Structure et principe de fonctionnement de la machine de fraisage CNC

Les composants les plus basiques d'un CENTRE D'USINAGE FRAISANT CNC comprend six parties : un périphérique d'E/S, un périphérique CNC, un dispositif d'entraînement servo, un dispositif de retour de mesure, un dispositif auxiliaire et un corps de machine-outil. Ci-dessous, nous allons fournir une introduction détaillée à ces six parties.

1. Dispositif I/O

Les dispositifs I/O sont utilisés pour l'entrée/sortie de données telles que les programmes d'usinage à commande numérique ou de contrôle de mouvement, les données d'usinage et de contrôle, les paramètres de la machine, les positions des axes de coordonnées et l'état des interrupteurs de détection. Le clavier et le moniteur sont des dispositifs I/O essentiels et de base pour les équipements CNC. En tant que dispositifs périphériques des systèmes CNC, les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables sont actuellement l'un des dispositifs I/O couramment utilisés.

2. Dispositif de Contrôle Numérique

Le dispositif de contrôle numérique est le cœur du système de contrôle numérique, qui se compose de circuits d'interface I/O, de contrôleurs, d'unités arithmétiques et de mémoire. La fonction d'un dispositif de contrôle numérique est de compiler, calculer et traiter les données saisies par le dispositif d'entrée à travers des circuits logiques internes ou un logiciel de contrôle, et de sortir diverses informations et instructions pour contrôler les différentes parties de la machine-outil afin d'effectuer des actions spécifiées.

Parmi ces informations et instructions de contrôle, les plus basiques sont la vitesse d'alimentation de l'axe de coordonnées, la direction d'alimentation et le déplacement d'alimentation générés par l'opération d'interpolation, qui sont fournis au dispositif d'entraînement servo. Après amplification par le conducteur, le déplacement de l'axe de coordonnées est finalement contrôlé. Ces informations et instructions de contrôle déterminent directement la trajectoire de mouvement de l'outil ou de l'axe de coordonnées.

Dispositif d'entraînement servo

Les dispositifs de commande servo sont généralement composés d'amplificateurs servo (également connus sous le nom de pilotes ou d'unités servo) et d'actionneurs. Sur les machines-outils CNC, les moteurs servo AC sont généralement utilisés comme actionneurs. Actuellement, des moteurs linéaires ont été utilisés sur des machines de fraisage à grande vitesse avancées. De plus, il y avait aussi des machines-outils CNC simples produites au 20ème siècle qui utilisaient des moteurs servo DC, ainsi que des moteurs pas à pas comme actionneurs. L'amplificateur servo doit être utilisé en conjonction avec le moteur d'entraînement.

4. Dispositif de rétroaction de mesure

Le dispositif de rétroaction de mesure est le lien de détection des machines-outils CNC à boucle fermée (boucle semi-fermée). Sa fonction est de détecter la vitesse et le déplacement réels de l'actionneur ou de la table de travail à travers des composants de mesure modernes (tels que des codeurs à impulsions, des transformateurs rotatifs, des synchroniseurs à induction, des grilles, des règles magnétiques, des instruments de mesure laser, etc.), et de les renvoyer au dispositif d'entraînement servo ou au dispositif CNC pour compenser la vitesse d'avance ou l'erreur de mouvement de l'actionneur, afin d'améliorer la précision du mécanisme de mouvement. La position du signal de rétroaction détecté par le dispositif de mesure dépend de la forme structurelle du système CNC. Les codeurs à impulsions intégrés au servo, les machines de mesure de vitesse et les grilles linéaires sont des composants de détection couramment utilisés.

Le dispositif de commande servo avancé adopte la technologie de commande servo numérique (appelée servo numérique), et le dispositif de commande servo est connecté au dispositif de commande numérique via un bus. Les signaux de rétroaction sont principalement connectés au dispositif de commande servo et transmis au dispositif de commande numérique via le bus. Le dispositif de rétroaction n'a besoin d'être directement connecté au dispositif de commande numérique que dans quelques occasions ou lors de l'utilisation de dispositifs de commande servo analogiques (appelés servos analogiques).

