Lima Sistem Teras Mesin CNC: Fahami Gambarajah Ini dan Anda Akan Memahami Cara CNC Berfungsi

Sistem mesin CNC menentukan cara mesin membaca program NC, memacu setiap paksi, menyemak kedudukan sebenarnya dan mengawal pertukaran alat, penyejuk dan fungsi tambahan lain. Apabila anda menekan butang hijau “MULA KITARAN”, kelima-lima sistem ini mula berfungsi bersama dalam beberapa milisaat.

Dalam dua artikel sebelumnya, kami telah memperkenalkan perkembangan sejarah alat mesin CNC dan menerangkan sistem koordinat CNC.

Dalam artikel ini, kita akan melangkah lebih jauh:

Sistem apakah yang membentuk alat mesin CNC? Bagaimanakah sistem ini berfungsi bersama? Apakah sebenarnya yang berlaku di dalam mesin yang anda kendalikan setiap hari?

Apa yang Berlaku Apabila Sistem Mesin CNC Menerima Perintah MULA KITARAN?

Apabila anda menekan butang MULA KITARAN hijau pada panel kawalan, mesin mula bergerak mengikut program CNC.

Seluruh proses mungkin kelihatan hampir ajaib.

Walau bagaimanapun, di sebalik tindakan yang nampaknya mudah ini terdapat sistem yang sangat terselaras dan tepat:

Satu komponen membaca program pemesinan.
Satu lagi menukar arahan kepada isyarat elektrik.
Seorang lagi memandu motor.
Satu lagi sentiasa memeriksa kedudukan mesin sebenar.
Satu lagi mengawal penyejuk, pertukaran alat dan operasi tambahan yang lain.

Komponen-komponen ini membentuk lima sistem teras bagi alat mesin CNC.

Memahami kelima-lima sistem ini bukan sekadar memuaskan rasa ingin tahu.

Apabila kerosakan mesin berlaku, pengetahuan ini dapat membantu anda menentukan bahagian sistem yang mungkin menyebabkan masalah tersebut. Semasa anda terus mempelajari teknologi CNC yang lebih canggih, kelima-lima sistem ini juga akan menyediakan rangka kerja yang jelas untuk memahami konsep baharu.

Sistem 1: Pengawal CNC — "Otak" Mesin

Pengawal CNC merupakan teras kepada keseluruhan alat mesin. Ia adalah apa yang biasa kita panggil sistem CNC , unit kawalan berangka atau sistem kawalan CNC.

Proses pengendaliannya boleh dijelaskan melalui lima langkah utama.

Membaca Program

Pengawal CNC membaca program NC daripada memori dalaman, kad CF, peranti USB atau antara muka rangkaian.

Mentafsirkan

Ia menterjemahkan kod-G, kod-M dan arahan program lain kepada data yang boleh diproses oleh sistem kawalan dalaman.

Pengiraan Interpolasi

Menurut arahan gerakan yang diprogramkan, pengawal CNC mengira sejauh mana setiap paksi mesti bergerak pada setiap selang masa.

Ini adalah salah satu pengiraan terpenting yang dilakukan oleh sistem CNC.

Contohnya, arahan untuk bergerak dari Titik A ke Titik B mesti dibahagikan kepada langkah pergerakan yang sangat kecil yang tidak terkira banyaknya. Pengawal mengira dan menyelaras langkah-langkah ini dalam masa nyata.

Menghantar Perintah Kawalan

Jumlah pergerakan yang dikira untuk setiap paksi ditukar menjadi isyarat kawalan elektrik dan dihantar ke sistem servo.

Menyelaras Fungsi Bantu

Pengawal CNC juga menyelaras fungsi kod-M seperti:

• Kawalan kelajuan gelendong
• Perubahan alat automatik
• Kawalan penyejuk
• Pengapit dan pelepasan mesin
• Operasi mesin tambahan lain

Pengawal CNC tidak hanya melaksanakan program secara pasif.

Ia juga sentiasa menerima maklum balas kedudukan daripada setiap paksi mesin dan membetulkan ralat pergerakan dalam masa nyata.

