Technologia CNC. Czym dokładnie jest?
23.03.2020 09:57
Nazwa technologii CNC pochodzi od Computerized Numerical Control, czyli systemu sterowania umożliwiającego precyzyjne programowanie pracy urządzenia. Z uwagi na liczne zalety tego rozwiązania, jest ono powszechnie używane w maszynach zajmujących się obróbką materiałów. Do takiej maszyny wystarczy wprowadzić sprecyzowane dane, aby regularnie uzyskiwać określony efekt.
Pierwotnie do kodowania tego typu maszyn używane były karty dziurkowane. Uległo to zmianie dzięki staraniom dwóch osób, które w roku 1946 udoskonaliły te karty. John T. Parson oraz Frank L. Stulen wprowadzili liczne zmiany pozwalające wykorzystać takie kodowanie w bardziej wymagających zadaniach. Pierwszą maszyną wykorzystującą technologię CNC była NC Hydrotel. Binarne kodowanie taśmy dziurkowanej umożliwiło wykonywanie liniowych interpolacji 3D.
Z uwagi na prostotę tego układu sterowania, używany jest w przypadku takich maszyn jak wiertarki, przebijarki oraz wytaczarki. Z kolei metoda odcinkowa ma ścisłe wymogi, jeżeli chodzi o prędkość i tor, po którym przemieszcza się nasze narzędzie. Podczas używania sterowania odcinkowego, możemy w łatwy sposób sprawić, że kontury przedmiotu poddawanego obróbce są równoległe względem sterowanych osi. O ile wymienione wcześniej rodzaje sterowania są najpowszechniej używane, istnieje alternatywna metoda. Chodzi mianowicie o sterowanie kształtowe. Znajduje ono zastosowanie wtedy, gdy droga narzędzia musi przejść przez z góry określone punkty toru. W rezultacie powstaje linia, która składa się zarówno z odcinków prostoliniowych, jak i krzywoliniowych. W niektórych branżach nie obejdziemy się bez maszyn CNC używających tego typu układu sterowania. Pożądany zarys przedmiotu możemy uzyskać poprzez współpracę kilku silników napędzających ruchy posuwowe urządzenia. Interpolacja używana jest na torze ruchu zdefiniowanym matematycznie. Należy uwzględnić dwa punkty pośrednie powstające w momencie ruchu maszyny.
Z kolei zadaniem przetwornika jest przetwarzanie informacji znajdujących się na nośnikach na sygnały, które następnie są odpowiedzialne za sterowanie napędami. Ich zadaniem jest kierowanie osiami wrzeciona i przesuwu. Wszelkie przemieszczenia zostają zmierzone i przesłane z powrotem do przetwornika. To z kolei pozwala na zmodyfikowanie położenia w układzie współrzędnych i tym samym kontynuowanie pracy urządzenia. Nie bez powodu obrabiarki CNC znajdują zastosowanie w ciężkim przemyśle produkcyjnym. Za ich pomocą możliwe staje się tworzenie w szybki sposób precyzyjnie wymierzonych elementów konstrukcyjnych.
Oprócz tego przydają się w procesach spawania i cięcia części metalowych. Znacznie ułatwiają także tworzenie zaawansowanych detali. Mimo to ich najważniejszym zadaniem jest branie udziału w kwalifikacji procesów obróbczych. Wysokiej jakości maszyny CNC cechują się dużą wytrzymałością i pozwalają regularnie nadawać wymagane parametry częściom poddawanym obróbce. Zakłady wykorzystujące tego typu nowoczesne technologie są w stanie zagwarantować wysoką jakość produkowanych komponentów. Tym samym za ich pomocą doświadczymy drastycznej redukcji przeróbek i odpadów.
W przypadku produkcji maszyn rolniczych i budowlanych przedsiębiorcom zależy na elastyczności i wydajności tego procesu. Z tego względu wykorzystywane maszyny i technologie muszą być w stanie wykazać się najwyższym poziomem niezawodności. Jest to szczególnie istotne w przypadku produkcji o charakterze masowym. Elementy używane w takich maszynach zazwyczaj są średnich lub dużych rozmiarów. Kształty detali muszą być zgodne z wymaganymi parametrami technicznymi. Różnią się między sobą swoją grubością, w zależności od tego, gdzie będą używane. Powtarzalność gięcia, możliwość tworzenia skomplikowanych profili oraz ich precyzyjność to najważniejsze cechy pras krawędziowych wykorzystujących technologię CNC.
Rozwiązania z zakresu CNC znajdują także zastosowanie w branży motoryzacyjnej. Maksymalne skrócenie cyklów produkcyjnych oraz niezawodność procesowa na najwyższym poziomie to dwa główne cele, które należy osiągnąć podczas wieloseryjnej produkcji pojazdów. Musimy również być w stanie zapewnić wystarczającą wydajność podczas przepływu materiałów. Systemy sterowania CNC są więc niezwykle przydatne w zakładach produkcyjnych, które zajmują się produkowaniem samochodów.
Początki technologii CNC
Zanim systemy sterowania CNC stały się bardziej powszechne, do obróbki materiałów używano zespołów frezów. Ewentualnie korzystano z pomocy licznych maszyn, każda, z których odpowiadała wyłącznie za jedną sekwencję procesu produkcji. W przypadku takich urządzeń nie istniała możliwość ich przeprogramowania.Pierwotnie do kodowania tego typu maszyn używane były karty dziurkowane. Uległo to zmianie dzięki staraniom dwóch osób, które w roku 1946 udoskonaliły te karty. John T. Parson oraz Frank L. Stulen wprowadzili liczne zmiany pozwalające wykorzystać takie kodowanie w bardziej wymagających zadaniach. Pierwszą maszyną wykorzystującą technologię CNC była NC Hydrotel. Binarne kodowanie taśmy dziurkowanej umożliwiło wykonywanie liniowych interpolacji 3D.