5. Mécanisme de contrôle auxiliaire

Le mécanisme de contrôle auxiliaire fait référence aux composants de contrôle entre le dispositif de commande numérique et les composants mécaniques et hydrauliques de la machine-outil. Sa fonction principale est de recevoir les commandes de vitesse de broche, de direction et de démarrage/arrêt émises par le dispositif CNC, les commandes de sélection et d'échange d'outils, les commandes de démarrage/arrêt pour les dispositifs de refroidissement et de lubrification, les commandes de libération et de serrage pour les pièces à usiner et les parties de la machine, les signaux de commande auxiliaires pour l'indexation de la table de travail, ainsi que les signaux pour l'état des interrupteurs de détection sur la machine-outil. Après compilation nécessaire, jugement logique et amplification de puissance, il entraîne directement les composants d'exécution correspondants pour actionner les composants mécaniques, les dispositifs auxiliaires hydrauliques et pneumatiques de la machine-outil afin de réaliser les actions spécifiées dans les commandes. Il est généralement composé d'un PLC et d'un circuit de contrôle de courant fort. Le PLC peut être intégré au CNC en structure (PLC intégré) ou relativement indépendant (PLC externe).

6. Corps de machine-outil

Le corps de machine-outil est le composant structurel mécanique d'une machine-outil CNC, qui se compose d'un système de transmission principal, d'un système de transmission d'alimentation, d'un corps de lit, d'une table de travail, ainsi que de dispositifs de mouvement auxiliaires, de systèmes hydrauliques/pneumatiques, de systèmes de lubrification, de dispositifs de refroidissement, d'élimination des copeaux, de systèmes de protection et d'autres pièces. Afin de répondre aux exigences de la technologie CNC et d'exploiter pleinement les performances des machines-outils, les machines-outils CNC ont subi des changements significatifs dans la disposition générale, l'apparence, la structure du système de transmission, le système d'outils et les performances opérationnelles par rapport aux machines-outils ordinaires.

Principe de fonctionnement de la fraiseuse CNC

Sur les machines-outils de découpe de métal traditionnelles, l'opérateur doit constamment changer les paramètres tels que la trajectoire de mouvement de l'outil et la vitesse en fonction des exigences du dessin lors de l'usinage des pièces, afin que l'outil puisse couper la pièce et finalement produire des pièces conformes.

L'usinage des machines de fraisage CNC applique en réalité le principe de la "différenciation", et son principe de fonctionnement et son processus sont brièvement décrits comme suit.

1. En fonction du chemin d'outil requis par le programme d'usinage, le dispositif CNC différencie le chemin selon l'axe de coordonnées correspondant de la machine-outil, en utilisant la quantité de mouvement minimale (équivalent de pulse) comme unité, et calcule le nombre de pulses nécessaires pour déplacer chaque coordonnée.

2. En utilisant le logiciel "d'interpolation" ou l'opérateur "d'interpolation" du dispositif de commande numérique, ajustez la trajectoire requise avec une ligne équivalente en unités de "mouvement minimal", et trouvez la ligne d'ajustement la plus proche de la trajectoire théorique.

3. Le dispositif de commande numérique attribue en continu des pulses d'alimentation aux axes de coordonnées correspondants en fonction de la trajectoire de la ligne ajustée, et entraîne les axes de coordonnées de la machine-outil à se déplacer selon les pulses attribués par l'intermédiaire de l'entraînement servo.

La conclusion suivante peut être tirée de ce qui précède :

① Tant que le montant minimum de mouvement (équivalent de pulse) de la machine-outil CNC est suffisamment petit, la ligne ajustée utilisée peut remplacer efficacement la courbe théorique.

② En changeant la méthode d'allocation des pulses de l'axe de coordonnées, la forme de la polyligne ajustée peut être modifiée, atteignant ainsi l'objectif de changer la trajectoire d'usinage.

③ En changeant la fréquence des pulses alloués, la vitesse de l'axe de coordonnées (outil) peut être modifiée

Cela atteint le but fondamental de contrôler la trajectoire de mouvement de l'outil des machines-outils CNC.

La méthode de calcul et de détermination des points intermédiaires entre des points connus d'une trajectoire idéale (contour) par densification des points de données basée sur une fonction mathématique donnée s'appelle interpolation ; Le nombre d'axes de coordonnées qui peuvent participer à l'interpolation simultanément est appelé le nombre d'axes de liaison. Évidemment, plus une machine-outil CNC a d'axes de liaison, plus sa performance dans le traitement des contours est forte. Par conséquent, le nombre d'axes de liaison est un indicateur technique important pour mesurer la performance des machines-outils CNC.