Panel kawalan dan skrin paparan yang digunakan oleh pengendali setiap hari ialah antara muka manusia-mesin pengawal CNC.

Melalui antara muka ini, pengendali boleh memasukkan program, mengubah suai parameter, menyemak koordinat, memantau status pemesinan dan berkomunikasi dengan sistem CNC.

Sistem 2: Sistem Servo — “Otot” Mesin

Pengawal CNC boleh mengeluarkan arahan seperti:

Gerakkan paksi-X sebanyak 0.001 mm.

Walau bagaimanapun, arahan digital ini mesti ditukar kepada pergerakan mekanikal sebenar. Inilah tugas sistem servo.

Sistem servo terutamanya terdiri daripada dua bahagian.

servo Drive

Pemacu servo menerima isyarat kawalan daripada pengawal CNC, menguatkannya, dan menukarkannya kepada kuasa elektrik yang boleh memacu motor.

Ia berfungsi seperti penguat kuasa yang sangat tepat.

servo Motor

Motor servo menukarkan tenaga elektrik kepada pergerakan putaran mekanikal.

Perbezaan utama antara motor servo dan motor konvensional ialah motor servo dilengkapi dengan pengekod kedudukan.

Ini membolehkannya mengawal sudut putaran dengan tepat dan bertindak balas dengan sangat pantas. Motor servo boleh menghidupkan, menghentikan, memecut, nyahpecut atau menukar arah dalam beberapa milisaat.

Mesin perkakas CNC biasanya mengandungi beberapa sistem servo.

Sistem Servo Paksi Suapan

Paksi-X, paksi-Y dan paksi-Z biasanya masing-masing mempunyai sistem servo suapan bebas.

Sistem servo ini mengawal pergerakan alat pemotong, kepala gelendong dan meja kerja.

Sistem Servo Spindle

Servo gelendong mengawal kelajuan putaran gelendong dan alat pemotong.

Fokus servo gelendong sedikit berbeza daripada servo paksi suapan.

Sistem servo paksi suapan terutamanya tertumpu pada ketepatan kedudukan . Jarak pergerakan yang diarahkan mesti dicapai dengan tepat.

Servo gelendong terutamanya memberi tumpuan kepada kestabilan kelajuan . Semasa pemotongan, kelajuan gelendong mesti kekal stabil dan tidak boleh berubah-ubah dengan ketara disebabkan oleh perubahan daya pemotongan.

Bagi mesin CNC lima paksi, dua sistem servo tambahan biasanya diperlukan untuk mengawal paksi putar, seperti paksi A, paksi B atau paksi C.

Akibatnya, lima atau enam sistem servo mungkin beroperasi serentak semasa pemesinan lima paksi.

Sistem 3: Struktur Mekanikal — Rangka dan Sendi

Motor servo menghasilkan gerakan putaran.

Walau bagaimanapun, pemesinan CNC memerlukan pergerakan linear yang tepat, kedudukan putaran dan pergerakan alat pemotong dan bahan kerja yang terkawal.

Struktur mekanikal mesin menukar putaran motor kepada pergerakan komponen mesin yang tepat.

Bahagian utama struktur mekanikal termasuk yang berikut.

Katil dan Rangka Mesin

Katil mesin merupakan struktur sokongan asas bagi alat mesin CNC.

Ia biasanya diperbuat daripada besi tuang atau plat keluli yang dikimpal.

Katil mesin berkualiti tinggi mesti menyediakan:

• Ketegaran struktur yang tinggi
• Rintangan getaran yang baik
• Prestasi dimensi yang stabil
• Sokongan yang boleh dipercayai untuk komponen yang bergerak

Ketegaran dan rintangan getaran katil mesin adalah penting untuk mengekalkan ketepatan pemesinan.

Garis Panduan Linear

Laluan panduan linear membimbing meja kerja dan kepala gelendong mengikut arah pergerakan tertentu.