Rodzaje układów sterowania CNC
Wyróżniamy dwa główne rodzaje sterowania obrabiarkami CNC – punktowe oraz odcinkowe. Różnią się między sobą sposobem wykonywania ruchów posuwowych określonych osi. Pierwszy sposób wykorzystuje precyzyjne pozycjonowanie narzędzia względem przedmiotu poddawanego obróbce. Nie ma znaczenia to, w jaki sposób oraz jak szybko porusza się wykorzystywane narzędzie. Mimo to zalecany jest ruch po linii prostej. Pozwala on znacząco skrócić czas operacji. Należy także pamiętać o tym, że uzyskanie dokładnego położenia obrabiarki CNC jest możliwe tylko wtedy, gdy zawsze z tej samej strony najeżdżamy na punkt docelowy.Z uwagi na prostotę tego układu sterowania, używany jest w przypadku takich maszyn jak wiertarki, przebijarki oraz wytaczarki. Z kolei metoda odcinkowa ma ścisłe wymogi, jeżeli chodzi o prędkość i tor, po którym przemieszcza się nasze narzędzie. Podczas używania sterowania odcinkowego, możemy w łatwy sposób sprawić, że kontury przedmiotu poddawanego obróbce są równoległe względem sterowanych osi. O ile wymienione wcześniej rodzaje sterowania są najpowszechniej używane, istnieje alternatywna metoda. Chodzi mianowicie o sterowanie kształtowe. Znajduje ono zastosowanie wtedy, gdy droga narzędzia musi przejść przez z góry określone punkty toru. W rezultacie powstaje linia, która składa się zarówno z odcinków prostoliniowych, jak i krzywoliniowych. W niektórych branżach nie obejdziemy się bez maszyn CNC używających tego typu układu sterowania. Pożądany zarys przedmiotu możemy uzyskać poprzez współpracę kilku silników napędzających ruchy posuwowe urządzenia. Interpolacja używana jest na torze ruchu zdefiniowanym matematycznie. Należy uwzględnić dwa punkty pośrednie powstające w momencie ruchu maszyny.
Działanie obrabiarki CNC
Praca obrabiarek sterowanych numerycznie oparta jest na przetwarzaniu danych cyfrowych na ruch o określonych parametrach. Typowa obrabiarka CNC zawiera efektywne napędy, przetwornik oraz nośnik danych. Ostatni z tych elementów konstrukcyjnych funkcjonuje jako urządzenie wejściowe. Dlatego też zawiera on karty, taśmy, dyskietki lub inne rodzaje urządzeń przechowujące dane sterujące.Z kolei zadaniem przetwornika jest przetwarzanie informacji znajdujących się na nośnikach na sygnały, które następnie są odpowiedzialne za sterowanie napędami. Ich zadaniem jest kierowanie osiami wrzeciona i przesuwu. Wszelkie przemieszczenia zostają zmierzone i przesłane z powrotem do przetwornika. To z kolei pozwala na zmodyfikowanie położenia w układzie współrzędnych i tym samym kontynuowanie pracy urządzenia. Nie bez powodu obrabiarki CNC znajdują zastosowanie w ciężkim przemyśle produkcyjnym. Za ich pomocą możliwe staje się tworzenie w szybki sposób precyzyjnie wymierzonych elementów konstrukcyjnych.
Zastosowanie CNC w przemyśle
Maszyny CNC wykorzystywane są w procesie produkcji samolotów i z tego względu stanowią podstawowy element wyposażenia zakładów produkcyjnych należących do firm działających w przemyśle lotniczym. Tego typu maszyny potrzebne są podczas wywiercania otworów chłodzących w tych częściach silnika, które się łatwo nagrzewają.Oprócz tego przydają się w procesach spawania i cięcia części metalowych. Znacznie ułatwiają także tworzenie zaawansowanych detali. Mimo to ich najważniejszym zadaniem jest branie udziału w kwalifikacji procesów obróbczych. Wysokiej jakości maszyny CNC cechują się dużą wytrzymałością i pozwalają regularnie nadawać wymagane parametry częściom poddawanym obróbce. Zakłady wykorzystujące tego typu nowoczesne technologie są w stanie zagwarantować wysoką jakość produkowanych komponentów. Tym samym za ich pomocą doświadczymy drastycznej redukcji przeróbek i odpadów.
W przypadku produkcji maszyn rolniczych i budowlanych przedsiębiorcom zależy na elastyczności i wydajności tego procesu. Z tego względu wykorzystywane maszyny i technologie muszą być w stanie wykazać się najwyższym poziomem niezawodności. Jest to szczególnie istotne w przypadku produkcji o charakterze masowym. Elementy używane w takich maszynach zazwyczaj są średnich lub dużych rozmiarów. Kształty detali muszą być zgodne z wymaganymi parametrami technicznymi. Różnią się między sobą swoją grubością, w zależności od tego, gdzie będą używane. Powtarzalność gięcia, możliwość tworzenia skomplikowanych profili oraz ich precyzyjność to najważniejsze cechy pras krawędziowych wykorzystujących technologię CNC.
Rozwiązania z zakresu CNC znajdują także zastosowanie w branży motoryzacyjnej. Maksymalne skrócenie cyklów produkcyjnych oraz niezawodność procesowa na najwyższym poziomie to dwa główne cele, które należy osiągnąć podczas wieloseryjnej produkcji pojazdów. Musimy również być w stanie zapewnić wystarczającą wydajność podczas przepływu materiałów. Systemy sterowania CNC są więc niezwykle przydatne w zakładach produkcyjnych, które zajmują się produkowaniem samochodów.
