Der Einsatz der CNC-Technologie hat insbesondere in den letzten Jahren zu einem qualitativen Wandel in der traditionellen Fertigungsindustrie geführt. Die Entwicklung der Mikroelektronik- und Computertechnologie hat der CNC-Technologie neue Dynamik verliehen. CNC-Technologie und CNC-Ausrüstung sind in verschiedenen Ländern wichtige Grundlagen für die industrielle Modernisierung.
CNC-Werkzeugmaschinen sind Standardgeräte in der modernen Fertigung und unverzichtbare Geräte für die Präzisionsbearbeitung. Sie sind wichtige Symbole für den technischen Stand moderner Werkzeugmaschinen und den technologischen Stand des modernen Maschinenbaus. Es handelt sich um strategische Materialien im Zusammenhang mit der Volkswirtschaft, dem Lebensunterhalt der Menschen und dem hochmodernen Aufbau der Landesverteidigung. Daher haben alle industriell entwickelten Länder der Welt große Maßnahmen ergriffen, um ihre eigene CNC-Technologie und ihre Industrie zu entwickeln.
CNC ist die englische Abkürzung für Computer Numberical Control, was „Computerdatensteuerung“ bedeutet. Einfach ausgedrückt handelt es sich um „CNC-Bearbeitung“. In der Region des Perlflussdeltas wird es „Computergong“ genannt.
Die CNC-Bearbeitung ist eine fortschrittliche Bearbeitungstechnologie in der heutigen mechanischen Fertigung. Es handelt sich um eine automatisierte Bearbeitungsmethode mit hoher Effizienz, hoher Präzision und hoher Flexibilität. Dabei wird das CNC-Programm des zu bearbeitenden Werkstücks in die Werkzeugmaschine eingegeben. Unter der Kontrolle dieser Daten bearbeitet die Werkzeugmaschine automatisch das Werkstück, das den Wünschen der Menschen entspricht, um wunderbare Produkte zu schaffen.
Die CNC-Bearbeitungstechnologie kann komplexe, präzise Kleinserien- und variable Bearbeitungsprobleme wie Formen effektiv lösen und sich vollständig an die Anforderungen der modernen Produktion anpassen. Die energische Weiterentwicklung der CNC-Bearbeitungstechnologie ist für mein Land zu einer wichtigen Möglichkeit geworden, die wirtschaftliche Entwicklung zu beschleunigen und seine unabhängigen Innovationsfähigkeiten zu verbessern. Derzeit werden CNC-Werkzeugmaschinen in meinem Land immer häufiger eingesetzt. Die Beherrschung der Programmierung von CNC-Werkzeugmaschinen ist eine wichtige Voraussetzung, um deren Funktionen voll nutzen zu können.
CNC-Werkzeugmaschinen sind typische Produkte der Mechatronik. Sie integrieren eine Vielzahl fortschrittlicher Technologien wie Mikroelektroniktechnik, Computertechnik, Messtechnik, Sensortechnik, automatische Steuerungstechnik und Technologie der künstlichen Intelligenz und sind eng mit der mechanischen Verarbeitungstechnik verknüpft. Sie stellen eine neue Generation mechanischer Fertigungstechnologiegeräte dar.
CNC-Werkzeugmaschinen sind automatisierte Geräte, die Werkzeugmaschinen, Computer, Motoren und Technologien wie Widerstand, dynamische Steuerung und Erkennung integrieren. Zu den Grundkomponenten von CNC-Werkzeugmaschinen gehören Steuermedien, CNC-Geräte, Servosysteme, Feedback-Geräte und Werkzeugmaschinengehäuse.
Das Steuermedium ist ein Medium, das alle für die CNC-Bearbeitung erforderlichen Positionsinformationen des Bewegungswerkzeugs relativ zum Werkstück speichert. Es zeichnet das Bearbeitungsprogramm der Teile auf. Daher bezieht sich das Steuermedium auf den Informationsträger, der die Teilebearbeitungsinformationen an das CNC-Gerät überträgt. Es gibt viele Arten von Steuermedien, die je nach Art des CNC-Geräts variieren. Zu den häufig verwendeten gehören Lochbänder, Lochkarten, Magnetbänder, Disketten usw. Mit der Entwicklung der CNC-Technologie werden Lochbänder und Lochkarten obsolet und die Methode, Computer mit CAD/CAM-Software zu programmieren und dann mit ihnen zu kommunizieren Das CNC-System über den Computer zur direkten Übertragung von Programmen und Daten an das CNC-Gerät wird immer häufiger eingesetzt.
