struktura i zasada działania frezarki CNC

Najbardziej podstawowe elementymaszyna frezująca CNCobejmuje sześć części: urządzenie I/O, urządzenie CNC, urządzenie serwonapędu, urządzenie sprzężenia zwrotnego pomiaru, urządzenie pomocnicze i korpus obrabiarki. Poniżej przedstawimy szczegółowe wprowadzenie do tych sześciu części.

1. Urządzenie wejścia/wyjścia

Urządzenia wejścia/wyjścia służą do wprowadzania/wyprowadzania danych, takich jak programy sterowania obróbką numeryczną lub ruchem, dane dotyczące obróbki i sterowania, parametry maszyny, położenia osi współrzędnych i stan przełączników detekcyjnych. Klawiatura i monitor to podstawowe urządzenia wejścia/wyjścia dla sprzętu CNC. Jako urządzenia peryferyjne systemów CNC, komputery stacjonarne i przenośne są obecnie jednymi z powszechnie używanych urządzeń wejścia/wyjścia.

2. Urządzenie sterowane numerycznie

Urządzenie sterujące numerycznie stanowi rdzeń systemu sterowania numerycznego, który składa się z obwodów interfejsu wejścia/wyjścia, sterowników, jednostek arytmetycznych i pamięci. Funkcją urządzenia sterującego numerycznie jest kompilowanie, obliczanie i przetwarzanie danych wejściowych urządzenia wejściowego za pośrednictwem wewnętrznych obwodów logicznych lub oprogramowania sterującego oraz wyprowadzanie różnych informacji i instrukcji w celu sterowania różnymi częściami obrabiarki w celu wykonania określonych czynności.

Wśród tych informacji i instrukcji sterujących, najbardziej podstawowe to prędkość posuwu osi współrzędnych, kierunek posuwu i przesunięcie posuwu generowane przez operację interpolacji, które są dostarczane do urządzenia serwonapędowego. Po wzmocnieniu przez sterownik, przesunięcie osi współrzędnych jest ostatecznie kontrolowane. Te informacje i instrukcje sterujące bezpośrednio określają trajektorię ruchu narzędzia lub osi współrzędnych.

3. Urządzenie serwomechanizmu

Urządzenia serwonapędowe zazwyczaj składają się ze wzmacniaczy serwo (znanych również jako sterowniki lub jednostki serwomechanizmu) i siłowników. W obrabiarkach CNC silniki serwo prądu przemiennego są zazwyczaj używane jako siłowniki. Obecnie w zaawansowanych szybkich obrabiarkach stosuje się silniki liniowe. Ponadto w XX wieku wyprodukowano również proste obrabiarki CNC, w których jako siłowniki stosowano silniki serwo prądu stałego oraz silniki krokowe. Wzmacniacz serwo musi być używany w połączeniu z silnikiem napędowym.

4. urządzenie do pomiaru sprzężenia zwrotnego

Urządzenie sprzężenia zwrotnego pomiaru jest ogniwem detekcyjnym obrabiarek CNC z zamkniętą pętlą (półzamkniętą pętlą). Jego funkcją jest wykrywanie rzeczywistej prędkości i przemieszczenia siłownika lub stołu roboczego za pomocą nowoczesnych komponentów pomiarowych (takich jak enkodery impulsów, transformatory obrotowe, synchronizatory indukcyjne, kratki, linijki magnetyczne, laserowe przyrządy pomiarowe itp.) i przekazywanie ich z powrotem do urządzenia serwomechanizmu lub urządzenia CNC w celu skompensowania szybkości posuwu lub błędu ruchu siłownika, aby poprawić dokładność mechanizmu ruchu. Położenie sygnału sprzężenia zwrotnego wykrytego przez urządzenie pomiarowe zależy od formy konstrukcyjnej systemu CNC. Wbudowane enkodery impulsów serwomechanizmu, maszyny do pomiaru prędkości i kratki liniowe to powszechnie stosowane komponenty detekcyjne.

Zaawansowane urządzenie serwonapędowe wykorzystuje cyfrową technologię serwonapędu (nazywaną serwomechanizmem cyfrowym), a urządzenie serwonapędowe jest podłączone do urządzenia sterującego numerycznie za pośrednictwem magistrali. Sygnały sprzężenia zwrotnego są najczęściej podłączone do urządzenia serwonapędowego i przesyłane do urządzenia sterującego numerycznie za pośrednictwem magistrali. Urządzenie sprzężenia zwrotnego musi być bezpośrednio podłączone do urządzenia sterującego numerycznie jedynie w kilku przypadkach lub w przypadku stosowania urządzeń serwonapędowych sterowanych analogowo (nazywanych serwomechanizmami analogowymi).

