Struttura e principio di funzionamento della macchina utensile CNC per fresatura

I componenti più basilari di un CENTRO DI FRESURAGLIO CNC includono sei parti: dispositivo I/O, dispositivo CNC, dispositivo servoazionamento, dispositivo di feedback di misurazione, dispositivo ausiliario e corpo macchina utensile. Di seguito, forniremo un'introduzione dettagliata a queste sei parti.

1. Dispositivo I/O

I dispositivi I/O sono utilizzati per l'input/output di dati come programmi di controllo numerico per la lavorazione o il controllo del movimento, dati di lavorazione e controllo, parametri della macchina, posizioni degli assi delle coordinate e lo stato degli interruttori di controllo. Tastiera e monitor sono dispositivi I/O essenziali e di base per le attrezzature CNC. Come periferiche dei sistemi CNC, i computer desktop e portatili sono attualmente uno dei dispositivi I/O più comuni

2. Dispositivo di Controllo Numerico

Il dispositivo di controllo numerico è il nucleo del sistema di controllo numerico, che consiste in circuiti di interfaccia I/O, controllori, unità aritmetiche e memoria. La funzione di un dispositivo di controllo numerico è quella di compilare, calcolare e processare i dati inseriti dall' dispositivo di input attraverso circuiti logici interni o software di controllo, e di emettere varie informazioni e istruzioni per controllare le varie parti della macchina utensile affinché eseguano azioni specifiche.

Tra queste informazioni e istruzioni di controllo, le più basilari sono la velocità di avanzamento dell'asse delle coordinate, la direzione di avanzamento e lo spostamento di avanzamento generati attraverso l'operazione di interpolazione, che vengono fornite al dispositivo di guida servo. Dopo l'amplificazione da parte del driver, lo spostamento dell'asse delle coordinate viene infine controllato. Queste informazioni e istruzioni di controllo determinano direttamente la traiettoria di movimento dello strumento o dell'asse delle coordinate.

3. Dispositivo di guida servo

I dispositivi a guida servo sono solitamente composti da amplificatori servo (noti anche come driver o unità servo) e attuatori. Sul tornanti CNC, vengono generalmente utilizzati motori servo AC come attuatori. Attualmente, sui macchinari di lavorazione ad alta velocità avanzati sono stati utilizzati motori lineari. Inoltre, esistevano anche semplici tornanti CNC prodotti nel XX secolo che utilizzavano motori servo CC, nonché motori passo-passo come attuatori. L'amplificatore servo deve essere utilizzato in combinazione con il motore di guida.

4. Dispositivo di misurazione e feedback

Il dispositivo di retroazione di misura è il collegamento di rilevamento delle macchine utensili CNC a ciclo chiuso (semi-ciclo chiuso). La sua funzione è quella di rilevare la velocità effettiva e lo spostamento dell'attuatore o del tavolo di lavoro attraverso componenti di misurazione moderni (come codificatori a impulsi, trasformatori rotativi, sincronizzatori induttivi, griglie, regoli magnetici, strumenti di misura laser, ecc.), e restituirlo al dispositivo di guida del servomeccanismo o al dispositivo CNC per compensare la velocità di avanzamento o l'errore di movimento dell'attuatore, al fine di migliorare la precisione del meccanismo di movimento. La posizione del segnale di retroazione rilevato dal dispositivo di misura dipende dalla forma strutturale del sistema CNC. I componenti di rilevamento comunemente utilizzati sono i codificatori a impulsi incorporati nel servomeccanismo, le macchine tachimetriche e le griglie lineari.

Il dispositivo di guida servo avanzato adotta la tecnologia di guida servo digitale (denominata digital servo), e il dispositivo di guida servo è connesso al dispositivo di controllo numerico attraverso un bus. I segnali di retroazione sono per lo più connessi al dispositivo di guida servo e trasmessi al dispositivo di controllo numerico attraverso il bus. Il dispositivo di retroazione deve essere connesso direttamente al dispositivo di controllo numerico solo in poche occasioni o quando si utilizzano dispositivi di guida servo controllati analogicamente (denominati servocomandi analogici).

