El control numérico por computadora (CNC) es el control automatizado de las herramientas de mecanizado mediante un software integrado en una microcomputadora adjunta a la máquina herramienta. El código G es el lenguaje de programación más utilizado en CNC.
Índice del contenido
Definiciones y conceptos
Componentes
Caracteristicas
Aplicaciones
Tendencias
Glosario
Definiciones y conceptos
NC (Control Numérico)
NC es una forma de tecnología programable que utiliza señales digitales para controlar objetos automáticamente (como la posición y el movimiento de las máquinas herramienta).
Tecnología NC
La tecnología NC se refiere a la tecnología de control automatizado que utiliza números, letras y símbolos para programar ciertos procesos de trabajo.
Sistema NC
El sistema NC se refiere al sistema integrado orgánico de módulos de software y hardware que realizan las funciones de la tecnología NC. Es el portador de la tecnología NC.
Sistema CNC (Sistema de control numérico por computadora)
El sistema CNC (Computer Numerical Control) se refiere al sistema de control numérico con una computadora en su núcleo.
Máquina CNC
Una máquina CNC se refiere a una máquina que utiliza tecnología de control numérico por computadora para controlar el proceso de mecanizado, como un torno, enrutador, amoladora, etc., o una máquina herramienta equipada con un sistema CNC.
NC
El control numérico (NC) permite que un operador se comunique con las máquinas herramienta a través de números y símbolos.
CNC
CNC son las siglas de Computer Numerical Control, que ha traído enormes cambios a la industria manufacturera. Las nuevas máquinas-herramienta con CNC permiten a la industria producir constantemente piezas con precisiones con las que antes solo se podía soñar. Las partes se pueden reproducir de forma idéntica con el mismo grado de precisión cualquier número de veces si el programa se ha escrito correctamente y la computadora está correctamente programada. Los comandos operativos que controlan la máquina herramienta se ejecutan automáticamente con una velocidad, precisión, eficiencia y repetibilidad sorprendentes.
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación computarizado. La máquina está conectada a una computadora, que le dice dónde moverse ya qué velocidad. En primer lugar, el operador necesita usar un programa de software para dibujar las formas y crear la trayectoria de la herramienta que seguirá la máquina.
El uso cada vez mayor en la industria ha creado la necesidad de personal capacitado en la preparación de los programas que guían las máquinas herramienta para producir piezas de la forma y precisión requeridas. Los autores han preparado esta guía con esto en mente, para descifrar el CNC usando una secuencia lógica y un lenguaje simple que todos puedan entender. Se explica paso a paso cómo preparar un programa, con ejemplos prácticos para guiar al usuario.
Componentes
La tecnología CNC consta de tres elementos principales, a saber, el marco de la bancada de la máquina, el sistema y la tecnología periférica.
El kit de estructura de la máquina incluye la cama, la columna, el riel guía, la mesa de trabajo y otras piezas de apoyo, como un portaherramientas y un cargador de herramientas.
El sistema de control numérico está compuesto por un equipo de entrada/salida, un dispositivo de control numérico por computadora, un control lógico programable (PLC), un dispositivo de servoaccionamiento del husillo, un dispositivo de servoaccionamiento de alimentación y un dispositivo de medición. Entre ellos, la unidad de control de la máquina (MCU) es el núcleo del sistema de control numérico.
La tecnología periférica incluye herramientas (sistema de herramientas), programación y tecnología de gestión.
Caracteristicas
Alta precisión
Las máquinas CNC son productos mecatrónicos altamente integrados, compuestos por maquinaria de precisión y sistemas de control automático. Tienen alta precisión de posicionamiento y repetición de posicionamiento. El sistema de transmisión y la estructura son extremadamente rígidos y estables para reducir los errores. En consecuencia, las máquinas CNC tienen una mayor precisión de mecanizado, especialmente en la consistencia de las piezas fabricadas en el mismo lote. Como resultado, la calidad del producto es estable y la tasa de aprobación es alta, lo que representa una mejora significativa con respecto a las máquinas herramienta ordinarias.
Alta eficiencia
Máquinas CNC puede cortar grandes cantidades de materiales de manera consistente, lo que ahorra tiempo de procesamiento de manera efectiva. También poseen cambio automático de velocidad, cambio de herramienta y varias otras funciones operativas automatizadas, que acortan en gran medida el tiempo auxiliar. Una vez que se forma un proceso de procesamiento estable, no hay necesidad de realizar una inspección o medición entre procesos. Por lo tanto, la productividad del mecanizado CNC es de 3 a 4 veces mayor que la de las máquinas herramienta ordinarias o, a veces, incluso más.
