โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องกัด CNC

ส่วนประกอบพื้นฐานที่สุดของ เครื่องมิลลิ่ง CNC ประกอบด้วย 6 ส่วน ได้แก่ อุปกรณ์ I/O อุปกรณ์ CNC อุปกรณ์เซอร์โวไดรฟ์ อุปกรณ์ป้อนกลับการวัด อุปกรณ์เสริม และตัวเครื่องเครื่องมือกล ด้านล่างนี้ เราจะแนะนำรายละเอียดเกี่ยวกับ 6 ส่วนนี้

1. อุปกรณ์ I/O

อุปกรณ์ I/O ใช้สำหรับการป้อน/ส่งออกข้อมูล เช่น โปรแกรมการควบคุมการตัดเฉือนหรือโปรแกรมการควบคุมการเคลื่อนไหว, ข้อมูลการตัดเฉือนและการควบคุม, พารามิเตอร์ของเครื่องจักร, ตำแหน่งแกนพิกัด, และสถานะของสวิตช์ตรวจจับ คีย์บอร์ดและจอภาพเป็นอุปกรณ์ I/O ที่จำเป็นและพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์ CNC ในฐานะอุปกรณ์เสริมของระบบ CNC คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะและคอมพิวเตอร์พกพาในปัจจุบันเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ I/O ที่ใช้กันทั่วไป

2. อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข

อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขเป็นแกนหลักของระบบควบคุมเชิงตัวเลข ซึ่งประกอบด้วยวงจรอินเตอร์เฟซ I/O, ตัวควบคุม, หน่วยคำนวณ และหน่วยความจำ ฟังก์ชันของอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขคือการรวบรวม คำนวณ และประมวลผลข้อมูลที่ป้อนโดยอุปกรณ์ป้อนข้อมูลผ่านวงจรตรรกะภายในหรือซอฟต์แวร์ควบคุม และส่งออกข้อมูลและคำสั่งต่างๆ เพื่อควบคุมส่วนต่างๆ ของเครื่องมือให้ดำเนินการตามที่กำหนด

ในข้อมูลควบคุมและคำสั่งเหล่านี้ คำสั่งพื้นฐานที่สุดคือ อัตราการป้อนของแกนพิกัด ทิศทางการป้อน และการเคลื่อนที่ของการป้อนที่เกิดจากการดำเนินการเชื่อมโยง ซึ่งจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ขับเซอร์โว หลังจากการขยายโดยตัวขับ การเคลื่อนที่ของแกนพิกัดจะถูกควบคุมในที่สุด ข้อมูลควบคุมและคำสั่งเหล่านี้จะกำหนดเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือหรือแกนพิกัดโดยตรง

อุปกรณ์ขับเซอร์โว

อุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โวมักประกอบด้วยแอมพลิฟายเซอร์เซอร์โว (ที่เรียกอีกอย่างว่าไดรเวอร์หรือหน่วยเซอร์โว) และแอคทูเอเตอร์ ในเครื่องมือ CNC มอเตอร์เซอร์โว AC มักถูกใช้เป็นแอคทูเอเตอร์ ในปัจจุบัน มอเตอร์เชิงเส้นได้ถูกนำมาใช้ในเครื่องจักรกลที่มีความเร็วสูงขั้นสูง นอกจากนี้ ยังมีเครื่องมือ CNC ที่เรียบง่ายซึ่งผลิตในศตวรรษที่ 20 ที่ใช้มอเตอร์เซอร์โว DC รวมถึงมอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นแอคทูเอเตอร์ แอมพลิฟายเซอร์เซอร์โวจะต้องใช้ร่วมกับมอเตอร์ขับเคลื่อน

