Las máquinas herramienta CNC son máquinas herramienta que utilizan información (instrucciones de programa) en forma de códigos digitales para controlar las herramientas de corte y procesarlas automáticamente de acuerdo con procedimientos de trabajo, velocidades de movimiento y trayectorias determinadas, denominadas como máquinas herramienta CNC.
CaracterÃsticas
Las máquinas herramienta CNC tienen una amplia adaptabilidad. Cuando el objeto de procesamiento cambia, solo es necesario cambiar las instrucciones del programa de entrada, el rendimiento del procesamiento es mayor que el de las máquinas herramienta automáticas ordinarias. Y se pueden procesar con precisión superficies curvas complejas, adecuadas para modificaciones de procesamiento. Se pueden obtener buenos resultados económicos para piezas de trabajo pequeñas y medianas con requisitos frecuentes de alta precisión y formas complejas.
Con el desarrollo de la tecnologÃa CNC, cada vez hay más tipos de máquinas herramienta que utilizan sistemas CNC, incluidos tornos, fresadoras, mandrinadoras, perforadoras, amoladoras, máquinas herramienta de procesamiento de engranajes y máquinas herramienta de electroerosión.
También existen centros de mecanizado y centros de torneado que pueden cambiar automáticamente herramientas e instalar abrazaderas al mismo tiempo para procesamiento multiproceso.
Una breve historia del desarrollo
En 1948, la Fuerza Aérea de los EE. UU. encargó a la American Parsons Company que desarrollara un equipo de procesamiento de plantillas de perfiles de palas de hélices de aviones.
Debido a las formas complejas y diversas de las plantillas y los requisitos de alta precisión, es difÃcil que los equipos de procesamiento general se adapten, por lo que se propuso la idea de máquinas herramienta controladas por computadora.
En 1949, con la ayuda del Laboratorio de Investigación de Servo Mecanismos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la empresa comenzó a investigar sobre máquinas herramienta CNC y produjo con éxito la primera fresadora copiadora vertical a gran escala. máquina en 1952. La fresadora CNC de tres coordenadas modificada comenzó pronto su producción formal y se puso oficialmente en uso en 1957.
Este es un gran avance en el desarrollo de la tecnologÃa de fabricación y marca el comienzo de la era del mecanizado CNC en el campo de la fabricación.
El mecanizado CNC es la base de la tecnologÃa de fabricación moderna. Esta invención tiene una importancia histórica y un impacto de gran alcance en la industria manufacturera.
Los principales paÃses industrializados del mundo conceden gran importancia a la investigación y el desarrollo de la tecnologÃa de mecanizado CNC.
Los dispositivos CNC de aquella época utilizaban componentes de tubos electrónicos, que eran voluminosos y caros. Sólo se utilizaban en unos pocos departamentos con necesidades especiales, como la industria de la aviación, para procesar piezas complejas de superficies curvas. En 1959, se fabricaron componentes de transistores y placas de circuito impreso, lo que llevó a los dispositivos CNC a la segunda generación, más pequeños en tamaño y de menor costo. Después de la década de 1960, las máquinas perforadoras CNC controladas por puntos y las fresadoras CNC controladas por alambre, relativamente simples y económicas, se desarrollaron rápidamente, haciendo que las máquinas herramienta CNC fueran gradualmente populares en varios departamentos de la industria de fabricación de maquinaria.
Mi paÃs comenzó a desarrollar máquinas herramienta CNC en 1958 y probó con éxito máquinas herramienta CNC equipadas con sistemas CNC de tubos de electrones. En 1965, comenzó la producción en masa de fresadoras CNC de tres coordenadas equipadas con transistores. Sistemas CNC.
En 1965, apareció la tercera generación de dispositivos CNC de circuito integrado. No solo eran pequeños en tamaño y de bajo consumo de energÃa, sino que también mejoraron en confiabilidad y redujeron aún más su precio, promoviendo el desarrollo de máquinas CNC. Variedades de herramientas y rendimiento.
A finales de los años 60 apareció el sistema de control numérico directo (DNC), también conocido como sistema de control de grupo. El sistema de control numérico por computadora (CNC para abreviar) controlado por una pequeña computadora ha llevado el dispositivo CNC a la cuarta generación caracterizada por una pequeña informatización.
Desde 65438 hasta 0974, se desarrolló con éxito un dispositivo de control numérico (MNC) por microcomputadora que utiliza un microprocesador y una memoria semiconductora. Esta es la quinta generación de un sistema de control numérico.
En comparación con la tercera generación, las funciones del dispositivo CNC de quinta generación se han duplicado, mientras que el tamaño se ha reducido a 1/20, el precio se ha reducido a 3/4 y la fiabilidad ha aumentado. mejorado mucho.
