CNC-Maschinen haben einen massiven Wandel in den Fertigungsprozessen bewirkt. Jedes kleine bis große Fertigungsunternehmen setzt CNC-Maschinen ein. Jede CNC-Maschine besteht aus einem CNC-System, das die Schlüsselkomponente ist. Aber die Frage ist: Wie viele Arten von Steuerungssystemen gibt es für CNC-Maschinen?
Es ist erwähnenswert, dass es mehrere Arten von CNC-Steuerungssystemen gibt. Jeder dieser Typen dient auf seine eigene Weise. Diese Typen zu verstehen, ist von größter Bedeutung, wenn Sie sich für eine bestimmte CNC-Maschine entscheiden wollen. Wenn Sie nichts darüber wissen, machen Sie sich keine Sorgen! In diesem Leitfaden finden Sie alle Informationen über diese Systeme.
Was ist ein CNC-System?
Das CNC-System steuert die Funktionalität der Maschinen durch computerisierte Programme. Es besteht aus vielen anderen Komponenten, die harmonisch zusammenarbeiten. Dazu gehören Steuereinheiten, Eingabegeräte, CNC-Programme, Rückmeldesysteme usw. Alle diese Komponenten sind integraler Bestandteil des CNC-Systems.
Es gibt verschiedene Arten von CNC-Maschinen. Beispiele sind Fräsmaschinen, Drehbänke, CNC-Abkantpressenusw. Alle diese Maschinen sind von einem CNC-System abhängig. Dieses System nimmt Anweisungen in codierter Form entgegen. Nach der Verarbeitung gibt dieses CNC-System die gewünschte Ausgabe.
Zunächst wird der computergestützte Entwurf entsprechend der gewünschten Form des Teils erstellt. Dieser Entwurf wird mit Hilfe von CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) in speziellen G-Code umgewandelt. Diese kodierten Anweisungen werden an die Steuereinheit der CNC-Maschinen weitergeleitet.
Das CNC-System verarbeitet die Anweisungen und liefert uns die Ergebnisse. Egal wie komplex die Form ist, die Sie benötigen, das CNC-System liefert immer 100% Präzision. In der Vergangenheit galt dieses CNC-System als unzuverlässig.
Mit der Zeit hat sich die CNC-Technologie jedoch stark verbessert. Ein Bediener kann mit diesen Maschinen schnell eine ideale Genauigkeit und Präzision erzielen. Was die CNC-Maschine auszeichnet, ist ihre Fähigkeit, schnelle Durchlaufzeiten zu bieten. Sie können komplexe Formen in wenigen Minuten herstellen.
Arten von CNC-Steuerungssystemen
Es gibt viele Arten von CNC-Steuerungssystemen. Jede von ihnen ist einzigartig in ihrer Funktionsweise. Sie alle bieten jedoch hervorragende Möglichkeiten zur Automatisierung der Maschinen. Hier ist eine Liste einiger beliebter Arten von CNC-Systemen:
- Regelkreisgesteuertes CNC-System
- Bewegungssteuerung CNC-Steuerungen
- CNC-Steuerungen mit Achsen
Jeder dieser Haupttypen hat weitere Unterteilungen und Teile. Lassen Sie uns jeden dieser Typen genauer untersuchen.
1-Schleifensteuerung CNC-System
Das CNC-System mit Regelkreisen gibt es schon seit Jahren. Ursprünglich waren diese Maschinen mit vielen Fehlern behaftet. Der Grund dafür ist, dass die Technologie nicht auf dem neuesten Stand war. Heute gibt es zwei Haupttypen von CNC-Systemen auf dem Markt. Hier sind ihre Namen:
- CNC-Maschinen mit offener Schleifensteuerung
- CNC-Maschinen mit geschlossenem Regelkreis
Beachten Sie, dass sich die Maschinen, die aus diesen beiden CNC-Systemen bestehen, unterschiedlich verhalten. Vor allem unterscheiden sich diese beiden CNC-Systeme in Bezug auf Genauigkeit, Präzision und Preis. Die Maschinen mit Steuerungssystemen mit offenem Regelkreis sind weniger teuer und ungenau, und umgekehrt. Lassen Sie uns tiefer eintauchen und diese beiden Systeme und ihre Funktionsweise besprechen.