4. อุปกรณ์ย้อนกลับการวัด

อุปกรณ์การวัดผลตอบรับเป็นลิงก์การตรวจจับของเครื่องมือ CNC แบบปิด (แบบปิดกึ่งหนึ่ง) ฟังก์ชันของมันคือการตรวจจับความเร็วและการเคลื่อนที่จริงของตัวกระตุ้นหรือโต๊ะทำงานผ่านส่วนประกอบการวัดสมัยใหม่ (เช่น ตัวเข้ารหัสพัลส์, หม้อแปลงหมุน, ตัวซิงโครไนซ์เหนี่ยวนำ, เกรตติ้ง, รางแม่เหล็ก, เครื่องมือวัดเลเซอร์, ฯลฯ) และส่งกลับไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โวหรืออุปกรณ์ CNC เพื่อชดเชยอัตราการป้อนหรือข้อผิดพลาดในการเคลื่อนที่ของตัวกระตุ้น เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของกลไกการเคลื่อนที่ ตำแหน่งของสัญญาณผลตอบรับที่ตรวจจับโดยอุปกรณ์การวัดขึ้นอยู่กับรูปแบบโครงสร้างของระบบ CNC ตัวเข้ารหัสพัลส์ในตัวเซอร์โวมอเตอร์, เครื่องวัดความเร็ว และเกรตติ้งเชิงเส้นเป็นส่วนประกอบการตรวจจับที่ใช้กันทั่วไป

อุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โวขั้นสูงใช้เทคโนโลยีขับเคลื่อนเซอร์โวดิจิทัล (เรียกว่าดิจิทัลเซอร์โว) และอุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โวเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขผ่านบัส สัญญาณฟีดแบ็กส่วนใหญ่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โวและส่งไปยังอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขผ่านบัส อุปกรณ์ฟีดแบ็กจำเป็นต้องเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขในบางโอกาสหรือเมื่อใช้เซอร์โวที่ควบคุมด้วยอนาล็อก (เรียกว่าเซอร์โวอนาล็อก)

5. กลไกควบคุมเสริม

กลไกควบคุมเสริมหมายถึงส่วนประกอบการควบคุมระหว่างอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขและส่วนประกอบทางกลและไฮดรอลิกของเครื่องมือกล ฟังก์ชันหลักคือการรับคำสั่งความเร็วสปินเดล การหมุน และการเริ่มหยุดที่ส่งออกโดยอุปกรณ์ CNC คำสั่งการเลือกและแลกเปลี่ยนเครื่องมือ คำสั่งเริ่มหยุดสำหรับอุปกรณ์ทำความเย็นและหล่อลื่น คำสั่งปล่อยและยึดสำหรับชิ้นงานและชิ้นส่วนของเครื่องมือกล สัญญาณคำสั่งเสริมสำหรับการจัดตำแหน่งโต๊ะทำงาน รวมถึงสัญญาณสถานะของสวิตช์ตรวจจับบนเครื่องมือกล หลังจากการจัดทำที่จำเป็น การตัดสินใจเชิงตรรกะ และการขยายพลังงาน มันจะขับเคลื่อนส่วนประกอบการดำเนินการที่เกี่ยวข้องโดยตรงเพื่อขับเคลื่อนส่วนประกอบทางกล อุปกรณ์เสริมไฮดรอลิกและนิวแมติกของเครื่องมือกลให้เสร็จสิ้นการกระทำที่กำหนดในคำสั่ง โดยปกติจะประกอบด้วย PLC และวงจรควบคุมกระแสไฟฟ้าสูง PLC สามารถรวมเข้ากับ CNC ในโครงสร้าง (PLC ในตัว) หรือค่อนข้างเป็นอิสระ (PLC ภายนอก)

6. ตัวเครื่องมือกล

ตัวเครื่องมือกลเป็นส่วนประกอบโครงสร้างทางกลของเครื่องมือกล CNC ซึ่งประกอบด้วยระบบการส่งกำลังหลัก ระบบการส่งกำลังการป้อน ตัวเตียง ตัวโต๊ะทำงาน รวมถึงอุปกรณ์เคลื่อนไหวเสริม ระบบไฮดรอลิก/นิวแมติก ระบบหล่อลื่น อุปกรณ์ทำความเย็น การกำจัดชิป ระบบป้องกัน และชิ้นส่วนอื่น ๆ เพื่อให้ตรงตามความต้องการของเทคโนโลยี CNC และใช้ประสิทธิภาพของเครื่องมือกลได้อย่างเต็มที่ เครื่องมือกล CNC ได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในด้านการจัดเรียงโดยรวม รูปลักษณ์ โครงสร้างระบบส่งกำลัง ระบบเครื่องมือ และประสิทธิภาพการทำงานเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือกลทั่วไป

