सीएनसी मिलिंग मशीन की संरचना और कार्य करने का सिद्धांत

एक कंप्यूटर के सबसे बुनियादी घटक सीएनसी मिलिंग मशीन इसमें छह भाग शामिल हैं: I/O डिवाइस, CNC डिवाइस, सर्वो ड्राइव डिवाइस, मापन फीडबैक डिवाइस, सहायक डिवाइस और मशीन टूल बॉडी। नीचे, हम इन छह भागों का विस्तृत परिचय देंगे।

1. I/O डिवाइस

I/O डिवाइस का उपयोग डेटा जैसे संख्यात्मक नियंत्रण मशीनिंग या गति नियंत्रण कार्यक्रम, मशीनिंग और नियंत्रण डेटा, मशीन पैरामीटर, समन्वय अक्ष स्थितियों, और पहचान स्विच की स्थिति को इनपुट/आउटपुट करने के लिए किया जाता है। कीबोर्ड और मॉनिटर सीएनसी उपकरणों के लिए आवश्यक और बुनियादी I/O डिवाइस हैं। सीएनसी सिस्टम के परिधीय उपकरणों के रूप में, डेस्कटॉप कंप्यूटर और पोर्टेबल कंप्यूटर वर्तमान में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले I/O डिवाइस में से एक हैं।

2. संख्यात्मक नियंत्रण डिवाइस

संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का मूल है, जिसमें I/O इंटरफेस सर्किट, नियंत्रक, अंकगणितीय इकाइयाँ, और मेमोरी शामिल हैं। संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण का कार्य इनपुट डिवाइस द्वारा इनपुट किए गए डेटा को आंतरिक लॉजिक सर्किट या नियंत्रण सॉफ़्टवेयर के माध्यम से संकलित, गणना और संसाधित करना है, और मशीन टूल के विभिन्न भागों को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न जानकारी और निर्देश आउटपुट करना है ताकि निर्दिष्ट क्रियाएँ की जा सकें।

इन नियंत्रण जानकारी और निर्देशों में, सबसे बुनियादी हैं समन्वय अक्ष फीड दर, फीड दिशा, और इंटरपोलशन संचालन के माध्यम से उत्पन्न फीड विस्थापन, जो सर्वो ड्राइव उपकरण को प्रदान किए जाते हैं। ड्राइवर द्वारा प्रवर्धन के बाद, समन्वय अक्ष का विस्थापन अंततः नियंत्रित किया जाता है। ये नियंत्रण जानकारी और निर्देश सीधे उपकरण या समन्वय अक्ष की गति पथ को निर्धारित करते हैं।

सर्वो ड्राइव उपकरण

सर्वो ड्राइव उपकरण आमतौर पर सर्वो एम्प्लीफायर (जिन्हें ड्राइवर या सर्वो यूनिट्स के रूप में भी जाना जाता है) और एक्ट्यूएटर्स से मिलकर बने होते हैं। CNC मशीन टूल्स पर, AC सर्वो मोटर्स आमतौर पर एक्ट्यूएटर्स के रूप में उपयोग की जाती हैं। वर्तमान में, उन्नत उच्च गति मशीनिंग मशीनों पर लीनियर मोटर्स का उपयोग किया गया है। इसके अलावा, 20वीं सदी में निर्मित कुछ सरल CNC मशीन टूल्स थे जिन्होंने DC सर्वो मोटर्स का उपयोग किया, साथ ही एक्ट्यूएटर्स के रूप में स्टेपर मोटर्स का भी। सर्वो एम्प्लीफायर को ड्राइव मोटर के साथ मिलकर उपयोग किया जाना चाहिए।

