Historie CNC strojů
John T. Parsons (1913-2007) z Parsons Corporation v Traverse City, MI je považován za průkopníka numerického řízení, předchůdce moderního CNC stroje.Pro svou práci byl John Parsons nazýván otcem 2. průmyslové revoluce.Potřeboval vyrobit složité listy vrtulníků a rychle si uvědomil, že budoucností výroby je propojení strojů s počítači.Dnes lze CNC-vyrobené díly nalézt téměř v každém odvětví.Díky CNC strojům máme levnější zboží, silnější národní obranu a vyšší životní úroveň, než je možné v neindustrializovaném světě.V tomto článku prozkoumáme původ CNC stroje, různé typy CNC strojů, programy CNC strojů a běžné postupy v dílnách CNC strojů.
Stroje se setkávají s počítačem
V roce 1946 slovo „počítač“ znamenalo výpočetní stroj ovládaný děrnými štítky.Přestože Parsons Corporation předtím vyrobila pouze jednu vrtuli, John Parsons přesvědčil Sikorsky Helicopter, že dokáže vyrobit extrémně přesné šablony pro montáž a výrobu vrtule.Nakonec vynalezl počítačovou metodu děrného štítku pro výpočet bodů na listu rotoru vrtulníku.Potom nechal operátory otočit kola do těchto bodů na frézce v Cincinnati.Uspořádal soutěž o název tohoto nového procesu a dal 50 dolarů osobě, která vytvořila „Numerical Control“ nebo NC.
V roce 1958 podal patent na připojení počítače ke stroji.Jeho patentová přihláška dorazila tři měsíce před MIT, který pracoval na konceptu, který začal.MIT použil jeho koncepty k vytvoření původního vybavení a držitele licence pana Parsonse (Bendix) sublicencoval mimo jiné IBM, Fujitusu a GE.Koncept NC se uchytil pomalu.Podle pana Parsonse lidé, kteří tento nápad prodávali, byli počítačoví lidé, nikoli lidé z výroby.Počátkem 70. let však samotná americká armáda popularizovala používání NC počítačů tím, že je postavila a pronajala četným výrobcům.Řídicí jednotka CNC se vyvíjela souběžně s počítačem a přinášela stále větší produktivitu a automatizaci výrobních procesů, zejména obrábění.
Co je CNC obrábění?
CNC stroje vyrábějí díly po celém světě pro téměř každé odvětví.Vytvářejí věci z plastů, kovů, hliníku, dřeva a mnoha dalších tvrdých materiálů.Slovo „CNC“ znamená počítačové numerické řízení, ale dnes tomu všichni říkají CNC.Jak tedy definujete CNC stroj?Všechny stroje pro automatizované řízení pohybu mají tři primární komponenty – příkazovou funkci, systém pohonu/pohybu a systém zpětné vazby.CNC obrábění je proces použití počítačem řízeného obráběcího stroje k výrobě součásti z plného materiálu v jiném tvaru.
CNC závisí na digitálních instrukcích obvykle vytvořených v softwaru Computer Aided Manufacturing (CAM) nebo Computer Aided Design (CAD), jako je SolidWorks nebo MasterCAM.Software zapíše G-kód, který může řídicí jednotka na CNC stroji přečíst.Počítačový program na ovladači interpretuje návrh a pohybuje řeznými nástroji a/nebo obrobkem ve více osách, aby z obrobku vyřízl požadovaný tvar.Automatizovaný proces řezání je mnohem rychlejší a přesnější než ruční pohyb nástrojů a obrobků, který se provádí pomocí pák a převodů na starších zařízeních.Moderní CNC stroje obsahují více nástrojů a provádějí mnoho typů řezů.Počet rovin pohybu (os) a počet a typy nástrojů, ke kterým může stroj automaticky přistupovat během procesu obrábění, určují, jak složitý obrobek dokáže CNC vyrobit.
Jak používat CNC stroj?
CNC strojníci musí získat dovednosti jak v programování, tak v obrábění kovů, aby mohli plně využít sílu CNC stroje.Technické školy a učňovské obory často začínají studenty na ručních soustruzích, aby si ověřili, jak řezat kov.Strojník by měl být schopen představit si všechny tři rozměry.Dnešní software usnadňuje než kdy jindy výrobu složitých součástí, protože tvar součásti lze nakreslit virtuálně a poté může software navrhnout dráhy nástroje pro výrobu těchto součástí.
