Što su CNC strojevi?

Povijest CNC strojeva
John T. Parsons (1913.-2007.) iz Parsons Corporation u Traverse Cityju, MI smatra se pionirom numeričkog upravljanja, pretečom modernog CNC stroja.John Parsons je zbog svog rada nazvan ocem 2. industrijske revolucije.Trebao je proizvesti složene helikopterske lopatice i brzo je shvatio da je budućnost proizvodnje povezivanje strojeva s računalima.Danas se CNC-proizvedeni dijelovi mogu pronaći u gotovo svakoj industriji.Zbog CNC strojeva imamo jeftiniju robu, jaču nacionalnu obranu i viši životni standard nego što je to moguće u neindustrijaliziranom svijetu.U ovom ćemo članku istražiti podrijetlo CNC strojeva, različite vrste CNC strojeva, programe CNC strojeva i uobičajenu praksu u radionicama za CNC strojeve.

Susret strojeva s računalom
Godine 1946. riječ "računalo" označavala je stroj za izračunavanje koji je upravljao bušenom karticom.Iako je Parsons Corporation prije toga proizvela samo jedan propeler, John Parsons je uvjerio Sikorsky Helicopter da mogu proizvesti izuzetno precizne predloške za sastavljanje i proizvodnju propelera.Na kraju je izumio računalnu metodu bušene kartice za izračunavanje točaka na lopatici rotora helikoptera.Zatim je operaterima dao okretanje kotača do tih točaka na stroju za mljevenje Cincinnati.Održao je natjecanje za naziv ovog novog procesa i dao 50 dolara osobi koja je skovala "Numeričko upravljanje" ili NC.

Godine 1958. prijavio je patent za povezivanje računala sa strojem.Njegova patentna prijava stigla je tri mjeseca prije MIT-a, koji je radio na konceptu koji je on započeo.MIT je upotrijebio njegove koncepte za izradu originalne opreme i vlasnika licence gospodina Parsonsa (Bendix) koji je između ostalih dobio podlicencu za IBM, Fujitusu i GE.Koncept NC-a sporo se razvijao.Prema g. Parsonsu, ljudi koji su prodavali ideju bili su ljudi koji rade na računalima, a ne ljudi iz proizvodnje.Do ranih 1970-ih, međutim, američka vojska je sama popularizirala korištenje NC računala izgradnjom i iznajmljivanjem brojnim proizvođačima.CNC kontroler razvijao se paralelno s računalom, unoseći sve više i više produktivnosti i automatizacije u proizvodne procese, posebice strojnu obradu.

Što je CNC obrada?
CNC strojevi izrađuju dijelove diljem svijeta za gotovo sve industrije.Stvaraju stvari od plastike, metala, aluminija, drva i mnogih drugih tvrdih materijala.Riječ "CNC" označava računalno numeričko upravljanje, ali danas ga svi zovu CNC.Dakle, kako definirati CNC stroj?Svi automatizirani strojevi za upravljanje kretanjem imaju tri primarne komponente – funkciju naredbe, sustav pogona/kretanja i sustav povratne sprege.CNC obrada je proces korištenja računalno upravljanog alatnog stroja za proizvodnju dijela od čvrstog materijala različitog oblika.

CNC ovisi o digitalnim uputama koje se obično izrađuju na računalno potpomognutoj proizvodnji (CAM) ili softveru računalno potpomognutom dizajnu (CAD) kao što su SolidWorks ili MasterCAM.Softver piše G-kod koji kontroler na CNC stroju može pročitati.Računalni program na upravljaču tumači dizajn i pomiče alate za rezanje i/ili obradak po više osi kako bi izrezao željeni oblik iz obratka.Automatizirani proces rezanja puno je brži i točniji od ručnog pomicanja alata i izradaka koji se na starijoj opremi obavlja pomoću poluga i zupčanika.Moderni CNC strojevi sadrže više alata i izrađuju mnoge vrste rezova.Broj ravnina kretanja (osi) te broj i vrste alata kojima stroj može automatski pristupiti tijekom obradnog procesa određuju koliko složen obradak može izraditi CNC.

Kako koristiti CNC stroj?
CNC strojari moraju steći vještine programiranja i obrade metala kako bi u potpunosti iskoristili snagu CNC stroja.Tehničke trgovačke škole i programi naukovanja često započinju učenike s ručnim tokarilicama kako bi stekli osjećaj kako rezati metal.Strojar bi trebao moći predvidjeti sve tri dimenzije.Današnji softver olakšava izradu složenih dijelova jer se oblik dijela može virtualno nacrtati, a zatim softver može predložiti putanje alata za izradu tih dijelova.

