Estrutura e princípio de funcionamento da fresadora CNC

Os componentes mais básicos de um MÁQUINA FRESADORA CNC incluem seis partes: dispositivo I/O, dispositivo CNC, dispositivo de acionamento servo, dispositivo de feedback de medição, dispositivo auxiliar e corpo da máquina-ferramenta. Abaixo, forneceremos uma introdução detalhada a essas seis partes.

1. Dispositivo de I/O

Dispositivos de I/O são usados para entrada/saída de dados, como programas de usinagem de controle numérico ou controle de movimento, dados de usinagem e controle, parâmetros da máquina, posições dos eixos de coordenadas e o status dos interruptores de detecção. Teclado e monitor são dispositivos de I/O essenciais e básicos para equipamentos CNC. Como dispositivos periféricos de sistemas CNC, computadores de mesa e computadores portáteis são atualmente um dos dispositivos de I/O comumente utilizados.

2. Dispositivo de Controle Numérico

O dispositivo de controle numérico é o núcleo do sistema de controle numérico, que consiste em circuitos de interface I/O, controladores, unidades aritméticas e memória. A função de um dispositivo de controle numérico é compilar, calcular e processar os dados inseridos pelo dispositivo de entrada através de circuitos lógicos internos ou software de controle, e gerar várias informações e instruções para controlar as várias partes da máquina-ferramenta para realizar ações especificadas.

Entre essas informações e instruções de controle, as mais básicas são a taxa de avanço do eixo de coordenadas, a direção do avanço e o deslocamento de avanço gerados através da operação de interpolação, que são fornecidos ao dispositivo de acionamento servo. Após amplificação pelo driver, o deslocamento do eixo de coordenadas é, em última instância, controlado. Essas informações e instruções de controle determinam diretamente a trajetória de movimento da ferramenta ou do eixo de coordenadas.

dispositivo de acionamento servo

Dispositivos de acionamento servo geralmente são compostos por amplificadores servo (também conhecidos como drivers ou unidades servo) e atuadores. Em máquinas-ferramenta CNC, motores servo AC são geralmente usados como atuadores. No momento, motores lineares têm sido usados em máquinas de usinagem de alta velocidade avançadas. Além disso, também havia máquinas-ferramenta CNC simples produzidas no século 20 que usavam motores servo DC, bem como motores de passo como atuadores. O amplificador servo deve ser usado em conjunto com o motor de acionamento.

4. Dispositivo de feedback de medição

O dispositivo de feedback de medição é o link de detecção de máquinas-ferramenta CNC de laço fechado (ou semi fechado). Sua função é detectar a velocidade e o deslocamento reais do atuador ou da mesa de trabalho através de componentes de medição modernos (como codificadores de pulso, transformadores rotativos, sincronizadores de indução, grades, réguas magnéticas, instrumentos de medição a laser, etc.), e retroalimentá-los ao dispositivo de acionamento servo ou ao dispositivo CNC para compensar a taxa de alimentação ou o erro de movimento do atuador, a fim de melhorar a precisão do mecanismo de movimento. A posição do feedback de sinal detectado pelo dispositivo de medição depende da forma estrutural do sistema CNC. Codificadores de pulso embutidos em servo, máquinas de medição de velocidade e grades lineares são componentes de detecção comumente utilizados.

O dispositivo de acionamento servo avançado adota tecnologia de acionamento servo digital (referido como servo digital), e o dispositivo de acionamento servo está conectado ao dispositivo de controle numérico através de um barramento. Sinais de feedback estão principalmente conectados ao dispositivo de acionamento servo e transmitidos ao dispositivo de controle numérico através do barramento. O dispositivo de feedback só precisa ser conectado diretamente ao dispositivo de controle numérico em poucas ocasiões ou ao usar dispositivos de acionamento servo controlados analogicamente (referidos como servos analógicos).