Das CNC-Gerät ist das Herzstück der CNC-Werkzeugmaschinen und wird im Volksmund als „Zentralsystem“ bezeichnet. Moderne CNC-Werkzeugmaschinen verwenden alle numerische CNC-Steuerungsgeräte. Das CNC-Gerät umfasst ein Eingabegerät und eine Zentraleinheit (CPU) sowie ein Ausgabegerät usw. Das CNC-Gerät kann die Eingabe, Speicherung, Transformation und Interpolationsberechnung von Informationen abschließen und verschiedene Steuerfunktionen realisieren.
Das Servosystem ist eine Antriebskomponente, die Anweisungen vom CNC-Gerät empfängt und die Bewegung des Aktuators der Werkzeugmaschine antreibt. Es umfasst eine Spindelantriebseinheit, eine Vorschubantriebseinheit, einen Spindelmotor und einen Vorschubmotor. Während der Arbeit empfängt das Servosystem die Befehlsinformationen vom CNC-System und treibt nach dem Vergleich der Befehlsinformationen mit den Positions- und Geschwindigkeitsrückmeldungssignalen die beweglichen Teile oder ausführenden Teile der Werkzeugmaschine an, um Teile zu bearbeiten, die den Anforderungen der Maschine entsprechen Zeichnungen.
Das Rückmeldegerät besteht aus Messelementen und entsprechenden Schaltkreisen. Seine Funktion besteht darin, Geschwindigkeit und Verschiebung zu erfassen und die Informationen rückzukoppeln, um eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis zu bilden. Einige CNC-Werkzeugmaschinen mit geringen Präzisionsanforderungen verfügen nicht über Feedback-Geräte, die als Open-Loop-Systeme bezeichnet werden.
Der Werkzeugmaschinenkörper ist die Einheit der CNC-Werkzeugmaschine und des mechanischen Teils, der den eigentlichen Schneidprozess abschließt. Es umfasst das Bett, die Basis, die Werkbank, den Sattel, die Spindel usw.
Auch die CNC-Bearbeitungstechnik folgt den Schnittregeln der mechanischen Bearbeitung, die in etwa der Bearbeitungstechnik gewöhnlicher Werkzeugmaschinen entsprechen. Da es sich um eine automatisierte Verarbeitung handelt, bei der Computersteuerungstechnologie auf die mechanische Verarbeitung angewendet wird, zeichnet sie sich durch eine hohe Verarbeitungseffizienz und hohe Präzision aus. Die Verarbeitungstechnologie weist ihre eigenen Besonderheiten auf, der Prozess ist relativ komplex und die Anordnung der Arbeitsschritte relativ detailliert und sorgfältig.
Der CNC-Bearbeitungsprozess umfasst die Auswahl von Werkzeugen, die Bestimmung von Schnittparametern und die Gestaltung der Werkzeugweg-Prozessroute. Der CNC-Bearbeitungsprozess ist die Grundlage und der Kern der CNC-Programmierung. Nur mit einem vernünftigen Prozess können hocheffiziente und qualitativ hochwertige CNC-Programme erstellt werden. Die Kriterien zur Messung der Qualität von CNC-Programmen sind: geringste Bearbeitungszeit, geringster Werkzeugverlust und bestes Werkstück.
Der CNC-Bearbeitungsprozess ist Teil des gesamten Bearbeitungsprozesses des Werkstücks oder sogar eines Prozesses. Es muss mit anderen vorherigen und nachfolgenden Prozessen zusammenarbeiten, um schließlich die Montageanforderungen der gesamten Maschine oder Form zu erfüllen, damit qualifizierte Teile verarbeitet werden können.
CNC-Bearbeitungsprozesse werden im Allgemeinen in die Schritte Grobbearbeitung, mittlere und grobe Eckenreinigung, Halbschlichtung und Endbearbeitung unterteilt.
