51吃瓜

Aplikasi teknologi kawalan berangka telah membuat perubahan kualitatif dalam industri pembuatan tradisional, terutamanya dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Perkembangan teknologi mikroelektronik dan teknologi komputer telah membawa daya hidup baharu kepada teknologi kawalan berangka. Teknologi kawalan berangka dan peralatan kawalan berangka adalah asas penting untuk pemodenan industri di pelbagai negara.

Alat mesin CNC ialah peralatan arus perdana dalam industri pembuatan moden dan peralatan penting untuk pemesinan ketepatan. Ia adalah simbol penting yang mencerminkan tahap teknologi alat mesin moden dan tahap teknologi industri pembuatan jentera moden. Ia adalah bahan strategik yang berkaitan dengan ekonomi negara dan mata pencarian rakyat serta pembinaan termaju pertahanan negara. Oleh itu, negara maju perindustrian di seluruh dunia telah mengambil langkah penting untuk membangunkan teknologi CNC dan industrinya sendiri.

Pemesinan CNC

CNC ialah singkatan dari bahasa Inggeris Computer Numberical Control, yang bermaksud "kawalan data komputer", secara ringkasnya, "pemesinan CNC".

Pemesinan CNC ialah teknologi pemesinan termaju dalam pembuatan jentera hari ini, dan ia adalah kaedah pemesinan automatik dengan ciri kecekapan tinggi, ketepatan tinggi dan fleksibiliti yang tinggi. Ia adalah input program CNC untuk memproses bahan kerja ke dalam alat mesin, dan alat mesin secara automatik memproses bahan kerja yang sesuai dengan kehendak orang di bawah kawalan data ini untuk menghasilkan produk yang menarik.

Teknologi pemesinan CNC dapat menyelesaikan masalah pemesinan yang kompleks, tepat dan berskala kecil seperti acuan dengan berkesan, dan menyesuaikan diri sepenuhnya dengan keperluan pengeluaran moden. Membangunkan teknologi pemesinan CNC secara bersungguh-sungguh telah menjadi cara penting bagi negara saya untuk mempercepatkan pembangunan ekonomi dan meningkatkan keupayaan inovasi bebas. Pada masa ini, penggunaan alat mesin CNC di negara saya semakin biasa, dan keupayaan untuk menguasai pengaturcaraan alat mesin CNC adalah cara penting untuk memainkan sepenuhnya fungsinya.

Alat mesin CNC ialah produk mekatronik yang tipikal, ia menyepadukan pelbagai teknologi termaju seperti teknologi mikroelektronik, teknologi komputer, teknologi pengukuran, teknologi penderia, teknologi kawalan automatik dan teknologi kecerdasan buatan, dan disepadukan rapat dengan teknologi pemesinan. Ia adalah teknologi pembuatan jentera generasi baharu.

Komposisi alat mesin CNC

Alat mesin CNC ialah peralatan automasi yang menyepadukan alat mesin, komputer, motor dan seret, kawalan gerakan, pengesanan dan teknologi lain. Komponen asas alat mesin CNC termasuk medium kawalan, peranti CNC, sistem servo, peranti maklum balas dan badan alat mesin, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

1. Media kawalan

Medium kawalan ialah medium untuk menyimpan semua alat tindakan yang diperlukan untuk pemesinan CNC berbanding dengan maklumat kedudukan bahan kerja. Ia merekodkan program pemesinan bahagian. Oleh itu, medium kawalan merujuk kepada pembawa maklumat yang menghantar maklumat pemesinan bahagian ke peranti CNC. Media kawalan mempunyai pelbagai bentuk, ia berbeza dengan jenis peranti CNC, dan selalunya digunakan ialah pita perforasi, kad tebuk, pita, cakera, dll. Dengan perkembangan teknologi CNC, pita tebuk dan kad tebuk cenderung untuk dihapuskan, manakala perisian CAD / CAM digunakan untuk memprogramkan komputer, dan kemudian berkomunikasi dengan sistem CNC melalui komputer untuk menghantar program dan data terus ke peranti CNC. Aplikasi kaedah semakin meluas.

2. Peranti kawalan berangka

Peranti CNC adalah teras alat mesin CNC, yang dikenali sebagai "sistem pusat". Alat mesin CNC moden menggunakan peranti CNC komputer. Peranti CNC termasuk peranti input dan unit pemprosesan pusat (CPU) dan peranti output, yang membentuk peranti CNC untuk melengkapkan input, penyimpanan, transformasi, operasi interpolasi dan merealisasikan pelbagai fungsi kawalan maklumat.