Pusat pemesinan moden biasanya menggunakan panduan penggelek linear kerana ia menyediakan:

• Geseran rendah
• Ketepatan pergerakan yang tinggi
• Sambutan cepat
• Kelajuan suapan tinggi
• Kebolehulangan kedudukan yang baik

Mesin CNC berketepatan tinggi mungkin menggunakan laluan hidrostatik. Laluan ini beroperasi dengan tahap geseran yang sangat rendah dan menawarkan kelancaran dan ketepatan yang sangat baik.

bola skru

Skru bola merupakan komponen penting yang menukar pergerakan putaran motor servo kepada pergerakan linear meja kerja atau kepala gelendong.

Di dalam pemasangan skru bola, bola keluli bergolek di antara aci skru dan nat untuk menghantar daya.

Oleh kerana geseran bergolek jauh lebih rendah daripada geseran gelongsor, skru bola boleh memberikan ketepatan kedudukan tahap mikrometer dan transmisi yang sangat cekap.

Gelendong

Spindle memegang alat pemotong dan memutarkannya pada kelajuan tinggi.

Ketepatan spindel, terutamanya larian spindel, secara langsung mempengaruhi ketepatan pemesinan akhir dan kualiti permukaan.

Kelajuan gelendong maksimum juga menentukan kelajuan pemotongan yang boleh disokong oleh mesin.

Spindle CNC berkelajuan tinggi boleh mencapai 40,000 rpm atau lebih tinggi lagi.

Sistem 4: Sistem Pengukuran dan Maklum Balas — "Mata" Kawalan Gelung Tertutup

Sistem maklum balas adalah sangat penting, walaupun ramai pemula CNC mungkin tidak memahami sepenuhnya fungsinya.

Katakan pengawal CNC mengarahkan motor servo untuk memutarkan sepuluh pusingan.

Bagaimanakah sistem kawalan tahu sama ada motor itu benar-benar menyelesaikan tepat sepuluh pusingan?

Bagaimanakah ia tahu sama ada alat pemotong itu telah bergerak pada jarak yang diperlukan?

Jawapannya ialah sistem pengukuran dan maklum balas.

Fungsinya adalah untuk mengukur kedudukan mesin sebenar dalam masa nyata dan menghantar maklumat tersebut kembali kepada pengawal CNC.

Pengawal membandingkan kedudukan sebenar dengan kedudukan yang diperintahkan dan secara automatik membetulkan sebarang sisihan.

Proses berterusan ini boleh digambarkan sebagai:

Perintah → Pelaksanaan → Pengukuran Kedudukan Sebenar → Perbandingan Ralat → Pembetulan Perintah

Kitaran ini dipanggil kawalan gelung tertutup , dan ia merupakan salah satu mekanisme teras yang membolehkan mesin CNC mencapai ketepatan kedudukan yang tinggi.

Dua jenis peranti pengukur kedudukan yang biasa digunakan dalam mesin CNC.

Rotator Encoder

Pengekod putar biasanya dipasang pada aci motor servo.

Ia mengukur sudut putaran dan kelajuan motor.

Walau bagaimanapun, oleh kerana pengekod putar mengukur kedudukan di bahagian motor dan bukannya terus di meja kerja, ralat yang disebabkan oleh skru bola, gandingan, pengembangan haba atau ubah bentuk elastik mungkin masih wujud.

Konfigurasi ini dikenali sebagai sistem kawalan separa tertutup.

Kebanyakan pusat pemesinan menggunakan sistem maklum balas jenis ini.

Menurut artikel asal, ketepatan kedudukan biasa adalah lebih kurang:

±0.005 hingga ±0.01 mm

Skala Linear

Skala linear dipasang betul-betul di sebelah laluan mesin dan mengukur anjakan linear sebenar meja kerja.

Kerana ia mengukur kedudukan meja kerja secara langsung, ia boleh mengimbangi ralat yang dihasilkan oleh skru bola dan komponen penghantaran lain.

Konfigurasi ini dikenali sebagai sistem kawalan gelung tertutup sepenuhnya.

Ia memberikan ketepatan kedudukan yang lebih tinggi dan boleh mencapai kira-kira:

± 0.001 mm

Mesin CNC berketepatan tinggi dan pusat pemesinan lima paksi berketepatan biasanya dilengkapi dengan skala linear.