4. मापन फीडबैक उपकरण

मापन फीडबैक उपकरण बंद-लूप (अर्ध बंद लूप) सीएनसी मशीन टूल्स का पता लगाने वाला लिंक है। इसका कार्य आधुनिक मापन घटकों (जैसे पल्स एनकोडर, रोटरी ट्रांसफार्मर, इंडक्शन सिंक्रोनाइज़र, ग्रेटिंग, मैग्नेटिक रूलर, लेजर मापन उपकरण, आदि) के माध्यम से कार्यकर्ता या कार्यतालिका की वास्तविक गति और विस्थापन का पता लगाना है, और इसे सर्वो ड्राइव उपकरण या सीएनसी उपकरण को फीड रेट या गति त्रुटि को मुआवजा देने के लिए वापस भेजना है, ताकि गति तंत्र की सटीकता में सुधार किया जा सके। मापन उपकरण द्वारा पता लगाए गए सिग्नल फीडबैक की स्थिति सीएनसी प्रणाली के संरचनात्मक रूप पर निर्भर करती है। सर्वो अंतर्निहित पल्स एनकोडर, गति मापन मशीनें, और रैखिक ग्रेटिंग सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले पता लगाने वाले घटक हैं।

उन्नत सर्वो ड्राइव उपकरण डिजिटल सर्वो ड्राइव प्रौद्योगिकी को अपनाता है (जिसे डिजिटल सर्वो कहा जाता है), और सर्वो ड्राइव उपकरण बस के माध्यम से संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण से जुड़ा होता है। फीडबैक सिग्नल ज्यादातर सर्वो ड्राइव उपकरण से जुड़े होते हैं और बस के माध्यम से संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण को भेजे जाते हैं। फीडबैक उपकरण को केवल कुछ अवसरों पर या एनालॉग नियंत्रित सर्वो ड्राइव उपकरणों (जिसे एनालॉग सर्वो कहा जाता है) का उपयोग करते समय सीधे संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण से जोड़ा जाना आवश्यक है।

5. सहायक नियंत्रण तंत्र

सहायक नियंत्रण तंत्र का तात्पर्य संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण और मशीन टूल के यांत्रिक और हाइड्रोलिक घटकों के बीच के नियंत्रण घटकों से है। इसका मुख्य कार्य CNC उपकरण द्वारा आउटपुट किए गए स्पिंडल गति, स्टीयरिंग, और प्रारंभ-रोकने के आदेशों, उपकरण चयन और विनिमय आदेशों, शीतलन और स्नेहन उपकरणों के लिए प्रारंभ-रोकने के आदेशों, कार्यपीस और मशीन भागों के लिए रिलीज और क्लैंपिंग आदेशों, कार्यतालिका अनुक्रमण के लिए सहायक आदेश संकेतों, साथ ही मशीन टूल पर डिटेक्शन स्विच के स्थिति के संकेतों को प्राप्त करना है। आवश्यक संकलन, तार्किक निर्णय, और शक्ति वृद्धि के बाद, यह सीधे संबंधित कार्यान्वयन घटकों को चलाता है ताकि मशीन टूल के यांत्रिक घटकों, हाइड्रोलिक और वायवीय सहायक उपकरणों को आदेशों में निर्दिष्ट क्रियाओं को पूरा करने के लिए चलाया जा सके। यह आमतौर पर PLC और मजबूत धारा नियंत्रण सर्किट से बना होता है। PLC को संरचना में CNC के साथ एकीकृत (बिल्ट-इन PLC) या अपेक्षाकृत स्वतंत्र (बाहरी PLC) किया जा सकता है।

6. मशीन टूल बॉडी

मशीन टूल बॉडी एक CNC मशीन टूल का यांत्रिक संरचनात्मक घटक है, जिसमें एक मुख्य संचरण प्रणाली, एक फीड संचरण प्रणाली, एक बेड बॉडी, एक कार्यतालिका, साथ ही सहायक गति उपकरण, हाइड्रोलिक/प्न्यूमैटिक सिस्टम, स्नेहन प्रणाली, शीतलन उपकरण, चिप हटाने, सुरक्षा प्रणाली, और अन्य भाग शामिल हैं। CNC प्रौद्योगिकी की आवश्यकताओं को पूरा करने और मशीन टूल के प्रदर्शन का पूर्ण उपयोग करने के लिए, CNC मशीन टूल ने सामान्य मशीन टूल की तुलना में समग्र लेआउट, रूप, संचरण प्रणाली की संरचना, उपकरण प्रणाली, और संचालन प्रदर्शन में महत्वपूर्ण परिवर्तन किए हैं।

