Was ist eine CNC-Maschine?
A CNC-Maschine ist eine CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine mit der zusätzlichen Funktion eines integrierten Computers. Der Computer wird als Maschinensteuereinheit (MCU) bezeichnet. Die zur Herstellung eines Teils erforderlichen numerischen Daten werden der Maschine in Form eines Programms bereitgestellt. Das Programm wird in die entsprechenden elektrischen Signale übersetzt, die an die Motoren übermittelt werden, die die Maschine antreiben.
Das Maschinenrahmenbett ist die mechanische Struktur der CNC-Maschine und besteht außerdem aus dem Hauptantriebssystem, dem Vorschubantriebssystem, dem Bett, der Werkbank und Hilfsbewegungsvorrichtungen, hydraulischen und pneumatischen Systemen, Schmiersystemen, Kühlvorrichtungen, Spanabfuhr, Schutzsystemen und anderen Teilen. Um jedoch die Anforderungen der numerischen Steuerung zu erfüllen und die Leistung der Werkzeugmaschine voll auszuschöpfen, wurden 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 und 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 Logiksteuerungsfunktion der Bewegungsspur des Geräts und den Betrieb der Peripheriegeräte gemäß dem im Voraus gespeicherten Steuerprogramm auszuführen. Da ein Computer verwendet wird, um das ursprüngliche numerische Steuergerät zu ersetzen, das aus Hardware-Logikschaltungen besteht, können die Speicherung, Verarbeitung, Berechnung, logische Beurteilung und andere Steuerfunktionen der eingegebenen Betriebsanweisungen durch Computersoftware realisiert werden, und die durch die Verarbeitung generierten Mikroanweisungen können übertragen werden. Treiben Sie den Motor oder die hydraulischen Aktuatoren zum Servoantriebsgerät an, um die CNC-Maschine zum Laufen zu bringen.
Um eine CNC-Maschine zu betreiben, können Sie die folgenden Schritte ausführen:
Schritt 1. Programmieren Sie gemäß der Zeichnung und dem Prozessplan des bearbeiteten Teils den Bewegungspfad des Werkzeugs, den Bearbeitungsprozess, die Prozessparameter und die Schnittmenge mit dem angegebenen Code und Programmformat in eine vom CNC-System erkennbare Anweisungsform, d. h. schreiben Sie das Bearbeitungsprogramm.
Schritt 2. Geben Sie das programmierte Bearbeitungsprogramm in das CNC-Gerät ein.
Schritt 3. Das CNC-Gerät dekodiert und verarbeitet das eingegebene Programm (den Code) und sendet entsprechende Steuersignale an das Servo-Antriebsgerät und das Hilfsfunktionssteuergerät jeder Koordinatenachse, um die Bewegung jedes Teils der Werkzeugmaschine zu steuern.
Schritt 4. Während des Bewegungsvorgangs muss das CNC-System jederzeit die Koordinatenachsenposition 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 wird.
Schritt 5. Der Bediener kann die Verarbeitungsbedingungen und den Arbeitsstatus der CNC-Maschine jederzeit beobachten und überprüfen. Bei Bedarf müssen die Aktion und das Verarbeitungsprogramm der CNC-Maschine angepasst werden, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.
Kartesisches Koordinatensystem
Fast alles, was auf einer herkömmlichen Werkzeugmaschine hergestellt werden kann, kann auch auf einer CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine mit ihren zahlreichen Vorteilen hergestellt werden. Die Werkzeugmaschinenbewegungen, die bei der Herstellung eines Produkts verwendet werden, sind von zwei Grundtypen: Punkt-zu-Punkt (geradlinige Bewegungen) und kontinuierliche Pfadbewegungen (Konturbewegungen).