Unter CNC-Programmierung versteht man den gesamten Prozess von der Teilezeichnung bis zur Erstellung von CNC-Bearbeitungsprogrammen. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den Fräserpositionspunkt (kurz CL-Punkt) in der Bearbeitungsbahn zu berechnen. Der Fräserpositionspunkt wird im Allgemeinen als Schnittpunkt der Werkzeugachse und der Werkzeugoberfläche angenommen. Auch bei der Mehrachsbearbeitung muss der Fräserachsvektor angegeben werden.
Entsprechend den Anforderungen der Werkstückzeichnung und des Bearbeitungsprozesses stellt die CNC-Werkzeugmaschine die Bewegung, Geschwindigkeit und Reihenfolge der verwendeten Werkzeuge und Komponenten, die Spindeldrehzahl, die Spindeldrehrichtung, die Werkzeugkopfklemmung, das Werkzeugkopflösen und die Kühlvorgänge zusammen ein Programmblatt in Form eines spezifizierten CNC-Codes und gibt es in den dafür vorgesehenen Computer der Werkzeugmaschine ein. Anschließend kompiliert, berechnet und verarbeitet das CNC-System die eingegebenen Anweisungen und gibt verschiedene Signale und Anweisungen aus, um jedes Teil entsprechend der angegebenen Verschiebung und aufeinanderfolgenden Aktionen zur Bearbeitung verschiedener Werkstückformen zu steuern. Daher hat die Kompilierung des Programms einen großen Einfluss auf die Leistung von CNC-Werkzeugmaschinen.
CNC-Werkzeugmaschinen müssen die Befehlscodes, die verschiedene Funktionen darstellen, in Form eines Programms in das CNC-Gerät eingeben, das dann vom CNC-Gerät verarbeitet wird und dann Impulssignale aussendet, um den Betrieb jedes beweglichen Teils der CNC-Werkzeugmaschine zu steuern Schließen Sie das Schneiden der Teile ab.
Derzeit gibt es zwei Standards für CNC-Programme: ISO der International Organization for Standardization und EIA der American Electronics Industry Association. Mein Land übernimmt den ISO-Code.
Mit der Weiterentwicklung der Technologie kommt bei der 3D-CNC-Programmierung im Allgemeinen selten manuelle Programmierung zum Einsatz, sondern kommerziell erhältliche CAD/CAM-Software zum Einsatz.
CAD/CAM ist der Kern eines computergestützten Programmiersystems. Zu seinen Hauptfunktionen gehören die Dateneingabe/-ausgabe, die Berechnung und Bearbeitung von Bearbeitungsbahnen, die Einstellung von Prozessparametern, die Bearbeitungssimulation, die Nachbearbeitung von NC-Programmen und die Datenverwaltung.
Derzeit sind Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA usw. die Software mit leistungsstarken NC-Programmierfunktionen, die bei Benutzern in meinem Land beliebt ist. Die Prinzipien, Grafikverarbeitungsmethoden und Bearbeitungsmethoden jeder Software sind ähnlich, aber jede hat ihre eigenen eigene Eigenschaften.
1. Analysieren Sie die Teilezeichnung, um die allgemeine Situation des Werkstücks zu verstehen (Geometrie, Werkstückmaterial, Prozessanforderungen usw.).
2. Bestimmen Sie den CNC-Bearbeitungsprozess des Teils (Bearbeitungsinhalt, Bearbeitungsroute).
3. Führen Sie die erforderlichen numerischen Berechnungen durch (Basispunkt, Knotenkoordinatenberechnung).
4. Schreiben Sie ein Programmblatt (jede Werkzeugmaschine ist unterschiedlich, befolgen Sie das Benutzerhandbuch)
5. Programmüberprüfung (geben Sie das Programm in die Werkzeugmaschine ein und führen Sie eine grafische Simulation durch, um die Richtigkeit der Programmierung zu überprüfen)
6. Bearbeiten Sie das Werkstück (eine gute Prozesskontrolle kann Zeit sparen und die Bearbeitungsqualität verbessern)
7. Werkstückabnahme und Qualitätsfehleranalyse (Prüfen Sie das Werkstück und geben Sie es an den nächsten Schritt weiter. Wenn es nicht qualifiziert ist, ermitteln Sie die Fehlerursache und die Korrekturmethode durch Qualitätsanalyse).
