A aplicação da tecnologia CNC trouxe uma mudança qualitativa na indústria manufatureira tradicional, especialmente nos últimos anos. O desenvolvimento da tecnologia microeletrônica e da informática trouxe uma nova vitalidade à tecnologia CNC. A tecnologia CNC e os equipamentos CNC são bases importantes para a modernização industrial em vários países.
As máquinas-ferramentas CNC são equipamentos convencionais na fabricação moderna e equipamentos essenciais para usinagem de precisão. Eles são símbolos importantes do nível técnico das máquinas-ferramentas modernas e do nível tecnológico da fabricação de máquinas modernas. São materiais estratégicos relacionados com a economia nacional, a subsistência das pessoas e a construção de vanguarda da defesa nacional. Portanto, todos os países industrialmente desenvolvidos do mundo tomaram medidas importantes para desenvolver a sua própria tecnologia CNC e a sua indústria.
CNC é a abreviatura de Computer Numberical Control em inglês, que significa “controle de dados de computador”. Simplificando, é "usinagem CNC". Na região do Delta do Rio das Pérolas, as pessoas chamam isso de "gongo do computador".
A usinagem CNC é uma tecnologia de usinagem avançada na fabricação mecânica atual. É um método de usinagem automatizado com alta eficiência, alta precisão e alta flexibilidade. É inserir o programa CNC da peça a ser usinada na máquina-ferramenta. Sob o controle desses dados, a máquina-ferramenta processa automaticamente a peça que atende aos desejos das pessoas para criar produtos maravilhosos.
A tecnologia de usinagem CNC pode resolver com eficácia problemas complexos, precisos, de pequenos lotes e de usinagem variável, como moldes, e se adaptar totalmente às necessidades da produção moderna. O desenvolvimento vigoroso da tecnologia de maquinação CNC tornou-se uma forma importante para o meu país acelerar o desenvolvimento económico e melhorar as suas capacidades de inovação independente. Atualmente, as máquinas-ferramentas CNC estão se tornando cada vez mais comuns no meu país. Ser capaz de dominar a programação de máquinas-ferramenta CNC é uma forma importante de desempenhar plenamente suas funções.
As máquinas-ferramentas CNC são produtos típicos da mecatrônica. Eles integram uma variedade de tecnologias avançadas, como tecnologia microeletrônica, tecnologia de informática, tecnologia de medição, tecnologia de sensores, tecnologia de controle automático e tecnologia de inteligência artificial, e estão intimamente integrados à tecnologia de processamento mecânico. Eles são uma nova geração de equipamentos de tecnologia de fabricação mecânica.
Máquinas-ferramentas CNC são equipamentos automatizados que integram máquinas-ferramentas, computadores, motores e tecnologias como arrasto, controle dinâmico e detecção. Os componentes básicos das máquinas-ferramentas CNC incluem meios de controle, dispositivos CNC, sistemas servo, dispositivos de feedback e corpos de máquinas-ferramentas.
O meio de controle é um meio que armazena todas as informações de posição da ferramenta de movimento relativas à peça necessária para usinagem CNC. Registra o programa de usinagem das peças. Portanto, o meio de controle refere-se ao portador de informações que transmite as informações de usinagem da peça ao dispositivo CNC. Existem muitas formas de mídia de controle, que variam de acordo com o tipo de dispositivo CNC. Os comumente usados incluem fitas perfuradas, cartões perfurados, fitas magnéticas, discos, etc. Com o desenvolvimento da tecnologia CNC, fitas perfuradas e cartões perfurados estão se tornando obsoletos, e o método de usar software CAD/CAM para programar computadores e, em seguida, comunicar-se com o sistema CNC através do computador para transmitir programas e dados diretamente ao dispositivo CNC está se tornando cada vez mais utilizado.
O dispositivo CNC é o núcleo das máquinas-ferramentas CNC e as pessoas se referem a ele como o “sistema central”. Todas as máquinas-ferramentas CNC modernas usam dispositivos de controle numérico de computador CNC. O dispositivo CNC inclui um dispositivo de entrada e uma unidade central de processamento (CPU) e um dispositivo de saída, etc. O dispositivo CNC pode completar a entrada, armazenamento, transformação, cálculo de interpolação de informações e realizar várias funções de controle.
