Mis on CNC masin?
A CNC-masin on arvjuhtimisega tööpink, millel on lisaks pardaarvuti funktsioon. Arvutit nimetatakse masina juhtseadmeks (MCU). Detaili tootmiseks vajalikud numbrilised andmed edastatakse masinale programmi kujul. Programm teisendatakse sobivateks elektrilisteks signaalideks, mis edastatakse masinat käitavatele mootoritele.
Tööpinki raam on CNC-masina mehaaniline konstruktsioon ning see koosneb ka peamisest ajamissüsteemist, etteande ajamissüsteemist, voodist, tööpingist ja abiseadmetest, hüdraulilistest ja pneumaatilistest süsteemidest, määrimissüsteemidest, jahutusseadmetest, laastueemaldus-, kaitsesüsteemidest ja muudest osadest. Kuid selleks, et täita numbrilise juhtimise nõudeid ja anda tööpingile täielik jõudlus, on selle üldine paigutus, välimus, ülekandesüsteemi struktuur, tööriistasüsteem ja tööomadused oluliselt muutunud. CNC-masinate mehaaniliste osade hulka kuuluvad voodi, kast, sammas, juhtsiin, töölaud, spindel, etteandemehhanism ja tööriistavahetusmehhanism.
Kuidas CNC-masin töötab?
CNC-masinad kasutavad digitaalse programmi juhtimise tehnoloogia realiseerimiseks arvuteid. See tehnoloogia kasutab arvutit seadme liikumisraja järjestikuse loogilise juhtimise funktsiooni täitmiseks ja välisseadmete töö juhtimiseks vastavalt eelnevalt salvestatud juhtimisprogrammile. Kuna arvuti asendab algset riistvaralistest loogikalülitustest koosnevat numbrilist juhtimisseadet, saab sisendoperatsioonide juhiste salvestamise, töötlemise, arvutamise, loogilise hindamise ja muid juhtimisfunktsioone realiseerida arvutitarkvara abil ning töötlemise käigus genereeritud mikrojuhiseid saab edastada. Mootori või hüdrauliliste ajamite juhtimine servoajamile CNC-masina käivitamiseks.
CNC-masina käitamiseks võite läbida järgmised sammud:
1. samm. Töödeldud detaili joonisele ja protsessiplaanile vastavalt programmeerige tööriista liikumistee, töötlemisprotsess, protsessiparameetrid ja lõikekogus CNC-süsteemi poolt äratuntavasse juhisvormi, st kirjutage töötlemisprogramm, kasutades määratud koodi ja programmivormingut.
2. samm. Sisestage programmeeritud töötlemisprogramm CNC-seadmesse.
3. samm. CNC-seade dekodeerib ja töötleb sisendprogrammi (koodi) ning saadab vastavad juhtsignaalid iga koordinaattelje servomootorile ja abifunktsioonide juhtimisseadmele, et juhtida tööpingi iga osa liikumist.
4. samm. Liikumisprotsessis peab CNC-süsteem igal ajal tuvastama CNC-masina koordinaattelje asukoha, liikumislüliti oleku jne ning võrdlema seda programmi nõuetega, et määrata järgmine toiming, kuni kvalifitseeritud osa on töödeldud.
5. samm. Operaator saab igal ajal jälgida ja kontrollida CNC-masina töötlemistingimusi ja tööolekut. Vajadusel on vaja CNC-masina toiminguid ja töötlemisprogrammi reguleerida, et tagada tööpingi ohutu ja usaldusväärne töö.
Descartes'i koordinaatide süsteem
Peaaegu kõike, mida saab toota tavalisel tööpingil, saab toota ka arvuti abil juhitaval tööpingil, millel on palju eeliseid. Toote tootmisel kasutatavad tööpingi liikumised jagunevad kahte põhitüüpi: punkt-punkti (sirgjooneline liikumine) ja pidev trajektoor (kontuurliikumine).
