Mitä ovat CNC-koneet?

CNC-koneiden historia
John T. Parsons (1913-2007) Parsons Corporationista Traverse Citystä, MI:stä, pidetään numeerisen ohjauksen edelläkävijänä, joka on nykyaikaisen CNC-koneen edeltäjä.John Parsonsia on hänen työnsä vuoksi kutsuttu toisen teollisen vallankumouksen isäksi.Hänen täytyi valmistaa monimutkaisia ​​helikopterin lapoja ja hän tajusi nopeasti, että tuotannon tulevaisuus on koneiden yhdistäminen tietokoneisiin.Nykyään CNC-valmistettuja osia löytyy melkein kaikilta teollisuudenaloilta.CNC-koneiden ansiosta meillä on halvemmat tavarat, vahvempi maanpuolustus ja korkeampi elintaso kuin teollistumattomassa maailmassa on mahdollista.Tässä artikkelissa tutkimme CNC-koneen alkuperää, erilaisia ​​CNC-koneita, CNC-koneohjelmia ja CNC-konepajojen yleisiä käytäntöjä.

Koneet kohtaavat tietokoneen
Vuonna 1946 sana "tietokone" tarkoitti reikäkorttikäyttöistä laskentakonetta.Vaikka Parsons Corporation oli valmistanut vain yhden potkurin aiemmin, John Parsons vakuutti Sikorsky Helicopterin, että se pystyi valmistamaan erittäin tarkkoja malleja potkureiden kokoonpanoa ja valmistusta varten.Hän päätyi keksimään reikäkorttitietokonemenetelmän helikopterin roottorin lavan pisteiden laskemiseksi.Sitten hän käski käyttäjiä kääntämään pyörät näihin kohtiin Cincinnati-jyrsinkoneella.Hän järjesti kilpailun tämän uuden prosessin nimestä ja antoi 50 dollaria henkilölle, joka loi "numeerisen ohjauksen" tai NC:n.

Vuonna 1958 hän haki patentin tietokoneen kytkemiseksi koneeseen.Hänen patenttihakemuksensa saapui kolme kuukautta ennen MIT:tä, joka työskenteli aloittamansa konseptin parissa.MIT käytti hänen konseptiaan tehdäkseen alkuperäisistä laitteista ja Mr. Parsonsin lisenssinhaltijan (Bendix) alilisensoinnin muun muassa IBM:lle, Fujitusulle ja GE:lle.NC-konsepti eteni hitaasti.Mr. Parsonsin mukaan idean myyneet ihmiset olivat tietokone-ihmisiä valmistajien sijaan.1970-luvun alkuun mennessä Yhdysvaltain armeija kuitenkin itse suosi NC-tietokoneiden käyttöä rakentamalla ja vuokraamalla niitä useille valmistajille.CNC-ohjain kehittyi rinnakkain tietokoneen kanssa, mikä lisäsi tuottavuutta ja automaatiota valmistusprosesseihin, erityisesti koneistukseen.

Mitä on CNC-koneistus?
CNC-koneilla valmistetaan osia ympäri maailmaa lähes jokaiselle toimialalle.He luovat asioita muovista, metalleista, alumiinista, puusta ja monista muista kovista materiaaleista.Sana "CNC" tarkoittaa Computer Numerical Controlia, mutta nykyään kaikki kutsuvat sitä CNC:ksi.Joten, miten määrittelet CNC-koneen?Kaikissa automaattisissa liikkeenohjauskoneissa on kolme pääkomponenttia – komentotoiminto, käyttö/liikejärjestelmä ja palautejärjestelmä.CNC-työstö on prosessi, jossa tietokoneohjatulla työstökoneella tuotetaan osa kiinteästä materiaalista eri muodossa.

CNC riippuu digitaalisista ohjeista, jotka yleensä tehdään tietokoneavusteisella valmistuksella (CAM) tai tietokoneavusteisella suunnittelulla (CAD), kuten SolidWorks tai MasterCAM.Ohjelmisto kirjoittaa G-koodin, jonka CNC-koneen ohjain voi lukea.Ohjaimessa oleva tietokoneohjelma tulkitsee mallin ja liikuttaa leikkaustyökaluja ja/tai työkappaletta useilla akseleilla halutun muodon leikkaamiseksi työkappaleesta.Automatisoitu leikkausprosessi on paljon nopeampi ja tarkempi kuin työkalujen ja työkappaleiden manuaalinen liike, joka tehdään vivuilla ja vaihteilla vanhemmissa laitteissa.Nykyaikaisissa CNC-koneissa on useita työkaluja ja ne tekevät monenlaisia ​​leikkauksia.Liiketasojen (akselien) määrä sekä työkalujen määrä ja tyypit, joihin kone pääsee automaattisesti käsiksi koneistusprosessin aikana, määrää, kuinka monimutkainen työkappale CNC voi tehdä.