3. Sistem Servo

Sistem servo ialah komponen pemacu yang menerima arahan daripada peranti kawalan berangka dan menggerakkan penggerak alat mesin. Ia termasuk unit pemacu gelendong, unit pemacu suapan, motor gelendong dan motor suapan. Apabila bekerja, sistem servo menerima maklumat arahan daripada sistem kawalan berangka, dan selepas membandingkan maklumat arahan dengan isyarat maklum balas kedudukan dan kelajuan mengikut keperluan maklumat arahan, ia memacu bahagian bergerak atau penggerak alat mesin untuk bertindak, dan memproses bahagian yang memenuhi keperluan lukisan.

4. Peranti maklum balas

Peranti maklum balas terdiri daripada elemen pengukur dan litar yang sepadan. Fungsinya adalah untuk mengesan kelajuan dan anjakan, dan memberi maklum balas maklumat untuk membentuk kawalan gelung tertutup. Sesetengah alat mesin CNC dengan keperluan ketepatan yang rendah dan tiada peranti maklum balas dipanggil sistem gelung terbuka.

5. Badan alat mesin

Badan alat mesin ialah entiti alat mesin CNC, ia adalah bahagian mekanikal yang melengkapkan pemesinan sebenar, ia termasuk katil, tapak, meja kerja, pelana katil, gelendong dan sebagainya.

Ciri-ciri Teknologi Pemesinan CNC

Teknologi pemesinan CNC juga mematuhi undang-undang pemesinan dan pemotongan, dan proses pemesinan adalah lebih kurang sama dengan alat mesin biasa. Oleh sebab ia adalah pemesinan automatik yang menggunakan teknologi kawalan komputer untuk pemesinan, ia mempunyai ciri-ciri kecekapan pemesinan yang tinggi dan ketepatan yang tinggi. Proses pemesinan adalah unik, prosesnya lebih kompleks, dan susunan langkah langkah lebih terperinci.

Teknologi pemesinan CNC termasuk pemilihan alat, penentuan parameter pemotongan dan reka bentuk laluan proses alat. Proses pemesinan CNC adalah asas dan teras pengaturcaraan CNC, dan hanya proses yang munasabah boleh menghasilkan program CNC yang cekap dan berkualiti tinggi. Piawaian untuk mengukur kualiti program CNC ialah: masa pemesinan paling sedikit, kehilangan alat paling sedikit dan pemesinan bahan kerja dengan hasil terbaik.

Proses pemesinan CNC adalah sebahagian daripada keseluruhan proses pemesinan bahan kerja, malah satu proses. Ia perlu bekerjasama dengan proses depan dan belakang yang lain untuk akhirnya memenuhi keperluan pemasangan mesin atau acuan secara keseluruhan, supaya bahagian yang layak dapat diproses.

Proses pemesinan CNC secara amnya dibahagikan kepada langkah-langkah seperti pemesinan kasar, pemesinan sudut jernih sederhana dan kasar, pemesinan separa penamat dan kemasan.

Pengaturcaraan CNC untuk CNC

Pengaturcaraan CNC ialah keseluruhan proses dari lukisan bahagian untuk mendapatkan program pemesinan CNC. Tugas utamanya adalah untuk mengira titik alat dalam pemesinan pisau (dirujuk sebagai titik CL). Tapak alat biasanya diambil sebagai persilangan antara paksi alat dan permukaan alat, dan vektor aci alat juga diberikan dalam pemesinan berbilang paksi.

Alat mesin CNC ialah susunan pergerakan, kelajuan dan tindakan alat dan komponen yang digunakan mengikut keperluan corak bahan kerja dan proses pemesinan, kelajuan gelendong, arah putaran gelendong, pengapit kepala alat, kelonggaran dan penyejukan kepala alat. Kemudian, sistem CNC menyusun, mengira dan memproses secara logik mengikut arahan yang dimasukkan, mengeluarkan pelbagai isyarat dan arahan, dan mengawal setiap bahagian untuk memproses pelbagai bentuk bahan kerja yang berbeza mengikut anjakan dan pergerakan berurutan yang ditetapkan. Oleh itu, pengaturcaraan mempunyai kesan yang besar terhadap keberkesanan alat mesin CNC.

Alat mesin CNC mesti memasukkan kod arahan yang mewakili pelbagai fungsi ke dalam peranti CNC dalam bentuk program, peranti CNC melakukan pemprosesan aritmetik, dan kemudian menghantar isyarat nadi untuk mengawal operasi setiap bahagian bergerak alat mesin CNC untuk melengkapkan pemesinan bahagian.