5. mechanizm sterowania pomocniczego

pomocniczy mechanizm sterowania odnosi się do komponentów sterujących pomiędzy urządzeniem sterującym numerycznie a komponentami mechanicznymi i hydraulicznymi obrabiarki. jego główną funkcją jest odbieranie poleceń prędkości wrzeciona, sterowania i startu/zatrzymania wysyłanych przez urządzenie cnc, poleceń wyboru i wymiany narzędzi, poleceń startu/zatrzymania urządzeń chłodzących i smarujących, poleceń zwalniania i zaciskania przedmiotów obrabianych i części maszyn, sygnałów poleceń pomocniczych do indeksowania stołu roboczego, a także sygnałów dotyczących stanu przełączników detekcyjnych na obrabiarce. po niezbędnej kompilacji, logicznej ocenie i wzmocnieniu mocy bezpośrednio napędza odpowiednie komponenty wykonawcze, aby napędzać komponenty mechaniczne, hydrauliczne i pneumatyczne urządzenia pomocnicze obrabiarki w celu wykonania działań określonych w poleceniach. zwykle składa się z plc i obwodu sterowania silnym prądem. plc może być zintegrowany z cnc w strukturze (wbudowany plc) lub stosunkowo niezależny (zewnętrzny plc).

6. korpus obrabiarki

Korpus obrabiarki to mechaniczny element konstrukcyjny obrabiarki CNC, który składa się z głównego układu przeniesienia napędu, układu przeniesienia napędu, korpusu łoża, stołu roboczego, a także pomocniczych urządzeń ruchu, układów hydraulicznych/pneumatycznych, układów smarowania, urządzeń chłodzących, usuwania wiórów, układów ochronnych i innych części. Aby sprostać wymaganiom technologii CNC i w pełni wykorzystać wydajność obrabiarek, obrabiarki CNC przeszły znaczące zmiany w ogólnym układzie, wyglądzie, strukturze układu przeniesienia napędu, systemie narzędzi i wydajności operacyjnej w porównaniu ze zwykłymi obrabiarkami.

zasada działania frezarki cnc

W przypadku tradycyjnych obrabiarek do obróbki metalu operator musi stale zmieniać parametry, takie jak trajektoria ruchu narzędzia i prędkość, zgodnie z wymaganiami przedstawionymi na rysunku, aby narzędzie mogło przeciąć przedmiot obrabiany i ostatecznie wyprodukować wysokiej jakości części.

Obróbka skrawaniem za pomocą frezarek CNC w rzeczywistości wykorzystuje zasadę „różnicowania”, a jej zasada działania i proces są pokrótce opisane poniżej.

1. Na podstawie ścieżki narzędzia wymaganej przez program obróbki urządzenie CNC rozróżnia ścieżkę zgodnie z odpowiednią osią współrzędnych obrabiarki, używając minimalnej wartości ruchu (ekwiwalentu impulsu) jako jednostki, i oblicza liczbę impulsów wymaganych do przesunięcia każdej współrzędnej.

2. Używając oprogramowania do „interpolacji” lub operatora „interpolacji” urządzenia sterującego numerycznie, dopasuj wymaganą trajektorię do równoważnej linii w jednostkach „minimalnego ruchu” i znajdź linię najbardziej odpowiadającą teoretycznej trajektorii.

3. Urządzenie sterujące numerycznie w sposób ciągły przypisuje impulsy posuwu do odpowiednich osi współrzędnych na podstawie trajektorii dopasowanej linii i napędza osie współrzędnych obrabiarki, aby poruszały się zgodnie z przypisanymi impulsami za pomocą serwonapędu.

z powyższego można wyciągnąć następujący wniosek:

① o ile minimalna wartość ruchu (ekwiwalent impulsu) obrabiarki CNC jest wystarczająco mała, zastosowana linia dopasowana może skutecznie zastąpić krzywą teoretyczną.

② zmieniając metodę alokacji impulsów osi współrzędnych, można zmienić kształt dopasowanej polilinii, osiągając w ten sposób cel zmiany trajektorii obróbki.

③ Zmieniając częstotliwość przydzielonych impulsów można zmienić prędkość osi współrzędnych (narzędzia)

pozwala to na osiągnięcie podstawowego celu, jakim jest kontrola trajektorii ruchu narzędzi obrabiarek CNC.

Metoda obliczania i określania punktów pośrednich między znanymi punktami idealnej trajektorii (konturu) poprzez zagęszczenie punktów danych na podstawie danej funkcji matematycznej nazywa się interpolacją; liczba osi współrzędnych, które mogą jednocześnie uczestniczyć w interpolacji, nazywana jest liczbą osi łączących. Oczywiste jest, że im więcej osi łączących ma obrabiarka CNC, tym większa jest jej wydajność w obróbce konturów. Dlatego liczba osi łączących jest ważnym wskaźnikiem technicznym służącym do pomiaru wydajności obrabiarek CNC.