Komputerowe sterowanie numeryczne CNC to system pozwalający zautomatyzować pracę obrabiarek. Umożliwia sterowanie maszynami za pomocą poleceń zaprogramowanych w komputerze i jest coraz powszechniej stosowane w zakładach mechanicznych dzięki swojej dokładności i szybkości, co pozwala obniżyć koszty i skrócić czas produkcji.
Sterowanie numeryczne CNC w obróbce metali
Sterowanie numeryczne CNC wywodzi się z lat 40. i 50. i opiera się na maszynach pracujących w oparciu o ręczne sterowanie numeryczne, według poleceń zakodowanych na kartach perforowanych. Z biegiem lat, wraz z pojawieniem się technologii analogowych i cyfrowych, CNC zaczęło się rozwijać, aż stało się jedną z najczęściej stosowanych dziś metod.
Dzięki rozwojowi procesorów powstało cyfrowe sterowanie numeryczne, czyli sterowanie numeryczne za pomocą komputera – innymi słowy sterowanie numeryczne CNC. Obecnie CNC to prawdziwa rewolucja dla przemysłu: oprócz licznych zalet przyczyniło się także do potanienia mikroprocesorów.
Komputerowe sterowanie numeryczne CNC polega na wykorzystaniu komputera do sterowania i monitorowania ruchów obrabiarki – stacjonarnej lub przenośnej.
Maszyny CNC
Coraz więcej obrabiarek jest wyposażonych w tę technologię; należą do nich na przykład tokarki, frezarki, szlifierki, wycinarki laserowe i strumieniowo-wodne, a także prasy. Dzięki uniwersalności sterowania numerycznego CNC można je stosować w wielu urządzeniach, które ułatwiają pracę zakładów, obniżają koszty produkcji, zwiększają szybkość i wymagają minimalnego udziału człowieka.
Maszyny wyposażone w tę technologię mają wbudowany komputer stanowiący część urządzenia; większość z nich posiada bardzo zaawansowany układ sprzężenia zwrotnego, który pozwala automatyzować pracę, regulować prędkość, ciśnienie, położenie detalu itd. – bez konieczności stałej obecności operatora.
Ponadto CNC współpracuje z zaawansowanym układem silników i elementów napędowych, które umożliwiają przesuw osi maszyny wzdłuż obrabianego detalu. Maszyny pracujące ze sterowaniem numerycznym CNC wykonują szereg poleceń i instrukcji wprowadzanych do komputera w alfanumerycznym języku CNC. Dzięki nim, w zależności od maszyny, urządzenie może zmieniać narzędzia skrawające, aby wykonać obróbkę detalu.
Jak działają maszyny sterowane numerycznie CNC?
Zasada działania tych maszyn jest bardzo prosta: wymagają one układu współrzędnych (poleceń), który określa ruch narzędzia skrawającego oraz kąt nachylenia detalu (niektóre maszyny potrafią samodzielnie zmieniać położenie detalu). Ruchy odbywają się wzdłuż osi współrzędnych maszyny.
Skąd narzędzie wie, po jakiej drodze ma się poruszać? Zapewnia to wcześniejsze zaprogramowanie maszyny przez operatora w języku alfanumerycznym. Maszyna otrzymuje polecenia z komputera w postaci kodów G i M; następnie program komputera przetwarza te kody na sygnały elektryczne, które uruchamiają silniki, a w konsekwencji narzędzia skrawające.
Elementy maszyny CNC
Obrabiarka pracująca ze sterowaniem numerycznym CNC składa się z sześciu podstawowych części:
- Obrabiarka (sama maszyna przystosowana do tej technologii: tokarka, frezarka itp.).
- Urządzenie wejściowe.
- Sterownik.
- Układy napędowe.
- Komputer.
- Układ sprzężenia zwrotnego, występujący tylko w niektórych typach obrabiarek.
Język sterowania numerycznego CNC
Aby uruchomić obrabiarkę CNC, trzeba ją zaprogramować w specjalnym języku. Programowanie może być ręczne lub automatyczne. Programowanie ręczne polega na tym, że operator sam przeprowadza analizę i obliczenia dotyczące obróbki detalu, a następnie wprowadza je do komputera.
Programowanie automatyczne wyróżnia się natomiast tym, że obliczenia wykonuje komputer na podstawie danych i parametrów podanych przez operatora; wynikiem jest wymiana danych w języku APT.
Język CNC składa się z zestawów instrukcji obejmujących jedną fazę obróbki, nazywanych blokami lub sekwencjami. Bloki te muszą zawierać wszystkie funkcje geometryczne, technologiczne i maszynowe potrzebne do obróbki. Znaki stosowane w sterowaniu numerycznym CNC określają normy DIN 66024 i 66025, w których znajdziemy m.in. następujące kody:
- N – adres odpowiadający numerowi bloku lub sekwencji; można zaprogramować do 1000 bloków (od N000 do N999).
- X, Y, Z – adresy osi maszyny.
- G – adres funkcji przygotowawczych obróbki. Opisuje funkcje ruchu maszyny.
- M – adres funkcji pomocniczych (obroty, zatrzymanie itp.).
- F – prędkość posuwu.
- S – prędkość obrotowa wrzeciona głównego.