51吃瓜

Ma?ini-unelte CNC de ?nalt? calitate

Aceste ?ase cuvinte con?in trei straturi de concepte, s? arunc?m o privire mai atent? la fiecare strat.

O ma?in? de frezat CNC cu cinci axe Handtmann PBZ HD

?n primul r?nd, ce este o "ma?in? unealt?"?

?ntr-un sens ?ngust, "ma?in?-unealt?" se refer? de obicei la "ma?in?-unealt? de t?iat" (?ntr-un sens ?ngust, se datoreaz? faptului c? exist?, de asemenea, ma?ini-unelte de fabricare aditiv?, cum ar fi imprimarea 3D sau alte ma?ini-unelte speciale), care utilizeaz? metode de t?iere pentru a prelucra piesele de prelucrat ?n piese de ma?in?. Adic?, ma?inile-unelte sunt ma?inile care fabric? ma?ini, astfel ?nc?t acestea sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de "ma?ini de lucru". ?n japonez?, ele sunt numite "ma?ini de lucru" (acest lucru くきい), iar ?n limba englez?, ele sunt numite "ma?ini-unelte".

Prima ma?in? unealt? adev?rat? a fost de fapt o ma?in? de plictisit, inventat? de industria?ul britanic John Wilkinson ?n 1775. Motiva?ia ini?ial? pentru a inventa aceast? ma?in? plictisitoare a fost de a rezolva problema practic? a fabric?rii butoaielor de tun de ?nalt? precizie ?n armat? la acea vreme.

Prelucrarea de alezare este un proces de t?iere care utilizeaz? unelte de t?iere pentru a m?ri diametrul interior al g?urilor sau alte contururi circulare pe piesele de prelucrat rotative. Acesta corespunde strunjirii, care este un proces de t?iere care utilizeaz? o unealt? pentru a reduce diametrul exterior al unei piese de prelucrat rotative sau pentru a modela fa?a cap?tului. [2]

Procese de alezare (st?nga) ?i rotire (dreapta)

Wilkinson, ?n v?rst? de 47 de ani, dup? eforturi continue ?n fabrica tat?lui s?u, a creat ?n cele din urm? aceast? nou? ma?in? care poate produce butoaie de tun cu precizie rar?. Principiul de lucru este rotirea arborelui fix al uneltei de alezare printr-o roat? de ap? ?i ?mpingerea acestuia ?n raport cu piesa cilindric?. Arborele fix al uneltei de alezare trece prin cilindru ?i este sus?inut la ambele capete. Datorit? mi?c?rii relative dintre scula ?i piesa de prelucrat, materialul este ales ?ntr-o gaur? cilindric? de ?nalt? precizie.

Diagrama schematic? a primei ma?ini de alezat

Iar ma?ina de ales a fost mai t?rziu folosit? pentru prelucrarea cilindrilor motoarelor cu abur. Motivul este c? dup? ce James Watt a inventat motorul cu abur, i s-a p?rut foarte dificil s? fabrice cilindrii motoarelor cu abur folosind metode de forjare, iar datorit? preciziei sc?zute de fabrica?ie ?i scurgerilor severe de aer ale cilindrilor, fabrica?ia ?i ?mbun?t??irea eficien?ei motorului cu abur au fost limitate. [3] Dup? adoptarea acestei ma?ini de alezat, cilindrii de ?nalt? precizie de peste 50 de inci pot fi fabrica?i, ?mbun?t??ind considerabil calitatea prelucr?rii ?i eficien?a produc?iei cilindrilor motoarelor cu abur, ob?in?nd astfel un mare succes.

Ulterior, pentru a satisface nevoile diferitelor tehnici de prelucrare, au ap?rut diferite tipuri de ma?ini-unelte, cum ar fi strunguri, ma?ini de frezat, ?lefuitoare, ma?ini de g?urit etc. [4]

Procese de g?urire (st?nga) ?i frezare (dreapta)

Atunci, ce este o "ma?in? unealt? CNC"?

Primul calculator electronic s-a n?scut pe 14 februarie 1946 la Universitatea Pennsylvania din Statele Unite. Motiva?ia ini?ial? pentru dezvoltarea sa a fost fabricarea unui dispozitiv de calcul "electronic" folosind tuburi electronice ?n loc de relee, a?a cum a solicitat armata SUA, ?n contextul celui de-al Doilea R?zboi Mondial, pentru a calcula traiectoria scoicilor.

