Ile jest rodzajów układów sterowania w obrabiarkach CNC?

Czym jest system CNC?

System CNC steruje działaniem maszyn za pomocą programów komputerowych. Składa się on z wielu innych elementów, które współdziałają ze sobą. Należą do nich jednostki sterujące, urządzenia wejściowe, programy CNC, systemy sprzężenia zwrotnego itp. Wszystkie te elementy stanowią integralną część systemu CNC.

Dostępne są różne rodzaje maszyn CNC. Przykłady obejmują frezarki, tokarki, Prasy krawędziowe CNC, itp. Wszystkie te maszyny działają w oparciu o system CNC. System ten przyjmuje instrukcje w postaci zakodowanej. Po ich przetworzeniu system CNC generuje wymagany wynik.

Najpierw sporządza się projekt komputerowy zgodnie z wymaganym kształtem części. Projekt ten jest przekształcany na specjalistyczny kod G za pomocą oprogramowania CAM (Computer-Aided Manufacturing). Te zakodowane instrukcje są przekazywane do jednostki sterującej maszyn CNC.

System CNC przetwarza polecenia i generuje wynik. Niezależnie od tego, jak skomplikowany jest wymagany kształt, system CNC zawsze zapewnia precyzję na poziomie 100%. W przeszłości system ten był uważany za zawodny.

Z biegiem czasu technologia CNC znacznie się jednak udoskonaliła. Operator może szybko uzyskać idealną dokładność i precyzję przy użyciu tych maszyn. Cechą wyróżniającą CNC jest możliwość szybkiej realizacji zleceń. Będziesz w stanie tworzyć skomplikowane kształty w ciągu kilku minut.

Rodzaje systemów sterowania CNC

Istnieje wiele rodzajów systemów sterowania CNC. Każdy z nich działa w specyficzny sposób. Wszystkie jednak zapewniają doskonałe możliwości automatyzacji maszyn. Poniżej przedstawiono listę niektórych popularnych rodzajów systemów CNC:

• System sterowania pętlą CNC
• Sterowniki CNC do sterowania ruchem
• Sterowniki CNC typu osiowego

Warto zauważyć, że każdy z tych głównych typów dzieli się na dalsze podtypy i części. Przyjrzyjmy się każdemu z tych typów bardziej szczegółowo.

1. System sterowania pętlą CNC

Systemy sterowania CNC z regulacją pętli istnieją już od wielu lat. Początkowo maszyny te charakteryzowały się dużą liczbą błędów. Wynikało to z faktu, że technologia ta nie była wówczas zbyt zaawansowana. Obecnie na rynku dostępne są dwa główne typy systemów CNC. Oto ich nazwy:

• Maszyny CNC ze sterowaniem w pętli otwartej
• Maszyny CNC z regulacją w pętli zamkniętej

Należy pamiętać, że maszyny wyposażone w te dwa systemy CNC działają w różny sposób. Przede wszystkim różnią się one między sobą dokładnością, precyzją oraz ceną. Maszyny z systemami sterowania w pętli otwartej są tańsze, ale mniej dokładne – i odwrotnie. Przyjrzyjmy się bliżej obu tym systemom i ich działaniu.

Maszyny CNC ze sterowaniem w pętli otwartej

Systemy CNC z pętlą otwartą to przestarzała technologia i są one tańsze. Maszyna CNC wykorzystująca ten system generuje niedokładne projekty. Wynika to z faktu, że nie posiadają one żadnych mechanizmów sprzężenia zwrotnego. Mówiąc prościej, system ten nie posiada automatycznego nadzoru.

Omówmy te mechanizmy w prostszy sposób. Najpierw projekt CAD jest przesyłany do oprogramowania CAM. Oprogramowanie to przekształca projekt w zakodowane instrukcje (w postaci kodu G). Kody te są przekazywane do maszyn CNC. Następnie maszyny rozpoczynają obróbkę.

Maszyna posiada system CNC w pętli otwartej, więc nie będzie wyposażona w żaden system sprzężenia zwrotnego ani korekcji. Będzie starała się realizować zakodowane instrukcje. Jednak ze względu na czynniki zewnętrzne mogą wystąpić niewielkie odchylenia w pracy maszyny. Maszyna nie będzie ściśle realizować zakodowanych instrukcji. Z powodu tych niewielkich odchyleń maszyna nie zapewni precyzji na poziomie 100%.

Chociaż odchylenie to może być niewielkie, ma znaczenie, gdy wymagana jest precyzja na poziomie 100%. Układ w pętli otwartej nie posiada wbudowanej funkcji monitorowania dokładności maszyny. Zamiast tego sprawdzanie działania maszyny musi być wykonywane przez człowieka.