5. Meccanismo di controllo ausiliario

Il meccanismo di controllo ausiliario si riferisce ai componenti di controllo tra il dispositivo di controllo numerico e i componenti meccanici e idraulici della macchina utensile. La sua funzione principale è quella di ricevere comandi di velocità dell'arbor, direzione e avvio/fermo emessi dal dispositivo CNC, comandi di selezione e scambio degli strumenti, comandi di avvio/fermo per i dispositivi di raffreddamento e lubrificazione, comandi di rilascio e blocco delle lavorazioni e parti della macchina, segnali di comando ausiliari per l'indexing del tavolo di lavoro, nonché segnali dello stato degli interruttori di controllo sulla macchina utensile. Dopo una necessaria compilazione, giudizio logico e amplificazione di potenza, esso guida direttamente i corrispondenti componenti esecutivi per muovere i componenti meccanici, gli apparecchi ausiliari idraulici e pneumatici della macchina utensile per completare le azioni specificate nei comandi. Solitamente è composto da PLC e circuito di controllo a corrente forte. Il PLC può essere integrato nella struttura del CNC (PLC incorporato) o relativamente indipendente (PLC esterno).

6. Corpo della macchina utensile

Il corpo della macchina utensile è il componente strutturale meccanico di una macchina utensile CNC, che consiste in un sistema di trasmissione principale, un sistema di trasmissione di avanzamento, un telaio, un tavolo di lavoro, nonché dispositivi ausiliari di movimento, sistemi idraulici/pneumatici, sistemi di lubrificazione, dispositivi di raffreddamento, rimozione delle lamelle, sistemi di protezione e altre parti. Al fine di soddisfare i requisiti della tecnologia CNC e sfruttare appieno le prestazioni delle macchine utensili, le macchine utensili CNC hanno subito significative modifiche nella disposizione complessiva, nell'aspetto esterno, nella struttura del sistema di trasmissione, nel sistema di utensili e nelle prestazioni operative rispetto alle macchine utensili tradizionali.

Principio di funzionamento della fresatrice CNC

Su tradizionali macchine utensili per taglio dei metalli, l'operatore deve continuamente modificare i parametri come la traiettoria di movimento e la velocità dell'utensile in base ai requisiti della disegno durante la lavorazione delle parti, in modo che l'utensile possa incidere la lavorazione e produrre infine parti qualificate.

L'elaborazione delle fresatrici CNC applica effettivamente il principio di "differenziazione", e la sua funzione e processo di lavoro sono brevemente descritti come segue.

1. In base al percorso dello strumento richiesto dal programma di lavorazione, il dispositivo CNC differenzia il percorso secondo l'asse di coordinate corrispondente della macchina, utilizzando la minima quantità di movimento (equivalente a impulso) come unità, e calcola il numero di impulsi necessari per muovere ogni coordinata.

2. Utilizzando il software di "interpolazione" o l'operatore di "interpolazione" del dispositivo di controllo numerico, adatta la traiettoria richiesta con una linea equivalente in unità di "minimo movimento", e trova la linea di adattamento più vicina alla traiettoria teorica.

3. Il dispositivo di controllo numerico assegna continuamente impulsi di avanzamento agli assi di coordinate corrispondenti sulla base della traiettoria della linea adattata, e fa muovere gli assi di coordinate della macchina secondo gli impulsi assegnati attraverso il servocomando.

Si può trarre la seguente conclusione dal sopra esposto:

① Purché l'importo minimo di movimento (equivalente a impulso) della macchina utensile CNC sia sufficientemente piccolo, la linea utilizzata per l'adattamento può sostituire efficacemente la curva teorica.

② Modificando il metodo di distribuzione degli impulsi dell'asse delle coordinate, è possibile alterare la forma della polilinea adattata, conseguendo così l'obiettivo di modificare la traiettoria di lavorazione.

③ Modificando la frequenza degli impulsi assegnati, è possibile alterare la velocità dell'asse delle coordinate (strumento)

Questo raggiunge lo scopo fondamentale di controllare la traiettoria di movimento dello strumento delle macchine utensili CNC.

Il metodo di calcolo e determinazione dei punti intermedi tra i punti noti di una traiettoria ideale (contorno) attraverso il rafforzamento della densità dei punti dati basato su una funzione matematica data si chiama interpolazione; Il numero di assi coordinati che possono partecipare all'interpolazione simultaneamente è chiamato numero degli assi di collegamento. Ovviamente, più un tornio CNC ha assi di collegamento, più la sua prestazione nella lavorazione dei contorni è potente. Pertanto, il numero degli assi di collegamento è un importante indicatore tecnico per misurare le prestazioni dei torni CNC.