CNC-Maschinen mit offener Schleifensteuerung
CNC-Systeme mit offenem Regelkreis sind eine alte Technologie und weniger teuer. Die CNC-Maschine, die dieses System verwendet, liefert ungenaue Entwürfe als Ergebnis. Der Grund dafür ist, dass sie keine Rückkopplungsmechanismen haben. Mit einfachen Worten: Dieses System verfügt nicht über eine automatische Überwachung.
Lassen Sie uns die Mechanismen auf eine einfachere Weise diskutieren. Zunächst wird der CAD-Entwurf an die CAM-Software gesendet. Diese Software wandelt den Entwurf in kodierte Anweisungen (in Form von G-Code) um. Diese Codes werden an die CNC-Maschinen weitergeleitet. Nun beginnen die Maschinen mit der Bearbeitung.
Die Maschine verfügt über ein CNC-System mit offenem Regelkreis, d. h. sie hat kein Feedback- oder Korrektursystem. Sie wird versuchen, den kodierten Anweisungen zu folgen. Aufgrund externer Faktoren kann es jedoch zu leichten Abweichungen von der Maschine kommen. Die Maschine hält sich nicht genau an die kodierten Anweisungen. Aufgrund dieser geringfügigen Abweichungen wird die Maschine nicht die Präzision von 100% erreichen.
Diese Abweichung kann zwar geringfügig sein, ist aber von Bedeutung, wenn Sie die Präzision von 100% benötigen. Das Open-Loop-System hat keine eingebaute Funktion zur Überwachung der Maschinengenauigkeit. Stattdessen muss ein Mensch die Leistung der Maschine überprüfen.
CNC-System mit geschlossenem Regelkreis
Das CNC-System mit geschlossenem Regelkreis ist fortschrittlicher. Es bietet eine hervorragende Präzision, da dieses System aus einem Rückkopplungsmechanismus besteht. Die Leistung der Maschinen wird überwacht. Die Leistungsdaten werden an die Steuereinheit gesendet. Wenn es Probleme mit der Leistung gibt, passt sich die Steuereinheit entsprechend an.
Wie bei einer normalen CNC-Maschine werden die Anweisungen in codierter Form an die Maschine übermittelt. Die CNC-Maschine beginnt zu arbeiten. Wenn die Maschinen die Anweisungen nicht befolgen und keine entsprechende Leistung erbringen, kommt es zu Problemen mit der Genauigkeit. Um dieses Problem zu beheben, verfügt dieses System über ein Feedback- oder Korrektursystem.
Der Feedback-Mechanismus des CNC-Systems mit geschlossenem Regelkreis sendet einen Leistungsbericht an die Steuereinheit. Wenn die Maschine die Anweisungen nicht genau befolgt, passt die Steuereinheit schnell an. Diese Anpassung durch die Steuereinheit gewährleistet, dass die Maschinen die Präzision von 100% erreichen. Das Steuergerät reagiert sofort.
Mit einfachen Worten: Das geschlossene System hat eine Rückkopplungsmaschine. Diese Rückkopplungsfunktion überprüft die Funktion der Maschine und sendet Daten an die Steuereinheit. Das System mit offenem Regelkreis verfügt jedoch nicht über solche Funktionen. Daher sind Maschinen mit CNC-Systemen mit geschlossenem Regelkreis kostspielig. Ihre ideale Präzision ist jedoch jeden einzelnen Cent wert.
2- Bewegungssteuerung CNC-Steuerungen
Dieses CNC-System ist das zentrale Gehirn, wenn es darum geht, die Bewegung von Maschinenteilen zu steuern. Wie Sie wissen, besteht jede CNC-Maschine aus verschiedenen Teilen. Fräsmaschinen haben zum Beispiel Spindeln, Werkzeuge, Arbeitstische usw. Die Werkzeuge bewegen sich und schneiden das Werkstück.
Dieses System gewährleistet, dass die Bewegung dieser Werkzeuge 100% präzise ist. Der Entwurf in Form eines G-Codes wird der Maschine zugeführt. Nun kommt es darauf an, dass sich der Schnitt entsprechend den kodierten Anweisungen bewegt. Wenn sich die Werkzeuge nicht genau bewegen, führt dies zu ungenauen Schnitten. Unter solchen Bedingungen sind diese Motion-Control-CNC-Steuerungen sehr nützlich.