Sistem 5: Sistem Fungsi Bantu — Membantu Mesin Menyiapkan Kerja

Empat sistem pertama memastikan alat pemotong boleh bergerak dengan tepat.

Walau bagaimanapun, pergerakan yang tepat sahaja tidak mencukupi untuk menyelesaikan keseluruhan proses pemesinan.

Mesin CNC juga memerlukan beberapa sistem tambahan.

Penukar alat automatik

Penukar Alat Automatik , yang biasanya disingkatkan sebagai ATC , merupakan salah satu ciri terpenting pusat pemesinan.

Magazin alat menyimpan pelbagai alat pemotong. Apabila pertukaran alat diperlukan, mekanisme penukaran alat atau lengan robot akan melengkapkan operasi secara automatik.

Penukaran alat yang lengkap biasanya hanya mengambil masa beberapa saat.

Kapasiti majalah alat boleh terdiri daripada kira-kira lapan alat hingga lebih daripada seratus alat, bergantung pada konfigurasi mesin.

Sistem Penyejukan

Semasa pemesinan, sejumlah besar haba dihasilkan antara alat pemotong dan benda kerja.

Cecair pemotong atau penyejuk melakukan beberapa fungsi:

• Mengurangkan suhu pemotongan
• Melincirkan zon pemotongan
• Membersihkan kerepek
• Melindungi alat pemotong
• Meningkatkan kualiti permukaan

Kaedah penyejukan biasa termasuk penyemburan penyejuk luaran dan penyejuk melalui spindel.

Penyejuk melalui spindel mengalir melalui laluan dalaman dalam spindel dan alat pemotong dan dihantar terus ke kawasan pemotongan.

Sistem Pneumatik dan Hidraulik

Sistem pneumatik dan hidraulik digunakan untuk operasi mesin yang memerlukan daya yang agak tinggi.

Aplikasi tipikal termasuk:

• Pengapit bahan kerja
• Pergerakan menukar alat
• Pembukaan pengapit alat
• Pelepasan alat gelendong
• Operasi lekapan
• Mekanisme kedudukan hidraulik

PLC — Pengawal Logik Boleh Atur Cara

Pengawal CNC terutamanya mengendalikan kawalan gerakan.

Walau bagaimanapun, alat mesin juga mengandungi sejumlah besar operasi pensuisan dan kawalan jujukan, seperti:

• Perubahan alat automatik
• Penukaran penyejuk
• Pintu pelindung saling berkait
• Pengapit hidraulik
• Kawalan pelinciran
• Pengesanan penggera
• Fungsi keselamatan mesin

Operasi ini biasanya dikendalikan oleh Pengawal Logik Boleh Atur Cara bersepadu atau PLC.

Pengawal PLC dan CNC berfungsi bersama untuk membentuk sistem kawalan mesin yang lengkap.

Aliran Isyarat Antara Sistem Lima Teras

Keseluruhan proses pemesinan CNC boleh difahami melalui rantaian isyarat berikut:

Inilah yang berlaku selepas operator menekan butang MULA BERKIT.

Ia merupakan proses kawalan gelung tertutup yang sangat tepat yang boleh diulang beribu-ribu kali setiap saat.

Pengenalan kepada Jenama Sistem Kawalan CNC Arus Perdana

Selepas memahami peranan pengawal CNC, kita boleh melihat secara ringkas beberapa jenama sistem kawalan CNC utama.

FANUC

FANUC ialah jenama Jepun dan salah satu pengeluar sistem kawalan CNC yang paling banyak digunakan di dunia.

Sistemnya dikenali kerana kestabilan, kebolehpercayaan dan ekosistem teknikal yang mantap.

Sistem FANUC digunakan secara meluas di kilang pembuatan dan sering dianggap sebagai titik permulaan yang sesuai untuk pengendali dan pengaturcara CNC.

Siemens SINUMERIK

Siemens ialah jenama Jerman, dan sistem CNC SINUMERIKnya digunakan secara meluas pada peralatan mesin Eropah.