Vrsta softvera koji se obično koristi u procesu CNC obrade
Računalno potpomognuto crtanje (CAD)
CAD softver je polazna točka za većinu CNC projekata.Postoji mnogo različitih CAD programskih paketa, ali svi se koriste za izradu dizajna.Popularni CAD programi uključuju AutoCAD, SolidWorks i Rhino3D.Postoje i CAD rješenja temeljena na oblaku, a neka nude CAM mogućnosti ili se integriraju s CAM softverom bolje od drugih.

Računalno potpomognuta proizvodnja (CAM)
CNC strojevi često koriste programe izrađene pomoću CAM softvera.CAM omogućuje korisnicima postavljanje "stabla poslova" za organiziranje tijeka rada, postavljanje putanje alata i pokretanje simulacija rezanja prije nego što stroj obavi bilo kakvo stvarno rezanje.CAM programi često rade kao dodaci CAD softveru i generiraju g-kod koji govori CNC alatima i pokretnim dijelovima obratka kamo trebaju ići.Čarobnjaci u CAM softveru čine programiranje CNC stroja lakšim nego ikad.Popularni CAM softver uključuje Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks i Solidcam.Mastercam i Edgecam čine gotovo 50% tržišnog udjela CAM-a visoke klase prema izvješću iz 2015. godine.

Što je distribuirana numerička kontrola?
Izravno numeričko upravljanje koje je postalo Distribuirano numeričko upravljanje (DNC)
Izravne numeričke kontrole korištene su za upravljanje NC programima i parametrima stroja.Programima je omogućio prelazak preko mreže sa središnjeg računala na ugrađena računala poznata kao upravljačke jedinice stroja (MCU).Izvorno nazvan "Direct Numeric Control", zaobišao je potrebu za papirnatom trakom, ali kada je računalo prestalo s radom, svi njegovi strojevi su se pokvarili.

Distribuirano numeričko upravljanje koristi mrežu računala za koordinaciju rada više strojeva unosom programa u CNC.CNC memorija čuva program i operater može prikupiti, urediti i vratiti program.

Moderni DNC programi mogu učiniti sljedeće:
● Uređivanje – Može pokrenuti jedan NC program dok se drugi uređuju.
● Usporedi – Usporedite originalne i uređene NC programe jedan pored drugog i pogledajte izmjene.
● Ponovno pokretanje – Kada se alat pokvari, program se može zaustaviti i ponovno pokrenuti tamo gdje je stao.
● Praćenje poslova – operateri mogu pratiti poslove i pratiti postavljanje i vrijeme rada, na primjer.
● Prikaz crteža – Prikažite fotografije, CAD crteže alata, učvršćenja i završnih dijelova.
● Napredna sučelja zaslona – obrada jednim dodirom.
● Napredno upravljanje bazom podataka – organizira i održava podatke na mjestu gdje ih je moguće lako dohvatiti.

Prikupljanje podataka o proizvodnji (MDC)
MDC softver može uključivati ​​sve funkcije DNC softvera plus prikupljati dodatne podatke i analizirati ih za ukupnu učinkovitost opreme (OEE).Sveukupna učinkovitost opreme ovisi o sljedećem: Kvaliteta – broj proizvoda koji zadovoljavaju standarde kvalitete od svih proizvedenih proizvoda Dostupnost – postotak planiranog vremena u kojem određena oprema radi ili proizvodi dijelove Performanse – stvarna brzina rada u usporedbi s planiranim ili idealnim radom stopa opreme.

OEE = kvaliteta x dostupnost x izvedba
OEE je ključna metrika performansi (KPI) za mnoge radionice strojeva.

Rješenja za nadzor strojeva
Softver za nadzor stroja može se ugraditi u DNC ili MDC softver ili kupiti zasebno.S rješenjima za nadzor stroja, podaci o stroju kao što su postavke, vrijeme rada i prekid rada automatski se prikupljaju i kombiniraju s ljudskim podacima kao što su šifre razloga kako bi se pružilo povijesno i razumijevanje u stvarnom vremenu o tome kako se poslovi izvode.Moderni CNC strojevi prikupljaju čak 200 vrsta podataka, a softver za nadzor stroja može te podatke učiniti korisnima svima, od trgovačkog do najvišeg kata.Tvrtke poput Memexa nude softver (Tempus) koji uzima podatke s bilo koje vrste CNC stroja i stavlja ih u standardizirani format baze podataka koji se može prikazati u smislenim dijagramima i grafikonima.Podatkovni standard koji koristi većina rješenja za nadzor strojeva, a koji je postao popularan u SAD-u, naziva se MTConnect.Danas mnogi novi CNC alatni strojevi dolaze opremljeni za pružanje podataka u ovom formatu.Stariji strojevi još uvijek mogu pružiti vrijedne informacije s adapterima.Strojni nadzor za CNC strojeve postao je glavni tok tek u posljednjih nekoliko godina, a nova softverska rješenja uvijek su u razvoju.

