Struktur och arbetsprincip för CNC-fräsmaskin

De mest grundläggande komponenterna i en CNC FRÄS-MASKIN inkluderar sex delar: I/O-enhet, CNC-enhet, servodrivenhet, mätåterkopplingsenhet, hjälpenhet och verktygsmaskinskropp. Nedan kommer vi att ge en detaljerad introduktion till dessa sex delar.

1. I/O-enhet

I/O-enheter används för att mata in/mata ut data såsom numerisk styrning bearbetning eller rörelsekontrollprogram, bearbetnings- och kontrolldata, maskinparametrar, koordinataxlar och status för detekteringsbrytare. Tangentbord och monitor är viktiga och grundläggande I/O-enheter för CNC-utrustning. Som perifera enheter till CNC-system är stationära datorer och bärbara datorer för närvarande en av de vanligt förekommande I/O-enheterna.

2. Numerisk styrningsenhet

Den numeriska styranordningen är kärnan i det numeriska styrsystemet, som består av I/O-gränssnittskretsar, kontroller, aritmetiska enheter och minne. Funktionen hos en numerisk styranordning är att kompilera, beräkna och bearbeta de data som matas in av inmatningsenheten genom interna logikkretsar eller styrprogramvara, och att outputa olika information och instruktioner för att styra de olika delarna av maskinverktyget för att utföra specificerade åtgärder.

Bland dessa styrinformation och instruktioner är de mest grundläggande koordinataxelfodringshastighet, fodringsriktning och fodringsförskjutning som genereras genom interpolationsoperation, vilka tillhandahålls till servodrivanordningen. Efter förstärkning av drivrutinen kontrolleras slutligen förskjutningen av koordinataxeln. Denna styrinformation och instruktioner bestämmer direkt verktygets eller koordinataxelns rörelsebana.

Servodrivanordning

Servodrivenheter består vanligtvis av servoförstärkare (även kända som drivrutiner eller servoenheter) och aktuatorer. På CNC-maskiner används vanligtvis AC-servomotorer som aktuatorer. För närvarande har linjära motorer använts på avancerade högprecisionsbearbetningsmaskiner. Dessutom fanns det även enkla CNC-maskiner som producerades under 1900-talet som använde DC-servomotorer, samt stegmotorer som aktuatorer. Servoförstärkaren måste användas i samband med drivmotorn.

4. Mätåterkopplingsenhet

Mätfeedbackenheten är detekteringslänken för slutna (halvslutna) CNC-maskiner. Dess funktion är att upptäcka den faktiska hastigheten och förflyttningen av aktuatorn eller arbetsbordet genom moderna mätkomponenter (såsom pulskodare, rotationstransformatorer, induktionssynkroniserare, gratningar, magnetiska skenor, laser mätinstrument, etc.), och återföra den till servodrivenheten eller CNC-enheten för att kompensera för matningshastigheten eller rörelsefelet hos aktuatorn, för att förbättra noggrannheten hos rörelse mekanismen. Positionen för signalfeedbacken som detekteras av mätinstrumentet beror på den strukturella formen av CNC-systemet. Servoinbyggda pulskodare, hastighetsmätare och linjära gratningar är vanliga detekteringskomponenter.

Den avancerade servodrivenheten använder digital servodrivteknik (benämnd digital servo), och servodrivenheten är ansluten till den numeriska styranordningen via en buss. Återkopplingssignaler är mestadels anslutna till servodrivenheten och överförs till den numeriska styranordningen via bussen. Återkopplingsanordningen behöver endast vara direkt ansluten till den numeriska styranordningen i några få tillfällen eller när man använder analogt kontrollerade servodrivenheter (benämnd analog servon).