Pada masa ini terdapat dua piawaian untuk program CNC: ISO oleh International Organization for Standardization dan EIA oleh Electronic Industry Association of America. Kod ISO digunakan di negara saya.

Dengan kemajuan teknologi, pengaturcaraan CNC 3D secara amnya jarang menggunakan pengaturcaraan manual, dan menggunakan perisian CAD / CAM yang dikomersialkan.

CAD / CAM ialah teras sistem pengaturcaraan berbantukan komputer. Fungsi utamanya ialah input / output data, pengiraan dan penyuntingan trajektori pemesinan, penetapan parameter proses, simulasi pemesinan, pasca pemprosesan program CNC dan pengurusan data.

Pada masa ini, perisian berkuasa pengaturcaraan CNC yang digemari oleh pengguna di negara saya ialah Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA, dll. Setiap perisian adalah serupa dengan prinsip pengaturcaraan CNC, kaedah pemprosesan grafik dan kaedah pemprosesan, tetapi mempunyai ciri tersendiri.

Langkah-langkah pemesinan bahagian CNC

1. Menganalisis lukisan bahagian dan memahami keadaan umum bahan kerja (geometri, bahan bahan kerja, keperluan proses, dll.)

2. Tentukan teknologi pemesinan CNC bahagian (kandungan pemesinan, laluan pemesinan)

3. Lakukan pengiraan berangka yang diperlukan (pengiraan koordinat titik asas dan nod).

4. Tulis slip program (alat mesin yang berbeza akan berbeza, ikuti manual pengguna).

5. Pengesahan program (memasukkan program ke dalam alat mesin dan melakukan simulasi grafik untuk mengesahkan pengaturcaraan yang betul)

6. Memproses bahan kerja (kawalan proses yang baik dapat menjimatkan masa dan meningkatkan kualiti pemprosesan)

7. Penerimaan bahan kerja dan analisis ralat kualiti (pemeriksaan bahan kerja, kelayakan akan mengalir ke langkah seterusnya. Jika tidak lulus, punca ralat dan kaedah pembetulan akan didapati melalui analisis kualiti).

Sejarah pembangunan alat mesin CNC

Selepas Perang Dunia II, pengeluaran industri pembuatan sebahagian besarnya bergantung kepada operasi manual. Selepas pekerja memahami lukisan, mereka boleh mengendalikan alat mesin dan memproses bahagian dengan tangan. Dengan cara ini, kos tinggi, kecekapan rendah dan kualiti tidak terjamin.

Pada akhir 1940-an, John Parsons, seorang jurutera di Amerika Syarikat, mencipta kaedah untuk menggerudi lubang pada kad kadbod untuk mewakili geometri bahagian yang perlu dimesin, menggunakan kad keras untuk mengawal pergerakan alat mesin, pada masa itu, ia hanyalah idea.

Pada tahun 1948, Parsons menunjukkan ideanya kepada Tentera Udara A.S. Selepas Tentera Udara melihatnya, ia menyatakan minat yang besar, kerana Tentera Udara A.S. sedang mencari kaedah pemprosesan lanjutan, dengan harapan dapat menyelesaikan masalah pemprosesan model pesawat, disebabkan bentuk sampel yang kompleks, keperluan ketepatan yang tinggi dan peralatan am sukar disesuaikan, Tentera Udara A.S. segera menugaskan dan menaja Institut Teknologi Massachusetts (MIT) untuk menjalankan penyelidikan, membangunkan alat mesin yang dikawal kadbod ini, dan akhirnya pada tahun 1952, MIT bekerjasama dengan Parsons untuk berjaya membangunkan mesin demonstrasi pertama. Menjelang tahun 1960, alat penggerudian kawalan titik yang lebih mudah dan menjimatkan, dan alat pengilangan CNC kawalan linear telah berkembang pesat, dan alat mesin CNC telah dipromosikan secara beransur-ansur dalam pelbagai jabatan pembuatan.

Sejarah pemesinan CNC telah melalui lebih daripada setengah abad. Sistem NC juga telah berkembang daripada litar isyarat analog terawal kepada sistem pemesinan bersepadu yang sangat kompleks. Kaedah pengaturcaraan juga telah berkembang secara manual menjadi sistem bersepadu CAD / CAM yang pintar dan berkuasa.

Setakat negara saya, pembangunan teknologi kawalan berangka agak perlahan, bagi kebanyakan bengkel di China. Peralatan agak mundur, dan tahap teknikal serta konsep kakitangan yang mundur menunjukkan kualiti pemprosesan dan kecekapan pemprosesan yang rendah, sering menangguhkan masa penghantaran.