Cartesiuse ehk ristkülikukujulise koordinaatsüsteemi töötas välja prantsuse matemaatik ja filosoof René Descartes. Selle süsteemi abil saab iga konkreetset punkti matemaatiliste terminitega kirjeldada mis tahes teise punkti abil mööda kolme risti asetsevat telge. See kontseptsioon sobib ideaalselt tööpinkidele, kuna nende konstruktsioon põhineb üldiselt kolmel liikumisteljel (X, Y, Z) ja pöörlemisteljel. Lihtsas vertikaalses freespingis on X-telg laua horisontaalne liikumine (paremale või vasakule), Y-telg on laua ristiliikumine (samba poole või sellest eemale) ja Z-telg on põlve või spindli vertikaalne liikumine. CNC-süsteemid tuginevad suuresti ristkülikukujuliste koordinaatide kasutamisele, kuna programmeerija saab iga punkti tööpinnal täpselt kindlaks määrata. Kui punktid toorikul asuvad, kasutatakse kahte sirget ristuvat joont, ühte vertikaalset ja teist horisontaalset. Need jooned peavad olema üksteise suhtes täisnurga all ja punkti, kus nad ristuvad, nimetatakse alguspunktiks ehk nullpunktiks (joonis 1).
Joonis 1. Lõikuvad jooned moodustavad täisnurga ja määravad nullpunkti.
Joonis 2. CNC-s kasutatavad kolmemõõtmelised koordinaattasandid (teljed).
Kolmemõõtmelised koordinaattasandid on näidatud joonisel 3. X- ja Y-tasandid (teljed) on horisontaalsed ja esindavad horisontaalseid tööpingi laua liikumisi. Z-tasandi või -telje liikumine on vertikaalse tööriista liikumise näitaja. Plussmärgid (+) ja miinusmärgid (-) näitavad suunda nullpunktist (algpunktist) mööda liikumistelge. XY-telje ristumiskohas moodustuvad 2 kvadranti on nummerdatud vastupäeva (joonis 4). Kõik 3. kvadrandis asuvad positsioonid oleksid positiivsed (X+) ja positiivsed (Y+). 1. kvadrandis oleksid kõik positsioonid negatiivsed X- (X-) ja positiivsed (Y+). 2. kvadrandis oleksid kõik asukohad negatiivsed X- (X-) ja negatiivsed (Y-). 3. kvadrandis oleksid kõik asukohad positiivsed X- (X+) ja negatiivsed Y- (Y-).
Joonis 3. X- ja Y-telgede ristumiskohas moodustunud kvadrandid kasutatakse punktide täpseks määramiseks X/Y nullpunktist ehk alguspunktist.
Joonisel 3 oleks punkt A Y-teljest 2 ühikut paremal ja X-teljest 2 ühikut kõrgemal. Eeldame, et iga ühik võrdub 1.000-ga. Punkti A asukoht oleks X + 2.000 ja Y + 2.000. Punkti B asukoht oleks X + 1.000 ja Y - 2.000. CNC programmeerimisel ei ole vaja näidata pluss- (+) väärtusi, kuna neid eeldatakse. Miinus- (-) väärtused tuleb aga märkida. Näiteks nii A kui ka B asukohad oleksid näidatud järgmiselt:
A X2.000 Y2.000
B X1.000 Y-2.000
Masinaga on ühendatud arvutisüsteem, mis koosneb anduritest ja elektriajamitest. Programm juhib masina telgede liikumist.
Millised on kõige levinumad CNC-masinate tüübid?
Varased tööpingid konstrueeriti nii, et operaator seisis juhtnuppe käsitsedes masina ees. See konstruktsioon pole enam vajalik, kuna CNC-töötlussüsteemides ei juhi operaator enam tööpingi liikumist. Tavapäraste tööpinkide puhul kulus materjali eemaldamisele vaid umbes 20 protsenti ajast. Elektrooniliste juhtnuppude lisamisega on metalli eemaldamisele kuluv tegelik aeg suurenenud 80 protsendini ja isegi kõrgemale. See on vähendanud ka lõikeriista igasse töötlemisasendisse viimiseks kuluvat aega.
Erinevates tööstusharudes on esindatud 10 kõige levinumat CNC-masina tüüpi.
1. CNC-freespingid (CNC freesid)
2. CNC-freespingid (CNC Router)
3. CNC lasermasinad (Laserlõikurid, lasergraveerijad, laserkeevitusseadmed)
4. CNC-treipingid (CNC treipingid)
5. CNC-puurmasinad (CNC-puurid)
6. CNC-puurmasinad
7. CNC-lihvimismasinad (CNC-lihvijad)
8. Elektroerosioonimasinad (EDM)
9. CNC-plasmalõikusmasinad (CNC plasma lõikurid)
10. 3D Printerid
