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什么是CNC加工?数控加工过程概述

返回列表 来源:锦动金属制品 发布日期:19年06 月18日

CNC加工是一种制造过程,其中预编程的计算机软件决定了工厂工具和机械的运动。该过程可用于控制一系列复杂的机械,从研磨机和车床到磨机和路由器。通过CNC加工,可以在一组提示中完成三维切割任务。

“计算机数字控制”的缩写,CNC过程与 - 并由此取代 - 手动控制的局限性相反,手动控制需要现场操作员通过杠杆,按钮和车轮来提示和指导加工工具的命令。对于旁观者来说,CNC系统可能类似于一组常规的计算机组件,但CNC加工中使用的软件程序和控制台将其与所有其他形式的计算区分开来。

有关CNC加工的信息

当CNC系统被激活时,所需的切割被编程到软件中并且由相应的工具和机器决定,这些工具和机械执行指定的尺寸任务,就像机器人一样。

在CNC编程中,数值系统中的代码生成器通常会假设机制是完美无缺的,尽管存在错误的可能性,只要CNC机器被指示同时切割多个方向,这就更大。数控系统中的工具放置由一系列称为零件程序的输入概述。

使用数控机,通过穿孔卡输入程序。相比之下,CNC机床的程序通过小键盘输入计算机。CNC编程保留在计算机的存储器中。代码本身由程序员编写和编辑。因此,CNC系统提供了更广泛的计算能力。最重要的是,CNC系统绝不是静态的,因为可以通过修订的代码将更新的提示添加到预先存在的程序中。

数控机床编程

在CNC中,通过数字控制来操作机器,其中指定软件程序来控制对象。CNC加工背后的语言被称为G代码,它被编写用于控制相应机器的各种行为,例如速度,进给速率和协调。

基本上,CNC加工可以预先编程机床功能的速度和位置,并通过软件在重复,可预测的循环中运行,所有这些都很少需要操作人员的参与。由于这些能力,该工艺已被制造业的各个角落采用,在金属和塑料生产领域尤为重要。

对于初学者,构思了2D或3D CAD绘图,然后将其转换为计算机代码以供CNC系统执行。在输入程序之后,操作员进行试运行以确保编码中不存在错误。

开/闭环加工系统

位置控制通过开环或闭环系统确定。对于前者,信号在控制器和电动机之间以单一方向运行。通过闭环系统,控制器能够接收反馈,从而可以进行纠错。因此,闭环系统可以纠正速度和位置的不规则性。

在CNC加工中,运动通常指向X和Y轴。反过来,该工具通过步进电机或伺服电机定位和引导,这复制了由G代码确定的精确运动。如果力和速度最小,则可以通过开环控制运行该过程。对于其他一切,必须进行闭环控制,以确保工业应用(如金属加工)所需的速度,一致性和准确性。

CNC加工完全自动化

在今天的CNC协议中,通过预编程软件生产零件主要是自动化的。使用计算机辅助设计(CAD)软件将给定部件的尺寸设置到位,然后使用计算机辅助制造(CAM)软件将其转换为实际的成品。

任何给定的工件都需要各种机床,例如钻头和刀具。为了满足这些需求,今天的许多机器将几种不同的功能组合到一个单元中。或者,安装可能包含多台机器和一组机器人手,可将零件从一个应用程序传输到另一个应用程序,但所有内容都由同一程序控制。无论设置如何,CNC过程都允许零件生产的一致性,即使不是不可能,也很难手动复制。

数控机床的类型

最早的数控机器可以追溯到20世纪40年代,当时首次使用电动机来控制已有工具的运动。随着技术的进步,这些机制通过模拟计算机得到增强,最终通过数字计算机得到增强,从而促进了数控加工的发展。

今天绝大多数的CNC库都是完全电子化的。一些比较常见的CNC操作过程包括超声波焊接,打孔和激光切割。CNC系统中最常用的机器包括:

CNC铣刀

CNC铣床能够运行由基于数字和字母的提示组成的程序,这些程序可以指导不同距离的零件。用于轧机的编程可以基于G代码或由制造团队开发的一些独特语言。基础轧机由三轴系统(X,Y和Z)组成,但大多数新轧机可以容纳三个附加轴。

车床

在车床机器中,使用可转位工具沿圆周方向切割零件。采用CNC技术,车床采用的切削精度高,速度快。数控车床用于生产复杂的设计,这在手动运行的机器版本中是不可能的。总的来说,CNC轧机和车床的控制功能是相似的。与前者一样,车床可以通过G代码或独特的专有代码进行定向。但是,大多数CNC车床由两个轴组成 - X和Z.