Mit der rasanten Entwicklung von Branchen wie Automobil, Landesverteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie dem Einsatz neuer Materialien wie Aluminiumlegierungen werden die Anforderungen an die Hochgeschwindigkeits-CNC-Werkzeugmaschinenbearbeitung immer höher.
A. Spindelgeschwindigkeit: Die Werkzeugmaschine verwendet eine elektrische Spindel (eingebauter Spindelmotor) und die maximale Spindelgeschwindigkeit erreicht 200.000 U/min;
B. Vorschubgeschwindigkeit: Bei einer Auflösung von 0,01 µm erreicht die maximale Vorschubgeschwindigkeit 240 m/min und es können komplexe Präzisionsbearbeitungen erreicht werden;
C. Arbeitsgeschwindigkeit: Die rasante Entwicklung von Mikroprozessoren hat die Entwicklung von CNC-Systemen in Richtung hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision garantiert. Die CPU wurde für 32-Bit- und 64-Bit-CNC-Systeme weiterentwickelt und die Frequenz auf Hunderte Megahertz und Tausende Megahertz erhöht. Aufgrund der erheblichen Verbesserung der Arbeitsgeschwindigkeit kann die Vorschubgeschwindigkeit bei einer Auflösung von 0,1 µm und 0,01 µm immer noch bis zu 24–240 m/min betragen;
D. Werkzeugwechselgeschwindigkeit: Derzeit liegt die Werkzeugwechselzeit moderner ausländischer Bearbeitungszentren im Allgemeinen bei etwa 1 Sekunde, wobei die höchste Zeit 0,5 Sekunden erreicht hat. Chiron aus Deutschland entwarf das Werkzeugmagazin im Korbstil, mit der Spindel als Achse und den im Kreis angeordneten Werkzeugen. Die Werkzeugwechselzeit von Werkzeug zu Werkzeug beträgt nur 0,9 s.
Die Anforderungen an die Genauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen beschränken sich nicht mehr nur auf die statische geometrische Genauigkeit. Die Bewegungsgenauigkeit, thermische Verformung und Vibrationsüberwachung und -kompensation von Werkzeugmaschinen werden zunehmend geschätzt.
A. Verbessern Sie die Steuerungsgenauigkeit des CNC-Systems: Verwenden Sie Hochgeschwindigkeitsinterpolationstechnologie, um eine kontinuierliche Zuführung mit kleinen Programmsegmenten zu erreichen, verfeinern Sie die CNC-Steuereinheit und verwenden Sie hochauflösende Positionserkennungsgeräte, um die Positionserkennungsgenauigkeit zu verbessern. Das Positionsservosystem verwendet Vorwärtssteuerungs- und nichtlineare Steuerungsmethoden.
B. Einführung der Fehlerkompensationstechnologie: Einführung der Umkehrspielkompensation, der Schraubensteigungsfehlerkompensation und der Werkzeugfehlerkompensationstechnologie, um den thermischen Verformungsfehler und den räumlichen Fehler der Ausrüstung umfassend zu kompensieren.
C. Verwenden Sie Gitterdecoder, um die Bewegungsbahngenauigkeit des Bearbeitungszentrums zu überprüfen und zu verbessern: Sagen Sie die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine durch Simulation voraus, um die Positionierungsgenauigkeit und wiederholte Positionierungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine sicherzustellen, sodass ihre Leistung über einen langen Zeitraum stabil bleibt , und es kann eine Vielzahl von Bearbeitungsaufgaben unter verschiedenen Betriebsbedingungen erledigen und die Bearbeitungsqualität von Teilen sicherstellen.
3. Funktionale Komplexität Der Sinn einer Verbundwerkzeugmaschine besteht darin, möglichst viele Elemente vom Rohling bis zum fertigen Produkt auf einer einzigen Werkzeugmaschine zu realisieren bzw. fertigzustellen. Aufgrund seiner strukturellen Merkmale kann es in zwei Kategorien unterteilt werden: Prozesskomplextyp und Prozesskomplextyp. Das Bearbeitungszentrum kann mehrere Prozesse wie Drehen, Fräsen, Bohren, Wälzfräsen, Schleifen, Laserwärmebehandlung usw. durchführen und die gesamte Bearbeitung komplexer Teile abschließen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der modernen Anforderungen an die mechanische Bearbeitung erfreuen sich zahlreiche mehrachsige CNC-Werkzeugmaschinen bei großen Unternehmen immer größerer Beliebtheit.