Kuinka käyttää CNC-konetta?
CNC-koneistajien on hankittava sekä ohjelmoinnin että metallintyöstön taidot voidakseen hyödyntää CNC-koneen tehoa täysimääräisesti.Tekniset ammattikorkeakoulut ja oppisopimuskoulutusohjelmat aloittavat opiskelijat usein käsinsorveilla saadakseen käsityksen metallin leikkaamisesta.Konemiehen tulee pystyä näkemään kaikki kolme ulottuvuutta.Nykyään ohjelmisto tekee monimutkaisten osien valmistamisesta helpompaa kuin koskaan, koska kappaleen muoto voidaan piirtää virtuaalisesti ja sitten ohjelmisto voi ehdottaa työkalupolkuja näiden osien valmistamiseksi.

CNC-työstöprosessissa yleisesti käytetty ohjelmistotyyppi
Tietokoneavusteinen piirustus (CAD)
CAD-ohjelmisto on lähtökohta useimmille CNC-projekteille.On olemassa monia erilaisia ​​CAD-ohjelmistopaketteja, mutta kaikkia käytetään suunnittelun luomiseen.Suosittuja CAD-ohjelmia ovat AutoCAD, SolidWorks ja Rhino3D.On myös pilvipohjaisia ​​CAD-ratkaisuja, ja jotkut tarjoavat CAM-ominaisuudet tai integroituvat CAM-ohjelmistoon paremmin kuin toiset.

Computer Aided Manufacturing (CAM)
CNC-koneet käyttävät usein CAM-ohjelmiston luomia ohjelmia.CAM:n avulla käyttäjät voivat luoda "työpuun" työnkulun organisoimiseksi, työkaluradan määrittämiseksi ja leikkaussimulaatioiden suorittamiseksi ennen kuin kone tekee todellista leikkaamista.Usein CAM-ohjelmat toimivat CAD-ohjelmiston lisäosina ja luovat g-koodin, joka kertoo CNC-työkaluille ja työkappaleen liikkuville osille minne mennä.CAM-ohjelmiston ohjatut toiminnot tekevät CNC-koneen ohjelmoinnista helpompaa kuin koskaan.Suosittuihin CAM-ohjelmistoihin kuuluvat Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks ja Solidcam.Mastercam ja Edgecam muodostavat lähes 50 % huippuluokan CAM-markkinoista vuoden 2015 raportin mukaan.

Mikä on hajautettu numeerinen ohjaus?
Suora numeerinen ohjaus, josta tuli hajautettu numeerinen ohjaus (DNC)
NC-ohjelmien ja koneparametrien hallintaan käytettiin suoria numeroohjaimia.Se mahdollisti ohjelmien siirtymisen verkon yli keskustietokoneesta sisäisiin tietokoneisiin, jotka tunnetaan koneenohjausyksiköinä (MCU).Alun perin nimeltään "Direct Numeric Control", se ohitti paperiteipin tarpeen, mutta kun tietokone kaatui, kaikki sen koneet hajosivat.

Hajautettu numeerinen ohjaus käyttää tietokoneiden verkkoa koordinoimaan useiden koneiden toimintaa syöttämällä ohjelman CNC:hen.CNC-muisti säilyttää ohjelman ja käyttäjä voi kerätä, muokata ja palauttaa ohjelman.

Nykyaikaiset DNC-ohjelmat voivat tehdä seuraavat:
● Editointi – Voi ajaa yhtä NC-ohjelmaa samalla kun muita muokataan.
● Vertaa – Vertaa alkuperäisiä ja muokattuja NC-ohjelmia vierekkäin ja katso muokkaukset.
● Käynnistä uudelleen – Kun työkalu rikkoutuu, ohjelma voidaan pysäyttää ja käynnistää uudelleen siitä, mihin se jäi.
● Työnseuranta – Operaattorit voivat seurata töitä ja seurata esimerkiksi asennusta ja suoritusaikaa.
● Piirustusten näyttäminen – Näytä valokuvat, CAD-piirustukset työkaluista, kiinnikkeistä ja viimeistelyosista.
● Kehittyneet näyttöliittymät – Yhden kosketuksen koneistus.
● Edistyksellinen tietokannan hallinta – Järjestää ja ylläpitää tietoja sieltä, missä ne voidaan helposti noutaa.