Das CNC-System mit Bewegungssteuerung verfügt über einen Rückkopplungsmechanismus, der die Steuerung über die Bewegungsgenauigkeit informiert. Wenn sich die Werkzeuge nicht genau bewegen, nimmt die Steuerung entsprechende Anpassungen vor. Diese Anpassungen stellen sicher, dass die Werkzeugbewegung gemäß den Anweisungen korrigiert wird.
Kurzinfo: Dieses Bewegungssteuerungssystem steuert auch die Bewegung von Werkzeugen in verschiedenen Achsen. Dieses System gewährleistet Genauigkeit, wenn Sie an der X-, Y- oder Z-Achse schneiden müssen. Dies ist auf das Vorhandensein von Rückkopplungsmechanismen zurückzuführen. Dank der Automatisierung ist die Wahrscheinlichkeit von Fehlern gleich null.
3-Achsen-CNC-Steuerungen
Dieses CNC-Steuerungssystem gewährleistet eine genaue Bewegung der Schneidwerkzeuge auf verschiedenen Achsen. Beachten Sie, dass CNC-Maschinen komplexe Werkstücke bearbeiten können. Sie können mit Leichtigkeit sehr komplexe Formen herstellen. Diese komplexen Formen erfordern, dass sich die Schneidwerkzeuge in mehreren Achsen bewegen.
Die CNC-Achsensteuerung prüft und gewährleistet, dass sich die Werkzeuge auf der richtigen Achse bewegen. Denken Sie daran, dass es Maschinen mit mehrachsigen Bewegungen gibt. Die meisten gängigen CNC-Maschinen verfügen über X-, Y- und Z-Achsen für das Schneiden. Für komplexe Arbeiten, wie z. B. Bildhauerei, sind jedoch mehr Achsen erforderlich. Hier finden Sie eine Liste der verschiedenen Achsensteuerungen:
- 2-Achsen-CNC-Steuerungen
- 3-Achsen-CNC-Steuerungen
- 4-Achsen-CNC-Steuerungen
- 5-Achsen-CNC-Steuerungen
Achscontroller mit verschiedenen Achsen
Wie ich bereits sagte, sorgen die Achsensteuerungen für eine genaue Bewegung der verschiedenen Achsen. Jeder funktioniert auf eine bestimmte Weise. Schauen wir uns diese Achsensteuerungen und ihre verschiedenen Richtungen genauer an.
- Eine 2-Achsen-CNC-Steuerung ermöglicht es Werkzeugmaschinen, sich nur in zwei Achsen zu bewegen, nämlich in X und Y. Die Schneidwerkzeuge in diesen Maschinen bewegen sich nicht in der Z-Achse. Beispiele für solche Maschinen sind Drehbänke und Laserschneider.
- Die 3-Achsen-CNC-Steuerung ermöglicht es den Werkzeugen, sich in drei Richtungen zu bewegen. Diese Richtungen sind entlang der X-, Y- und Z-Achse. Diese dreiachsigen CNC-Maschinen sind am weitesten verbreitet. Beispiele sind CNC-Fräsmaschinen und CNC-Oberfräsen.
- Die 4-Achsen-CNC-Maschine hat eine gerichtete Bewegung. Neben den X-, Y- und Z-Achsen erlauben diese Maschinen eine zusätzliche Drehbewegung um die X-Achse. Solche Maschinen sind hilfreich, wenn komplexe Formen und Geometrien erforderlich sind.
- Die 5-Achsen-CNC-Steuerung ermöglicht fünf gerichtete Bewegungen. Die X-, Y- und Z-Achse sind gemeinsam. Zwei zusätzliche Achsen, die X- und die Y-Achse, ermöglichen die Drehung der Werkzeuge. Die Maschinen sind sehr komplex und werden in höheren industriellen Maßstäben eingesetzt.
Beachten Sie, dass einige CNC-Maschinen auch sechs Bewegungsrichtungen haben können. Die CNC-Achsensteuerung wird bei all diesen Typen verwendet. Dieses CNC-System sorgt dafür, dass sich die Schneidwerkzeuge in der richtigen Achse und Richtung bewegen. Wenn beim Schneiden ein Fehler gemacht wird, informiert die Maschine mit Rückmeldung die Steuerung. Sie passt sich dann sofort an, um die Genauigkeit zu gewährleisten.
Warum sollten Sie sich für CNC-gesteuerte Maschinen entscheiden?