O servo sistema é um componente de acionamento que recebe instruções do dispositivo CNC e aciona o movimento do atuador da máquina-ferramenta. Inclui uma unidade de acionamento de fuso, uma unidade de acionamento de alimentação, um motor de fuso e um motor de alimentação. Ao trabalhar, o sistema servo recebe as informações de comando do sistema CNC e, após comparar as informações de comando com os sinais de feedback de posição e velocidade, aciona as peças móveis ou de execução da máquina-ferramenta para processar peças que atendam aos requisitos do desenhos.
O dispositivo de feedback é composto por elementos de medição e circuitos correspondentes. Sua função é detectar velocidade e deslocamento e realimentar as informações para formar um controle de malha fechada. Algumas máquinas-ferramenta CNC com baixos requisitos de precisão não possuem dispositivos de feedback, que são chamados de sistemas de malha aberta.
O corpo da máquina-ferramenta é a entidade da máquina-ferramenta CNC e a parte mecânica que completa o processo de corte real. Inclui cama, base, bancada, sela, fuso, etc.
A tecnologia de processamento CNC também segue as regras de corte do processamento mecânico, que são aproximadamente as mesmas da tecnologia de processamento de máquinas-ferramentas comuns. Por se tratar de um processamento automatizado que aplica tecnologia de controle computacional ao processamento mecânico, possui características de alta eficiência de processamento e alta precisão. A tecnologia de processamento tem características próprias, o processo é relativamente complexo e a organização das etapas de trabalho é relativamente detalhada e cuidadosa.
O processo de usinagem CNC inclui a seleção de ferramentas, determinação dos parâmetros de corte e projeto da rota do processo da ferramenta. O processo de usinagem CNC é a base e o núcleo da programação CNC. Somente com um processo razoável podem ser compilados programas CNC de alta eficiência e alta qualidade. Os critérios para medir a qualidade dos programas CNC são: o menor tempo de processamento, a menor perda de ferramenta e a melhor peça.
O processo de usinagem CNC faz parte do processo geral de usinagem da peça, ou mesmo de um processo. Deve cooperar com outros processos anteriores e subsequentes para finalmente atender aos requisitos de montagem da máquina ou molde geral, para que as peças qualificadas possam ser processadas.
Os processos de usinagem CNC são geralmente divididos em etapas de usinagem de desbaste, limpeza de cantos médios e ásperos, semiacabamento e acabamento.
A programação CNC é todo o processo, desde os desenhos das peças até a obtenção dos programas de usinagem CNC. Sua principal tarefa é calcular o ponto de localização da fresa (abreviadamente ponto CL) no percurso de usinagem. O ponto de localização da fresa é geralmente considerado como a interseção do eixo da ferramenta e da superfície da ferramenta. O vetor do eixo da fresa também deve ser fornecido na usinagem multieixos.
De acordo com os requisitos do desenho da peça e do processo de processamento, a máquina-ferramenta CNC compila o movimento, a velocidade e a sequência das ferramentas e componentes utilizados, a velocidade do fuso, a direção de rotação do fuso, a fixação da cabeça da ferramenta, o afrouxamento da cabeça da ferramenta e as operações de resfriamento em uma folha de programa na forma de um código CNC especificado e o insere no computador dedicado da máquina-ferramenta. Em seguida, o sistema CNC compila, calcula e processa logicamente as instruções de entrada e emite vários sinais e instruções para controlar cada peça de acordo com o deslocamento especificado e ações sequenciais para processar vários formatos de peças de trabalho. Portanto, a compilação do programa tem grande impacto no desempenho das máquinas-ferramenta CNC.
As máquinas-ferramentas CNC devem inserir os códigos de instrução que representam várias funções no dispositivo CNC na forma de um programa, que é então processado pelo dispositivo CNC e, em seguida, envia sinais de pulso para controlar a operação de cada parte móvel da máquina-ferramenta CNC para completar o corte das peças.
Atualmente, existem dois padrões para programas CNC: ISO da Organização Internacional de Padronização e EIA da American Electronics Industry Association. meu país adota o código ISO.