SINUMERIK ONE biasanya dipasang pada peralatan mesin canggih dan menyediakan fungsi yang berkuasa serta sokongan komprehensif untuk pemesinan lima paksi.

Walau bagaimanapun, berbanding dengan beberapa sistem lain, keluk pembelajarannya mungkin agak curam.

Sistem CNC Siemens digunakan secara meluas dalam aplikasi automotif, aeroangkasa dan pembuatan termaju.

Heidenhain TNC

Heidenhain juga merupakan jenama Jerman.

Sistem kawalan TNCnya tertumpu terutamanya pada mesin penggilingan dan pusat pemesinan.

Sistem Heidenhain terkenal dengan fungsi lima paksi canggihnya dan sangat dihormati dalam pemesinan aeroangkasa, pembuatan acuan ketepatan dan aplikasi ketepatan tinggi yang lain.

Jenama Sistem Kawalan CNC Cina Perwakilan

Jenama sistem kawalan CNC Cina telah berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Jenama	Syarikat	Kelebihan utama	Kedudukan pasaran	Sokongan Lima Paksi
Huazhong 9 Series	Huazhong CNC	CPU yang dibangunkan oleh China dan teknologi yang dikawal secara bebas	Sistem kemasukan ke peringkat pertengahan dan penggantian domestik	Sederhana
GSK	CNC Guangzhou	Harga yang kompetitif dan rangkaian produk sokongan yang lengkap	Mesin CNC yang menjimatkan	Sederhana
Kede GNC62	Kede CNC	Fungsi pemesinan serentak dan kilang pusingan lima paksi	Pasaran pertengahan hingga mewah	Agak kuat
SYNTEC	Teknologi Syntec	Keserasian CAM yang kuat, antara muka mesra pengguna dan penggunaan meluas pada mesin lima paksi Cina	Pasaran julat pertengahan dengan pertumbuhan lima paksi yang pesat	Agak kuat

Ringkasan: Memahami Sistem Mesin CNC

Sebuah mesin perkakas CNC terdiri daripada lima sistem teras.

Pengawal CNC:
Otak mesin. Ia membaca program, melakukan pengiraan interpolasi dan menghantar arahan pergerakan.

Sistem servo:
Otot-otot mesin. Ia memacu motor dan mengawal pergerakan tepat setiap paksi.

Struktur mekanikal:
Rangka dan sambungan mesin, termasuk katil mesin, laluan panduan, skru bola, meja kerja dan gelendong.

Sistem pengukuran dan maklum balas:
Mata mesin. Ia mengukur kedudukan sebenar dan membolehkan kawalan gelung tertutup.

Sistem fungsi bantu:
Tangan mesin. Ia mengawal penukaran alat, penyejuk, sistem hidraulik, sistem pneumatik dan fungsi sokongan lain.

Apabila kelima-lima sistem ini berfungsi bersama, mesin CNC boleh menukar program pemesinan digital kepada operasi pembuatan yang tepat, boleh diulang dan automatik.

Sokongan Pemesinan CNC daripada Acuan Tuangan

Di Acuan Tuang, pemesinan CNC merupakan bahagian penting dalam perkhidmatan pembuatan sehenti kami.

Daripada pembangunan acuan tuangan acuan dan tuangan acuan aluminium atau aloi zink kepada pemesinan CNC, kemasan permukaan, pemeriksaan dan penghantaran, kami menyokong pelanggan sepanjang proses pengeluaran yang lengkap.

Keupayaan pemesinan CNC kami membantu meningkatkan:

• Ketekalan dimensi
• Ketepatan pemasangan
• Kualiti permukaan pengedap
• Ketepatan benang dan lubang
• Kebolehpercayaan pengeluaran kelompok

Untuk komponen acuan acuan tersuai, pembangunan acuan atau keperluan pemesinan CNC sekunder, sila hubungi pasukan kami dan hantarkan lukisan 2D, model 3D, keperluan bahan dan anggaran jumlah pengeluaran anda.