?ase ani mai t?rziu, ?n 1952, Parsons a colaborat cu Institutul de Tehnologie Massachusetts (MIT) pentru a dezvolta prima ma?in?-unelte cu control numeric (NC) (cunoscut? ?i sub numele de "ma?in?-unelte cu control digital") prin combinarea unui sistem de control numeric bazat pe calculatoare electronice cu o ma?in? de frezat din Cincinnati. De atunci, ma?inile-unelte tradi?ionale au suferit o schimbare calitativ?, marc?nd ?nceputul erei CNC pentru ma?ini-unelte. [5]

Prima ma?in? unealt? CNC (ma?in? de frezat)

?ase ani mai t?rziu, ?n 1958, MIT a colaborat cu mai multe companii sub sponsorizarea armatei americane pentru a dezvolta APT (Automatic Programming tools), un limbaj de programare computerizat? de nivel ?nalt folosit pentru a genera instruc?iuni de lucru pentru ma?inile-unelte CNC. Cea mai comun? metod? acum este de a utiliza instruc?iuni de format RS-274, denumite ?n mod obi?nuit "codul G". [7]

Odat? cu dezvoltarea continu? a tehnologiei calculatoarelor, microprocesoarele au fost aplicate controlului digital, ?mbun?t??ind considerabil func?iile lor.Acest tip de sistem este numit Computer Digital Control (CNC), Computer Numerical Control）， Ma?ina-unelte care aplic? acest sistem este, de asemenea, cunoscut? sub numele de ma?in?-unelte CNC, care este o ma?in?-unelte controlat? de calculator numeric sau pur ?i simplu denumit? "ma?in?-unelte CNC".

Tehnologia de control numeric ?n ma?inile-unelte CNC este o metod? tehnic? care utilizeaz? semnale digitale pentru a controla mi?carea ?i procesul de prelucrare a ma?inii-unelte. O ma?in?-unealt? CNC este o ma?in?-unealt? care utilizeaz? tehnologia CNC sau este echipat? cu un sistem CNC. Al cincilea Comitet Tehnic al Federa?iei Interna?ionale de Prelucrare a Informa?iilor (IFIP) define?te o ma?in?-unealt? CNC ca o ma?in?-unealt? echipat? cu un sistem de control al programului. Acest sistem de control poate procesa logic programe cu coduri de control sau alte instruc?iuni simbolice, le poate decoda, le poate reprezenta cu numere codificate ?i le poate introduce ?n sistemul CNC prin intermediul purt?torilor de informa?ii. Dup? calcul ?i procesare, diferite semnale de control sunt emise de dispozitivul CNC pentru a controla ac?iunea ma?inii unelte, iar piesele sunt prelucrate automat ?n func?ie de cerin?e.

Procesul de prelucrare a ma?inilor-unelte CNC

Prelucrarea ma?inilor-unelte CNC ?mparte coordonatele de mi?care ale uneltei ?i piesei de prelucrat ?n unele unit??i minime, ?i anume deplasarea minim?. Sistemul CNC mut? coordonatele cu mai multe deplas?ri minime ?n func?ie de cerin?ele programului pieselor (adic? controleaz? traiectoria mi?c?rii sculei), ob?in?nd astfel mi?carea relativ? ?ntre scula ?i piesa de prelucrat ?i finalizarea prelucr?rii piesei.

Mi?carea relativ? a uneltei de-a lungul fiec?rei axe de coordonate este m?surat? ?n unit??i de echivalent impuls (mm/impuls). Atunci c?nd calea de t?iere este o linie dreapt? sau arc, dispozitivul CNC efectueaz? "densificarea punctelor de date" ?ntre valorile coordonatelor de ?nceput ?i final ale segmentului de linie sau arcului, calculeaz? o serie de valori intermediare ale coordonatelor punctelor ?i apoi emite impulsuri c?tre fiecare coordonat? ?n func?ie de valorile coordonatelor punctelor intermediare pentru a asigura procesarea liniei drepte sau a conturului arcului dorit.

Densificarea punctelor de date efectuat? de dispozitivele CNC se nume?te interpola?ie, iar ?n general dispozitivele CNC au func?ia de interpolare a func?iilor de baz? (cum ar fi func?iile liniare ?i circulare). De fapt, prelucrarea oric?rei piese curbe L pe o ma?in? unealt? CNC este aproximat? de func?iile matematice de baz? pe care dispozitivul CNC le poate gestiona, cum ar fi linii, arcuri etc. Desigur, eroarea de apropiere trebuie s? ?ndeplineasc? cerin?ele desenului pieselor.

Comparativ cu ma?inile-unelte tradi?ionale, ma?inile-unelte CNC au urm?toarele avantaje:

Precizie ridicat? de procesare ?i calitate stabil?. Pentru fiecare ie?ire de impuls de c?tre sistemul CNC, deplasarea p?r?ilor ?n mi?care ale ma?inii unelte este numit? echivalentul impulsului.Echivalentul impulsului ma?inilor unelte CNC este ?n general de 0,001mm, iar ma?inile unelte CNC de ?nalt? precizie pot ajunge la 0,000mm, cu o rezolu?ie mult mai mare a mi?c?rii dec?t ma?inile unelte obi?nuite. ?n plus, ma?inile-unelte CNC au dispozitive de detectare a pozi?iei care pot oferi feedback sistemului CNC cu privire la deplasarea real? a pieselor ?n mi?care sau unghiul ?urubului ?i servomotorului ?i pot compensa acest lucru. Prin urmare, se poate ob?ine o precizie mai mare de prelucrare dec?t ma?ina-unelte ?n sine. Calitatea pieselor prelucrate de ma?ini-unelte CNC este garantat? de ma?ina-unelte ?i nu este afectat? de erori opera?ionale, astfel ?nc?t consisten?a dimensiunii aceluia?i lot de piese este bun? ?i calitatea este stabil?. Capabil s? prelucreze piese complexe dificil sau imposibil de prelucrat cu ma?ini-unelte obi?nuite. De exemplu, ma?inile-unelte CNC care utilizeaz? leg?tura cu dou? axe sau leg?tura cu mai mult de dou? axe pot prelucra piese curbate ale corpului rotativ, piese cu came ?i diverse piese curbate spa?iale complexe cu generatrice curbat?. Eficien?? ridicat? a produc?iei. Viteza axului ?i gama de alimentare a ma?inilor-unelte CNC sunt mai mari dec?t cele ale ma?inilor-unelte obi?nuite, iar rigiditatea structural? bun? permite ma?inilor-unelte CNC s? utilizeze cantit??i mari de t?iere, economisind eficient timp de manevrare. Pentru prelucrarea anumitor piese complexe, dac? se utilizeaz? un centru de Prelucrare CNC cu un dispozitiv de schimbare automat? a sculelor, acesta poate realiza prelucrarea continu? a mai multor procese sub o singur? prindere, poate reduce timpul de rulare a produselor semifinite ?i poate ?mbun?t??i productivitatea mai mult. Adaptabilitate puternic? la reproiectarea produselor. Dup? proiectarea modificat? a pieselor prelucrate, este necesar doar s? se schimbe programul de prelucrare a pieselor ?i s? se regleze parametrii sculelor pe ma?ina unealt? CNC pentru a realiza prelucrarea pieselor modificate, reduc?nd considerabil ciclul de preg?tire a produc?iei. Prin urmare, ma?inile-unelte CNC pot tranzi?iona rapid de la prelucrarea unui tip de pies? la prelucrarea unui alt design modificat al piesei, ceea ce ofer? un mare confort pentru prelucrarea de produse de testare noi ?i mici loturi ?i actualiz?ri frecvente ale structurii produsului. Beneficial pentru dezvoltarea tehnologiei de fabrica?ie spre automatizare complet?. Sistemele de automatizare integrate, cum ar fi FMC (Flexible Machine Center), FMS (Flexible Manufacturing System), CIMS (Computer Integrated Manufacturing System), etc., construite pe ma?ini-unelte CNC, permit integrarea, inteligen?a ?i automatizarea produc?iei mecanice. Acest lucru se datoreaz? faptului c? sistemul de control al ma?inilor-unelte CNC adopt? informa?ii digitale ?i introducerea codului standardizat ?i are interfe?e de comunicare, f?c?nd u?or realizarea comunic?rii datelor ?ntre ma?inile-unelte CNC. Este cel mai potrivit pentru conectarea computerelor pentru a forma o re?ea de control industrial, realiz?nd calculul, managementul ?i controlul proceselor de produc?ie automatizate. Func?ie de monitorizare puternic? ?i capacitatea de a diagnostica defectele. Sistemul CNC nu numai c? controleaz? mi?carea ma?inii unelte, ci ofer?, de asemenea, monitorizarea cuprinz?toare a ma?inii unelte. De exemplu, avertizarea timpurie ?i diagnosticarea defectelor pot fi efectuate pentru unii factori care cauzeaz? defecte, ?mbun?t??ind considerabil eficien?a ?ntre?inerii. Reducerea intensit??ii muncii lucr?torilor ?i ?mbun?t??irea condi?iilor de munc?. ?n cele din urm?, ce este o "ma?in?-unelte CNC high-end"?

Defini?ia ma?inilor-unelte CNC "high-end" sau "high-end": ma?ini-unelte CNC cu func?ii precum vitez? mare, precizie, inteligen??, compozit, leg?tur? cu mai multe axe, comunicare ?n re?ea etc. Dezvoltarea sa simbolizeaz? faptul c? industria actual? de fabricare a ma?inilor-unelte din ?ar? ocup? o etap? avansat? ?n dezvoltarea industriei de ma?ini-unelte din lume. Prin urmare, la nivel interna?ional, tehnologiile de ma?ini-unelte high-end, cum ar fi ma?inile-unelte CNC de leg?tur? cu cinci axe sunt considerate ca un simbol important al industrializ?rii unei ??ri. [10]

Centru de prelucrare DMG cu cinci axe

Ma?inile-unelte CNC pot fi ?mp?r?ite ?n trei niveluri ?n func?ie de nivelul lor func?ional: sc?zut, mediu ?i ridicat. Aceast? metod? de clasificare este utilizat? pe scar? larg? ?n China. Limitele dintre jos, mediu ?i high end sunt relative, iar standardele de clasificare variaz? ?n diferite perioade. Pe baza nivelului actual de dezvoltare, se poate distinge ?n general de urm?toarele aspecte (desigur, aceast? clasificare nu poate include to?i indicatorii):

Compararea ma?inilor-unelte CNC de ?nalt?, medie ?i joas? calitate

Odat? cu dezvoltarea tehnologiei avansate de produc?ie, ma?inile-unelte CNC moderne sunt necesare pentru a se dezvolta spre vitez? ridicat?, precizie ridicat?, fiabilitate ridicat?, inteligen?? ?i func?ii mai complete.