Com o avanço da tecnologia, a programação CNC 3D geralmente raramente usa programação manual, mas usa software CAD/CAM comercializado.
CAD/CAM é o núcleo do sistema de programação auxiliado por computador e suas principais funções incluem entrada/saída de dados, cálculo e edição de trajetórias de usinagem, configuração de parâmetros de processo, simulação de usinagem, pós-processamento de programas NC e gerenciamento de dados.
Atualmente, os softwares com poderosas funções de programação NC populares entre os usuários em meu país incluem Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA, etc. características próprias.
1. Analise o desenho da peça para entender a situação geral da peça (geometria, material da peça, requisitos do processo, etc.)
2. Determine o processo de usinagem CNC da peça (conteúdo de usinagem, rota de usinagem)
3. Execute os cálculos numéricos necessários (ponto base, cálculo de coordenadas do nó)
4. Escreva uma planilha de programa (diferentes máquinas-ferramentas serão diferentes, siga o manual do usuário)
5. Verificação do programa (inserir o programa na máquina-ferramenta e realizar simulação gráfica para verificar a exatidão da programação)
6. Processe a peça de trabalho (um bom controle do processo pode economizar tempo e melhorar a qualidade do processamento)
7. Aceitação da peça e análise de erros de qualidade (inspecione a peça e passe para a próxima etapa. Se não for qualificada, descubra a causa do erro e o método de correção por meio da análise de qualidade).
Com o rápido desenvolvimento de indústrias como automobilística, defesa nacional, aviação e aeroespacial, bem como a aplicação de novos materiais, como ligas de alumínio, os requisitos para processamento de máquinas-ferramenta CNC de alta velocidade estão cada vez maiores.
um. Velocidade do fuso: A máquina-ferramenta utiliza um fuso elétrico (motor do fuso embutido) e a velocidade máxima do fuso atinge 200.000 r/min;
b. Taxa de alimentação: Quando a resolução é de 0,01 µm, a taxa de alimentação máxima atinge 240 m/min e um processamento de precisão complexo pode ser alcançado;
c. Velocidade de operação: O rápido desenvolvimento dos microprocessadores tem garantido o desenvolvimento de sistemas CNC na direção de alta velocidade e alta precisão. A CPU foi desenvolvida para sistemas CNC de 32 e 64 bits e a frequência foi aumentada para centenas de megahertz e milhares de megahertz. Devido à grande melhoria na velocidade de operação, quando a resolução é de 0,1µm e 0,01µm, a velocidade de alimentação ainda pode ser tão alta quanto 24-240m/min;
d. Velocidade de troca de ferramentas: Atualmente, o tempo de troca de ferramentas em centros de usinagem estrangeiros avançados é geralmente em torno de 1s, e o mais alto atingiu 0,5s. Chiron, da Alemanha, projetou o magazine de ferramentas em estilo de cesta, com o fuso como eixo e as ferramentas dispostas em círculo. O tempo de troca de ferramenta de ferramenta para ferramenta é de apenas 0,9s.
Os requisitos de precisão das máquinas-ferramentas CNC não estão mais limitados à precisão geométrica estática. A precisão do movimento, a deformação térmica e o monitoramento e compensação de vibrações das máquinas-ferramentas são cada vez mais valorizados.
um. Melhore a precisão do controle do sistema CNC: adote tecnologia de interpolação de alta velocidade para obter alimentação contínua com pequenos segmentos do programa, torne a unidade de controle CNC mais refinada e adote dispositivos de detecção de posição de alta resolução para melhorar a precisão da detecção de posição. O sistema servo de posição adota controle feedforward e métodos de controle não linear;
b. Adote tecnologia de compensação de erros: adote compensação de folga reversa, compensação de erros de passo de parafuso e tecnologias de compensação de erros de ferramentas para compensar de forma abrangente o erro de deformação térmica e erro espacial do equipamento.
c. Use decodificadores de grade para verificar e melhorar a precisão da trajetória de movimento do centro de usinagem: prever a precisão de usinagem da máquina-ferramenta por meio de simulação para garantir a precisão do posicionamento e a precisão do posicionamento repetido da máquina-ferramenta, para que seu desempenho seja estável por um longo tempo , e pode completar uma variedade de tarefas de usinagem sob diferentes condições operacionais e garantir a qualidade de usinagem das peças.
