¿Qué es un sistema CNC?
El sistema CNC es la abreviatura de sistema de control digital y su nombre en inglés es Numerical Control System. En los primeros días, estaba compuesto por circuitos de hardware llamados Hard NC. Después de la década de 1970, los componentes del circuito de hardware se fueron ampliando gradualmente. reemplazado por computadoras dedicadas. En su lugar, se llama sistema de control numérico por computadora.
El sistema de control numérico computarizado (CNC) es un sistema que utiliza computadoras para controlar las funciones de procesamiento y realizar el control numérico. El sistema CNC ejecuta parte o la totalidad de las funciones de control numérico de acuerdo con el programa de control almacenado en la memoria de la computadora, y es un sistema informático especial equipado con circuitos de interfaz y servoaccionamientos.
El sistema CNC consta de un programa CNC, un dispositivo de entrada, un dispositivo de salida, un dispositivo de control numérico por computadora (dispositivo CNC), un controlador lógico programable (PLC), un dispositivo de accionamiento del husillo y un dispositivo de accionamiento de alimentación (servo) (incluida la detección). dispositivo) y otros componentes.
El núcleo del sistema CNC es el dispositivo CNC. Debido al uso de computadoras, el sistema tiene funciones de software y utiliza PLC para reemplazar el dispositivo de control lógico eléctrico de la máquina herramienta tradicional, lo que hace que el sistema sea más pequeño, con mayor flexibilidad, versatilidad y confiabilidad, y fácil de implementar funciones complejas de CNC. También es conveniente y tiene la función de conectarse con la computadora host y realizar comunicación remota.
Catorce principales tendencias de desarrollo en la tecnología de máquinas herramienta
1. Máquinas herramienta de alta velocidad
Con la aplicación generalizada de materiales de aleaciones ligeras en industrias como la automovilística y El procesamiento aeroespacial de alta velocidad se ha convertido en una importante tendencia de desarrollo en la tecnología de fabricación. El mecanizado de alta velocidad tiene las ventajas de acortar el tiempo de procesamiento, mejorar la precisión del procesamiento y la calidad de la superficie, y se utiliza cada vez más en campos como la fabricación de moldes. La alta velocidad de las máquinas herramienta requiere nuevos sistemas CNC, husillos eléctricos de alta velocidad y servoaccionamientos de alta velocidad, así como optimización y aligeramiento de las estructuras de las máquinas herramienta. El mecanizado de alta velocidad no es solo el equipo en sí, sino también la integración de máquinas herramienta, herramientas de corte, portaherramientas, accesorios y tecnología de programación CNC, así como la calidad del personal. El objetivo final de la alta velocidad es la alta eficiencia. Las máquinas herramienta son sólo una de las claves para lograr una alta eficiencia, pero no todas la eficiencia y los beneficios de la producción se encuentran en la "punta".
2. Precisión de las máquinas herramienta
Según la precisión del procesamiento, las máquinas herramienta se pueden dividir en máquinas herramienta ordinarias, máquinas herramienta de precisión y máquinas herramienta de superprecisión. La precisión del procesamiento se duplica aproximadamente. cada 8 años. La precisión de posicionamiento de las máquinas herramienta CNC está a punto de despedirse de la era de las micras y entrar en la era submicrónica. Las máquinas herramienta CNC de ultraprecisión avanzan hacia los nanómetros. En los próximos 10 años, la precisión y la alta velocidad, la inteligencia y la miniaturización convergerán para formar una nueva generación de máquinas herramienta. La precisión de las máquinas herramienta no sólo es una necesidad urgente para industrias como la automotriz, la electrónica y los equipos médicos, sino que también está directamente relacionada con la modernización de las industrias de defensa nacional, como la aeroespacial, los satélites de misiles y las nuevas armas.
