51吃瓜

Máquinas-ferramentas CNC de ponta

Essas seis palavras contêm três camadas de conceitos, vamos dar uma olhada em cada camada.

Uma fresadora CNC de cinco eixos Handtmann PBZ HD

Em primeiro lugar, o que é uma "máquina-ferramenta"?

Em um sentido estreito, "máquina-ferramenta" geralmente se refere a "máquina-ferramenta de corte" (em um sentido estreito, é porque também existem máquinas-ferramentas de fabrica??o aditiva, como impress?o 3D ou outras máquinas-ferramentas especiais), que usam métodos de corte para processar pe?as em pe?as de máquina. Ou seja, máquinas-ferramentas s?o as máquinas que fabricam máquinas, por isso também s?o conhecidas como "máquinas de trabalho". Em japonês, eles s?o chamados de "máquinas de trabalho" (くきい), e em inglês, eles s?o chamados de "máquinas-ferramentas".

A primeira verdadeira máquina-ferramenta foi na verdade uma máquina de perfura??o, inventada pelo industrial brit?nico John Wilkinson em 1775. A motiva??o original para inventar esta máquina de perfura??o era resolver o problema prático de fabrica??o de barris de canh?o de alta precis?o nas for?as armadas naquela época.

A usinagem de perfura??o é um processo de corte que usa ferramentas de corte para ampliar o di?metro interno dos furos ou outros contornos circulares em pe?as rotativas. Corresponde ao torneamento, que é um processo de corte que utiliza uma ferramenta para reduzir o di?metro externo de uma pe?a rotativa ou para moldar a face final. [2]

Processos de perfura??o (esquerda) e viragem (direita)

Wilkinson, 47 anos, depois de esfor?os contínuos na fábrica de seu pai, finalmente criou esta nova máquina que pode produzir barris de canh?o com rara precis?o. O princípio de funcionamento é girar o eixo fixo da ferramenta de perfura??o através de uma roda d'água e empurrá-lo em rela??o à pe?a cilíndrica. O eixo fixo da ferramenta de perfura??o passa através do cilindro e é suportado em ambas as extremidades. Devido ao movimento relativo entre a ferramenta e a pe?a de trabalho, o material é furado em um furo cilíndrico de alta precis?o.

Diagrama esquemático da primeira máquina de perfura??o

E a máquina de perfura??o foi mais tarde usada para usinagem de cilindros de motores a vapor. A raz?o é que depois que James Watt inventou o motor a vapor, ele achou muito difícil fabricar cilindros de motores a vapor usando métodos de forjamento, e devido à baixa precis?o de fabrica??o e vazamento de ar severo dos cilindros, a fabrica??o e melhoria da eficiência do motor a vapor foram limitados. [3] Depois de adotar esta máquina de perfura??o, cilindros de alta precis?o de mais de 50 polegadas podem ser fabricados, melhorando muito a qualidade de processamento e eficiência de produ??o de cilindros de motores a vapor e, assim, alcan?ando grande sucesso.

Posteriormente, a fim de atender às necessidades de várias técnicas de processamento, vários tipos de máquinas-ferramentas, como tornos, fresadoras, plainas, moedores, máquinas de perfura??o, etc., surgiram uma após a outra. [4]

Processos de perfura??o (esquerda) e fresagem (direita)

Ent?o, o que é uma "máquina-ferramenta CNC"?

O primeiro computador eletr?nico nasceu em 14 de fevereiro de 1946 na Universidade da Pensilv?nia, nos Estados Unidos. A motiva??o inicial para o seu desenvolvimento foi a fabrica??o de um dispositivo de computa??o "eletr?nico" que substituísse relés por tubos eletr?nicos a pedido dos militares norte-americanos no contexto da Segunda Guerra Mundial, para calcular a trajetória das conchas.

Seis anos depois, em 1952, Parsons colaborou com o Massachusetts Institute of Technology (MIT) para desenvolver a primeira máquina-ferramenta de controle numérico (NC), também conhecida como uma "máquina-ferramenta de controle digital"), combinando um sistema de controle numérico baseado em computadores eletr?nicos com uma fresadora de Cincinnati. A partir daí, as máquinas-ferramentas tradicionais passaram por uma mudan?a qualitativa, marcando o início da era CNC para máquinas-ferramentas. [5]

A primeira máquina-ferramenta CNC (fresadora)

Seis anos depois, em 1958, o MIT colaborou com várias empresas sob o patrocínio dos militares dos EUA para desenvolver APT (Automatic Programming tools), uma linguagem de programa??o de computador de alto nível usada para gerar instru??es de trabalho para máquinas-ferramentas CNC. O método mais comum agora é usar instru??es de formato RS-274, comumente referidas como "código G". [7]

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia informática, microprocessadores têm sido aplicados ao controle digital, melhorando consideravelmente suas fun??es. Computer Numerical Control）， A máquina-ferramenta que aplica este sistema também é conhecida como máquina-ferramenta CNC, que é uma máquina-ferramenta de controle numérico controlada por computador, ou simplesmente referida como "máquina-ferramenta CNC".