System CNC z regulacją w pętli zamkniętej

System CNC z zamkniętą pętlą jest bardziej zaawansowany. Zapewnia doskonałą precyzję, ponieważ składa się z mechanizmu sprzężenia zwrotnego. Praca maszyn jest monitorowana. Dane dotyczące pracy są przesyłane do jednostki sterującej. W przypadku wystąpienia jakichkolwiek problemów z pracą jednostka sterująca dokonuje odpowiednich korekt.

Podobnie jak w przypadku zwykłej maszyny CNC, instrukcje są przekazywane do maszyny w postaci zakodowanej. Maszyna CNC rozpoczyna pracę. Jeśli maszyny nie będą postępować zgodnie z instrukcjami i nie zapewnią odpowiednich wyników, pojawią się problemy z dokładnością. Aby rozwiązać ten problem, system ten wyposażono w mechanizm sprzężenia zwrotnego lub korekcji.

Mechanizm sprzężenia zwrotnego w systemie CNC z zamkniętą pętlą przesyła raport o wydajności do jednostki sterującej. Jeśli maszyna nie wykonuje poleceń dokładnie, jednostka sterująca natychmiast dokonuje korekty. Ta korekta ze strony jednostki sterującej gwarantuje, że maszyny zapewniają precyzję na poziomie 100%. Reakcja jednostki sterującej jest natychmiastowa.

Mówiąc prościej, system z zamkniętą pętlą posiada mechanizm sprzężenia zwrotnego. Funkcja ta monitoruje pracę maszyny i przesyła dane do jednostki sterującej. Natomiast system z otwartą pętlą nie posiada takich funkcji. Dlatego maszyny wyposażone w systemy CNC z zamkniętą pętlą są kosztowne. Jednak ich doskonała precyzja jest warta każdej wydanej złotówki.

2. Sterowniki CNC do sterowania ruchem

Ten system CNC pełni rolę centralnego mózgu, gdy trzeba sterować ruchem elementów maszyn. Jak wiadomo, każda maszyna CNC składa się z różnych części. Na przykład frezarki mają wrzeciona, narzędzia, stoły robocze itp. Narzędzia poruszają się i tną obrabiany element.

System ten gwarantuje, że ruch tych narzędzi jest precyzyjny z dokładnością do 100%. Projekt w postaci kodu G jest przekazywany do maszyny. Bardzo ważne jest, aby ruchy skrawające odbywały się zgodnie z zakodowanymi instrukcjami. Jeśli narzędzia nie poruszają się precyzyjnie, doprowadzi to do niedokładnego cięcia. W takich sytuacjach przydatne są sterowniki CNC do kontroli ruchu.

System CNC z kontrolerem ruchu posiada mechanizm sprzężenia zwrotnego, który informuje kontroler o dokładności ruchu. Jeśli narzędzia nie poruszają się z odpowiednią dokładnością, kontroler dokonuje odpowiednich korekt. Korekty te gwarantują, że ruch narzędzi jest korygowany zgodnie z przekazanymi instrukcjami.

Krótkie informacje: Ten system sterowania ruchem kontroluje również ruch narzędzi w różnych osiach. System ten zapewni dokładność w przypadku cięcia w osi X, Y lub Z. Wynika to z obecności mechanizmów sprzężenia zwrotnego. Dzięki automatyzacji prawdopodobieństwo wystąpienia błędów wynosi zero.

3-osiowe sterowniki CNC

Ten system sterowania CNC zapewnia precyzyjny ruch narzędzi skrawających w różnych osiach. Należy pamiętać, że maszyny CNC mogą obrabiać skomplikowane elementy. Z łatwością pozwalają one uzyskać bardzo złożone kształty. Takie złożone kształty wymagają ruchu narzędzi skrawających w wielu osiach.

Sterownik CNC typu osiowego sprawdza i zapewnia, że narzędzia poruszają się po właściwej osi. Należy pamiętać, że dostępne są maszyny z ruchem wieloosiowym. Najpopularniejsze maszyny CNC zazwyczaj posiadają osie X, Y i Z do cięcia. Jednak do wykonywania skomplikowanych zadań, takich jak rzeźbienie, potrzeba większej liczby osi. Oto lista różnych sterowników osi:

• 2-osiowe sterowniki CNC
• 3-osiowe sterowniki CNC
• 4-osiowe sterowniki CNC
• 5-osiowe sterowniki CNC

Sterowniki osiowe z różnymi osiami

Jak już wspomniałem, sterowniki osi zapewniają precyzyjny ruch poszczególnych osi. Każdy z nich działa w określony sposób. Przyjrzyjmy się bliżej tym sterownikom osi oraz ich różnym kierunkom działania.