CNC मिलिंग मशीन का कार्य सिद्धांत

पारंपरिक धातु काटने वाले मशीन टूल पर, ऑपरेटर को भागों को मशीनिंग करते समय ड्राइंग की आवश्यकताओं के अनुसार उपकरण की गति की पथरेखा और गति जैसे पैरामीटर को लगातार बदलना पड़ता है, ताकि उपकरण कार्यपीस को काट सके और अंततः योग्य भागों का उत्पादन कर सके।

CNC मिलिंग मशीनों की मशीनिंग वास्तव में "भिन्नता" के सिद्धांत को लागू करती है, और इसके कार्य करने का सिद्धांत और प्रक्रिया को संक्षेप में निम्नलिखित रूप में वर्णित किया गया है।

1. मशीनिंग प्रोग्राम द्वारा आवश्यक उपकरण पथ के आधार पर, CNC उपकरण मशीन टूल के संबंधित समन्वय अक्ष के अनुसार पथ को भिन्न करता है, न्यूनतम गति राशि (पल्स समकक्ष) को इकाई के रूप में उपयोग करते हुए, और प्रत्येक समन्वय को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक पल्स की संख्या की गणना करता है।

2. संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण के "इंटरपोलेशन" सॉफ़्टवेयर या "इंटरपोलेशन" ऑपरेटर का उपयोग करते हुए, आवश्यक पथ को "न्यूनतम गति" की इकाइयों में एक समकक्ष रेखा के साथ फिट करें, और सैद्धांतिक पथ के निकटतम फिटिंग रेखा को खोजें।

3. संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण लगातार फिट की गई रेखा के पथ के आधार पर संबंधित समन्वय अक्षों को फीड पल्स असाइन करता है, और सर्वो ड्राइव के माध्यम से असाइन किए गए पल्स के अनुसार मशीन टूल समन्वय अक्षों को स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित करता है।

उपरोक्त से निम्नलिखित निष्कर्ष निकाला जा सकता है:

① जब तक CNC मशीन टूल की न्यूनतम गति राशि (पल्स समकक्ष) इतनी छोटी है, उपयोग की गई फिट की गई रेखा प्रभावी रूप से सैद्धांतिक वक्र को प्रतिस्थापित कर सकती है।

② समन्वय अक्ष के पल्स आवंटन विधि को बदलकर, फिट की गई पॉलीलाइन का आकार बदला जा सकता है, इस प्रकार मशीनिंग पथ को बदलने का लक्ष्य प्राप्त किया जा सकता है।

③ आवंटित पल्स की आवृत्ति को बदलकर, समन्वय अक्ष (उपकरण) की गति को बदला जा सकता है

यह CNC मशीन टूल के उपकरण गति पथ को नियंत्रित करने के मूल उद्देश्य को प्राप्त करता है।

ज्ञात बिंदुओं के बीच मध्य बिंदुओं की गणना और निर्धारण की विधि, जो एक आदर्श पथ (आकृति) के माध्यम से एक दिए गए गणितीय फ़ंक्शन के आधार पर डेटा बिंदु घनत्वकरण के माध्यम से होती है, को इंटरपोलेशन कहा जाता है; इंटरपोलेशन में एक साथ भाग लेने वाले समन्वय अक्षों की संख्या को लिंकज अक्ष संख्या कहा जाता है। स्पष्ट रूप से, जितने अधिक लिंकज अक्ष एक CNC मशीन टूल में होते हैं, उसकी आकृतियों की मशीनिंग में प्रदर्शन उतना ही मजबूत होता है। इसलिए, लिंकज अक्षों की संख्या CNC मशीन टूल के प्रदर्शन को मापने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीकी संकेतक है।