5. Mecanismo de controle auxiliar

O mecanismo de controle auxiliar refere-se aos componentes de controle entre o dispositivo de controle numérico e os componentes mecânicos e hidráulicos da máquina-ferramenta. Sua principal função é receber comandos de velocidade do spindle, direção e comandos de início e parada emitidos pelo dispositivo CNC, comandos de seleção e troca de ferramentas, comandos de início e parada para dispositivos de resfriamento e lubrificação, comandos de liberação e fixação para peças de trabalho e partes da máquina, sinais de comando auxiliares para indexação da mesa de trabalho, bem como sinais para o status dos interruptores de detecção na máquina-ferramenta. Após a compilação necessária, julgamento lógico e amplificação de potência, ele aciona diretamente os componentes de execução correspondentes para acionar os componentes mecânicos, dispositivos auxiliares hidráulicos e pneumáticos da máquina-ferramenta para completar as ações especificadas nos comandos. Geralmente é composto por PLC e circuito de controle de corrente forte. O PLC pode ser integrado ao CNC em estrutura (PLC embutido) ou relativamente independente (PLC externo).

6. Corpo da máquina-ferramenta

O corpo da máquina-ferramenta é o componente estrutural mecânico de uma máquina-ferramenta CNC, que consiste em um sistema de transmissão principal, um sistema de transmissão de alimentação, um corpo de cama, uma mesa de trabalho, bem como dispositivos de movimento auxiliares, sistemas hidráulicos/pneumáticos, sistemas de lubrificação, dispositivos de resfriamento, remoção de aparas, sistemas de proteção e outras partes. Para atender aos requisitos da tecnologia CNC e utilizar plenamente o desempenho das máquinas-ferramentas, as máquinas-ferramentas CNC passaram por mudanças significativas em layout geral, aparência, estrutura do sistema de transmissão, sistema de ferramentas e desempenho operacional em comparação com máquinas-ferramentas comuns.

Princípio de funcionamento da fresadora CNC

Em máquinas-ferramentas de corte de metal tradicionais, o operador precisa constantemente alterar os parâmetros, como a trajetória de movimento da ferramenta e a velocidade, de acordo com os requisitos do desenho ao usinar peças, para que a ferramenta possa cortar a peça de trabalho e, em última análise, produzir peças qualificadas.

A usinagem de máquinas de fresagem CNC aplica na verdade o princípio da "diferenciação", e seu princípio de funcionamento e processo são brevemente descritos a seguir.

1. Com base no caminho da ferramenta exigido pelo programa de usinagem, o dispositivo CNC diferencia o caminho de acordo com o eixo de coordenadas correspondente da máquina-ferramenta, usando a menor quantidade de movimento (equivalente a pulso) como unidade, e calcula o número de pulsos necessários para mover cada coordenada.

2. Usando o software de "interpolação" ou o operador de "interpolação" do dispositivo de controle numérico, ajusta a trajetória necessária com uma linha equivalente em unidades de "movimento mínimo", e encontra a linha de ajuste mais próxima da trajetória teórica.

3. O dispositivo de controle numérico atribui continuamente pulsos de avanço aos eixos de coordenadas correspondentes com base na trajetória da linha ajustada, e aciona os eixos de coordenadas da máquina-ferramenta para se mover de acordo com os pulsos atribuídos através do acionamento servo.

A seguinte conclusão pode ser tirada do acima:

① Desde que a quantidade mínima de movimento (equivalente a pulso) da máquina-ferramenta CNC seja pequena o suficiente, a linha ajustada utilizada pode efetivamente substituir a curva teórica.

② Ao mudar o método de alocação de pulsos do eixo de coordenadas, a forma da polilinha ajustada pode ser alterada, alcançando assim o objetivo de mudar a trajetória de usinagem.

③ Ao mudar a frequência dos pulsos alocados, a velocidade do eixo de coordenadas (ferramenta) pode ser alterada

Isso alcança o propósito fundamental de controlar a trajetória de movimento da ferramenta das máquinas-ferramenta CNC.

O método de calcular e determinar pontos intermediários entre pontos conhecidos de uma trajetória ideal (contorno) através da densificação de pontos de dados com base em uma função matemática dada é chamado de interpolação; O número de eixos de coordenadas que podem participar da interpolação simultaneamente é chamado de número de eixos de ligação. Obviamente, quanto mais eixos de ligação uma máquina-ferramenta CNC tiver, mais forte será seu desempenho na usinagem de contornos. Portanto, o número de eixos de ligação é um indicador técnico importante para medir o desempenho das máquinas-ferramentas CNC.