motores servo de CA como actuadores. En la actualidad, se han utilizado motores lineales en máquinas de mecanizado de alta velocidad avanzadas. Además, también había máquinas herramienta CNC simples producidas en el siglo XX que utilizaban motores servo de CC, así como motores paso a paso como actuadores. El amplificador de servo debe utilizarse en conjunto con el motor de accionamiento.

4. Dispositivo de retroalimentación de medición

El dispositivo de retroalimentación de medición es el enlace de detección de máquinas herramienta CNC de bucle cerrado (bucle semi cerrado). Su función es detectar la velocidad y el desplazamiento reales del actuador o de la mesa de trabajo a través de componentes de medición modernos (como codificadores de pulso, transformadores rotativos, sincronizadores de inducción, rejillas, reglas magnéticas, instrumentos de medición láser, etc.), y retroalimentarlo al dispositivo de accionamiento servo o al dispositivo CNC para compensar la tasa de avance o el error de movimiento del actuador, con el fin de mejorar la precisión del mecanismo de movimiento. La posición de la retroalimentación de señal detectada por el dispositivo de medición depende de la forma estructural del sistema CNC. Los codificadores de pulso integrados en el servo, las máquinas de medición de velocidad y las rejillas lineales son componentes de detección comúnmente utilizados.

El dispositivo de accionamiento servo avanzado adopta tecnología de accionamiento servo digital (denominada servo digital), y el dispositivo de accionamiento servo está conectado al dispositivo de control numérico a través de un bus. Las señales de retroalimentación están mayormente conectadas al dispositivo de accionamiento servo y se transmiten al dispositivo de control numérico a través del bus. El dispositivo de retroalimentación solo necesita estar conectado directamente al dispositivo de control numérico en pocas ocasiones o al utilizar dispositivos de accionamiento servo controlados analógicamente (denominados servos analógicos).

5. Mecanismo de control auxiliar

El mecanismo de control auxiliar se refiere a los componentes de control entre el dispositivo de control numérico y los componentes mecánicos e hidráulicos de la máquina herramienta. Su función principal es recibir la velocidad del husillo, la dirección y los comandos de inicio y parada que emite el dispositivo CNC, los comandos de selección e intercambio de herramientas, los comandos de inicio y parada para los dispositivos de refrigeración y lubricación, los comandos de liberación y sujeción para las piezas de trabajo y las partes de la máquina, las señales de comando auxiliares para el indexado de la mesa de trabajo, así como las señales para el estado de los interruptores de detección en la máquina herramienta. Después de la compilación necesaria, el juicio lógico y la amplificación de potencia, impulsa directamente los componentes de ejecución correspondientes para accionar los componentes mecánicos, los dispositivos auxiliares hidráulicos y neumáticos de la máquina herramienta para completar las acciones especificadas en los comandos. Generalmente está compuesto por un PLC y un circuito de control de corriente fuerte. El PLC puede estar integrado con el CNC en estructura (PLC incorporado) o relativamente independiente (PLC externo).

6. Cuerpo de la máquina herramienta

El cuerpo de la máquina herramienta es el componente estructural mecánico de una máquina herramienta CNC, que consiste en un sistema de transmisión principal, un sistema de transmisión de alimentación, un cuerpo de cama, una mesa de trabajo, así como dispositivos de movimiento auxiliares, sistemas hidráulicos/neumáticos, sistemas de lubricación, dispositivos de enfriamiento, eliminación de virutas, sistemas de protección y otras partes. Con el fin de cumplir con los requisitos de la tecnología CNC y aprovechar al máximo el rendimiento de las máquinas herramienta, las máquinas herramienta CNC han experimentado cambios significativos en el diseño general, la apariencia, la estructura del sistema de transmisión, el sistema de herramientas y el rendimiento operativo en comparación con las máquinas herramienta ordinarias.

Principio de funcionamiento de la fresadora CNC

En las máquinas herramienta de corte de metal tradicionales, el operador necesita cambiar constantemente los parámetros como la trayectoria de movimiento de la herramienta y la velocidad de acuerdo con los requisitos del dibujo al mecanizar piezas, para que la herramienta pueda cortar la pieza de trabajo y, en última instancia, producir piezas calificadas.

El mecanizado de las máquinas de fresado CNC aplica en realidad el principio de "diferenciación", y su principio de funcionamiento y proceso se describen brevemente de la siguiente manera.

1. Basado en la trayectoria de herramienta requerida por el programa de mecanizado, el dispositivo CNC diferencia la trayectoria de acuerdo con el eje de coordenadas correspondiente de la máquina herramienta, utilizando la cantidad mínima de movimiento (equivalente a pulso) como unidad, y calcula el número de pulsos requeridos para mover cada coordenada.

2. Usando el software de "interpolación" o el operador de "interpolación" del dispositivo de control numérico, ajusta la trayectoria requerida con una línea equivalente en unidades de "movimiento mínimo", y encuentra la línea de ajuste más cercana a la trayectoria teórica.

3. El dispositivo de control numérico asigna continuamente pulsos de avance a los ejes de coordenadas correspondientes basándose en la trayectoria de la línea ajustada, y mueve los ejes de coordenadas de la máquina herramienta de acuerdo con los pulsos asignados a través de un accionamiento servo.

La siguiente conclusión se puede extraer de lo anterior:

① Siempre que la cantidad mínima de movimiento (equivalente a pulso) de la máquina herramienta CNC sea lo suficientemente pequeña, la línea ajustada utilizada puede reemplazar efectivamente la curva teórica.

② Al cambiar el método de asignación de pulsos del eje de coordenadas, se puede alterar la forma de la polilínea ajustada, logrando así el objetivo de cambiar la trayectoria de mecanizado.

③ Al cambiar la frecuencia de los pulsos asignados, se puede alterar la velocidad del eje de coordenadas (herramienta).

Esto logra el propósito fundamental de controlar la trayectoria de movimiento de la herramienta de las máquinas herramienta CNC.

El método de calcular y determinar puntos intermedios entre puntos conocidos de una trayectoria ideal (contorno) a través de la densificación de puntos de datos basada en una función matemática dada se llama interpolación; El número de ejes de coordenadas que pueden participar en la interpolación simultáneamente se llama número de ejes de enlace. Obviamente, cuanto más ejes de enlace tenga una máquina herramienta CNC, más fuerte será su rendimiento en el mecanizado de contornos. Por lo tanto, el número de ejes de enlace es un indicador técnico importante para medir el rendimiento de las máquinas herramienta CNC.