Manufacturing Data Collection (MDC)
MDC-ohjelmisto voi sisältää kaikki DNC-ohjelmiston toiminnot sekä kerätä lisätietoja ja analysoida niitä laitteiden yleisen tehokkuuden (OEE) suhteen.Laitteiden kokonaistehokkuus riippuu seuraavista: Laatu – laatustandardit täyttävien tuotteiden määrä kaikista valmistetuista tuotteista Saatavuus – prosentteina suunnitellusta ajasta, jolloin tietty laite toimii tai tuottaa osia Suorituskyky – todellinen ajonopeus suunniteltuun tai ihanteelliseen ajoon verrattuna laitteiden nopeus.

OEE = laatu x saatavuus x suorituskyky
OEE on keskeinen suorituskykymittari (KPI) monille konepajoille.

Koneen valvontaratkaisut
Koneenvalvontaohjelmisto voidaan integroida DNC- tai MDC-ohjelmistoon tai ostaa erikseen.Konevalvontaratkaisujen avulla koneen tiedot, kuten asetukset, ajonaika ja seisokit, kerätään automaattisesti ja yhdistetään ihmistietoihin, kuten syykoodeihin, jotta saadaan sekä historiallinen että reaaliaikainen käsitys töiden suoritustavasta.Nykyaikaiset CNC-koneet keräävät jopa 200 erilaista dataa, ja koneenvalvontaohjelmisto voi tehdä niistä hyödyllisiä kaikille myymälästä ylimpään kerrokseen.Yritykset, kuten Memex, tarjoavat ohjelmistoja (Tempus), joka ottaa tietoja mistä tahansa CNC-koneesta ja syöttää ne standardoituun tietokantamuotoon, joka voidaan näyttää merkityksellisissä kaavioissa ja kaavioissa.Useimpien koneenvalvontaratkaisujen käyttämä tietostandardi, joka on saanut jalansijaa Yhdysvalloissa, on nimeltään MTConnect.Nykyään monet uudet CNC-työstökoneet on varustettu tuottamaan tietoja tässä muodossa.Vanhemmat koneet voivat edelleen tarjota arvokasta tietoa sovittimilla.CNC-koneiden konevalvonta on valtavirtaistettu vasta muutaman viime vuoden aikana, ja uusia ohjelmistoratkaisuja kehitetään jatkuvasti.

Mitkä ovat erityyppiset CNC-koneet?
Nykyään on olemassa lukemattomia erilaisia ​​CNC-koneita.CNC-koneet ovat työstökoneita, jotka leikkaavat tai siirtävät materiaalia ohjaimeen ohjelmoidulla tavalla, kuten edellä on kuvattu.Leikkaustyyppi voi vaihdella plasmaleikkauksesta laserleikkaukseen, jyrsintään, jyrsintään ja sorveihin.CNC-koneet voivat jopa poimia ja siirtää kohteita kokoonpanolinjalla.

Alla on CNC-koneiden perustyypit:
Sorvit:Tämän tyyppinen CNC kääntää työkappaletta ja siirtää leikkaustyökalun työkappaleeseen.Perussorvi on 2-akselinen, mutta siihen voidaan lisätä monia muita akseleita, mikä lisää leikkausmahdollisuuden monimutkaisuutta.Materiaali pyörii karalla ja puristuu hioma- tai veistostyökalua vasten, joka tekee halutun muodon.Sorveja käytetään symmetristen esineiden, kuten pallojen, kartioiden tai sylintereiden, valmistukseen.Monet CNC-koneet ovat monitoimisia ja yhdistävät kaikenlaisia ​​leikkaustyyppejä.

Reitittimet:CNC-reitittimiä käytetään yleensä suurten mittojen leikkaamiseen puusta, metallista, levyistä ja muovista.Vakioreitittimet toimivat 3-akselisilla koordinaatteilla, joten ne voivat leikata kolmeen ulottuvuuteen.Voit kuitenkin ostaa myös 4-, 5- ja 6-akselisia koneita prototyyppimalleihin ja monimutkaisiin muotoihin.

