Η κατεργασία με CNC είναι μια διαδικασία παραγωγής στην οποία το προ-προγραμματισμένο λογισμικό υπολογιστή υπαγορεύει την κίνηση των εργαλείων και των μηχανημάτων του εργοστασίου. Η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο μιας σειράς πολύπλοκων μηχανημάτων, από μύλους και τόρνους έως μύλους και δρομολογητές. Με τη μηχανική κατεργασία CNC, οι εργασίες τρισδιάστατης κοπής μπορούν να επιτευχθούν με ένα μόνο σύνολο προτροπών.
Συντομογραφία του «αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή», η διαδικασία CNC εκτελείται σε αντίθεση - και συνεπώς αντικαθιστά - τους περιορισμούς του χειροκίνητου ελέγχου, όπου χρειάζονται ενεργοί χειριστές για να προτρέπουν και να καθοδηγούν τις εντολές των εργαλείων μηχανικής κατεργασίας μέσω μοχλών, κουμπιών και τροχών. Για τον θεατή, ένα σύστημα CNC μπορεί να μοιάζει με ένα κανονικό σύνολο εξαρτημάτων υπολογιστή, αλλά τα προγράμματα λογισμικού και οι κονσόλες που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία CNC το διακρίνουν από όλες τις άλλες μορφές υπολογισμού.
Πώς λειτουργεί η κατεργασία CNC;
Όταν ενεργοποιείται ένα σύστημα CNC, οι επιθυμητές τομές προγραμματίζονται στο λογισμικό και υπαγορεύονται στα αντίστοιχα εργαλεία και μηχανήματα, τα οποία εκτελούν τις εργασίες διαστάσεων όπως καθορίζονται, όπως ένα ρομπότ.
Στον προγραμματισμό CNC, η γεννήτρια κώδικα μέσα στο αριθμητικό σύστημα συχνά υποθέτει ότι οι μηχανισμοί είναι άψογοι, παρά την πιθανότητα σφαλμάτων, η οποία είναι μεγαλύτερη κάθε φορά που μια μηχανή CNC κατευθύνεται να κόψει σε περισσότερες από μία κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Η τοποθέτηση ενός εργαλείου σε ένα σύστημα αριθμητικού ελέγχου περιγράφεται από μια σειρά εισόδων γνωστών ως part program.
Με ένα μηχάνημα αριθμητικού ελέγχου, τα προγράμματα εισάγονται μέσω καρτών διάτρησης. Αντίθετα, τα προγράμματα για μηχανές CNC τροφοδοτούνται σε υπολογιστές μέσω μικρών πληκτρολογίων. Ο προγραμματισμός CNC διατηρείται στη μνήμη ενός υπολογιστή. Ο ίδιος ο κώδικας γράφεται και επεξεργάζεται από προγραμματιστές. Επομένως, τα συστήματα CNC προσφέρουν πολύ μεγαλύτερη υπολογιστική ικανότητα. Το καλύτερο από όλα είναι ότι τα συστήματα CNC δεν είναι σε καμία περίπτωση στατικά, καθώς νεότερα μηνύματα μπορούν να προστεθούν σε προϋπάρχοντα προγράμματα μέσω αναθεωρημένου κώδικα.
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΗΣ CNC
Στο CNC, οι μηχανές λειτουργούν μέσω αριθμητικού ελέγχου, όπου ένα πρόγραμμα λογισμικού έχει οριστεί για τον έλεγχο ενός αντικειμένου. Η γλώσσα πίσω από την κατεργασία CNC αναφέρεται εναλλακτικά ως G-code και είναι γραμμένο για να ελέγχει τις διάφορες συμπεριφορές μιας αντίστοιχης μηχανής, όπως η ταχύτητα, ο ρυθμός τροφοδοσίας και ο συντονισμός.
