¿Qué es la tecnología de mecanizado CNC?
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las personas tienen requisitos cada vez más altos para la calidad del procesamiento de piezas. Al mismo tiempo, las modificaciones de productos son frecuentes. En el procesamiento mecánico general, los productos de una sola pieza y de lotes pequeños y medianos representan una proporción cada vez mayor. Para garantizar la calidad del producto, mejorar la productividad y reducir costos, se requiere que las máquinas herramienta no solo tengan mayor versatilidad y flexibilidad, sino también un mayor grado de automatización durante el proceso de procesamiento. La tecnología de mecanizado CNC se desarrolló en este entorno. Está controlada por información digital de las máquinas herramienta CNC. Es una tecnología de procesamiento automatizado eficiente y flexible adecuada para piezas individuales con alta precisión y formas complejas y producción de lotes pequeños y medianos.
La máquina herramienta CNC es una herramienta de procesamiento eficiente y flexible que integra tecnología informática, tecnología de control moderna, tecnología de detección y detección, tecnología de procesamiento de información, tecnología de comunicación en red, tecnología hidráulica y neumática, tecnología óptica y electromecánica, etc. Los equipos mecatrónicos son la base de la tecnología de fabricación moderna.
1. La composición de las máquinas herramienta CNC y el proceso de mecanizado CNC.
Las máquinas herramienta CNC se refieren al uso de información digital grabada en el medio para controlar la máquina herramienta a través del dispositivo CNC, por lo que que puede realizar automáticamente un procesamiento específico de máquinas herramienta de proceso.
1) Composición de las máquinas herramienta CNC
Las máquinas herramienta CNC procesan automáticamente las piezas de acuerdo con programas de procesamiento preprogramados. Las máquinas herramienta CNC generalmente constan de cuatro partes: cuerpo de la máquina herramienta, servosistema, dispositivo CNC y medio de control, como se muestra en la Figura 2-61.
Figura 2-61: Composición de las máquinas herramienta CNC
(1) Medio de control. El medio de control, también conocido como portador de información, es un medio intermedio que transmite las intenciones de operación humana a las máquinas herramienta CNC. Contiene toda la información necesaria para procesar una pieza. Los medios de control comúnmente utilizados incluyen cintas perforadas, cintas, discos y otros soportes que pueden almacenar información de instrucciones. Para programas cortos de mecanizado CNC, el dispositivo CNC se puede ingresar directamente a través del teclado en el panel de operación del CNC.
(2) Dispositivo CNC. El dispositivo CNC es el centro de la máquina herramienta CNC. Recibe la información enviada por el medio de control, la transforma y procesa, y luego la convierte en señales de pulso para controlar la acción de la máquina herramienta.
(3) Servosistema. El servosistema es un dispositivo que conecta las partes móviles de la máquina herramienta al sistema CNC, incluido el mecanismo de servoaccionamiento y las partes móviles de la máquina herramienta. Es la parte de ejecución del sistema CNC de la máquina herramienta. Convierte las señales de pulso enviadas por el dispositivo CNC en el movimiento de los componentes de la máquina herramienta, de modo que la mesa de trabajo o el soporte de la herramienta se puedan posicionar con precisión o realizar movimientos relativos estrictos de acuerdo con el. trayectoria esperada y procesar piezas que cumplan con los requisitos de diseño.
(4) Cuerpo de máquina herramienta. El cuerpo de la máquina herramienta es la parte mecánica de la máquina herramienta CNC. Además de los componentes generales como el dispositivo de transmisión principal, el dispositivo de transmisión de alimentación, la plataforma, el banco de trabajo y las piezas auxiliares, también hay componentes especiales como almacenes de herramientas para almacenar herramientas. Cambiadores automáticos de herramientas y herramientas rotativas, etc.