1. Sistem NC generasi pertama diperkenalkan pada tahun 1951. Unit kawalannya terutamanya terdiri daripada pelbagai injap dan litar analog. Pada tahun 1952, mesin CNC yang pertama dilahirkan dan telah berkembang daripada mesin pengisar atau pelarik kepada pusat pemesinan dan menjadi peralatan utama industri pembuatan moden.

2. Sistem NC generasi kedua telah dihasilkan pada tahun 1959 dan terutamanya terdiri daripada satu transistor dan komponen lain.

3. Sistem NC generasi ketiga telah diperkenalkan pada tahun 1965, yang menggunakan papan litar bersepadu buat kali pertama.

4. Sebenarnya, sistem NC generasi keempat telah dibangunkan pada tahun 1964, iaitu sistem kawalan digital komputer (CNC) yang sangat kita kenali.

5. Pada tahun 1975, sistem NC menggunakan mikropemproses pemerintah, ia adalah sistem NC generasi kelima.

6. Sistem NC generasi keenam mengguna pakai Sistem Pembuatan Bersepadu (MIS) + DNC + Sistem Pemesinan Fleksibel (FMS) semasa.

Trend pembangunan alat mesin CNC

1. Kelajuan tinggi

Dengan perkembangan pesat industri seperti automotif, pertahanan, penerbangan, aeroangkasa dan aplikasi bahan baharu seperti aloi aluminium, keperluan untuk kelajuan tinggi pemesinan alat mesin CNC semakin tinggi.

Kelajuan gelendong: Alat mesin menggunakan gelendong elektrik (motor gelendong terbina dalam), kelajuan gelendong maksimum ialah 200000r / min;

b. Kadar suapan: Pada resolusi 0.01 ?m, kadar suapan maksimum mencapai 240 m / min dan pemesinan yang kompleks dan tepat boleh diperolehi;

c. Kelajuan operasi: Perkembangan pesat mikropemproses memberikan jaminan untuk pembangunan sistem kawalan berangka ke arah kelajuan tinggi dan ketepatan tinggi. CPU telah dibangunkan kepada sistem kawalan berangka 32-bit dan 64-bit, dan frekuensi telah ditingkatkan kepada beberapa ratus megahertz dan gigahertz. Disebabkan peningkatan besar dalam kelajuan pengkomputeran, kelajuan suapan sehingga 24 ~ 240m / min masih boleh diperolehi apabila resolusi ialah 0.1 ?m dan 0.01 ?m;

d. Kelajuan pertukaran alat: Pada masa ini, masa pertukaran alat di pusat pemesinan termaju asing secara amnya adalah kira-kira 1s, dan tingginya telah mencapai 0.5s. Syarikat Chiron Jerman mereka bentuk perpustakaan alat dalam gaya bakul, dengan gelendong sebagai paksi, alat disusun dalam lilitan, dan masa pertukaran alat alat ke pisau hanya 0.9s.

2. Ketepatan tinggi

Keperluan untuk ketepatan alat mesin CNC kini tidak terhad kepada ketepatan geometri statik, ketepatan gerakan alat mesin, ubah bentuk haba, dan pemantauan dan pampasan getaran semakin mendapat perhatian.

Meningkatkan ketepatan kawalan sistem CNC: mengguna pakai teknologi interpolasi berkelajuan tinggi, merealisasikan suapan berterusan dengan segmen program kecil, memperhalusi unit kawalan CNC, dan mengguna pakai peranti pengesan kedudukan resolusi tinggi untuk meningkatkan ketepatan pengesanan kedudukan. Sistem servo kedudukan menggunakan kaedah seperti kawalan suapan hadapan dan kawalan tak linear;

b. Mengguna pakai teknologi pampasan ralat: Mengguna pakai teknologi seperti pampasan jurang terbalik, pampasan ralat padang skru dan pampasan ralat alat untuk mengimbangi ralat ubah bentuk terma dan ralat spatial peralatan secara menyeluruh.

C. Mengguna pakai grid untuk memeriksa dan meningkatkan ketepatan trajektori pergerakan pusat pemesinan: meramalkan ketepatan pemesinan alat mesin melalui simulasi untuk memastikan ketepatan kedudukan alat mesin dan ketepatan kedudukan berulang, supaya prestasinya stabil untuk jangka masa yang panjang, dan boleh menyelesaikan pelbagai tugas pemesinan di bawah keadaan operasi yang berbeza, dan untuk memastikan kualiti pemprosesan bahagian.

