CNC машиналары дегеніміз не?

CNC машиналарының тарихы
Джон Т. Парсонс (1913-2007) Траверс-Ситидегі Парсонс Корпорациясы, MI сандық басқарудың пионері, заманауи CNC машинасының бастаушысы болып саналады.Оның жұмысы үшін Джон Парсонс 2-ші өнеркәсіптік революцияның әкесі деп аталды.Ол күрделі тікұшақ қалақтарын жасау керек болды және өндірістің болашағы машиналарды компьютерлерге қосу екенін тез түсінді.Бүгінгі күні CNC-де өндірілген бөлшектерді барлық дерлік салада табуға болады.CNC машиналарының арқасында бізде индустрияланбаған әлемге қарағанда қымбат емес тауарлар, күшті ұлттық қорғаныс және жоғары өмір сүру деңгейі бар.Бұл мақалада біз CNC машинасының шығу тегін, CNC машиналарының әртүрлі түрлерін, CNC машинасының бағдарламаларын және CNC станок цехтарының жалпы тәжірибелерін зерттейміз.

Машиналар компьютермен кездеседі
1946 жылы «компьютер» сөзі перфокартамен басқарылатын есептеу машинасын білдіреді.Парсонс корпорациясы бұрын бір ғана пропеллер жасаған болса да, Джон Парсонс Sikorsky Helicopter пропеллер құрастыру және өндіру үшін өте дәл үлгілерді шығара алатынына сендірді.Ол тікұшақ роторының қалақшасындағы нүктелерді есептеу үшін перфокарталық компьютер әдісін ойлап тапты.Содан кейін ол операторларға Цинциннати фрезерлік станокта дөңгелектерді сол нүктелерге бұруды тапсырды.Ол осы жаңа процестің атауы үшін конкурс өткізіп, «Сандық бақылау» немесе NC ойлап тапқан адамға 50 доллар берді.

1958 жылы ол компьютерді құрылғыға қосуға патент берді.Оның патенттік өтінімі өзі бастаған тұжырымдамамен жұмыс істейтін MIT-тен үш ай бұрын келді.MIT өз концепцияларын түпнұсқалық жабдықты және Парсонс мырзаның лицензиатын (Bendix) IBM, Fujitusu және GE және т.б. сублицензиялау үшін пайдаланды.NC концепциясы баяу қабылданады.Парсонс мырзаның айтуынша, идеяны сататын адамдар өндірістегілердің орнына компьютер адамдары болды.Алайда 1970 жылдардың басында АҚШ армиясының өзі NC компьютерлерін жасау және оларды көптеген өндірушілерге жалға беру арқылы қолдануды танымал етті.CNC контроллері компьютермен қатар дамып, өндіріс процестеріне, әсіресе өңдеуге көбірек өнімділік пен автоматтандыруды енгізді.

CNC өңдеу дегеніміз не?
CNC машиналары бүкіл әлем бойынша барлық дерлік сала үшін бөлшектер жасайды.Олар пластмассадан, металдардан, алюминийден, ағаштан және басқа да көптеген қатты материалдардан заттарды жасайды.«CNC» сөзі компьютерлік сандық басқаруды білдіреді, бірақ бүгінгі күні барлығы оны CNC деп атайды.Сонымен, CNC машинасын қалай анықтауға болады?Барлық автоматтандырылған қозғалысты басқару машиналарында үш негізгі құрамдас бар – командалық функция, жетек/қозғалыс жүйесі және кері байланыс жүйесі.CNC өңдеу - бұл басқа пішіндегі қатты материалдан бөлшекті өндіру үшін компьютер басқаратын станокты пайдалану процесі.

CNC әдетте SolidWorks немесе MasterCAM сияқты Computer Aided Manufacturing (CAM) немесе Computer Aided Design (CAD) бағдарламалық құралында жасалған сандық нұсқауларға байланысты.Бағдарламалық құрал CNC машинасындағы контроллер оқи алатын G-кодын жазады.Контроллердегі компьютерлік бағдарлама дизайнды түсіндіреді және кескіш құралдарды және/немесе дайындаманы дайындамадан қажетті пішінді кесу үшін бірнеше осьтерге жылжытады.Автоматтандырылған кесу процесі ескі жабдықтағы тетіктер мен берілістермен орындалатын құралдар мен дайындамаларды қолмен жылжытуға қарағанда әлдеқайда жылдам және дәлірек.Қазіргі заманғы CNC машиналары көптеген құралдарды ұстайды және кесудің көптеген түрлерін жасайды.Қозғалыс жазықтықтарының саны (осьтер) және станок өңдеу процесінде автоматты түрде қол жеткізе алатын құралдардың саны мен түрлері CNC дайындамасының қаншалықты күрделі жасай алатынын анықтайды.