A principios de la década de 1980, con el desarrollo de la tecnologÃa de software y hardware, aparecieron dispositivos CNC que podÃan programarse automáticamente mediante el diálogo hombre-máquina. Los dispositivos CNC son cada vez más pequeños y pueden instalarse directamente en las máquinas herramienta; la automatización de las máquinas herramienta CNC se ha mejorado aún más, con funciones como el seguimiento automático de la rotura de herramientas y la detección automática de piezas de trabajo.
Clasificación
Tras décadas de desarrollo, las máquinas herramienta CNC actuales han conseguido el control por ordenador y son ampliamente utilizadas en la industria, especialmente en la industria de fabricación de moldes.
Para satisfacer las necesidades de los procesos de corte de metales como torneado, fresado, rectificado, taladrado y cepillado, asà como tecnologÃas de procesamiento especiales como el mecanizado eléctrico y el procesamiento láser, se han desarrollado diversas máquinas herramienta de procesamiento CNC. sido desarrollado.
Existen muchos tipos de máquinas herramienta CNC, generalmente divididas en 16 categorÃas:
Tornos CNC (centros de torneado con funciones de fresado)
Fresadoras CNC (incluidas centros de fresado)
Excavadora de fosos CNC
Un centro de mecanizado enfocado principalmente al fresado y fresado.
Rectificadora CNC (incluido centro de rectificado)
Taladradora CNC (incluido centro de perforación)
Brochadora CNC
Cepilladora CNC
Máquina herramienta de corte CNC
Máquina herramienta de procesamiento de engranajes CNC
Máquina herramienta de procesamiento láser CNC
Máquina herramienta CNC WEDM
Máquinas herramienta eléctricas CNC Máquinas herramienta Spark (incluidos centros de mecanizado eléctricos)
Máquinas herramienta CNC formadoras de placas
Máquinas herramienta CNC formadoras de tubos
Otras máquinas herramienta CNC
Las formas
Las máquinas herramienta CNC suelen constar de sistemas de control, servosistemas, sistemas de detección, sistemas de transmisión mecánica y otros sistemas auxiliares.
Los sistemas de control se utilizan para operar, gestionar y controlar máquinas herramienta CNC. Obtener datos a través de medios de entrada, interpretar y operar estos datos tendrá un impacto en la máquina herramienta. El servosistema acciona la máquina herramienta de acuerdo con las instrucciones del sistema de control, convierte la señal de pulso del dispositivo CNC en instrucciones de movimiento de las piezas móviles de la máquina herramienta, de modo que las herramientas y piezas ejecuten los movimientos especificados por el código CNC; El sistema de detección se utiliza para detectar los cambios de desplazamiento y velocidad de los componentes de ejecución de la máquina herramienta (banco de trabajo, plataforma giratoria, patineta, etc.). ), y envÃa el resultado de la detección al extremo de entrada, lo compara con el comando de entrada y ajusta el movimiento de la máquina herramienta de acuerdo con la diferencia entre los dos; el sistema de transmisión de la máquina herramienta es un dispositivo de transmisión de alimentación mecánica desde el servoaccionamiento de alimentación; componente del actuador de la máquina herramienta tiene muchos tipos, tales como: ciclo fijo (puede realizar varios procesos repetitivos), cambio automático de herramienta (puede intercambiar herramientas designadas), compensación de espacio de transmisión (compensa el error de espacio causado por el sistema de transmisión mecánica), etc.
Control digital
El dispositivo de control numérico incluye un dispositivo de lectura de programas y una parte de entrada, una parte operativa, una parte de control y una parte de salida compuesta por circuitos electrónicos.
Según las funciones de control que se pueden realizar, los dispositivos CNC se pueden dividir en tres categorÃas: control puntual, control lineal y control de trayectoria continua.
El control punto a punto solo controla el posicionamiento preciso de la herramienta o banco de trabajo de un punto a otro, y luego realiza el procesamiento de punto fijo, sin controlar la ruta entre puntos.
Este tipo de control lo utilizan las taladradora CNC, la taladradora CNC y la taladradora por coordenadas CNC.
El control lineal no solo controla el posicionamiento preciso del punto inicial y final de la trayectoria lineal, sino que también controla el corte lineal entre estos dos puntos a una velocidad de avance prescrita.
Existen fresadoras CNC para fresado de superficies, tornos CNC y rectificadoras CNC para tornear y rectificar ejes escalonados.
El control continuo de trayectoria (o control de contorno) puede controlar continuamente el movimiento articular en dos o más direcciones coordinadas.
Para que la herramienta procese el contorno curvo de la pieza de trabajo de acuerdo con la trayectoria especificada, el dispositivo CNC tiene una función de operación de interpolación para hacer que la trayectoria de movimiento de la herramienta se acerque a la curva del contorno especificada con el mÃnimo error. coordine la velocidad de movimiento en cada dirección de coordenadas y realice el corte. La velocidad de avance especificada siempre se mantiene durante el proceso.