3. Complexidade Funcional O significado de uma máquina-ferramenta composta é realizar ou completar tantos elementos quanto possível, desde a peça bruta até o produto acabado, em uma única máquina-ferramenta. De acordo com suas características estruturais, pode ser dividido em duas categorias: tipo complexo de processo e tipo complexo de processo. O centro de usinagem pode concluir vários processos, como torneamento, fresamento, furação, fresagem de engrenagens, retificação, tratamento térmico a laser, etc., e pode concluir todo o processamento de peças complexas. Com a melhoria contínua dos requisitos modernos de processamento mecânico, um grande número de máquinas-ferramentas CNC de ligação multieixos estão se tornando cada vez mais populares entre as grandes empresas.
Com o desenvolvimento da tecnologia de inteligência artificial, a fim de atender às necessidades de desenvolvimento de produção flexível e automação de manufatura na indústria de manufatura, o nível de inteligência das máquinas-ferramentas CNC está melhorando constantemente. Reflete-se especificamente nos seguintes aspectos: a. Tecnologia de controle adaptativo de processo de processamento; b. Otimização inteligente e seleção de parâmetros de processamento; c. Autodiagnóstico inteligente de falhas e tecnologia de autorreparo; d. Tecnologia inteligente de reprodução de falhas e simulação de falhas; e. Dispositivo inteligente de servoacionamento AC; f. Sistema CNC inteligente 4M: No processo de fabricação, os quatro elementos de medição, modelagem, processamento e operação da máquina (ou seja, 4M) são integrados em um sistema.
um. Aberto a tecnologias futuras: Como as interfaces de software e hardware seguem protocolos padrão reconhecidos, a nova geração de software e hardware geral pode ser adotada, absorvida e compatível.
b. Aberto a requisitos especiais do usuário: atualizar produtos, expandir funções e fornecer várias combinações de produtos de hardware e software para atender a requisitos especiais de aplicações;
c. Estabelecimento de padrões CNC: linguagens de programação padronizadas são convenientes para o uso dos usuários e reduzem o consumo de mão de obra diretamente relacionado à eficiência operacional.
Ele pode realizar funções de usinagem CNC, montagem e medição de ligação multicoordenada e pode atender melhor ao processamento de peças especiais complexas. As máquinas-ferramentas paralelas são consideradas "o progresso mais significativo na indústria de máquinas-ferramenta desde a invenção da tecnologia CNC" e "a nova geração de equipamentos de usinagem CNC no século 21".
O desenvolvimento da defesa nacional, da aviação, aeroespacial e dos equipamentos em larga escala das indústrias básicas, como a energia, requerem o apoio de máquinas-ferramentas CNC de grande porte e de alto desempenho. A tecnologia de usinagem de ultraprecisão e a tecnologia micro-nano são tecnologias estratégicas no século XXI. É necessário desenvolver novos processos de fabricação e equipamentos que possam se adaptar à precisão da usinagem micro-tamanho e micro-nano.
Ele pode não apenas realizar o compartilhamento de recursos de rede, mas também realizar monitoramento remoto, controle, diagnóstico remoto e manutenção de máquinas-ferramentas CNC.
Nos últimos anos, continuaram a aparecer máquinas-ferramentas que não utilizam ou utilizam menos refrigerante e realizam corte a seco e corte semisseco para economia de energia e proteção ambiental. A tendência geral de fabricação verde acelerou o desenvolvimento de várias máquinas-ferramentas que economizam energia e são ecologicamente corretas.
A tecnologia multimídia integra tecnologia de computador, áudio e vídeo e comunicação, permitindo que os computadores tenham a capacidade de processar de forma abrangente informações de som, texto, imagem e vídeo. Ele pode obter processamento de informações integrado e inteligente e é aplicado a sistemas de monitoramento em tempo real e diagnóstico de falhas de equipamentos do local de produção, monitoramento de parâmetros do processo de produção, etc., por isso tem grande valor de aplicação.
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