CNC машинасын қалай пайдалануға болады?
CNC машинистері CNC машинасының қуатын толық пайдалану үшін бағдарламалауда да, металл өңдеуде де дағдыларды алуы керек.Техникалық сауда мектептері мен шәкірттік бағдарламалар студенттерді металды қалай кесетінін сезіну үшін жиі қолмен токарлық станоктарда бастайды.Машинист барлық үш өлшемді елестете білуі керек.Бүгінгі таңда бағдарламалық құрал күрделі бөлшектерді жасауды бұрынғыдан да жеңілдетеді, өйткені бөлік пішінін виртуалды түрде салуға болады, содан кейін сол бөлшектерді жасау үшін бағдарламалық құрал арқылы құрал жолдарын ұсынуға болады.

CNC өңдеу процесінде жиі қолданылатын бағдарламалық құрал түрі
Компьютерлік сызу (CAD)
CAD бағдарламалық құралы CNC жобаларының көпшілігі үшін бастапқы нүкте болып табылады.Көптеген әртүрлі CAD бағдарламалық пакеттері бар, бірақ олардың барлығы дизайн жасау үшін қолданылады.Танымал CAD бағдарламаларына AutoCAD, SolidWorks және Rhino3D кіреді.Бұлтқа негізделген CAD шешімдері де бар және кейбіреулері CAM мүмкіндіктерін ұсынады немесе басқаларға қарағанда жақсырақ CAM бағдарламалық құралымен біріктіреді.

Компьютерлік өндіріс (CAM)
CNC машиналары көбінесе CAM бағдарламалық құралы арқылы жасалған бағдарламаларды пайдаланады.CAM пайдаланушыларға жұмыс процесін ұйымдастыру, құрал жолдарын орнату және машина кез келген нақты кесуді орындамас бұрын кесу модельдеулерін іске қосу үшін «жұмыс ағашын» орнатуға мүмкіндік береді.Көбінесе CAM бағдарламалары CAD бағдарламалық құралына қосымшалар ретінде жұмыс істейді және CNC құралдары мен дайындаманың қозғалатын бөліктеріне қайда бару керектігін көрсететін g-кодын жасайды.CAM бағдарламалық құралындағы шеберлер CNC машинасын бағдарламалауды бұрынғыдан да жеңілдетеді.Танымал CAM бағдарламалық құралына Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks және Solidcam кіреді.2015 жылғы есеп бойынша Mastercam және Edgecam жоғары сапалы CAM нарығының 50%-ға жуығын құрайды.

Бөлінген сандық басқару дегеніміз не?
Бөлінген сандық басқаруға (DNC) айналған тікелей сандық басқару
Тікелей сандық басқару элементтері NC бағдарламалары мен машина параметрлерін басқару үшін пайдаланылды.Ол бағдарламаларға желі арқылы орталық компьютерден машинаны басқару блоктары (MCU) деп аталатын борттық компьютерлерге ауысуға мүмкіндік берді.Бастапқыда «Тікелей сандық басқару» деп аталды, ол қағаз таспасының қажеттілігін айналып өтті, бірақ компьютер істен шыққан кезде оның барлық машиналары істен шықты.

Бөлінген сандық басқару бағдарламаны CNC-ге беру арқылы бірнеше машиналардың жұмысын үйлестіру үшін компьютерлер желісін пайдаланады.CNC жады бағдарламаны сақтайды және оператор бағдарламаны жинай, өңдей және қайтара алады.