Die CNC-Maschinen bieten eine ideale Präzision, die man mit manuellen Maschinen nicht erreichen kann. Sie bieten eine hervorragende Wiederholbarkeit und eine schnelle Durchlaufzeit. Die Arbeit, die mit manuellen Maschinen Tage dauern kann, kann mit CNC-Maschinen in wenigen Minuten erledigt werden. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlern ist vernachlässigbar. Deshalb sollten Sie sie bevorzugen.
Es ist eine Tatsache, dass beim Einsatz manueller Maschinen Fehler und Irrtümer zu erwarten sind. Es wird einige Fehler aufgrund von Bedienerfehlern oder externen Faktoren geben. Bei den CNC-gesteuerten Maschinen ist jedoch selbst die geringste Fehlerwahrscheinlichkeit ausgeschlossen.
Das Feedbacksystem erkennt sofort, wenn die Maschine einen Fehler macht. Die Steuereinheit passt sich dann an und sorgt dafür, dass die Maschinen präzise arbeiten. Egal, wie viele Teile Sie benötigen, CNC-Maschinen haben keine Probleme. Sie können so viele Teile herstellen, wie Sie brauchen.
Die Präzision dieser Maschinen wird nicht beeinträchtigt, auch wenn Sie sie den ganzen Tag benutzen. Die Geschwindigkeit dieser Maschinen ist außergewöhnlich. Vor allem müssen Sie keine zusätzlichen Arbeitskräfte für die Überwachung der Maschinen einstellen. Jeder Fehler wird automatisch erkannt, da die Maschine über einen Feedback-Mechanismus verfügt.
So müssen Sie keine hohen Lohnkosten in Kauf nehmen. Bei CNC-Maschinen reicht ein einziger Bediener aus. Bei manuellen Maschinen benötigen Sie in der Regel mehr Personal für die Überwachung. Aufgrund all dieser Eigenschaften sollten Sie CNC-Maschinen bevorzugen.
Häufig gestellte Fragen
F1: Was ist ein offenes Regelsystem?
Das offene Regelsystem enthält keinen Rückkopplungsmechanismus. Es ist anfällig für Fehler und eine ungenaue Herstellung von Bauteilen. CNC-Maschinen, die dieses System verwenden, sind jedoch kostengünstig.
F2: Können CNC-Maschinen zwischen Steuer- und Regelkreisen wechseln?
Ja, einige moderne CNC-Maschinen ermöglichen es, zwischen zwei Systemen zu wechseln. Diese Maschinen sind jedoch sehr kostspielig. Daher sollten Sie ein geschlossenes System für Ihre Maschine in Betracht ziehen. Damit erhalten Sie eine hervorragende Präzision.
F3: Was bedeutet adaptive Steuerung in CNC-Maschinen?
Adaptive Steuerungen oder geschlossene Regelkreise sind dasselbe. Sie bestehen aus einem Rückkopplungsmechanismus oder einem Fehlerdetektor. Wenn eine Maschine einen Fehler macht, wird dies durch den Rückkopplungsmechanismus erkannt. Die Steuerung passt sich dann an, um den Fehler zu beseitigen. Dies ist eine Echtzeitanpassung, um Ihre Teile vor Ungenauigkeiten zu schützen.
F4: Wann sollte ich CNC-Maschinen kaufen?
Wenn Sie ein Profi sind und schnell Präzision brauchen, sollten Sie CNC-Maschinen in Betracht ziehen. Allerdings erfordern diese Maschinen ein stattliches Budget. Wenn Sie in kleinerem Maßstab arbeiten, können Sie sich für manuelle Maschinen entscheiden. Sie sind preiswert und erfordern menschliche Aufsicht.
Schlussfolgerung
Zweifelsohne hat das CNC-System den Fertigungsprozess verändert. Die Effizienz der Hersteller hat sich erhöht. Jeder kleine bis große Hersteller setzt diese neuere Technologie ein. Es gibt jedoch einige Arten von CNC-Systemen, die auf ihre Weise funktionieren.
Diese Typen zu verstehen, ist für den erfolgreichen Einsatz der Maschine von größter Bedeutung. Auch wenn Sie eine CNC-Maschine kaufen möchten, ist es wichtig zu wissen, wie das CNC-System funktioniert. Dieser Leitfaden deckt alles ab, was mit den Arten von CNC-Steuerungssystemen zu tun hat.