Eine kurze Anleitung zu den Grundlagen von CNC-Maschinen

Was ist eine CNC-Maschine?

Eine CNC-Maschine ist eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit der zusätzlichen Funktion eines Bordcomputers. Der Computer wird als Machine Control Unit (MCU) bezeichnet. Die zur Herstellung eines Teils erforderlichen numerischen Daten werden der Maschine in Form eines Programms zur Verfügung gestellt. Das Programm wird in die entsprechenden elektrischen Signale für die Eingabe an Motoren übersetzt, die die Maschine betreiben.

Das Maschinenrahmenbett ist die mechanische Struktur der CNC-Maschine und besteht auch aus dem Hauptantriebssystem, dem Vorschubantriebssystem, dem Bett, der Werkbank und den Hilfsbewegungsvorrichtungen, den hydraulischen und pneumatischen Systemen, den Schmiersystemen, den Kühlvorrichtungen, der Späneabfuhr, Schutzsysteme und andere Teile. Um jedoch den Anforderungen der numerischen Steuerung gerecht zu werden und die Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine voll auszuschöpfen, hat sich das Gesamtlayout, das Erscheinungsbild, die Struktur des Übertragungssystems, das Werkzeugsystem und die Betriebsleistung stark verändert. Die mechanischen Teile von CNC-Maschinen umfassen Bett, Kasten, Säule, Führungsschiene, Arbeitstisch, Spindel, Vorschubmechanismus, Werkzeugwechselmechanismus.

Wie funktioniert eine CNC-Maschine?

CNC-Maschinen verwenden Computer, um die Technologie der digitalen Programmsteuerung zu realisieren. Diese Technologie verwendet einen Computer, um die sequentielle logische Steuerfunktion der Bewegungsspur des Geräts und den Betrieb der Peripheriegeräte gemäß dem im Voraus gespeicherten Steuerprogramm auszuführen. Da ein Computer verwendet wird, um die ursprüngliche numerische Steuerung, die aus Hardware-Logikschaltungen besteht, zu ersetzen, können die Speicherung, Verarbeitung, Berechnung, logische Beurteilung und andere Steuerfunktionen der eingegebenen Bedienungsanweisungen durch Computersoftware realisiert werden, und die Mikroanweisungen, die von die Verarbeitung übermittelt werden kann. Fahren Sie den Motor oder die hydraulischen Aktuatoren zum Servoantrieb, um die CNC-Maschine zum Laufen zu bringen.

Um eine CNC-Maschine zu betreiben, können Sie die folgenden Schritte ausführen:

Schritt 1. Verwenden Sie gemäß der Zeichnung und dem Bearbeitungsplan des bearbeiteten Teils den angegebenen Code und das Programmformat, um die Bewegungsbahn des Werkzeugs, den Bearbeitungsprozess, die Prozessparameter und den Schnittbetrag in die Anweisungsform zu programmieren, die sein kann vom CNC-System erkannt, d. h. das Bearbeitungsprogramm schreiben.

Schritt 2. Geben Sie das programmierte Bearbeitungsprogramm in das CNC-Gerät ein.

Schritt 3. Die CNC-Vorrichtung dekodiert und verarbeitet das eingegebene Programm (Code) und sendet entsprechende Steuersignale an die Servoantriebsvorrichtung und die Hilfsfunktionssteuervorrichtung jeder Koordinatenachse, um die Bewegung jedes Teils der Werkzeugmaschine zu steuern.

Schritt 4. Während des Bewegungsvorgangs muss das CNC-System jederzeit die Position der Koordinatenachse der CNC-Maschine, den Zustand des Fahrschalters usw. erkennen und mit den Anforderungen des Programms vergleichen, um die nächste Aktion zu bestimmen bis ein qualifiziertes Teil verarbeitet ist.

Schritt 5. Der Bediener kann die Bearbeitungsbedingungen und den Arbeitsstatus der CNC-Maschine jederzeit beobachten und überprüfen. Gegebenenfalls ist es notwendig, die Aktion und das Bearbeitungsprogramm der CNC-Maschine anzupassen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.

Kartesisches Koordinatensystem

Nahezu alles, was auf einer konventionellen Werkzeugmaschine hergestellt werden kann, kann mit ihren vielen Vorteilen auf einer computergesteuerten Werkzeugmaschine hergestellt werden. Es gibt zwei grundlegende Arten von Werkzeugmaschinenbewegungen bei der Herstellung eines Produkts:Punkt-zu-Punkt (geradlinige Bewegungen) und kontinuierliche Bahn (Konturbewegungen).