Қазіргі DNC бағдарламалары келесі әрекеттерді орындай алады:
● Өңдеу – басқалары өңделіп жатқанда бір NC бағдарламасын іске қоса алады.
● Салыстыру – Түпнұсқа және өңделген NC бағдарламаларын қатар салыстырыңыз және өңдеулерді қараңыз.
● Қайта іске қосу – Құрал бұзылған кезде бағдарламаны тоқтатып, тоқтаған жерінен қайта іске қосуға болады.
● Тапсырманы қадағалау – Операторлар тапсырмаларды қарап, орнату мен орындалу уақытын бақылай алады, мысалы.
● Сызбаларды көрсету – фотосуреттерді, құралдардың, арматураның және әрлеу бөлшектерінің CAD сызбаларын көрсетіңіз.
● Жетілдірілген экран интерфейстері – бір рет түрту арқылы өңдеу.
● Кеңейтілген дерекқорды басқару – деректерді оңай шығарып алуға болатын жерде ұйымдастырады және сақтайды.

Өндіріс деректерін жинау (MDC)
MDC бағдарламалық құралы DNC бағдарламалық құралының барлық функцияларын қамтуы мүмкін, сонымен қатар қосымша деректерді жинап, оны жабдықтың жалпы тиімділігі (OEE) үшін талдауы мүмкін.Жабдықтың жалпы тиімділігі мыналарға байланысты: Сапа – өндірілген барлық өнімдердің сапа стандарттарына сәйкес келетін өнімдер саны Қол жетімділік – көрсетілген жабдық жұмыс істейтін немесе бөлшектерді шығаратын жоспарланған уақыттың пайызы Өнімділік – жоспарланған немесе идеалды іске қосумен салыстырғандағы нақты жұмыс жылдамдығы жабдықтың нормасы.

OEE = Сапа x Қол жетімділік x Өнімділік
OEE – көптеген машина цехтары үшін негізгі өнімділік көрсеткіші (KPI).

Машинаны бақылау шешімдері
Құрылғыны бақылау бағдарламалық құралын DNC немесе MDC бағдарламалық құралына енгізуге немесе бөлек сатып алуға болады.Машинаны бақылау шешімдерімен орнату, жұмыс уақыты және тоқтау уақыты сияқты машина деректері автоматты түрде жиналады және жұмыстардың қалай орындалатынын тарихи және нақты уақытта түсінуді қамтамасыз ету үшін себеп кодтары сияқты адам деректерімен біріктіріледі.Заманауи CNC машиналары деректердің 200-ге жуық түрін жинайды және машинаны бақылау бағдарламалық құралы бұл деректерді цех қабатынан бастап жоғарғы қабатқа дейін барлығына пайдалы ете алады.Memex сияқты компаниялар кез келген CNC машинасынан деректерді алатын және мағыналы диаграммалар мен графиктерде көрсетілетін стандартталған дерекқор пішіміне салатын бағдарламалық құралды (Tempus) ұсынады.АҚШ-та кең тараған көптеген машиналарды бақылау шешімдері пайдаланатын деректер стандарты MTConnect деп аталады.Бүгінгі күні көптеген жаңа CNC станоктары осы пішімде деректерді беру үшін жабдықталған.Ескі машиналар әлі де адаптерлер арқылы құнды ақпаратты бере алады.CNC машиналарына арналған машина мониторингі соңғы бірнеше жыл ішінде кең таралған және жаңа бағдарламалық шешімдер әрдайым әзірленуде.

CNC машиналарының әртүрлі түрлері қандай?
Бүгінгі таңда CNC машиналарының сансыз түрлері бар.CNC машиналары - жоғарыда сипатталғандай контроллерде бағдарламаланған материалды кесетін немесе жылжытатын станоктар.Кесу түрі плазмалық кесуден лазерлік кесуге, фрезерге, бағыттауға және токарлық станоктарға дейін өзгеруі мүмкін.CNC машиналары тіпті конвейердегі заттарды алып, жылжыта алады.

Төменде CNC машиналарының негізгі түрлері берілген:
Токарлық станоктар:Бұл түрдегі CNC дайындаманы айналдырады және кескіш құралды дайындамаға жылжытады.Негізгі токарь 2 осьті, бірақ кесудің күрделілігін арттыру үшін тағы да көптеген осьтерді қосуға болады.Материал шпиндельде айналады және қажетті пішінді жасайтын тегістеу немесе ою құралға қарсы басылады.Токарлық станоктар шарлар, конустар немесе цилиндрлер сияқты симметриялы заттарды жасау үшін қолданылады.Көптеген CNC машиналары көп функциялы және кесудің барлық түрлерін біріктіреді.