3. De la combinación de procesos al procesamiento completo
El centro de mecanizado que apareció en la década de 1970 fue el primero en integrar múltiples procesos. Ahora se ha convertido en procesamiento completo, es decir, finalización. Tareas complejas en una máquina herramienta. Todos los pasos de procesamiento de piezas. El procesamiento completo se integra a través del proceso y el procesamiento de una pieza se completa en un solo mandril. Al reducir el número de instalaciones de sujeción y mejorar la precisión del procesamiento, es fácil garantizar una alta confiabilidad del proceso y lograr una producción sin defectos. Además, el procesamiento completo acorta la cadena del proceso de procesamiento y el tiempo auxiliar, reduce la cantidad de máquinas herramienta, simplifica el flujo de materiales, mejora la flexibilidad del equipo de producción y el área total de producción es pequeña, lo que hace que la inversión sea más efectiva.
4. Informatización de máquina herramienta
Un caso típico de informatización de máquina herramienta es el Mazak410H. Esta máquina herramienta está equipada con una torre de información para realizar una gestión autónoma de la obra. La torre de información cuenta con funciones de comunicación como voz, texto y video. Conéctese al sistema de planificación y programación de producción para descargar instrucciones de trabajo y procedimientos de procesamiento. Cuando la pieza de trabajo se corta de prueba, el proceso de procesamiento se puede observar en la pantalla. La torre de información refleja el estado de trabajo y el progreso del procesamiento de las máquinas herramienta en tiempo real y puede consultarse a través de teléfonos móviles. La torre de información realiza simultáneamente análisis estadísticos de los datos del lugar de trabajo y gestión de la vida útil de las herramientas, así como visualización de alarmas de fallo y ayuda en línea para la resolución de problemas. La autoridad para operar máquinas herramienta debe confirmarse mediante huellas dactilares.
5. Inteligenteización de máquinas herramienta: medición, seguimiento y compensación
La inteligencia de máquinas herramienta incluye medición, seguimiento y compensación en línea. La detección de posición y el control de máquinas herramienta CNC son casos de aplicación sencillos.
Para mejorar aún más la precisión del procesamiento, la precisión del movimiento circular de la máquina herramienta y la posición espacial del punto del cabezal de la herramienta se pueden medir mediante una barra de bolas y un láser y luego ingresar al sistema CNC para su compensación. Las futuras máquinas herramienta CNC estarán equipadas con varios microsensores para monitorear los errores causados por la fuerza de corte, la vibración, la deformación térmica, etc., y compensar o ajustar automáticamente el estado de trabajo de la máquina herramienta para mejorar la precisión de trabajo y la estabilidad de la máquina. herramienta.
6. Miniaturización de las máquinas herramienta
Con el rápido progreso de la nanotecnología y los sistemas microelectromecánicos, el desarrollo de máquinas herramienta para el procesamiento de micropiezas se ha puesto en la agenda. Las micromáquinas herramienta tienen las características de alta velocidad y precisión al mismo tiempo. La micromáquina herramienta más pequeña se puede colocar en la palma de la mano y una microfábrica se puede colocar en una maleta. Los operadores controlan todas las operaciones de la planta mediante joysticks y pantallas de monitoreo.
7. Nuevo principio de mecanismo paralelo
Las máquinas herramienta tradicionales utilizan coordenadas cartesianas para mover X, Y, Z a lo largo de tres ejes de coordenadas y rotar alrededor de tres ejes de coordenadas A, B y C de forma secuencial. superpuestos en serie para formar la trayectoria de movimiento de la herramienta requerida. Las máquinas herramienta cinemáticas paralelas utilizan varios tipos de mecanismos de varilla para mover los componentes del husillo en el espacio para formar la trayectoria de movimiento de la herramienta requerida. Las máquinas herramienta cinemáticas paralelas tienen una serie de ventajas, como una estructura simple y compacta, alta rigidez y buen rendimiento dinámico, y tienen amplias perspectivas de aplicación.