Koje su različite vrste CNC strojeva?
Danas postoji bezbroj različitih vrsta CNC strojeva.CNC strojevi su alatni strojevi koji režu ili pomiču materijal kako je programirano na upravljaču, kao što je gore opisano.Vrsta rezanja može varirati od plazma rezanja do laserskog rezanja, glodanja, glodanja i tokarilica.CNC strojevi čak mogu podizati i pomicati predmete na pokretnoj traci.

Ispod su osnovne vrste CNC strojeva:
Tokarilice:Ova vrsta CNC-a okreće obradak i pomiče alat za rezanje na obratak.Osnovni tokarski stroj je dvoosni, ali se može dodati mnogo više osi kako bi se povećala složenost rezanja.Materijal se okreće na vretenu i pritišće na alat za brušenje ili rezbarenje koji oblikuje željeni oblik.Tokarilice se koriste za izradu simetričnih predmeta poput sfera, stožaca ili cilindara.Mnogi CNC strojevi su višenamjenski i kombiniraju sve vrste rezanja.

Usmjerivači:CNC glodalice obično se koriste za rezanje velikih dimenzija u drvu, metalu, pločama i plastici.Standardne glodalice rade na 3-osnoj koordinati, tako da mogu rezati u tri dimenzije.Međutim, također možete kupiti 4,5 i 6-osne strojeve za prototipove modela i složenih oblika.

Mljevenje:Ručne glodalice koriste ručne kotače i vodeće vijke za artikulaciju alata za rezanje na obradak.U CNC mlinu, CNC pomiče kuglične vijčane vijake visoke preciznosti na točno programirane koordinate.CNC strojevi za glodanje dolaze u širokom rasponu veličina i tipova i mogu raditi na više osi.

Plazma rezači:CNC plazma rezač koristi snažan laser za rezanje.Većina plazma rezača reže programirane oblike iz lista ili ploče.

3D pisač:3D printer koristi program kako bi mu rekao gdje treba položiti male komadiće materijala za izradu željenog oblika.3D dijelovi se izgrađuju sloj po sloj pomoću lasera kako bi se tekućina ili snaga učvrstila kako slojevi rastu.

Stroj za odabir i postavljanje:CNC "pick and place" stroj radi slično CNC glodalici, ali umjesto rezanja materijala, stroj ima mnogo malih mlaznica koje uz pomoć vakuuma skupljaju komponente, premještaju ih na željeno mjesto i odlažu.Koriste se za izradu stolova, matičnih ploča računala i drugih električnih sklopova (između ostalog.)

CNC strojevi mogu učiniti mnoge stvari.Današnja se računalna tehnologija može staviti na gotovo zamisliv stroj.CNC zamjenjuje ljudsko sučelje potrebno za pomicanje dijelova stroja kako bi se dobio željeni rezultat.Današnji CNC-ovi sposobni su započeti sa sirovim materijalom, poput čeličnog bloka, i izraditi vrlo složen dio s preciznim tolerancijama i nevjerojatnom ponovljivošću.

Spojiti sve zajedno: Kako tvornice CNC strojeva izrađuju dijelove
Upravljanje CNC-om uključuje i računalo (kontroler) i fizičku postavku.Tipičan proces u strojarnici izgleda ovako:

Inženjer dizajna kreira dizajn u CAD programu i šalje ga CNC programeru.Programer otvara datoteku u CAM programu kako bi odlučio koji su alati potrebni i izradio NC program za CNC.On ili ona šalje NC program CNC stroju i operateru daje popis ispravnih postavki alata.Operater postavlja alate prema uputama i učitava sirovi materijal (ili izradak).On ili ona zatim pokreće uzorke dijelova i mjeri ih alatima za osiguranje kvalitete kako bi potvrdio da CNC stroj izrađuje dijelove prema specifikaciji.Obično operater postavljanja daje prvi komad artikla odjelu za kvalitetu koji provjerava sve dimenzije i potpisuje postavku.CNC stroj ili pridruženi strojevi napunjeni su s dovoljno sirovina za izradu željenog broja komada, a operater stroja je spreman osigurati da stroj radi, izrađujući dijelove prema specifikaciji.i ima sirovinu.Ovisno o poslu, često je moguće pokrenuti CNC strojeve ugašeno bez prisustva operatera.Gotovi dijelovi se automatski premještaju u određeno područje.

Današnji proizvođači mogu automatizirati gotovo svaki proces uz dovoljno vremena, resursa i mašte.Sirovi materijal može ići u stroj, a gotovi dijelovi mogu izaći upakirani spremni za rad.Proizvođači ovise o širokom rasponu CNC strojeva za izradu stvari brzo, precizno i ​​isplativo.