3. Fungsi penggabungan

Maksud alat mesin komposit merujuk kepada merealisasikan atau melengkapkan pemprosesan pelbagai elemen daripada kosong kepada produk siap sebanyak mungkin pada satu alat mesin. Mengikut ciri strukturnya, ia boleh dibahagikan kepada dua jenis: komposit proses dan komposit proses. Pusat pemesinan boleh menyelesaikan pelbagai proses seperti memusing, mengisar, menggerudi, penggelek, pengisaran dan rawatan haba laser, dan boleh menyelesaikan semua pemesinan bahagian yang kompleks. Dengan peningkatan berterusan keperluan pemesinan moden, sejumlah besar alat mesin CNC pautan berbilang paksi semakin dialu-alukan oleh perusahaan utama.

4. Kawalan pintar

Dengan perkembangan teknologi kecerdasan buatan, untuk memenuhi keperluan pembangunan fleksibiliti pengeluaran dan automasi pembuatan dalam industri pembuatan, tahap kepintaran alat mesin CNC semakin meningkat. Dicerminkan dalam aspek berikut:

Teknologi kawalan penyesuaian proses pemprosesan;

b. Pengoptimuman pintar dan pemilihan parameter pemprosesan;

c. Diagnosis diri kerosakan pintar dan teknologi penyembuhan diri;

d. Main balik kerosakan pintar dan teknologi simulasi kerosakan;

e. Peranti pemacu servo AC pintar;

F. Sistem CNC 4M Pintar: Dalam proses pembuatan, empat ukuran, pemodelan, pemesinan dan operasi mesin (iaitu, 4M) digabungkan dalam satu sistem.

5. Pembukaan sistem

Terbuka kepada teknologi masa depan: Memandangkan antara muka perkakasan dan perisian mengikut protokol standard yang diterima, ia boleh menerima pakai, menyerap dan serasi dengan perisian dan perkakasan tujuan am generasi baharu.

b. Terbuka kepada keperluan khas pengguna: mengemas kini produk, mengembangkan fungsi dan menyediakan pelbagai kombinasi produk perkakasan dan perisian untuk memenuhi keperluan aplikasi khas;

c. Penubuhan piawaian kawalan berangka: bahasa pengaturcaraan piawai bukan sahaja mesra pengguna, tetapi juga mengurangkan penggunaan buruh yang berkaitan secara langsung dengan kecekapan operasi.

6. Memandu selari

Boleh merealisasikan pelbagai fungsi pemprosesan, pemasangan dan pengukuran CNC pautan berbilang koordinat, dan boleh memenuhi lebih banyak pemprosesan bahagian khas yang kompleks. Alat mesin selari dianggap sebagai "kemajuan yang paling bermakna dalam industri alat mesin sejak penciptaan teknologi CNC" dan "generasi baru peralatan pemesinan CNC pada abad ke-21".

7. Melampau (skala besar dan pengurangan)

Pembangunan industri pertahanan, penerbangan, aeroangkasa dan skala besar peralatan industri asas seperti tenaga memerlukan sokongan alat mesin CNC yang besar dan berprestasi baik. Teknologi pemesinan ultra ketepatan dan teknologi mikro-nano adalah teknologi strategik abad ke-21, dan proses pembuatan dan peralatan baharu yang boleh disesuaikan dengan saiz mikro-kecil dan ketepatan pemesinan mikro-nano perlu dibangunkan.

8. Rangkaian interaksi maklumat

Ia bukan sahaja dapat merealisasikan perkongsian sumber rangkaian, tetapi juga merealisasikan pemantauan jauh, kawalan, diagnosis jauh dan penyelenggaraan alat mesin CNC.

9. Penghijauan proses pemprosesan

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, alat mesin yang tidak menggunakan penyejuk atau menggunakan kurang untuk merealisasikan pemotongan kering, pemotongan separa kering, penjimatan tenaga dan perlindungan alam sekitar terus muncul, dan trend umum pembuatan hijau telah mempercepatkan pembangunan pelbagai alat mesin penjimatan tenaga dan mesra alam.

10. Aplikasi teknologi multimedia

Teknologi multimedia mengintegrasikan komputer, teknologi audiovisual dan komunikasi, supaya komputer mempunyai keupayaan untuk memproses maklumat bunyi, teks, imej dan video secara menyeluruh. Pemprosesan maklumat boleh disepadukan dan pintar, dan ia boleh digunakan untuk diagnosis kerosakan sistem pengawasan masa nyata dan peralatan tapak pengeluaran, pemantauan parameter proses pengeluaran, dan sebagainya, jadi ia mempunyai nilai aplikasi yang penting.