Βασικά, η κατεργασία CNC καθιστά δυνατό τον εκ των προτέρων προγραμματισμό της ταχύτητας και της θέσης των λειτουργιών εργαλειομηχανών και την εκτέλεση τους μέσω λογισμικού σε επαναλαμβανόμενους, προβλέψιμους κύκλους, όλα με μικρή συμμετοχή από τους χειριστές. Λόγω αυτών των δυνατοτήτων, η διαδικασία έχει υιοθετηθεί σε όλες τις γωνιές του μεταποιητικού τομέα και είναι ιδιαίτερα ζωτικής σημασίας στους τομείς της παραγωγής μετάλλων και πλαστικών.
Για αρχή, δημιουργείται ένα σχέδιο CAD 2D ή 3D, το οποίο στη συνέχεια μεταφράζεται σε κώδικα υπολογιστή για εκτέλεση του συστήματος CNC. Μετά την εισαγωγή του προγράμματος, ο χειριστής του δίνει μια δοκιμαστική εκτέλεση για να διασφαλίσει ότι δεν υπάρχουν λάθη στην κωδικοποίηση.
Συστήματα κατεργασίας ανοικτού/κλειστού βρόχου
Ο έλεγχος θέσης προσδιορίζεται μέσω συστήματος ανοιχτού ή κλειστού βρόχου. Με το πρώτο, η σηματοδότηση εκτελείται σε μία μόνο κατεύθυνση μεταξύ του ελεγκτή και του κινητήρα. Με ένα σύστημα κλειστού βρόχου, ο ελεγκτής μπορεί να λαμβάνει ανατροφοδότηση, γεγονός που καθιστά δυνατή τη διόρθωση σφαλμάτων. Έτσι, ένα σύστημα κλειστού βρόχου μπορεί να διορθώσει ανωμαλίες στην ταχύτητα και τη θέση.
Στην κατεργασία CNC, η κίνηση συνήθως κατευθύνεται στους άξονες X και Y. Το εργαλείο, με τη σειρά του, τοποθετείται και καθοδηγείται μέσω βηματικών ή σερβοκινητήρων, οι οποίοι αναπαράγουν τις ακριβείς κινήσεις που καθορίζονται από τον κωδικό G. Εάν η δύναμη και η ταχύτητα είναι ελάχιστες, η διαδικασία μπορεί να εκτελεστεί μέσω ελέγχου ανοιχτού βρόχου. Για οτιδήποτε άλλο, ο έλεγχος κλειστού βρόχου είναι απαραίτητος για να διασφαλιστεί η ταχύτητα, η συνέπεια και η ακρίβεια που απαιτούνται για βιομηχανικές εφαρμογές, όπως η μεταλλουργία.
Η κατεργασία CNC είναι πλήρως αυτοματοποιημένη
Στα σημερινά πρωτόκολλα CNC, η παραγωγή εξαρτημάτων μέσω προ-προγραμματισμένου λογισμικού είναι κυρίως αυτοματοποιημένη. Οι διαστάσεις για ένα δεδομένο εξάρτημα τοποθετούνται στη θέση τους με το λογισμικό σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) και στη συνέχεια μετατρέπονται σε πραγματικό τελικό προϊόν με λογισμικό κατασκευής με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM).
Οποιοδήποτε δεδομένο τεμάχιο εργασίας θα μπορούσε να απαιτεί μια ποικιλία εργαλειομηχανών, όπως τρυπάνια και κόπτες. Προκειμένου να ικανοποιηθούν αυτές οι ανάγκες, πολλά από τα σημερινά μηχανήματα συνδυάζουν πολλές διαφορετικές λειτουργίες σε ένα κελί. Εναλλακτικά, μια εγκατάσταση μπορεί να αποτελείται από πολλά μηχανήματα και ένα σύνολο ρομποτικών χεριών που μεταφέρουν εξαρτήματα από τη μια εφαρμογή στην άλλη, αλλά όλα να ελέγχονται από το ίδιο πρόγραμμα. Ανεξάρτητα από τη ρύθμιση, η διαδικασία CNC επιτρέπει τη συνέπεια στην παραγωγή εξαρτημάτων που θα ήταν δύσκολο, αν όχι αδύνατο, να αναπαραχθεί χειροκίνητα.