2) Proceso de procesamiento de piezas de máquina herramienta CNC
El proceso de procesamiento de piezas de máquina herramienta CNC es el contenido que el operador convierte primero en el proceso de fabricación de acuerdo con los dibujos de procesamiento y se compila. sobre la base de estar familiarizado con la tecnología de procesamiento, el programa de procesamiento utiliza códigos y formatos de programa prescritos para transformar la voluntad humana en información que pueda ser aceptada por las máquinas herramienta CNC. Registre información en un medio de control (medio de entrada de información, como cinta perforada, cinta magnética o disco) para convertirla en instrucciones para controlar máquinas herramienta. Después de que el dispositivo CNC procesa la información de entrada, envía pulsos de comando al servosistema de cada eje de coordenadas de la máquina herramienta, impulsa las partes móviles correspondientes de la máquina herramienta y controla otras acciones como cambios de velocidad, cambios de herramienta y arranque. y detener la máquina herramienta, para procesar automáticamente productos que cumplan con los requisitos de diseño de los artefactos.
2 Clasificación de las máquinas herramienta CNC
Las máquinas herramienta CNC se pueden clasificar según usos del proceso, trayectorias de movimiento, métodos de control, etc. Aquí solo introducimos la clasificación según usos del proceso. Las máquinas herramienta CNC se dividen según el uso del proceso, es decir, según las características de procesamiento o los principales procedimientos de procesamiento completados. Incluyen principalmente tornos CNC (incluidos los centros de torneado), fresadoras CNC (incluidos los centros de fresado), mandrinadoras CNC y centros de mecanizado. centrándose en fresadoras y mandrinadoras, y rectificadoras CNC (incluido el centro de rectificado), perforadoras CNC (incluido el centro de perforación), brochadoras CNC, cepilladoras CNC, máquinas herramienta de corte CNC, máquinas herramienta de procesamiento de engranajes CNC y máquinas herramienta de combustión eléctrica CNC (. incluyendo centro de mecanizado eléctrico, etc.). La Figura 2-62 muestra la apariencia del torno CNC CK50. Su rango de procesamiento es el mismo que el de un torno normal. Procesa principalmente piezas giratorias como ejes y discos. La Figura 2-63 muestra la apariencia de la fresadora CNC XJK125. Es especialmente adecuada para procesar piezas complejas y puede realizar operaciones de fresado, taladrado y taladrado.
Figura 2-62: Aspecto del torno CNC CK50
Figura 2-63: Aspecto de la fresadora CNC XJK125
El centro de mecanizado (MC) realiza múltiples procesos en la pieza de trabajo Una máquina herramienta CNC para procesamiento. Dispone de almacén de herramientas y cambiador automático de herramientas (ATC). Después de sujetar la pieza de trabajo una vez, el centro de mecanizado puede seleccionar y reemplazar herramientas automáticamente de acuerdo con diferentes procesos bajo el control del sistema CNC; cambiar automáticamente la velocidad del husillo de la máquina herramienta, la cantidad de avance, la trayectoria de movimiento de la herramienta en relación con la pieza de trabajo y otros; funciones auxiliares; y completar varias piezas de trabajo en secuencia. Por lo tanto, reduce el tiempo de sujeción, medición y ajuste de la máquina herramienta de la pieza de trabajo, acorta el tiempo de almacenamiento y transporte de la pieza de trabajo y mejora la productividad y la utilización de la máquina herramienta. Es una dirección de desarrollo importante de las máquinas herramienta CNC. La Figura 2-64 muestra el diseño del centro de mecanizado JCS-018. Su apariencia es similar a la de una fresadora vertical. Hay un asiento deslizante 2 en la cama 1 para movimiento lateral (dirección del eje y). El banco de trabajo 3 se mueve longitudinalmente sobre el carro (dirección del eje x). En la parte trasera de la cama se encuentra una columna de armazón 5.