Alta adaptabilidad
Las máquinas CNC realizan un procesamiento automático de acuerdo con el programa de piezas procesadas. Cuando se cambia el objeto de mecanizado, no es necesario utilizar equipos de proceso especiales, como maestros y plantillas, siempre que se haya cambiado el programa. Esto ayuda a acortar el ciclo de preparación de la producción y promover el reemplazo del producto.
Alta maquinabilidad
Algunas partes mecánicas con curvas complejas y superficies curvas son difíciles o incluso imposibles de completar con técnicas manuales convencionales, pero las máquinas CNC pueden completar fácilmente tales tareas utilizando un enlace de ejes de coordenadas múltiples.
Alto valor económico
Los centros de mecanizado CNC se utilizan generalmente para la producción a granel utilizando una máquina multipropósito. La mayoría de las piezas se pueden procesar con un sistema de abrazadera única, lo que reemplaza a varias máquinas herramienta ordinarias. Esto reduce los errores de sujeción y ahorra transporte, medición y sujeción entre procesos, al mismo tiempo que reduce la cantidad de máquinas herramienta diferentes y el área de la máquina herramienta, todo lo cual trae beneficios económicos.
Aplicaciones
Desde la perspectiva de la tecnología CNC y las aplicaciones de equipos a nivel mundial, sus principales áreas de aplicación son las siguientes:
Industria manufacturera
La industria de fabricación de máquinas fue la primera en emplear tecnología CNC y es responsable de proporcionar equipos avanzados para diversas industrias nacionales. Se aplica principalmente en el desarrollo y la fabricación de centros de mecanizado vertical de cinco ejes para equipos militares modernos, otros centros de mecanizado de cinco ejes, fresado de pórtico de cinco ejes a gran escala y máquinas CNC para líneas de fabricación flexibles de motores, cajas de cambios y cigüeñales. en la industria automotriz. La tecnología CNC también se emplea en centros de mecanizado de alta velocidad, robots de soldadura, montaje y pintura, máquinas de soldadura por láser de placas, máquinas de corte por láser, centros de mecanizado de cinco coordenadas de alta velocidad que mecanizan hélices, motores, generadores y piezas de álabes de turbinas en el industrias de aviación, marina y generación de energía, centros de mecanizado complejos de torneado y fresado de servicio pesado, etc.
industria de la información
En la industria de la información, desde computadoras hasta redes, comunicaciones móviles, telemetría, controles remotos y otros equipos, es necesario adoptar equipos de fabricación basados en tecnología de superprecisión y nanotecnología. Estos incluyen máquinas de unión de alambre para la fabricación de chips y máquinas de litografía de obleas, etc. El control de todas estas máquinas se realiza mediante tecnología CNC.
Industria de equipos médicos
En la industria de suministros médicos, varios aparatos modernos de diagnóstico y tratamiento médicos ahora utilizan tecnología NC, como instrumentos de diagnóstico por TC, máquinas de tratamiento de todo el cuerpo y robots quirúrgicos guiados visualmente mínimamente invasivos. También se emplea en ortodoncia y restauración dental.
Equipamiento militar
Una cantidad significativa de equipos militares modernos utiliza tecnología de control de servomovimiento, incluida la puntería automática de artillería, el seguimiento por radar y el seguimiento automático de misiles.
Otras industrias
En la industria de la iluminación, la maquinaria de impresión, textil, embalaje y carpintería utiliza un servocontrol multieje. La industria de materiales de construcción utiliza máquinas de corte por chorro de agua CNC para el procesamiento de piedra y máquinas de grabado de vidrio CNC para el procesamiento de vidrio. Los colchones Simmons se fabrican con máquinas de coser CNC y las máquinas de bordar CNC se utilizan en el procesamiento de prendas de vestir. En la industria del arte, se produce un número cada vez mayor de artesanías y obras de arte utilizando materiales de alto rendimiento. CNC de 5 ejes máquinas.
La aplicación de la tecnología NC no solo trae cambios revolucionarios a las industrias manufactureras tradicionales, convirtiéndolas en símbolos de la industrialización, sino que también con su aplicación en constante expansión, ha tenido un gran impacto en varias industrias nacionales importantes. Esto afecta tanto a la economía como a los medios de subsistencia de las personas (TI, automóviles, etc.). Desempeña un papel cada vez más importante en otras industrias, ya que la digitalización de los equipos requeridos por estas industrias se ha convertido en una importante tendencia de desarrollo moderno.
