CNC マシンの動作と仕組み
現在の技術進歩の発展レベルは、高い消費量とそれに伴う需要と相まって、製品の量と品質の面でさまざまな業界に新たな基準を設定しています。現在必要な量は、完全な自動化に頼らなければ提供できなくなりました。
その結果、過去 10 年間の主要な革新の 1 つは、以下の機能を備えた金属切断機が広く採用されたことです。 CNC — 数値制御された金属切断機。
機械製造の効率を高めるという課題は、プログラムされた機械、産業用ロボット、自動ラインや複合施設などを導入することにより、生産プロセスの完全な機械化と自動化に基づいて解決でき、金属加工設備のパークの構造を改善できます。異なるタイプの製品に切り替える際に、機器を迅速に変更する機能。
産業用ロボット (プログラムされた制御を備えた自動マニピュレーター) は、いくつかの可動性を備えたマニピュレーターの形をした実行装置と、生産プロセスでモーターおよび制御機能を実行するためのプログラム制御用の再プログラム可能な装置で構成される自動機械 (固定または移動) です。
ロボットについてさらに詳しく:
オブジェクトの管理の自動化は、このオブジェクトの移動を特定の要件に従属させ、その目的に対する最高のパフォーマンスを保証することにあります。物体の動きのこの組織化は、自動制御装置、つまりプログラム制御システムを含む制御機械によって実行されます。
プログラム制御は、各制御対象の必要な動作モードが事前に計算され、対応する情報記憶装置、つまり記憶器官に記録されるという事実にあります。制御プロセスは、このプログラムによって記録されたオブジェクトの動きを再現することに要約されます。
プログラム制御 — 作業プログラムを入力するか、プログラムキャリアに条件付きコードを書き込むことで、制御装置に入力することにより、作業プログラムへの迅速な移行を提供するシステムによる制御。
機械の数値制御 — データがデジタル形式で指定される制御プログラム (NC) に従った機械部品の処理の制御。
デジタル制御システム (CNC) は、ハードウェアとソフトウェアに基づいて構築されており、マイクロプロセッサと周辺機器を備えた最新のマイクロコンピュータの使用、ソフトウェアの動作軌跡の再現を提供する高速自動電気ドライブの使用に重点を置いています。システムやアプリケーション ソフトウェアのコンピュータの設計、準備、デバッグも行います。
CNCユニットWinPCNCモデルの外観
したがって、CNC (数値制御) は実際には、特定の機械コマンドを使用して特定のタスクを実行し、工作機械の機構を制御するためのコンピュータ化されたシステムです。このテクノロジーにより、多くの企業は生産能力を劇的に向上させ、同時に製品のコストを削減することができました。
CNC 機械の動作順序とモードのプログラミングは、デジタル制御システムが理解できる特別な機能とアルゴリズムのセットを使用して実行されます。 制御システムに与えられるコマンドの量と質、および各機械のプログラミング特性は、オペレーターの専門性と特定の機械の能力の両方に依存し、最初は設計によって制限される可能性があります。
たとえば、多くのルーターでは、作業ツールの移動をプログラミングできますが、同時に作業テーブルの移動はまったく許可されません。他の機械では、よりプログラム可能なアクションが可能であるため、オペレータはより多くの制御室を利用できます。場合によっては、オペレーターに必要なのは、適時にワークを交換し、作業ツールの磨耗を監視することだけで、残りはプログラムが処理します。
CNCマシンの装置
CNC マシンの設計にはいくつかのブロックが含まれており、それぞれが全体の一部として独自の機能的目的を持っています。単位系に個々の特性を導入する追加の単位が存在する場合があります。 CNC 旋盤には、ベース、ベッド、ヘッドレスト、テール流体、カッター ヘッド、ギア ドライブ、スレッド センサー、コントロール パネルという基本コンポーネントがあるとします。
ベースは長方形の鋳造部品で、その上にベッドが取り付けられ、機械に強度と耐振動性を与えます。ベッドは旋盤の主要部分であり、すべてのコンポーネントと機構を結合します。それは、横要素によってしっかりと接続された一対の壁で構成されています。
ベッドにはガイドがあり、さらにギアボックスと後部がここに固定されています。作業ツールの種類に応じて、テールとエプロン付きサポートがガイドに沿って移動できます。主軸ヘッドにはベアリングがあり、この設計によりワークは固定され、回転します。
自動切断ヘッドは、切断ツールを作業位置に順次設置することを意味します。主な動き、横方向および縦方向のトランスミッションの駆動歯車。
電気モーターはローターの回転を伝達し、球面ネジのおかげでブロックの直線運動に変換されます。テールは加工されるワークの中心を保持します。タップセンサーはトレイ上にあります。コントロールパネルは、オペレーターの利便性とプロセス監視を考慮して設計されています。複数のコントロール パネルが存在する場合があります。
固定スピンドルドライブのプログラミングは、結局のところ、適切なコンタクタのオン、オフ、切り替えを行うことになります。これを行うには、«on» および «off» コマンドの信号を記録するだけで十分です。
金属が最適な切削速度で加工されるようにするために、主スピンドルの速度制御が最も頻繁に必要になります。この場合、切削を行う周速度が一定の最適値となるように角速度を調整する必要がある。
フィーダーの制御をプログラミングすることは、製品の形状を形成するという機械の主要な機能のパフォーマンスを保証するため、はるかに重要かつ複雑な作業です。
CNC工作機械の標準座標系
CNCマシン制御の機能図
NC クラス (SNC) CNC アルゴリズムの概略実装
Alan Bradley の CNC を使用した PCNC-1 システム アーキテクチャ
CNCマシンの利点
従来の機械と比較した CNC 機械の主な明らかな利点は、部品の製造プロセスにおける人間の介入を最小限に抑える最高レベルの生産自動化です。
定義上、CNC マシンは 24 時間疲れることなく自律的かつほぼ継続的に動作することができ、そのために製品の品質が低下することはありません。旋盤、遍在する人的要因、エラーなどを変更する必要があるでしょう。これはここでは説明しません。オペレーターは、機械を作業用に準備し、部品の配置と取り外し、工具の調整を行うだけです。このようにして、1 人で複数のマシンを操作できます。
さらに、CNC マシンの最高の柔軟性にも注目してください。さまざまな部品を生産するには、オペレーターは機械の作業プログラムを変更するだけで済みます。さらに、プログラムは常に無制限に実行できる状態にあり、毎回プログラムを編集する必要はありません。
高い精度と再現性は、オペレーターのトレーニングではなく、使用されるプログラムの品質に依存します。これは、従来の金属切断機と比較して大きな利点であり、形状と品質が低下することなく、同一の形状と品質の部品を数千個生産できるようになります。
一部の部品は、複雑さやコストの高さから従来の機械では手作りできませんが、CNC 機械では適切なプログラムを選択するだけで済みます。その結果、CNC マシンを使用すると、ほぼあらゆる複雑さの部品を、原則として任意の量で迅速かつ効率的に取得できるようになります。条件は 1 つだけです。製造する部品はコンピューターを使用して事前に設計されている必要があります。
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