La caja del husillo principal 9 realiza un movimiento de elevación vertical (dirección del eje z) en el carril guía de la columna. Hay un dispositivo CNC 6 en las partes izquierda y derecha de la columna, un almacén de herramientas 7 y un manipulador de cambio automático de herramientas 8 están instalados en la parte frontal izquierda y un dispositivo de lubricación 4 está instalado en la parte inferior izquierda. Hay 16 herramientas en el almacén de herramientas, que pueden completar varios procesos de fresado y procesamiento de orificios. El panel de operación CNC 10 está colgado frente al lado derecho del operador para una fácil operación. Cada estado de trabajo de la máquina herramienta se muestra en el panel. Los centros de mecanizado suelen dividirse en centros de mecanizado horizontales, verticales y universales según la posición espacial del husillo durante el procesamiento.
Figura 2-64 Disposición del centro de mecanizado JCS-018
1—Mesa de torno; 2—Deslizamiento; 3—Banco de trabajo; 5—Columna; ; Revista de 7 herramientas; Manipulador de cambio de 8 herramientas; Caja de 9 husillos; Panel de 10 operaciones
3 Programación
La llamada programación consiste en procesar el proceso de las piezas. El proceso, los parámetros del proceso, la cantidad y dirección del movimiento de la herramienta y otras acciones auxiliares (cambio de herramienta, enfriamiento, sujeción, etc.) se compilan en una tabla determinada de acuerdo con la secuencia de movimiento y el código de instrucción y el formato del programa proporcionados por la máquina herramienta CNC. Esta tabla se llama "lista de programas de procesamiento de piezas", o simplemente "lista de programas". Todos los contenidos de la lista de programas se registran en el medio de control (como cinta de papel perforada, cinta magnética, etc.). y luego se transmite al dispositivo CNC para ordenar a la máquina herramienta CNC su procesamiento. Todo este proceso, desde el análisis de los dibujos de las piezas hasta la producción de los medios de control necesarios para las máquinas herramienta CNC, se denomina programación.
En términos generales, los pasos de la programación CNC son: diseño del proceso → cálculo numérico → escritura del programa de procesamiento de piezas → preparación del medio de control o entrada del programa → verificación del programa y corte de prueba.
1) Diseño del proceso
Basado en un análisis exhaustivo de los dibujos de las piezas, determine los métodos de sujeción y posicionamiento y las rutas de procesamiento de las piezas (como puntos de ajuste de herramientas, puntos de cambio de herramientas). y puntos de avance) (ruta de avance), herramienta y cantidad de corte (como velocidad de avance, velocidad del husillo, ancho de corte y profundidad de corte, etc.) y otros parámetros del proceso.
2) Cálculo numérico
Calcule la trayectoria de movimiento de la herramienta en función del dibujo de la pieza y la ruta de procesamiento determinada.
Los dispositivos CNC generales tienen las funciones de interpolación lineal e interpolación de arco. Para procesar piezas simples compuestas de arcos y líneas rectas, solo necesita calcular los valores de coordenadas de la intersección o punto tangente (punto base) de elementos geométricos adyacentes en el contorno de la pieza, y obtener el punto inicial y final de la línea recta, el punto inicial y final del arco y el valor de la coordenada del centro del círculo. Cuando la forma de la pieza es relativamente compleja e inconsistente con la función de interpolación del dispositivo CNC, se requieren cálculos más complejos.
3) Escriba una lista de programas de procesamiento de piezas
Basado en las coordenadas calculadas de la trayectoria de movimiento de la herramienta y la cantidad de corte determinada y las acciones auxiliares, combinadas con los códigos de comando e instrucciones especificadas por El formato del segmento del programa del sistema CNC, escribe la lista de programas de procesamiento de piezas.
4) Prepare el medio de control o la entrada del programa
Después de escribir la hoja del programa, el operador o programador debe ingresar la información de procesamiento en el dispositivo CNC, o ingresar y emitir el dispositivo de acuerdo con al sistema CNC Diferente, primero mueva el programa a algún tipo de medio de control. Los medios de control de uso común incluyen discos U, discos, cintas, etc.