Typ softwaru běžně používaného v procesu CNC obrábění
Počítačem podporované kreslení (CAD)
CAD software je výchozím bodem pro většinu CNC projektů.Existuje mnoho různých softwarových balíků CAD, ale všechny se používají k vytváření návrhů.Mezi oblíbené CAD programy patří AutoCAD, SolidWorks a Rhino3D.Existují také cloudová CAD řešení a některá nabízejí schopnosti CAM nebo se integrují s CAM softwarem lépe než jiná.
Počítačem podporovaná výroba (CAM)
CNC stroje často používají programy vytvořené softwarem CAM.CAM umožňuje uživatelům nastavit „strom úloh“ pro organizaci pracovního postupu, nastavení drah nástroje a spouštění simulací řezání předtím, než stroj provede skutečné řezání.CAM programy často fungují jako doplňky k CAD softwaru a generují g-kód, který říká CNC nástrojům a pohyblivým dílům obrobku, kam mají jít.Průvodci v softwaru CAM usnadňují programování CNC stroje než kdy dříve.Mezi oblíbený CAM software patří Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks a Solidcam.Mastercam a Edgecam představují podle zprávy z roku 2015 téměř 50 % podílu na trhu špičkových CAM.
Co je distribuovaná numerická kontrola?
Přímé numerické řízení, které se stalo distribuovaným numerickým řízením (DNC)
Přímé numerické řízení bylo použito pro správu NC programů a parametrů stroje.To umožnilo programům přesouvat se po síti z centrálního počítače do palubních počítačů známých jako strojní řídicí jednotky (MCU).Původně nazvaný „Direct Numeric Control“ obešel potřebu papírové pásky, ale když selhal počítač, selhaly všechny jeho stroje.
Distribuované numerické řízení využívá síť počítačů ke koordinaci provozu více strojů tím, že dodává program do CNC.Paměť CNC uchovává program a operátor může program sbírat, upravovat a vracet.
Moderní DNC programy umí následující:
● Editace – Lze spustit jeden NC program, zatímco ostatní jsou upravovány.
● Porovnat – Porovnejte původní a upravené NC programy vedle sebe a prohlédněte si úpravy.
● Restart – Když se nástroj porouchá, program lze zastavit a znovu spustit tam, kde skončil.
● Sledování úloh – Operátoři mohou sledovat úlohy a sledovat například nastavení a dobu běhu.
● Zobrazení výkresů – Zobrazení fotografií, CAD výkresů nástrojů, přípravků a povrchových dílů.
● Pokročilá rozhraní obrazovky – Obrábění jedním dotykem.
● Pokročilá správa databáze – Organizuje a udržuje data tam, kde je lze snadno získat.
Sběr výrobních dat (MDC)
Software MDC může zahrnovat všechny funkce softwaru DNC a navíc shromažďovat další data a analyzovat je pro celkovou efektivitu zařízení (OEE).Celková efektivita zařízení závisí na následujícím: Kvalita – počet produktů, které splňují standardy kvality ze všech vyrobených produktů Dostupnost – procento plánované doby, po kterou dané zařízení pracuje nebo vyrábí díly Výkon – skutečná rychlost provozu v porovnání s plánovaným nebo ideálním provozem rychlost vybavení.
OEE = kvalita x dostupnost x výkon
OEE je klíčová metrika výkonu (KPI) pro mnoho strojíren.
Řešení pro monitorování strojů
Software pro monitorování stroje lze zabudovat do softwaru DNC nebo MDC nebo zakoupit samostatně.S řešeními pro monitorování strojů se automaticky shromažďují strojová data, jako je nastavení, doba běhu a prostoje, a kombinují se s lidskými daty, jako jsou kódy příčiny, aby bylo možné porozumět tomu, jak úlohy běží jak v historii, tak v reálném čase.Moderní CNC stroje shromažďují až 200 typů dat a software pro monitorování strojů může tato data využít pro každého, od dílny až po nejvyšší patro.Společnosti jako Memex nabízejí software (Tempus), který bere data z jakéhokoli typu CNC stroje a vkládá je do standardizovaného databázového formátu, který lze zobrazit ve smysluplných tabulkách a grafech.Datový standard používaný většinou řešení pro monitorování strojů, který se prosadil v USA, se nazývá MTConnect.Dnes je mnoho nových CNC obráběcích strojů vybaveno tak, aby poskytovalo data v tomto formátu.Starší stroje mohou stále poskytovat cenné informace pomocí adaptérů.Monitorování strojů pro CNC stroje se stalo hlavním proudem teprve v posledních několika letech a stále se vyvíjejí nová softwarová řešení.
Jaké jsou různé typy CNC strojů?