A tecnologia de controle numérico em máquinas-ferramentas CNC é um método técnico que usa sinais digitais para controlar o movimento e o processo de usinagem da máquina-ferramenta. Uma máquina-ferramenta CNC é uma máquina-ferramenta que usa tecnologia CNC, ou está equipada com um sistema CNC. O Quinto Comitê Técnico da Federa??o Internacional de Processamento de Informa??o (IFIP) define uma máquina-ferramenta CNC como uma máquina-ferramenta equipada com um sistema de controle de programa. Este sistema de controle pode processar logicamente programas com códigos de controle ou outras instru??es simbólicas, decodificá-los, representá-los com números codificados e inseri-los no sistema CNC através de portadores de informa??es. Após o cálculo e processamento, vários sinais de controle s?o emitidos pelo dispositivo CNC para controlar a a??o da máquina-ferramenta, e as pe?as s?o processadas automaticamente de acordo com os requisitos.

O processo de usinagem de máquinas-ferramentas CNC

O processamento de máquinas-ferramenta CNC divide as coordenadas de movimento da ferramenta e da pe?a em algumas unidades mínimas, nomeadamente o deslocamento mínimo. O sistema CNC move as coordenadas por vários deslocamentos mínimos de acordo com os requisitos do programa de pe?as (isto é, controla a trajetória de movimento da ferramenta), conseguindo assim um movimento relativo entre a ferramenta e a pe?a de trabalho e completando a usinagem da pe?a.

O movimento relativo da ferramenta ao longo de cada eixo coordenado é medido em unidades de pulso equivalente (mm/pulso). Quando o caminho de corte é uma linha reta ou arco, o dispositivo CNC executa "densifica??o de ponto de dados" entre os valores de coordenadas inicial e final do segmento de linha ou arco, calcula uma série de valores de coordenadas de ponto intermediário e, em seguida, emite pulsos para cada coordenada de acordo com os valores de coordenadas de ponto intermediário para garantir que a linha reta desejada ou contorno de arco seja processado.

A densifica??o de pontos de dados realizada por dispositivos CNC é chamada de interpola??o, e geralmente os dispositivos CNC têm a fun??o de interpolar fun??es básicas (como fun??es lineares e circulares). Na verdade, a usinagem de qualquer pe?a curva L em uma máquina-ferramenta CNC é aproximada pelas fun??es matemáticas básicas que o dispositivo CNC pode lidar, como linhas, arcos, etc. Naturalmente, o erro de aproxima??o deve atender aos requisitos do desenho da pe?a.

Comparado com as máquinas-ferramentas tradicionais, as máquinas-ferramentas CNC têm as seguintes vantagens:

Alta precis?o de processamento e qualidade estável. Para cada saída de pulso pelo sistema CNC, o deslocamento das pe?as móveis da máquina-ferramenta é chamado de equivalente de pulso.O equivalente de pulso das máquinas-ferramentas CNC é geralmente de 0,001mm, e máquinas-ferramentas CNC de alta precis?o podem chegar a 0,000mm, com resolu??o de movimento muito maior do que as máquinas-ferramentas comuns. Além disso, as máquinas-ferramentas CNC têm dispositivos de detec??o de posi??o que podem fornecer feedback ao sistema CNC sobre o deslocamento real de pe?as móveis ou o ?ngulo do parafuso e servo motor e compensá-lo. Portanto, maior precis?o de usinagem do que a própria máquina-ferramenta pode ser alcan?ada. A qualidade das pe?as processadas por máquinas-ferramentas CNC é garantida pela máquina-ferramenta e n?o é afetada por erros operacionais, de modo que a consistência do tamanho do mesmo lote de pe?as é boa e a qualidade é estável. Capaz de processar pe?as complexas que s?o difíceis ou impossíveis de processar com máquinas-ferramentas comuns. Por exemplo, máquinas-ferramentas CNC que usam liga??o de dois eixos ou liga??o de mais de dois eixos podem processar pe?as curvas de corpo rotativo, pe?as de came e várias pe?as curvas espaciais complexas com gerador curvo. Alta eficiência de produ??o. A velocidade do eixo e a faixa de alimenta??o das máquinas-ferramentas CNC s?o maiores do que as das máquinas-ferramentas comuns, e a boa rigidez estrutural permite que as máquinas-ferramentas CNC usem grandes quantidades de corte, economizando efetivamente tempo de manobra. Para o processamento de certas pe?as complexas, se um centro de usinagem CNC com um dispositivo de troca automática de ferramentas for usado, ele pode alcan?ar o processamento contínuo de vários processos sob um aperto, reduzir o tempo de rotatividade de produtos semiacabados e melhorar a produtividade de forma mais significativa. Forte adaptabilidade ao redesenho do produto. Após o projeto modificado das pe?as usinadas, só é necessário alterar o programa de usinagem das pe?as e ajustar os par?metros da ferramenta na máquina-ferramenta CNC para conseguir a usinagem das pe?as modificadas, reduzindo muito o ciclo de prepara??o da produ??o. Portanto, as máquinas-ferramentas CNC podem transitar rapidamente do processamento de um tipo de pe?a para o processamento de outro projeto modificado de pe?a, o que fornece grande conveniência para o processamento de novos produtos de teste de lote único e pequeno e atualiza??es frequentes da estrutura do produto. Beneficiário para o desenvolvimento da tecnologia de fabrica??o para automa??o abrangente. As máquinas-ferramentas CNC s?o o equipamento básico para a automa??o do processamento mec?nico. Sistemas de automa??o integrados como FMC (Flexible Machine Center), FMS (Flexible Manufacturing System), CIMS (Computer Integrated Manufacturing System), etc., construídos em máquinas-ferramentas CNC, permitem a integra??o, inteligência e automa??o da fabrica??o mec?nica. Isso ocorre porque o sistema de controle de máquinas-ferramentas CNC adota informa??es digitais e entrada de código padronizada, e tem interfaces de comunica??o, facilitando a comunica??o de dados entre máquinas-ferramentas CNC. ? mais adequado para conectar computadores para formar uma rede de controle industrial, realizando o cálculo, gerenciamento e controle de processos de produ??o automatizados. Forte fun??o de monitoramento e a capacidade de diagnosticar falhas. O sistema CNC n?o só controla o movimento da máquina-ferramenta, mas também fornece monitoramento abrangente da máquina-ferramenta. Por exemplo, o alerta precoce e o diagnóstico de falhas podem ser realizados para alguns fatores que causam falhas, melhorando consideravelmente a eficiência da manuten??o. Reduzir a intensidade de trabalho dos trabalhadores e melhorar as condi??es de trabalho. Finalmente, o que é uma "máquina-ferramenta CNC high-end"?

A defini??o de máquinas-ferramentas CNC "high-end" ou "high-end": máquinas-ferramentas CNC com fun??es como alta velocidade, precis?o, inteligência, composto, liga??o multi-eixo, comunica??o de rede, etc. Seu desenvolvimento simboliza que a atual indústria de fabrica??o de máquinas-ferramenta do país ocupa um estágio avan?ado no desenvolvimento da indústria mundial de máquinas-ferramenta. Portanto, internacionalmente, tecnologias de máquinas-ferramenta high-end, como máquinas-ferramentas CNC de liga??o de cinco eixos, s?o consideradas como um símbolo importante da industrializa??o de um país. [10]

Centro de Usinagem de Cinco Eixos DMG

As máquinas-ferramentas CNC podem ser divididas em três níveis com base em seu nível funcional: baixo, médio e alto. Este método de classifica??o é amplamente utilizado na China. Os limites entre baixo, médio e alto nível s?o relativos, e os padr?es de classifica??o variam em diferentes períodos. Com base no nível atual de desenvolvimento, pode-se geralmente distinguir dos seguintes aspectos (é claro, esta classifica??o n?o pode incluir todos os indicadores):

Compara??o de máquinas-ferramentas CNC de alta, média e baixa extremidade

Com o desenvolvimento da tecnologia de produ??o avan?ada, as modernas máquinas-ferramentas CNC s?o necessárias para desenvolver em dire??o a alta velocidade, alta precis?o, alta confiabilidade, inteligência e fun??es mais completas.