5. Hjälpkontrollmekanism

Det hjälpande kontrollmekanismen avser kontrollkomponenterna mellan den numeriska styranordningen och de mekaniska och hydrauliska komponenterna i maskinverktyget. Dess huvudsakliga funktion är att ta emot spindelhastighet, styrning och start/stoppkommandon som utförs av CNC-enheten, verktygsval och utbyteskommandon, start/stoppkommandon för kyl- och smörjmedelsanordningar, frigörings- och klämkommandon för arbetsstycken och maskindelar, hjälpkommandosignaler för arbetsbordsindexering, samt signaler för statusen på detektionsbrytare på maskinverktyget. Efter nödvändig sammanställning, logisk bedömning och effektförstärkning driver den direkt de motsvarande utförande komponenterna för att driva de mekaniska komponenterna, hydrauliska och pneumatiska hjälpmedel i maskinverktyget för att slutföra de åtgärder som anges i kommandona. Den består vanligtvis av PLC och starkströmskontrollkrets. PLC kan integreras med CNC i struktur (inbyggd PLC) eller vara relativt oberoende (extern PLC).

6. Maskinverktygskropp

Maskinverktygskroppen är den mekaniska strukturella komponenten av en CNC-maskin, som består av ett huvudöverföringssystem, ett matningsöverföringssystem, en sängkropp, ett arbetsbord, samt hjälpverksamma enheter, hydrauliska/pneumatiska system, smörjsystem, kylsystem, spånavskiljning, skyddssystem och andra delar. För att uppfylla kraven på CNC-teknik och fullt utnyttja prestandan hos maskinverktyg har CNC-maskinverktyg genomgått betydande förändringar i den övergripande layouten, utseendet, strukturen på överföringssystemet, verktygssystemet och driftprestandan jämfört med vanliga maskinverktyg.

Arbetsprincip för CNC-fräsmaskin

På traditionella metallskärande maskinverktyg behöver operatören ständigt ändra parametrar som verktygets rörelsebana och hastighet enligt kraven i ritningen när delar bearbetas, så att verktyget kan skära arbetsstycket och slutligen producera kvalificerade delar.

Bearbetningen av CNC-fräsmaskiner tillämpar faktiskt principen om "differentiering", och dess arbetsprincip och process beskrivs kortfattat som följer.

1. Baserat på verktygsbanan som krävs av bearbetningsprogrammet, differentierar CNC-enheten banan enligt den motsvarande koordinataxeln för maskinverktyget, använder den minimi rörelsebelopp (puls ekvivalent) som enhet, och beräknar antalet pulser som krävs för att flytta varje koordinat.

2. Genom att använda "interpolations" programvara eller "interpolations" operatör av den numeriska styrningen, anpassa den erforderliga banan med en ekvivalent linje i enheter av "minimi rörelse", och hitta den närmaste anpassade linjen till den teoretiska banan.

3. Den numeriska styrningen tilldelar kontinuerligt matningspulser till de motsvarande koordinataxlarna baserat på banan av den anpassade linjen, och driver maskinverktygets koordinataxlar att röra sig enligt de tilldelade pulserna genom servodrift.

Följande slutsats kan dras från ovan:

① Så länge som den minimi rörelse mängden (puls motsvarighet) av CNC-maskinverktyget är tillräckligt liten, kan den anpassade linjen som används effektivt ersätta den teoretiska kurvan.

② Genom att ändra pulsfördelningsmetoden för koordinataxeln kan formen på den anpassade polylinjen ändras, vilket därmed uppnår målet att förändra bearbetningsbanan.

③ Genom att ändra frekvensen av de tilldelade pulserna kan hastigheten på koordinataxeln (verktyget) ändras

Detta uppnår det grundläggande syftet med att kontrollera verktygets rörelsebana för CNC-maskinverktyg.

Metoden för att beräkna och bestämma mellanliggande punkter mellan kända punkter på en ideal bana (kontur) genom datadensifiering baserat på en given matematisk funktion kallas interpolation; Antalet koordinataxlar som kan delta i interpolation samtidigt kallas kopplingsaxelnummer. Uppenbarligen, ju fler kopplingsaxlar en CNC-maskin har, desto starkare är dess prestanda vid bearbetning av konturer. Därför är antalet kopplingsaxlar en viktig teknisk indikator för att mäta prestandan hos CNC-maskiner.