等离子切割机

在等离子切割机中,用等离子炬切割材料。该方法最重要的是应用于金属材料,但也可以用于其他表面。为了产生切割金属所需的速度和热量,通过压缩空气和电弧的组合产生等离子体。

电火花机

电火花加工(EDM) - 可替代地称为模具下沉和火花加工 - 是一种将工件模塑成具有电火花的特定形状的工艺。利用EDM,在两个电极之间发生电流放电,这消除了给定工件的部分。

当电极之间的空间变小时,电场变得更强,因此比电介质更强。这使得电流可以在两个电极之间通过。因此,每个电极去除工件的一部分。EDM的亚型包括:

电火花线切割,其中使用电火花腐蚀从电子导电材料中去除部分。

沉降EDM,其中电极和工件浸泡在介电流体中以形成片。

在称为冲洗的过程中,来自每个成品工件的碎屑被液体电介质带走,一旦两个电极之间的电流停止就出现,并且意味着消除任何进一步的电荷。

水射流切割机

在CNC加工中,水射流是用高压水应用来切割硬质材料(如花岗岩和金属)的工具。在某些情况下,水与沙子或其他强力物质混合。工厂机器零件通常通过该过程成形。

水射流被用作不能承受其他CNC机器的热量密集过程的材料的冷却器替代品。因此,水射流用于一系列领域,例如航空航天和采矿业,其中该工艺对于雕刻和切割以及其他功能而言是强大的。

数控机床的进一步应用

正如大量数控机床视频演示所示,该系统用于为工业硬件产品制作非常详细的金属件切割。除上述机器外,CNC系统中使用的其他工具和部件包括:

刺绣机

木路由器

炮塔打孔器

弯丝机

泡沫切割机

激光切割机

圆柱形研磨机

3D打印机

玻璃切割机

当需要在工件上以不同的水平和角度进行复杂的切割时,可以在CNC机器上在几分钟内完成。只要机器使用正确的代码编程,机器功能将执行软件指示的步骤。提供的所有东西都是按照设计编码的,一旦工艺完成,就会出现细节和技术价值的产物。

数控机床编程错误

CNC加工并不是一个万无一失的过程。在某些情况下,工件或机器本身可能以有害的方式被引导。发生这种情况时,可能会发生崩溃,从而导致工具或机器部件损坏。可能因碰撞而损坏的工具可能包括将工件固定到位的虎钳或夹具。当机器内发生损坏时,可能会出现轻微的螺钉断裂和严重的结构变形。

事实上,CNC设备缺乏知道确切知道哪些距离太远的感觉。因此,必须对工具进行精确编程,以便无故障地工作。如果程序代码计算错误,CNC机床可能会被驱动到其物理边界之外并导致内部碰撞。尽管今天的大多数CNC机床都是用参数边界制造的,但这些输入可以由操作员操纵。

同样,CNC工具也无视特定环境。虽然某些数控机床配备了主轴负载传感,但其他数控机床缺少此功能。在后一种情况下,软件必须正确编码,以确保没有任何参数,否则崩溃将是可能的结果。即使CNC机床配备了负载传感器,仍可能发生碰撞。当工具功能误入歧途时,由操作员来纠正这种情况。

不同类型数控机床的防撞

通过安装编码器盘位置传感器,可以提前检测到碰撞的可能性并阻止。或者,扭矩传感器可以帮助确定CNC机床是否按预期移动并检测不需要的切割。

在车库数控系统中,工具依赖于步进电机的旋转精度达到正确的度数。要监控工具位置,必须计算进入步进器的脉冲,因为在大多数情况下,没有任何形式的备用监控。

在工业CNC机床上,采用闭环控制,由此控制器始终知道轴位置。如果控制得当,崩溃的可能性会大大降低,但程序员仍然有责任确保准确输入代码以确保安全。

在过去的二十年中,CNC软件已经发展到各种各样的机床 - 轴,夹具,夹具,主轴,刀塔 - 可以精确地基于3D实体模型。将这些规范编程到代码中,可以更容易地确定是否会在特定周期发生崩溃。