Mit der Entwicklung der Technologie der künstlichen Intelligenz wird der Intelligenzgrad von CNC-Werkzeugmaschinen ständig verbessert, um den Entwicklungsanforderungen einer flexiblen Produktions- und Fertigungsautomatisierung in der Fertigungsindustrie gerecht zu werden. Dies spiegelt sich insbesondere in folgenden Aspekten wider: a. Adaptive Steuerungstechnik für Verarbeitungsprozesse; B. Intelligente Optimierung und Auswahl von Verarbeitungsparametern; C. Intelligente Fehlerselbstdiagnose- und Selbstreparaturtechnologie; D. Intelligente Fehlerwiedergabe- und Fehlersimulationstechnologie; e. Intelligentes AC-Servoantriebsgerät; F. Intelligentes 4M-CNC-System: Im Fertigungsprozess sind die vier Elemente Messung, Modellierung, Verarbeitung und Maschinenbedienung (d. h. 4M) in einem System integriert.
A. Offen für zukünftige Technologien: Da die Software- und Hardwareschnittstellen anerkannten Standardprotokollen folgen, kann die neue Generation allgemeiner Software und Hardware übernommen, übernommen und kompatibel werden.
B. Offen für spezielle Benutzeranforderungen: Aktualisieren Sie Produkte, erweitern Sie Funktionen und bieten Sie verschiedene Kombinationen von Hardware- und Softwareprodukten an, um spezielle Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
C. Etablierung von CNC-Standards: Standardisierte Programmiersprachen sind für Benutzer bequem zu verwenden und reduzieren den Arbeitsaufwand, der in direktem Zusammenhang mit der Betriebseffizienz steht.
Es kann CNC-Bearbeitungs-, Montage- und Messfunktionen mit mehreren Koordinatenverbindungen realisieren und die Bearbeitung komplexer Spezialteile besser erfüllen. Parallele Werkzeugmaschinen gelten als „der bedeutendste Fortschritt in der Werkzeugmaschinenindustrie seit der Erfindung der CNC-Technologie“ und „die neue Generation von CNC-Bearbeitungsgeräten im 21. Jahrhundert“.
Die Entwicklung der Landesverteidigung, der Luft- und Raumfahrt sowie die Großausrüstung von Grundindustrien wie der Energiebranche erfordern die Unterstützung großer und leistungsstarker CNC-Werkzeugmaschinen. Ultrapräzisionsbearbeitungstechnologie und Mikro-Nano-Technologie sind strategische Technologien im 21. Jahrhundert. Es ist notwendig, neue Herstellungsprozesse und -geräte zu entwickeln, die sich an die Bearbeitungspräzision im Mikro- und Mikro-Nano-Bereich anpassen können.
Es kann nicht nur die gemeinsame Nutzung von Netzwerkressourcen realisieren, sondern auch die Fernüberwachung, -steuerung, -diagnose und -wartung von CNC-Werkzeugmaschinen realisieren.
In den letzten Jahren sind immer mehr Werkzeugmaschinen auf den Markt gekommen, die kein oder weniger Kühlmittel verbrauchen und Trockenschneiden und Halbtrockenschneiden zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz realisieren. Der allgemeine Trend zur umweltfreundlichen Fertigung hat die Entwicklung verschiedener energiesparender und umweltfreundlicher Werkzeugmaschinen beschleunigt.
Die Multimediatechnik integriert Computer-, Audio-, Video- und Kommunikationstechnik und ermöglicht Computern die umfassende Verarbeitung von Ton-, Text-, Bild- und Videoinformationen. Es kann eine integrierte und intelligente Informationsverarbeitung erreichen und wird auf Echtzeitüberwachungssysteme und Fehlerdiagnosen von Produktionsstandortgeräten, Überwachung von Produktionsprozessparametern usw. angewendet, sodass es einen großen Anwendungswert hat.
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