Tendencias
Actualmente, las máquinas CNC muestran las siguientes tendencias de desarrollo:
Alta velocidad y alta precisión
Alta velocidad y precisión son las eternas aspiraciones de los desarrolladores de máquinas herramienta. Con los rápidos avances recientes en ciencia y tecnología, las piezas de repuesto de productos electromecánicos se necesitan rápidamente en grandes cantidades. La precisión y la calidad de la superficie del procesamiento de piezas también son cada vez más altas. Para satisfacer las necesidades de este mercado complejo y cambiante, las máquinas herramienta actuales avanzan en la dirección del corte de alta velocidad, el corte en seco y el corte cuasi-seco, y la precisión del mecanizado mejora constantemente. Además, el uso de husillos eléctricos y motores lineales, rodamientos de bolas de cerámica, refrigeración interna hueca de plomo grande de alta precisión, refrigeración fuerte con tuerca de bolas, pares de husillos de bolas de baja temperatura y alta velocidad, pares de guías lineales con jaulas de bolas y otros componentes de máquina herramienta, se han introducido con gran éxito El lanzamiento de la máquina herramienta también ha facilitado el desarrollo de máquinas herramienta de precisión de alta velocidad.
Las máquinas CNC utilizan un husillo eléctrico, lo que elimina la necesidad de componentes manuales tradicionales como correas, poleas y engranajes y, por lo tanto, reduce en gran medida la inercia rotacional del accionamiento principal y mejora la velocidad de respuesta dinámica y la precisión de trabajo del husillo. Por lo tanto, los problemas tradicionales de correas y poleas cuando el husillo funciona a alta velocidad, como los problemas de vibración y ruido, quedan eliminados. Los husillos eléctricos pueden alcanzar velocidades de más de 10000r/min. El motor lineal tiene una alta velocidad de conducción, buenas características de aceleración y desaceleración y excelente respuesta y precisión de seguimiento.
El uso de servoaccionamientos de motor lineal elimina el enlace de transmisión intermedio del husillo de bolas y el espacio de transmisión (incluida la holgura), la inercia de movimiento es pequeña, la rigidez del sistema es buena y se puede colocar con precisión a alta velocidad, todo lo cual en gran medida mejorar la precisión del servo. Debido a su juego cero en todas las direcciones y la fricción de rodadura muy baja, el par de guías de rodadura lineal sufre una generación de calor insignificante. También posee una estabilidad térmica excepcionalmente buena que mejora la precisión de posicionamiento y la repetibilidad de todo el proceso. A través de la aplicación del motor lineal y el par de guías rodantes lineales, la velocidad de movimiento rápido de la máquina se puede aumentar desde los 10-20 m/min originales hasta los 60-80 m/min, o incluso a veces hasta 120 m/min.
Alta fiabilidad
La confiabilidad es un indicador clave de calidad de las máquinas CNC. Que la máquina pueda mantener su alto rendimiento, precisión, eficiencia y otros beneficios depende de su confiabilidad.
Diseños de máquinas CNC con CAD y diseño estructural modular
Con la popularización y el desarrollo de aplicaciones informáticas y tecnología de software, la tecnología CAD también se ha desarrollado ampliamente. CAD reemplaza el tedioso trabajo de dibujo manual y, lo que es más importante, puede realizar la selección de esquemas de diseño y el análisis, cálculo y predicción de características estáticas y dinámicas. También puede optimizar el diseño de máquinas completas a gran escala y realizar simulaciones dinámicas de cada pieza de trabajo. Basado en la modularidad, se puede ver un modelo geométrico 3D y el color real del producto durante toda la etapa de diseño. El uso de CAD también puede mejorar en gran medida la eficiencia del trabajo y las tasas de éxito del diseño único, acortando así el ciclo de producción de prueba, reduciendo los costos de diseño y mejorando la competitividad del mercado. Además, el diseño modular de los componentes de la máquina herramienta reduce el trabajo repetitivo y también puede responder rápidamente al mercado y acortar los ciclos de diseño y desarrollo de productos.
compuestos funcionales
El propósito de la composición funcional es mejorar aún más la eficiencia de producción de la máquina herramienta y minimizar el tiempo auxiliar que no es de mecanizado. A través de la combinación de funciones, se puede ampliar el rango de uso de la máquina herramienta, se puede mejorar la eficiencia y se puede realizar una máquina multifunción y de usos múltiples. Las máquinas CNC pueden realizar funciones de torneado, rectificado y fresado. La fábrica de máquinas herramienta de Baoji ha desarrollado con éxito el centro compuesto de torneado y fresado CNC CX25Y, que tiene simultáneamente ejes X y Z, y ejes C e Y. El fresado plano y el mecanizado de agujeros y ranuras desplazados se pueden lograr a través de los ejes C e Y.
La máquina también está equipada con un potente apoyo para herramientas y un subhusillo. El husillo secundario adopta una estructura de husillo eléctrico incorporado, y la sincronización de la velocidad de los husillos principal y secundario se puede realizar directamente a través del sistema de control numérico. Además, la pieza de trabajo de la máquina herramienta puede completar todo el procesamiento en una sola sujeción, lo que mejora enormemente la eficiencia.