Das kartesische oder rechtwinklige Koordinatensystem wurde vom französischen Mathematiker und Philosophen René Descartes entwickelt. Mit diesem System kann jeder bestimmte Punkt von jedem anderen Punkt aus entlang dreier senkrechter Achsen mathematisch beschrieben werden. Dieses Konzept passt perfekt zu Werkzeugmaschinen, da deren Konstruktion im Allgemeinen auf drei Bewegungsachsen (X, Y, Z) plus einer Rotationsachse basiert. Bei einer einfachen vertikalen Fräsmaschine ist die X-Achse die horizontale Bewegung (rechts oder links) des Tisches, die Y-Achse ist die Querbewegung des Tisches (auf die Säule zu oder von ihr weg) und die Z-Achse ist die vertikale Bewegung des Knies oder der Spindel. CNC-Systeme sind stark auf die Verwendung rechtwinkliger Koordinaten angewiesen, da der Programmierer jeden Punkt eines Werkstücks präzise lokalisieren kann. Wenn Punkte auf einem Werkstück lokalisiert werden, 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 Ursprung oder Nullpunkt bezeichnet (Abb. 3).
Abb. 1 Sich schneidende Linien bilden rechte Winkel und legen den Nullpunkt fest.
Abb. 2 Die in der CNC verwendeten dreidimensionalen Koordinatenebenen (Achsen).
Die dreidimensionalen Koordinatenebenen werden in Abb. 3 dargestellt. Die X- und Y-Ebenen (Achsen) sind horizontal und stellen horizontale Bewegungen des Maschinentisches dar. Die Z-Ebene oder -Achse stellt die vertikale Werkzeugbewegung dar. Die Pluszeichen (+) und Minuszeichen (-) geben die Richtung vom Nullpunkt (Ursprung) entlang der Bewegungsachse an. Die 2 Quadranten, die gebildet werden, wenn sich die XY-Achsen kreuzen, sind gegen den Uhrzeigersinn nummeriert (Abb. 4). Alle Positionen im Quadranten 3 wären positiv (X+) und positiv (Y+). Im 1. Quadranten wären alle Positionen negativ X (X-) und positiv (Y+). Im 2. Quadranten wären alle Positionen negativ X (X-) und negativ (Y-). Im 3. Quadranten wären alle Positionen positiv X (X+) und negativ Y (Y-).
Abb. 3: Die Quadranten, die durch die Kreuzung der X- und Y-Achse entstehen, dienen zur genauen Bestimmung von Punkten vom X/Y-Nullpunkt bzw. Ursprungspunkt.
In Abb. 3 läge Punkt A 2 Einheiten rechts von der Y-Achse und 2 Einheiten über der X-Achse. Nehmen wir an, dass jede Einheit 1.000 entspricht. Die Position von Punkt A wäre X + 2.000 und Y + 2.000. Für Punkt B wäre die Position X + 1.000 und Y - 2.000. Bei der CNC-Programmierung ist es nicht notwendig, Pluswerte (+) anzugeben, da diese angenommen werden. Minuswerte (-) müssen jedoch angegeben werden. Beispielsweise würden die Positionen von A und B wie folgt angegeben:
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 gängigsten Arten von CNC-Maschinen?
Frühere Werkzeugmaschinen waren so konstruiert, dass der Bediener vor der Maschine stand und die Steuerungen bediente. Diese Konstruktion ist nicht mehr erforderlich, da der Bediener bei CNC-Maschinen die Bewegungen der Werkzeugmaschine nicht mehr steuert. Bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen wurden nur etwa 20 Prozent der Zeit mit dem Entfernen von Material verbracht. Durch den Einsatz elektronischer Steuerungen konnte die tatsächliche Zeit, die mit dem Entfernen von Metall verbracht wurde, auf 80 Prozent und sogar noch mehr erhöht werden. Außerdem wurde die Zeit reduziert, die erforderlich ist, um das Schneidwerkzeug in jede Bearbeitungsposition zu bringen.
Es gibt die zehn häufigsten CNC-Maschinentypen, die in zahlreichen Branchen vorkommen.
1. CNC-Fräsmaschinen (CNC-Fräsen)
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. Elektrische Entladungsmaschinen (EDM)
9. CNC-Plasmaschneidmaschinen (CNC Plasmaschneider)
10 3D Drucker