หลักการทำงานของเครื่องกัด CNC

ในเครื่องมือกลตัดโลหะแบบดั้งเดิม ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ เช่น เส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและความเร็ว ตามความต้องการของแบบเมื่อทำการกลึงชิ้นส่วน เพื่อให้เครื่องมือสามารถตัดชิ้นงานและผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพในที่สุด

การกลึงของเครื่องมิลลิ่ง CNC ใช้หลักการของ "การแยก" และหลักการทำงานและกระบวนการจะอธิบายสั้น ๆ ดังนี้

1. ตามเส้นทางเครื่องมือที่ต้องการโดยโปรแกรมการกลึง อุปกรณ์ CNC จะทำการแยกเส้นทางตามแกนพิกัดที่สอดคล้องกับเครื่องมือ โดยใช้ปริมาณการเคลื่อนไหวขั้นต่ำ (เทียบเท่าพัลส์) เป็นหน่วย และคำนวณจำนวนพัลส์ที่ต้องการเพื่อเคลื่อนที่แต่ละพิกัด

2. โดยใช้ซอฟต์แวร์ "การประมาณ" หรือ "ผู้ดำเนินการการประมาณ" ของอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข จะปรับเส้นทางที่ต้องการให้เข้ากับเส้นที่เทียบเท่าในหน่วยของ "การเคลื่อนไหวขั้นต่ำ" และหาสายที่ใกล้เคียงที่สุดกับเส้นทางเชิงทฤษฎี

3. อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขจะมอบพัลส์การป้อนอย่างต่อเนื่องให้กับแกนพิกัดที่สอดคล้องกันตามเส้นทางของเส้นที่ปรับให้เข้ากัน และขับเคลื่อนแกนพิกัดของเครื่องมือให้เคลื่อนที่ตามพัลส์ที่กำหนดผ่านการขับเคลื่อนเซอร์โว

ข้อสรุปต่อไปนี้สามารถสรุปได้จากข้างต้น:

① ตราบใดที่จำนวนการเคลื่อนไหวขั้นต่ำ (เทียบเท่าพัลส์) ของเครื่องมือ CNC มีขนาดเล็กพอ เส้นที่ปรับพอดีที่ใช้สามารถแทนที่เส้นโค้งทางทฤษฎีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

② โดยการเปลี่ยนวิธีการจัดสรรพัลส์ของแกนพิกัด รูปร่างของเส้นโพลีไลน์ที่ปรับพอดีสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งจะทำให้บรรลุเป้าหมายในการเปลี่ยนเส้นทางการตัดเฉือน

③ โดยการเปลี่ยนความถี่ของพัลส์ที่จัดสรร ความเร็วของแกนพิกัด (เครื่องมือ) สามารถเปลี่ยนแปลงได้

สิ่งนี้บรรลุวัตถุประสงค์พื้นฐานในการควบคุมเส้นทางการเคลื่อนไหวของเครื่องมือ CNC

วิธีการคำนวณและกำหนดจุดกลางระหว่างจุดที่รู้จักของเส้นทางที่สมบูรณ์แบบ (เค้าโครง) ผ่านการเพิ่มความหนาแน่นของจุดข้อมูลตามฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดเรียกว่าการประมาณค่า; จำนวนแกนพิกัดที่สามารถเข้าร่วมในการประมาณค่าได้พร้อมกันเรียกว่าหมายเลขแกนเชื่อมโยง ชัดเจนว่าหมายเลขแกนเชื่อมโยงที่มากขึ้นของเครื่องมือ CNC จะทำให้ประสิทธิภาพในการตัดเฉือนเค้าโครงแข็งแกร่งขึ้น ดังนั้น จำนวนแกนเชื่อมโยงจึงเป็นตัวชี้วัดทางเทคนิคที่สำคัญในการวัดประสิทธิภาพของเครื่องมือ CNC