Inteligente, en red, flexible e integrado
El equipo CNC tiene cierta inteligencia. Esta inteligencia incluye todos los aspectos del sistema de control numérico. Los parámetros del proceso se generan automáticamente para buscar inteligencia en la eficiencia y calidad del mecanizado, como el control adaptativo del proceso de mecanizado. También se pueden mejorar el rendimiento de conducción y las conexiones, como el control de avance, la operación autoadaptativa de los parámetros del motor, la identificación automática de la carga, la selección automática del modelo y el autoajuste. Se puede lograr programación simplificada e inteligencia operativa, como programación automática inteligente e interfaz hombre-máquina inteligente. El diagnóstico inteligente, la supervisión y otros aspectos facilitan el diagnóstico y el mantenimiento del sistema.
El equipo de control numérico en red es actualmente un punto caliente en el desarrollo de máquinas herramienta. La red de equipos CNC puede satisfacer las necesidades de las líneas de producción, los sistemas de fabricación y las empresas de fabricación para la integración de la información, y también es la base para desarrollar nuevos modelos de fabricación, como la fabricación ágil, las empresas virtuales y la fabricación global.
Las máquinas CNC actuales con sistemas de automatización flexibles en desarrollo incluyen: punto (independiente, centro de mecanizado y máquinas de mecanizado compuesto), línea (FMC, FMS, FTL, FML) superficie (isla de fabricación independiente en el taller, FA) y cuerpo ( CIMS, sistema de fabricación integrado en red distribuida).
El otro enfoque principal está en la aplicación y la economía. La tecnología de automatización flexible es el principal medio para que la industria manufacturera se adapte a las demandas dinámicas del mercado y actualice rápidamente sus productos. Su enfoque es mejorar la confiabilidad y practicidad del sistema, con fácil interconexión e integración como objetivo principal, además de fortalecer el desarrollo y la mejora de la tecnología de la unidad. Las máquinas independientes CNC se están desarrollando en la dirección de alta precisión, alta velocidad y alta flexibilidad. Las máquinas CNC y sus sistemas de fabricación flexibles constituyentes se pueden conectar fácilmente con CAD, CAM, CAPP y MTS para lograr la integración de la información. El propio sistema de red se está desarrollando en términos de apertura, integración e inteligencia.
Glosario
CNC: Control numérico computarizado.
G-Code: El lenguaje de programación de control numérico (NC) por computadora más utilizado que especifica los puntos del eje a los que se moverá la máquina.
CAD: Diseño asistido por ordenador.
FAO: Fabricación asistida por ordenador.
Cuadrícula: El movimiento mínimo, o avance, del husillo. El eje se mueve automáticamente a la siguiente posición de la cuadrícula cuando el botón se cambia en modo continuo o paso a paso.
PLT (HPGL): Lenguaje estándar para imprimir dibujos lineales basados en vectores, compatible con archivos CAD.
Trayectoria: Ruta codificada y definida por el usuario que sigue el cortador para mecanizar una pieza de trabajo. Una trayectoria de herramienta de "bolsillo" corta la superficie de la pieza de trabajo; una trayectoria de "perfil" o "contorno" corta a través de la pieza de trabajo para separar piezas de diferentes formas.
Bajar: La distancia en la dirección Z que la herramienta de corte se sumerge en el material.
Dar un paso: La distancia máxima en la dirección X o Y que una herramienta de corte se acoplará con material sin cortar.
Motor paso a paso: Un motor de CC que se mueve en pasos discretos al recibir señales o "pulsos" en una secuencia particular, lo que da como resultado un posicionamiento y un control de velocidad muy precisos.
Eje de velocidad: La velocidad de rotación de la herramienta de corte (RPM).
corte convencional: El cortador gira en contra de la dirección de avance, lo que resulta en una vibración mínima, pero puede provocar roturas en algunas maderas.
método sustractivo: La broca elimina piezas sólidas de materia prima para crear formas (lo opuesto al método aditivo).
velocidad de alimentación: La velocidad a la que la herramienta de corte se mueve a través de la pieza de trabajo.
Posición inicial (cero de la máquina): El punto de origen predeterminado en un CNC, establecido cuando se inicia la máquina y determinado por interruptores de límite físicos. No identifica el origen del trabajo real al procesar una pieza de trabajo.
corte de escalada: Alimentación del material en la misma dirección que la rotación de corte. El corte ascendente evita el desgarro, pero puede generar marcas de vibración con una broca de estrías rectas. Una broca acanalada en espiral reducirá la vibración.
Origen del trabajo (trabajo cero): El punto cero designado por el usuario para la pieza de trabajo, desde el cual el cabezal realizará todo su corte. Los ejes X, Y y Z se establecen en cero.
LCD: Pantalla de cristal líquido (usada en el controlador).
U disco: Disco duro de almacenamiento de datos externo en forma de USB que se inserta en una interfaz USB.
Fuente de estilocnc.
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