V dnešní době existuje nespočet různých typů CNC strojů.CNC stroje jsou obráběcí stroje, které řežou nebo přesouvají materiál podle naprogramování na řídicí jednotce, jak je popsáno výše.Typ řezání se může lišit od řezání plazmou po řezání laserem, frézování, frézování a soustruhy.CNC stroje mohou dokonce vyzvednout a přesunout položky na montážní lince.
Níže jsou uvedeny základní typy CNC strojů:
soustruhy:Tento typ CNC otáčí obrobek a posouvá řezný nástroj k obrobku.Základní soustruh je 2osý, ale lze přidat mnohem více os, aby se zvýšila složitost možného řezu.Materiál se otáčí na vřetenu a je přitlačován k brusnému nebo řezbářskému nástroji, který vytváří požadovaný tvar.Soustruhy se používají k výrobě symetrických objektů, jako jsou koule, kužely nebo válce.Mnoho CNC strojů je multifunkčních a kombinuje všechny typy řezání.
Směrovače:CNC frézky se obvykle používají k řezání velkých rozměrů do dřeva, kovu, plechů a plastů.Standardní frézky pracují na 3osých souřadnicích, takže mohou řezat ve třech rozměrech.Můžete si však pořídit i 4,5 a 6osé stroje pro prototypové modely a složité tvary.
Frézování:Ruční frézky používají ruční kola a vodicí šrouby k kloubovému spojení řezného nástroje na obrobek.V CNC fréze posouvá CNC vysoce přesné kuličkové šrouby na přesné naprogramované souřadnice.Frézovací CNC stroje se dodávají v široké škále velikostí a typů a mohou běžet na více osách.
Plazmové řezačky:CNC plazmová řezačka využívá k řezání výkonný laser.Většina plazmových řezaček vyřezává naprogramované tvary z plechu nebo desky.
3D tiskárna:3D tiskárna používá program, aby jí řekl, kam má položit malé kousky materiálu, aby vytvořil požadovaný tvar.3D díly jsou vytvářeny vrstvu po vrstvě pomocí laseru, aby ztuhla kapalina nebo síla, jak vrstvy rostou.
Pick and Place Machine:CNC „pick and place“ stroj funguje podobně jako CNC router, ale místo řezání materiálu má stroj mnoho malých trysek, které nasávají komponenty pomocí vakua, přesouvají je na požadované místo a odkládají je.Používají se k výrobě stolů, základních desek počítačů a dalších elektrických sestav (mimo jiné).
CNC stroje umí mnoho věcí.Dnešní počítačovou technologii lze nasadit na stroj, který si lze představit.CNC nahrazuje lidské rozhraní potřebné k pohybu částí stroje, aby bylo dosaženo požadovaného výsledku.Dnešní CNC jsou schopna začít se surovým materiálem, jako je blok oceli, a vytvořit velmi složitou součást s přesnými tolerancemi a úžasnou opakovatelností.
Dát to všechno dohromady: Jak CNC stroje vyrábějí díly
Ovládání CNC zahrnuje jak počítač (řadič), tak fyzické nastavení.Typický proces strojírny vypadá takto:
Konstruktér vytvoří návrh v programu CAD a odešle jej do CNC programátoru.Programátor otevře soubor v programu CAM, aby rozhodl o potřebných nástrojích a vytvořil NC program pro CNC.Odešle NC program do CNC stroje a poskytne operátorovi seznam správného nastavení nástrojů.Operátor nastavení nakládá nástroje podle pokynů a vkládá surovinu (nebo obrobek).Poté zpracuje vzorky a změří je pomocí nástrojů pro zajištění kvality, aby ověřil, že CNC stroj vyrábí díly podle specifikace.Operátor nastavení obvykle poskytne první kus výrobku oddělení kvality, které ověří všechny rozměry a podepíše nastavení.CNC stroj nebo přidružené stroje jsou naplněny dostatečným množstvím surového materiálu, aby se vyrobil požadovaný počet kusů, a obsluha stroje je připravena zajistit, aby stroj stále běžel a vyrábí díly podle specifikace.a má surovinu.V závislosti na zakázce je často možné provozovat CNC stroje „zhasnuté“ bez přítomnosti obsluhy.Hotové díly se automaticky přesunou do určené oblasti.
Dnešní výrobci mohou automatizovat téměř jakýkoli proces, pokud mají dostatek času, zdrojů a představivosti.Surovina může jít do stroje a hotové díly mohou vyjít zabalené připravené k použití.Výrobci se spoléhají na širokou škálu CNC strojů, aby mohli vyrábět věci rychle, přesně a levně.
Čas odeslání: září-08-2022