8. Nuevo proceso
Además del corte y la forja de metales, están surgiendo uno tras otro nuevos métodos y procesos de procesamiento, y el concepto de máquina herramienta está cambiando. El campo del procesamiento por láser se está expandiendo día a día, además del corte y la soldadura por láser, el procesamiento de orificios por láser, el procesamiento tridimensional por láser, el tratamiento térmico por láser, la fabricación directa de metales por láser y otras aplicaciones se están generalizando cada vez más. El mecanizado eléctrico, el mecanizado ultrasónico, el fresado apilado, la tecnología de creación rápida de prototipos y la tecnología de impresión tridimensional muestran sus talentos.
9. Nuevas estructuras y nuevos materiales
La alta velocidad y precisión de las máquinas herramienta requieren que la estructura de las máquinas herramienta sea simplificada y ligera para reducir el impacto negativo de la inercia del movimiento de componentes de máquinas herramienta en la precisión del mecanizado, lo que mejora significativamente el rendimiento dinámico de las máquinas herramienta. Por ejemplo, la optimización de la topología de componentes de máquinas herramienta con la ayuda del análisis de elementos finitos, el diseño de estructuras de caja en caja y el uso de estructuras huecas soldadas o materiales de aleación de plomo han comenzado a pasar del laboratorio al uso práctico.
10. Nuevos métodos y medios de diseño
Los métodos de diseño y desarrollo de máquinas herramienta de mi país deben pasar del CAD bidimensional al CAD tridimensional lo antes posible. El modelado y la simulación tridimensionales son la base del diseño moderno y la fuente de ventajas tecnológicas empresariales. Sobre la base de este diseño tridimensional, se integra CAD/CAM/CAE/PDM para acelerar el desarrollo de nuevos productos, garantizar el lanzamiento sin problemas de nuevos productos y realizar gradualmente la gestión del ciclo de vida del producto.
11. Tecnología de accionamiento directo
En las máquinas herramienta tradicionales, los componentes del motor y de la máquina herramienta se conectan con la ayuda de elementos de acoplamiento, como correas, engranajes y acoplamientos, para lograr el Funciones requeridas de los componentes Al moverse o girar, la mecánica y la electricidad están separadas. La tecnología de accionamiento directo integra motores y componentes mecánicos en componentes funcionales mecatrónicos, como motores lineales, husillos eléctricos, husillos de bolas eléctricos y motores de torsión. La tecnología de accionamiento directo simplifica la estructura de la máquina herramienta y mejora la rigidez y el rendimiento dinámico, la velocidad de movimiento y la precisión del procesamiento de la máquina herramienta.
12. Sistema CNC abierto
La apertura de los sistemas CNC es la tendencia general. Actualmente existen tres formas de sistemas CNC abiertos: 1) Sistema completamente abierto, es decir, un sistema CNC basado en microcomputadora que utiliza una microcomputadora como plataforma y utiliza un sistema operativo en tiempo real para desarrollar diversas funciones del sistema CNC, transmitir datos a través de servotarjetas y controlar el movimiento de los ejes de coordenadas. 2) Sistema integrado, es decir, CNC + PC, el CNC controla el movimiento del motor del eje de coordenadas y la PC sirve como interfaz hombre-máquina y comunicación de red. 3) Sistema Fusion, que agrega una placa base de PC al CNC para proporcionar operación de teclado y mejorar las funciones de la interfaz hombre-máquina, como Siemens840Di y Fanuc210i.
13. Sistema de fabricación reconfigurable
Con la aceleración de la sustitución de productos, la reconfigurabilidad de las máquinas herramienta especiales y la reconfigurabilidad de los sistemas de fabricación son cada vez más importantes. Mediante la modularización de unidades de mecanizado CNC y componentes funcionales, el sistema de fabricación se puede reorganizar y configurar rápidamente para adaptarse a las necesidades de producción de productos variantes. La estandarización y estandarización de interfaces para mecánica, electricidad y electrónica, fluidos y gases, y software de control son clave para lograr la reconfigurabilidad.