ΟΙ ΔΙΑΦΟΡΟΙ ΤΥΠΟΙ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΩΝ CNC
Οι παλαιότερες μηχανές αριθμητικού ελέγχου χρονολογούνται στη δεκαετία του 1940, όταν χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά κινητήρες για τον έλεγχο της κίνησης των προϋπαρχόντων εργαλείων. Καθώς οι τεχνολογίες προχωρούσαν, οι μηχανισμοί βελτιώθηκαν με τους αναλογικούς υπολογιστές και τελικά με τους ψηφιακούς υπολογιστές, γεγονός που οδήγησε στην άνοδο της κατεργασίας CNC.
Η συντριπτική πλειοψηφία των σημερινών οπλοστασίων CNC είναι εντελώς ηλεκτρονικά. Μερικές από τις πιο κοινές διαδικασίες που λειτουργούν με CNC περιλαμβάνουν συγκόλληση με υπερήχους, διάτρηση οπών και κοπή με λέιζερ. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μηχανήματα σε συστήματα CNC περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
Μύλοι CNC
Οι μύλοι CNC μπορούν να λειτουργούν σε προγράμματα που αποτελούνται από εντολές που βασίζονται σε αριθμούς και γράμματα, οι οποίες καθοδηγούν κομμάτια σε διάφορες αποστάσεις. Ο προγραμματισμός που χρησιμοποιείται για μια μηχανή μύλου θα μπορούσε να βασίζεται είτε σε G-code είτε σε κάποια μοναδική γλώσσα που αναπτύχθηκε από μια ομάδα κατασκευής. Οι βασικοί μύλοι αποτελούνται από ένα σύστημα τριών αξόνων (Χ, Υ και Ζ), αν και οι περισσότεροι νεότεροι μύλοι μπορούν να φιλοξενήσουν τρεις επιπλέον άξονες.
Τόρνοι
Στις μηχανές τόρνου τα κομμάτια κόβονται σε κυκλική κατεύθυνση με ευρετηριάσιμα εργαλεία. Με την τεχνολογία CNC, οι κοπές που χρησιμοποιούν οι τόρνοι γίνονται με ακρίβεια και υψηλή ταχύτητα. Οι τόρνοι CNC χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πολύπλοκων σχεδίων που δεν θα ήταν δυνατά σε εκδόσεις του μηχανήματος που λειτουργούν με το χέρι. Συνολικά, οι λειτουργίες ελέγχου των μύλων και τόρνων που λειτουργούν με CNC είναι παρόμοιες. Όπως και με το πρώτο, οι τόρνοι μπορούν να κατευθυνθούν με G-code ή μοναδικό αποκλειστικό κωδικό. Ωστόσο, οι περισσότεροι τόρνοι CNC αποτελούνται από δύο άξονες - X και Z.
Κόφτες πλάσματος
Σε έναν κόφτη πλάσματος, το υλικό κόβεται με ένα φακό πλάσματος. Η διαδικασία εφαρμόζεται κυρίως σε μεταλλικά υλικά αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες επιφάνειες. Προκειμένου να παραχθεί η ταχύτητα και η θερμότητα που απαιτούνται για την κοπή μετάλλου, το πλάσμα παράγεται μέσω ενός συνδυασμού αερίου πεπιεσμένου αέρα και ηλεκτρικών τόξων.
Μηχανές Ηλεκτρικής Εκκένωσης
Η μηχανική κατεργασία με ηλεκτρική εκκένωση (EDM) — που εναλλακτικά αναφέρεται ως βύθιση μήτρας και κατεργασία με σπινθήρα — είναι μια διαδικασία που διαμορφώνει τα κομμάτια εργασίας σε συγκεκριμένα σχήματα με ηλεκτρικούς σπινθήρες. Με το EDM, πραγματοποιούνται εκκενώσεις ρεύματος μεταξύ δύο ηλεκτροδίων και αυτό αφαιρεί τμήματα ενός δεδομένου τεμαχίου εργασίας.