Este control se utiliza para fresadoras CNC, tornos CNC, rectificadoras CNC y centros de mecanizado que pueden procesar superficies curvas.
Dispositivo de control automático
Los servomecanismos se dividen en tres tipos: bucle abierto, bucle semicerrado y bucle cerrado.
El servomecanismo de bucle abierto consta de un circuito de accionamiento de motor paso a paso y un motor paso a paso.
Cada señal de pulso hace que el motor paso a paso gire un cierto ángulo y empuje el banco de trabajo para moverse una cierta distancia a través del husillo de bolas.
Este tipo de servomecanismo es simple, estable y fácil de usar, pero la mejora en precisión y velocidad es limitada.
El servomecanismo de circuito semicerrado está compuesto por un circuito de comparación, un circuito servoamplificador, un servomotor, un detector de velocidad y un detector de posición.
El detector de posición se instala en el extremo del tornillo o servomotor y mide indirectamente la posición del banco de trabajo a través del ángulo de rotación del tornillo.
Los servomotores de uso común incluyen motores de CC de alta velocidad, motores de CA de alta velocidad y servomotores electrohidráulicos.
Los detectores de posición incluyen transformadores rotativos, generadores de impulsos fotoeléctricos y rejillas circulares.
La precisión, velocidad y caracterÃsticas dinámicas que este tipo de servomecanismo puede lograr son mejores que las de los servomecanismos de bucle abierto, y es utilizado por la mayorÃa de las máquinas herramienta CNC pequeñas y medianas.
El principio de funcionamiento y la composición del servomecanismo de circuito cerrado son los mismos que los del servomecanismo de circuito semicerrado, excepto que el detector de posición está instalado en el banco de trabajo y puede medir directamente la posición real. posición del banco de trabajo, por lo que la precisión de la retroalimentación es mayor que la del control de circuito semicerrado. Sin embargo, es difÃcil de dominar y depurar, y a menudo se usa en máquinas herramienta CNC de alta precisión y gran escala.
El servomotor utilizado en el servomecanismo de circuito cerrado es el mismo que el de circuito semicerrado, y el detector de posición utiliza una rejilla larga, un sincronizador inductivo largo o una rejilla magnética larga.
Componentes clave
Para garantizar que la máquina herramienta tenga una mayor adaptabilidad del proceso y capacidades de trabajo continuas y estables, el diseño estructural de las máquinas herramienta CNC se caracteriza por suficiente rigidez, precisión, y resistencia a vibraciones, estabilidad térmica y retención de precisión.
La cadena de transmisión mecánica del sistema de alimentación utiliza husillos de bolas, husillos hidrostáticos y pares de engranajes sin juego para minimizar el juego.
La máquina herramienta utiliza rieles guÃa de plástico antifricción, rieles guÃa rodantes o rieles guÃa de presión estática para mejorar la estabilidad del movimiento y evitar el avance a baja velocidad.
Debido al uso de servomotores de alimentación de amplia velocidad y motores de husillo, se pueden evitar o reducir la transmisión de engranajes y los cambios de velocidad de engranaje, simplificando el mecanismo de transmisión de la máquina herramienta.
La disposición de la máquina herramienta facilita la extracción de viruta y la carga y descarga de piezas. Algunas máquinas herramienta CNC cuentan con dispositivos automáticos de extracción de viruta y dispositivos automáticos de cambio de pieza.
La mayorÃa de las máquinas herramienta CNC utilizan controladores programables con microprocesadores para reemplazar una gran cantidad de relés en gabinetes de alto voltaje, mejorando la confiabilidad y flexibilidad del control de alto voltaje de las máquinas herramienta.
Con el rápido desarrollo de la tecnologÃa microelectrónica, la tecnologÃa informática y la tecnologÃa de software, el sistema de control de las máquinas herramienta CNC tiende a ser miniaturizado y multifuncional, con una función de autodiagnóstico perfecta y la confiabilidad también mejora enormemente; ; CNC El sistema en sà generalmente implementa programación automática.
Dirección del desarrollo
En el futuro, los tipos de máquinas herramienta CNC serán más diversificados y habrá cada vez más variedades de máquinas herramienta CNC para el procesamiento centralizado de múltiples procesos; el procesamiento láser y otras tecnologÃas se aplicarán a las máquinas herramienta de corte, lo que amplÃa el alcance del proceso concentrado multiproceso; se mejora el grado de automatización de las máquinas herramienta CNC y tiene una variedad de funciones de monitoreo, formando asà una fabricación flexible. unidad y facilitando su incorporación a un sistema de fabricación flexible altamente automatizado.