5) Verificación del programa y corte de prueba
El programa preparado debe ser verificado y probado antes de que pueda usarse oficialmente. El método de verificación consiste en ingresar directamente el contenido del medio de control en el dispositivo CNC para verificar si la trayectoria de movimiento de la herramienta es correcta. En las máquinas herramienta CNC con pantallas gráficas CRT, puede utilizar el método de simulación del proceso de corte de la pieza de trabajo para la verificación; de lo contrario, puede utilizar un bolígrafo en lugar de un cuchillo, utilizar papel cuadriculado en lugar de la pieza de trabajo y dejar que la máquina herramienta; dejar secar y dibujar la trayectoria de procesamiento.
Los métodos anteriores solo pueden verificar si la trayectoria de movimiento de la herramienta es correcta, pero no pueden verificar la precisión del mecanizado. Por lo tanto, también se debe realizar un corte de prueba de las piezas. Si se descubre mediante corte de prueba que la precisión de la pieza no cumple con los requisitos, se debe modificar la hoja del programa y el medio de control, y se deben usar métodos de compensación de errores hasta que se procesen las piezas calificadas.
4 Características y aplicaciones de las máquinas herramienta CNC
1) Características de las máquinas herramienta CNC
(1) Alta precisión de procesamiento y calidad de procesamiento estable. Debido a que la máquina herramienta CNC en sí tiene una alta precisión de fabricación y se procesa automáticamente de acuerdo con procedimientos predeterminados, se evitan errores operativos humanos, lo que hace que las piezas del mismo lote sean consistentes y estables en calidad del producto.
(2) Alta productividad. Dado que se pueden procesar varias partes de la pieza en una sola sujeción, se omiten muchos procesos intermedios (como el marcado, etc.). Generalmente, solo se requiere la primera inspección de la pieza, lo que acorta en gran medida el tiempo de preparación de la producción, por lo que la productividad es alta. .
(3) El alto grado de automatización reduce la intensidad laboral y mejora las condiciones laborales. Excepto la sujeción manual de la pieza en bruto, todos los procesos de procesamiento los completa automáticamente la máquina herramienta, lo que reduce la intensidad del trabajo del operador y mejora las condiciones de trabajo.
(4) Fuerte adaptabilidad y buenos beneficios económicos. Cuando se procesa con máquinas herramienta CNC, cuando el objeto de procesamiento cambia, el programa CNC solo necesita reescribirse. Generalmente, las piezas se pueden procesar sin rediseñar herramientas, accesorios y moldes. Esto acorta enormemente el ciclo de desarrollo de productos y proporciona un atajo para el desarrollo de nuevos productos. Al mismo tiempo, la precisión del procesamiento es alta, la calidad es estable, la tasa de desechos se reduce, el costo de producción se reduce y la productividad es alta, por lo que se pueden obtener buenos beneficios económicos.
(5) Favorece la modernización de la gestión de la producción. El uso del procesamiento de máquinas herramienta CNC puede calcular con precisión las horas de procesamiento de las piezas y simplificar eficazmente la inspección y gestión de accesorios de herramientas y productos semiacabados, lo que favorece la modernización de la gestión de producción.
Y gracias al uso de información digital, es fácil formar un sistema integrado que integre estrechamente el diseño y la fabricación asistidos por computadora.
Sin embargo, las máquinas herramienta CNC son caras, técnicamente complejas y difíciles de mantener, lo que requiere personal de gestión y operación de alta calidad.
2) Aplicación de las máquinas herramienta CNC
Las máquinas herramienta CNC se utilizan ampliamente y son particularmente adecuadas para procesar piezas con las siguientes características: piezas producidas en múltiples variedades y en lotes pequeños y complejos; estructuras y requisitos de alta precisión Piezas de alta calidad; procesamiento de piezas modificadas con frecuencia, porque las máquinas herramienta CNC pueden ahorrar muchos costos de herramientas, lo que reduce el costo general de piezas clave que no se pueden desechar con urgencia; el ciclo de producción más corto.