14. Máquinas herramienta virtuales y fabricación virtual
Para acelerar la velocidad de desarrollo y la calidad de nuevas máquinas herramienta, con la ayuda de la tecnología de realidad virtual en la etapa de diseño, se Es posible crear máquinas herramienta antes de fabricarlas. Evaluar la exactitud y el rendimiento del diseño de la máquina herramienta, descubrir varios errores en el proceso de diseño en una etapa temprana, reducir las pérdidas y mejorar la calidad del desarrollo de nuevas máquinas herramienta.
Áreas clave de desarrollo
1. Tornos CNC de precisión y alta velocidad, centros de torneado y máquinas herramienta de procesamiento compuesto con cuatro o más ejes. Satisfacer principalmente las necesidades de las industrias aeroespacial, aviación, instrumentos, instrumentos, información electrónica y bioingeniería.
2. Fresadoras y mandrinadoras CNC de alta velocidad y alta precisión y centros de mecanizado verticales y horizontales de alta velocidad y precisión. Satisface principalmente las necesidades de procesamiento de culatas de motores de automóviles, aeroespacial, de alta tecnología y otras industrias para soportes estructurales, carcasas, cajas, piezas de materiales de metal ligero y piezas de precisión grandes y complejos.
3. Máquinas herramienta CNC de alta resistencia y muy pesadas: fresadoras y mandrinadoras de suelo CNC, taladradora y fresadora de pórtico CNC de alta resistencia y centros de mecanizado de pórtico, tornos horizontales CNC de alta resistencia y tornos verticales, fresadoras CNC de alta resistencia, etc., dichos productos satisfacen las necesidades de procesamiento de piezas de industrias como la energética, aeroespacial, militar, fabricación de motores principales de barcos, fabricación de maquinaria pesada, procesamiento de moldes grandes y cilindros de turbinas de vapor.
4. Rectificadoras CNC: rectificadoras CNC de ultraprecisión, rectificadoras de cigüeñal y rectificadoras de árbol de levas de alta velocidad y alta precisión, diversas rectificadoras especiales de alta precisión y alta velocidad, etc., para satisfacer las necesidades de mecanizado de precisión y ultraprecisión.
5. Máquinas herramienta de mecanizado eléctrico CNC: máquinas herramienta conformadoras de electroerosión CNC de gran precisión, máquinas herramienta de corte por electroerosión por hilo CNC de baja velocidad, máquinas herramienta de electroerosión de orificios pequeños de precisión, etc., que satisfacen principalmente las necesidades de grandes y Procesamiento de moldes de precisión, procesamiento de piezas de precisión, procesamiento de orificios cónicos o de formas especiales y las necesidades especiales de las industrias aeroespacial, de aviación y otras.
6. Máquinas herramienta CNC para conformado de metales (equipos de forja): equipos CNC de estampado de placas de precisión de alta velocidad, máquinas compuestas de corte por láser, potentes máquinas de hilado CNC, etc., que satisfacen principalmente las necesidades de automóviles, motocicletas, industrias de información electrónica y electrodomésticos. La demanda de producción por lotes de chapa metálica de alta eficiencia en industrias como ruedas de automóviles y el procesamiento de diversas piezas rotativas de paredes delgadas, alta resistencia y alta precisión en las industrias militares y de cubos de ruedas de automóviles. .
7. Máquinas herramienta especiales CNC y líneas de producción: líneas de producción automáticas de procesamiento flexible (FMS/FMC) y diversas máquinas herramienta CNC especiales. Este tipo de línea de producción está diseñada para procesar bloques de cilindros, culatas y líneas de producción. cajas de cambios en la industria del automóvil, electrodomésticos y otras industrias. Requisitos de procesamiento para gabinetes, etc. y piezas de gabinetes y carcasas de lotes múltiples.