Маршрутизаторлар:CNC маршрутизаторлары әдетте ағаштан, металлдан, парақтардан және пластмассадан үлкен өлшемдерді кесу үшін қолданылады.Стандартты маршрутизаторлар 3 осьті координатта жұмыс істейді, сондықтан олар үш өлшемде кесуге болады.Дегенмен, прототиптік үлгілер мен күрделі пішіндер үшін 4,5 және 6 осьті машиналарды да сатып алуға болады.

Фрезерлеу:Қолмен фрезерлік станоктар кескіш құралды дайындамаға артикуляциялау үшін қол дөңгелегі мен жетекші бұрандаларды пайдаланады.CNC диірменінде CNC жоғары дәлдіктегі шарикті бұрандаларды орнына бағдарламаланған дәл координаттарға жылжытады.Фрезерлік CNC станоктары өлшемдері мен түрлерінің кең ауқымында келеді және бірнеше осьтерде жұмыс істей алады.

Плазмалық кескіштер:CNC плазмалық кескіш кесу үшін қуатты лазерді пайдаланады.Көптеген плазмалық кескіштер парақтан немесе пластинадан бағдарламаланған пішіндерді кеседі.

3D принтер:3D принтер қажетті пішінді салу үшін материалдың кішкене бөліктерін қайда қою керектігін айту үшін бағдарламаны пайдаланады.3D бөліктері қабаттар өскен сайын сұйықтықты немесе қуатты қатайту үшін лазермен қабат-қабат құрастырылады.

Таңдау және орналастыру машинасы:CNC «таңдау және орналастыру» машинасы CNC маршрутизаторына ұқсас жұмыс істейді, бірақ материалды кесудің орнына машинада вакуумды пайдаланып құрамдас бөліктерді алып, қажетті орынға жылжытып, оларды жерге қоятын көптеген шағын саптамалар бар.Олар үстелдерді, компьютердің аналық платаларын және басқа электрлік жинақтарды (басқа нәрселермен қатар) жасау үшін қолданылады.

CNC машиналары көп нәрсені жасай алады.Бүгінгі таңда компьютерлік технологияны елестететін машинаға салуға болады.CNC қажетті нәтижеге қол жеткізу үшін машина бөліктерін жылжыту үшін қажетті адам интерфейсін ауыстырады.Бүгінгі CNC машиналары болат блогы сияқты шикізаттан басталып, дәл төзімділік пен таңғажайып қайталанатын өте күрделі бөлікті жасауға қабілетті.

Барлығын біріктіру: CNC станоктары бөлшектерді қалай жасайды
CNC жұмысы компьютерді (контроллерді) және физикалық орнатуды қамтиды.Әдеттегі машиналық цех процесі келесідей көрінеді:

Инженер-конструктор дизайнды CAD бағдарламасында жасайды және оны CNC бағдарламашысына жібереді.Бағдарламашы қажетті құралдарды таңдау және CNC үшін NC бағдарламасын жасау үшін файлды CAM бағдарламасында ашады.Ол NC бағдарламасын CNC машинасына жібереді және операторға дұрыс құрал орнату тізімін береді.Орнату операторы құралдарды көрсетілгендей жүктейді және шикізатты (немесе дайындаманы) жүктейді.Содан кейін ол үлгі бөліктерін іске қосады және CNC машинасының спецификацияға сәйкес бөлшектерді жасап жатқанын тексеру үшін сапаны қамтамасыз ету құралдарымен өлшейді.Әдетте орнату операторы барлық өлшемдерді тексеретін және орнатуға қол қоятын сапа бөліміне мақаланың бірінші бөлігін береді.CNC машинасы немесе олармен байланысты машиналар қажетті бөліктерді жасау үшін жеткілікті шикізатпен жүктеледі және машина операторы машинаның жұмыс істеуін қамтамасыз етіп, бөлшектерді ерекше етіп жасайды.және шикізаты бар.Жұмысқа байланысты CNC машиналарын операторсыз «шам сөндіреді» жиі іске қосуға болады.Дайын бөліктер автоматты түрде белгіленген аймаққа жылжытылады.

Қазіргі өндірушілер жеткілікті уақытты, ресурстарды және қиялды ескере отырып, кез келген дерлік процесті автоматтандыра алады.Шикізат машинаға түсуі мүмкін, ал дайын бөлшектер оралған күйде шығуы мүмкін.Өндірушілер заттарды тез, дәл және үнемді жасау үшін CNC машиналарының кең ауқымына тәуелді.