Jyrsintä:Manuaalisissa jyrsinkoneissa käytetään käsipyöriä ja johtoruuveja leikkuutyökalun niveltämiseen työkappaleeseen.CNC-myllyssä CNC siirtää erittäin tarkkoja kuularuuveja niiden sijaan ohjelmoituihin tarkkoihin koordinaatteihin.CNC-jyrsintäkoneita on laaja valikoima kokoja ja tyyppejä, ja ne voivat toimia useilla akseleilla.

Plasmaleikkurit:CNC-plasmaleikkuri käyttää leikkaamiseen tehokasta laseria.Useimmat plasmaleikkurit leikkaavat ohjelmoituja muotoja arkista tai levystä.

3D tulostin:3D-tulostin kertoo ohjelman avulla, minne pienet materiaalipalat tulee asettaa halutun muodon rakentamiseksi.3D-osat rakennetaan kerros kerrokselta laserilla kiinteyttämään nestettä tai tehoa kerrosten kasvaessa.

Valitse ja aseta kone:CNC "poimi ja aseta" -kone toimii samalla tavalla kuin CNC-reititin, mutta koneessa on materiaalin leikkaamisen sijaan monia pieniä suuttimia, jotka poimivat komponentit tyhjiön avulla, siirtävät ne haluttuun paikkaan ja laskevat ne alas.Niitä käytetään pöytien, tietokoneiden emolevyjen ja muiden sähkökokoonpanojen valmistukseen (muun muassa).

CNC-koneet voivat tehdä monia asioita.Nykyään tietotekniikkaa voidaan käyttää lähes kuviteltavissa olevaan koneeseen.CNC korvaa ihmisrajapinnan, jota tarvitaan koneen osien siirtämiseen halutun tuloksen saavuttamiseksi.Nykypäivän CNC:t pystyvät aloittamaan raaka-aineesta, kuten teräslohkosta, ja valmistamaan erittäin monimutkaisen osan tarkalla toleranssilla ja hämmästyttävällä toistettavuudella.

Laita kaikki yhteen: Kuinka CNC-konepajat valmistavat osia
CNC:n käyttö sisältää sekä tietokoneen (ohjaimen) että fyysisen asennuksen.Tyypillinen konepajaprosessi näyttää tältä:

Suunnitteluinsinööri luo suunnittelun CAD-ohjelmassa ja lähettää sen CNC-ohjelmoijalle.Ohjelmoija avaa tiedoston CAM-ohjelmassa päättääkseen tarvittavista työkaluista ja luodakseen NC-ohjelman CNC:tä varten.Hän lähettää NC-ohjelman CNC-koneelle ja antaa käyttäjälle luettelon oikeasta työkaluasenteesta.Asennusoperaattori lataa työkalut ohjeiden mukaan ja lataa raaka-aineen (tai työkappaleen).Sitten hän ajaa näytekappaleita ja mittaa ne laadunvarmistustyökaluilla varmistaakseen, että CNC-kone valmistaa osia spesifikaatioiden mukaisesti.Yleensä asennusoperaattori toimittaa ensimmäisen artikkelin laatuosastolle, joka tarkistaa kaikki mitat ja allekirjoittaa asennuksen.CNC-koneeseen tai siihen liittyviin koneisiin on ladattu riittävästi raaka-ainetta halutun kappalemäärän valmistamiseksi, ja koneenkäyttäjä on valmiina varmistamaan, että kone pysyy käynnissä ja valmistaa osia spesifikaatioiden mukaan.ja siinä on raaka-ainetta.Työstä riippuen on usein mahdollista käyttää CNC-koneita "sammutettuna" ilman, että käyttäjä on paikalla.Valmiit osat siirretään automaattisesti määrätylle alueelle.

Nykypäivän valmistajat voivat automatisoida melkein minkä tahansa prosessin, jos aikaa, resursseja ja mielikuvitusta riittää.Raaka-aine voi mennä koneeseen ja valmiit osat ulos pakattuna valmiina.Valmistajat luottavat laajaan valikoimaan CNC-koneita tehdäkseen asioita nopeasti, tarkasti ja kustannustehokkaasti.