• Sterownik CNC z 2 osiami umożliwia obrabiarkom przemieszczanie się wyłącznie w dwóch osiach: X i Y. Narzędzia skrawające w tych maszynach nie poruszają się w osi Z. Przykładami takich maszyn są tokarki i wycinarki laserowe.
• 3-osiowy sterownik CNC umożliwia przemieszczanie się narzędzi w trzech kierunkach. Są to kierunki wzdłuż osi X, Y i Z. Maszyny CNC z trzema osiami są najczęściej spotykane. Przykładami takich maszyn są frezarki CNC i routerki CNC.
• 4-osiowa maszyna CNC charakteryzuje się ruchem kierunkowym. Oprócz osi X, Y i Z maszyny te umożliwiają jeden dodatkowy ruch obrotowy wokół osi X. Maszyny tego typu sprawdzają się w sytuacjach, gdy wymagane są skomplikowane kształty i geometrie.
• 5-osiowy sterownik CNC umożliwia ruchy w pięciu kierunkach. Osie X, Y i Z są standardowe. Dwie dodatkowe osie, X i Y, umożliwiają obrót narzędzi. Maszyny te są bardzo złożone i wykorzystywane na większą skalę przemysłową.

Należy pamiętać, że niektóre maszyny CNC mogą również wykonywać ruchy w sześciu kierunkach. We wszystkich tych typach stosowany jest sterownik osi CNC. Ten system CNC zapewnia, że narzędzia skrawające poruszają się wzdłuż właściwej osi i we właściwym kierunku. Jeśli podczas cięcia wystąpi błąd, czujnik informuje o tym sterownik. W ten sposób sterownik natychmiast dokonuje korekty, aby zapewnić odpowiednią dokładność.

Dlaczego warto wybrać maszyny sterowane numerycznie (CNC)?

Maszyny CNC zapewniają idealną precyzję, której nie da się osiągnąć przy użyciu maszyn ręcznych. Charakteryzują się doskonałą powtarzalnością i krótkim czasem realizacji. Prace, które przy użyciu maszyn ręcznych mogą trwać kilka dni, na maszynach CNC można wykonać w ciągu kilku minut. Prawdopodobieństwo wystąpienia błędów jest znikome. Dlatego warto je wybierać.

Faktem jest, że podczas obsługi maszyn ręcznych należy liczyć się z błędami i pomyłkami. Zdarzają się pewne odchylenia spowodowane błędami operatora lub czynnikami zewnętrznymi. Natomiast maszyny sterowane numerycznie (CNC) eliminują nawet najmniejsze ryzyko wystąpienia błędów.

System monitorowania natychmiast wykrywa problem, jeśli maszyna popełni jakikolwiek błąd. Następnie jednostka sterująca dokonuje korekty i zapewnia precyzyjną pracę maszyn. Niezależnie od tego, ile części potrzebujesz, maszyny CNC poradzą sobie bez problemu. Możesz wyprodukować tyle części, ile tylko potrzebujesz.

Precyzja działania tych maszyn nie ulegnie pogorszeniu, nawet jeśli będą one używane przez cały dzień. Szybkość działania tych maszyn jest wyjątkowa. Co najważniejsze, nie trzeba będzie zatrudniać dodatkowych pracowników do nadzorowania pracy maszyn. Każdy błąd zostanie wykryty automatycznie dzięki wbudowanemu mechanizmowi sprzężenia zwrotnego.

Dzięki temu nie będziesz musiał ponosić wysokich kosztów pracy. Do obsługi maszyn CNC wystarczy jeden operator. W przypadku maszyn ręcznych zazwyczaj potrzeba więcej personelu do nadzoru. Ze względu na wszystkie te cechy warto wybrać maszyny CNC.

Wnioski

Nie ulega wątpliwości, że systemy CNC zrewolucjonizowały proces produkcji. Wydajność producentów wzrosła. Każdy producent, od małych po duże przedsiębiorstwa, wdraża tę nową technologię. Istnieją jednak różne rodzaje systemów CNC, z których każdy działa na swój sposób.

Zrozumienie tych typów ma kluczowe znaczenie dla skutecznego korzystania z maszyn. Nawet jeśli zamierzasz kupić maszynę CNC, znajomość zasad działania systemu CNC jest niezbędna. Niniejszy przewodnik obejmuje wszystkie zagadnienia związane z typami systemów sterowania CNC.