Das kartesische oder rechteckige Koordinatensystem wurde von dem französischen Mathematiker und Philosophen Rene Descartes entwickelt. Mit diesem System kann jeder Punkt mathematisch von jedem anderen Punkt entlang dreier senkrechter Achsen beschrieben werden. Dieses Konzept passt perfekt zu Werkzeugmaschinen, da deren Konstruktion in der Regel auf drei Bewegungsachsen (X, Y, Z) plus einer Drehachse basiert. Bei einer normalen Vertikalfräsmaschine ist die X-Achse die horizontale Bewegung (rechts oder links) des Tisches, die Y-Achse die Querbewegung des Tisches (zu oder von der Säule) und die Z-Achse ist die vertikale Bewegung des Knie oder die Spindel. CNC-Systeme sind stark auf die Verwendung rechtwinkliger Koordinaten angewiesen, da der Programmierer jeden Punkt eines Auftrags präzise lokalisieren kann. Wenn sich Punkte auf einem Werkstück befinden, werden zwei gerade Schnittlinien verwendet, eine vertikale und eine horizontale. Diese Linien müssen im rechten Winkel zueinander stehen, und der Punkt, an dem sie sich kreuzen, wird als Nullpunkt oder Nullpunkt bezeichnet (Abb. 1)

Abb. 1 Sich schneidende Linien bilden rechte Winkel und legen den Nullpunkt fest.

Abb. 2 Die in der CNC verwendeten dreidimensionalen Koordinatenebenen (Achse).

Die dreidimensionalen Koordinatenebenen sind in Abb. 2 dargestellt. Die X- und Y-Ebenen (Achse) sind horizontal und repräsentieren horizontale Maschinentischbewegungen. Die Z-Ebene oder -Achse repräsentiert die vertikale Werkzeugbewegung. Die Pluszeichen (+) und Minuszeichen (-) geben die Richtung vom Nullpunkt (Ursprung) entlang der Bewegungsachse an. Die vier Quadranten, die sich beim Kreuzen der XY-Achse bilden, sind gegen den Uhrzeigersinn nummeriert (Abb. 3). Alle Positionen in Quadrant 1 wären positiv (X+) und positiv (Y+). Im zweiten Quadranten wären alle Positionen negativ X (X-) und positiv (Y+). Im dritten Quadranten wären alle Orte negativ X (X-) und negativ (Y-). Im vierten Quadranten wären alle Positionen positiv X (X+) und negativ Y (Y-).

Abb. 3 Die Quadranten, die gebildet werden, wenn das Kreuz der X- und Y-Achse verwendet wird, um Punkte vom X/Y-Nullpunkt oder Ursprungspunkt genau zu lokalisieren.

In Abb. 3 wäre Punkt A 2 Einheiten rechts von der Y-Achse und 2 Einheiten oberhalb der X-Achse. Angenommen, jede Einheit entspricht 1.000. Die Position von Punkt A wäre X + 2.000 und Y + 2.000. Für Punkt B wäre der Standort X + 1.000 und Y - 2.000. Bei der CNC-Programmierung ist die Angabe von Pluswerten (+) nicht erforderlich, da diese vorausgesetzt werden. Die Minuswerte (-) müssen jedoch angegeben werden. Die Standorte von A und B würden beispielsweise wie folgt angezeigt:

A X2.000 Y2.000

B X1.000 Y-2.000

An die Maschine ist ein Computersystem angeschlossen, das aus Sensoren und elektrischen Antrieben besteht. Das Programm steuert die Bewegungen der Maschinenachsen.

Was sind die häufigsten Arten von CNC-Maschinen?

Frühe Werkzeugmaschinen waren so konstruiert, dass der Bediener während der Bedienung der Steuerung vor der Maschine stand. Diese Konstruktion ist nicht mehr erforderlich, da in der CNC der Bediener die Werkzeugmaschinenbewegungen nicht mehr steuert. Auf konventionellen Werkzeugmaschinen wurden nur etwa 20 Prozent der Zeit mit dem Abtragen von Material verbracht. Durch das Hinzufügen elektronischer Steuerungen hat sich die tatsächlich aufgewendete Zeit zum Entfernen von Metall auf 80 Prozent und sogar noch mehr erhöht. Es hat auch die Zeit reduziert, die erforderlich ist, um das Schneidwerkzeug in jede Bearbeitungsposition zu bringen.

Es gibt die 10 gängigsten Arten von CNC-Maschinen, die in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden.

1. CNC-Fräsmaschinen (CNC-Fräsmaschinen)

2. CNC-Fräsmaschinen (CNC-Fräser)

3. CNC-Lasermaschinen (Laserschneider, Lasergravierer, Laserschweißgeräte)

4. CNC-Drehmaschinen (CNC-Drehmaschinen)

5. CNC-Bohrmaschinen (CNC-Bohrer)

6. CNC-Bohrmaschinen

7. CNC-Schleifmaschinen (CNC-Schleifmaschinen)

8. Elektroerosionsmaschinen (EDM)

9. CNC-Plasmaschneidmaschinen (CNC-Plasmaschneider)

10. 3D-Drucker