Όταν ο χώρος μεταξύ των ηλεκτροδίων γίνεται μικρότερος, το ηλεκτρικό πεδίο γίνεται πιο έντονο και επομένως ισχυρότερο από το διηλεκτρικό. Αυτό καθιστά δυνατή τη διέλευση ρεύματος μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Κατά συνέπεια, τμήματα ενός τεμαχίου εργασίας αφαιρούνται από κάθε ηλεκτρόδιο. Οι υποτύποι του EDM περιλαμβάνουν:
● Wire EDM, όπου η διάβρωση σπινθήρα χρησιμοποιείται για την αφαίρεση τμημάτων από ένα ηλεκτρονικά αγώγιμο υλικό.
● Sinker EDM, όπου ένα ηλεκτρόδιο και το τεμάχιο εργασίας εμποτίζονται σε διηλεκτρικό ρευστό για το σκοπό του σχηματισμού τεμαχίου.
Σε μια διαδικασία γνωστή ως έκπλυση, τα υπολείμματα από κάθε τελειωμένο τεμάχιο εργασίας απομακρύνονται από ένα υγρό διηλεκτρικό, το οποίο εμφανίζεται μόλις σταματήσει το ρεύμα μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων και προορίζεται να εξαλείψει τυχόν περαιτέρω ηλεκτρικά φορτία.
Κόφτες με πίδακα νερού
Στην κατεργασία CNC, οι πίδακες νερού είναι εργαλεία που κόβουν σκληρά υλικά, όπως ο γρανίτης και το μέταλλο, με εφαρμογές νερού υψηλής πίεσης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το νερό αναμιγνύεται με άμμο ή κάποια άλλη ισχυρή λειαντική ουσία. Τα εξαρτήματα των εργοστασιακών μηχανών συχνά διαμορφώνονται μέσω αυτής της διαδικασίας.
Οι πίδακες νερού χρησιμοποιούνται ως μια πιο ψυχρή εναλλακτική για υλικά που δεν μπορούν να αντέξουν τις διαδικασίες έντασης θερμότητας άλλων μηχανών CNC. Ως εκ τούτου, οι πίδακες νερού χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς, όπως η αεροδιαστημική και η μεταλλευτική βιομηχανία, όπου η διαδικασία είναι ισχυρή για σκοπούς χάραξης και κοπής, μεταξύ άλλων λειτουργιών. Οι κόφτες με πίδακα νερού χρησιμοποιούνται επίσης για εφαρμογές που απαιτούν πολύ περίπλοκες κοπές υλικού, καθώς η έλλειψη θερμότητας εμποδίζει οποιαδήποτε αλλαγή στις εγγενείς ιδιότητες των υλικών που μπορεί να προκύψουν από την κοπή μετάλλου σε μέταλλο.
ΟΙ ΔΙΑΦΟΡΟΙ ΤΥΠΟΙ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΩΝ CNC
Όπως έχουν δείξει πολλές επιδείξεις βίντεο μηχανών CNC, το σύστημα χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση πολύ λεπτομερών κοπών σε μεταλλικά κομμάτια για βιομηχανικά προϊόντα υλικού. Εκτός από τα προαναφερθέντα μηχανήματα, άλλα εργαλεία και εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα συστήματα CNC περιλαμβάνουν:
● Κεντηματικές μηχανές
● Ξύλινοι δρομολογητές
● Πυργοκόρνες
● Μηχανήματα κάμψης συρμάτων
● Αφροκόπτες
● Κόφτες λέιζερ
● Κυλινδρικοί μύλοι
● Εκτυπωτές 3D
● Κόφτες γυαλιού
Όταν χρειάζεται να γίνουν περίπλοκες τομές σε διάφορα επίπεδα και γωνίες σε ένα τεμάχιο εργασίας, όλα μπορούν να εκτελεστούν μέσα σε λίγα λεπτά σε μια μηχανή CNC. Εφόσον το μηχάνημα είναι προγραμματισμένο με τον σωστό κωδικό, οι λειτουργίες του μηχανήματος θα εκτελούν τα βήματα όπως υπαγορεύονται από το λογισμικό. Εφόσον όλα είναι κωδικοποιημένα σύμφωνα με το σχεδιασμό, θα πρέπει να προκύψει ένα προϊόν λεπτομέρειας και τεχνολογικής αξίας μόλις ολοκληρωθεί η διαδικασία.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-01-2022
