Cum funcționează un controler CNC? strung vs. sisteme de frezare explicate

Răspuns direct

Un controler CNC este sistemul hardware și software care citește codul G și codul M al unui program de prelucrare, calculează calea exactă, viteza și sincronizarea pentru fiecare axă a mașinii și trimite semnale de comandă în timp real către motoarele servo sau pas cu pas care mișcă fizic scula și piesa de prelucrat. Un controler de strung CNC este construit în jurul rotirii piesei de prelucrat și al introducerii sculei în ea, în timp ce un controler de frezare CNC gestionează mișcarea mai complexă a sculei cu mai multe axe și, pe multe mașini, orientarea sculei. Ambele tipuri funcționează într-o buclă închisă: encoderele raportează poziția și viteza reală înapoi la controler de mii de ori pe secundă, iar controlerul corectează continuu mișcarea pentru a menține piesa finită în toleranță. Când se evaluează un controler – fie pentru o mașină nouă sau pentru o modernizare – întrebările care contează cel mai mult sunt numărul de axe, rezoluția feedback-ului, dacă arhitectura este deschisă sau proprietară și dacă suportul tehnic local și piesele de schimb sunt de fapt disponibile pentru modelul pe care îl alegeți.

Recomandări cheie

• Un controler CNC se află între programul de prelucrare (cod G/cod M) și motoarele fizice - nu taie metalul în sine, ci comandă mișcarea care o face.

• Controlerele de strung sunt optimizate pentru rotirea piesei de prelucrat și avansarea sculei; controlerele de frezare gestionează mai multe axe și, în multe modele, controlul unghiului sculei pentru lucru pe 4 și 5 axe.

• Feedback-ul în buclă închisă (prin codificatoare) este ceea ce permite unui controler să mențină toleranța în ciuda sarcinilor de tăiere, vibrațiilor sau derivei termice.

• Controlerele cu arhitectură deschisă acceptă o gamă mai largă de componente terțe și sunt în general mai ușor de adaptat; controlerele proprietare sunt de obicei potrivite numai cu marca lor originală de mașină.

• Modernizarea unui controler înlocuiește componentele electronice (unitate de control, servomotor, motoare, encodere) păstrând în același timp structura mecanică a mașinii - rareori este o schimbare simplă și necesită cablaj, feedback și compatibilitate cu siguranța verificate mai întâi.

Ce face de fapt un controler CNC?

Un controler CNC este sistemul care convertește un program de prelucrare digitală în mișcare coordonată, în timp real, a axelor, axului și funcțiilor auxiliare ale unei mașini-unelte. Nu computerul este cel care proiectează piesa (adică software-ul CAD/CAM) - este stratul care transformă acea intenție de proiectare într-un comportament la nivelul atelierului odată ce programul ajunge la mașină.

Procesul rulează într-o secvență constantă pe aproape fiecare strung CNC sau mașină de frezat:

1. Programare și introducere. Un operator sau un programator convertește un model CAD sau instrucțiuni manuale în cod G (comenzi de mișcare și geometrie - unde și cât de repede se mișcă) și cod M (funcții mașini - pornire/oprire ax, pornire/oprire lichid de răcire, schimbarea sculei, oprirea programului). Acest program este încărcat în controler direct, prin transfer de rețea (DNC) sau de pe un USB/card de memorie de pe panoul frontal al aparatului.

2. Analizare și interpretare. Controlerul citește programul bloc cu bloc, verifică sintaxa și rezolvă orice stări modale active (de exemplu, o comandă de compensare a tăietorului care rămâne activă în mai multe blocuri ulterioare până când este anulată în mod explicit).

3. Calculul traseului și al vitezei. Pentru fiecare bloc, controlerul calculează calea exactă pe care trebuie să o urmeze fiecare axă, viteza de avans și cât de repede ar trebui să accelereze sau să decelereze mașina pentru a evita smucitura mecanică. Controlerele de ultimă generație citesc simultan multe blocuri înainte (o tehnică numită look-ahead), astfel încât mașina să poată menține o rată de avans mai lină și mai constantă prin schimbări de direcție în loc să încetinească până la oprire la fiecare colț.

4. Ieșire de comandă către motoare. Controlerul convertește aceste calcule în semnale de comandă trimise către servoamplificatoare sau drivere pas cu pas, care la rândul lor antrenează motoarele fizice pe fiecare axă.

5. Feedback și corecție în timp real. Codificatoarele montate pe motoare sau pe axe raportează continuu poziția și viteza reală înapoi la controler. Controlerul compară acest lucru cu poziția comandată și efectuează corecții în curs - acest comportament în buclă închisă este ceea ce menține o piesă în toleranță, în ciuda forțelor de tăiere, vibrațiilor sau expansiunii termice în timpul unui ciclu lung de prelucrare.

6. Management continuu pe parcursul ciclului. Controlerul continuă să gestioneze poziția relativă a sculei și a piesei de prelucrat, schimbările sculei, viteza axului și funcțiile auxiliare (lichid de răcire, transportoare de așchii, palparea piesei) până când programul se termină.

Controlerul de strung CNC vs. controlerul de frezare CNC: ce este de fapt diferit?

Ambele tipuri de controler împărtășesc aceeași logică de bază - analizați programul, calculați mișcarea, conduceți motoarele, închideți bucla - dar sunt construite în jurul unor cinematici diferite, deoarece un strung și o moara mută materialul în moduri fundamental diferite.

În practică, aceasta înseamnă că un controler construit pentru centrele de strunjire este optimizat în jurul rotației piesei de prelucrat, a avansului sculei active și a logicii de indexare a turelei, în timp ce un controler al centrului de frezare/prelucrare este optimizat în jurul interpolării simultane pe mai multe axe și a matematicii orientării sculei. Acesta este motivul pentru care controlerele de strung și controlerele de frezare sunt vândute în mod obișnuit ca linii de produse distincte chiar și atunci când au aceeași arhitectură de bază a plăcii de control și logica PLC - de exemplu, gama de controlere CNC de la SZGH separă Modele de controler de strunguri CNC , cum ar fi SZGH-880TC (un controler economic pe 3 axe cu feedback absolut al codificatorului și programare cu diagrame scară PLC) și seria SZGH-CNC1000TDc (controlere cu centre de strunjire cu 3 până la 5 axe) de la Modele de controler de frezare CNC , cum ar fi GH-1000MC-4 (4 axe, cu suport RTCP pentru lucrul cu unghiul sculei) și GH-1000MC-5 (o placă de control de calitate industrială cu 5 axe, destinată centrelor de prelucrare personalizate).

Arhitectură deschisă vs. controlere proprietare: de ce contează pentru modernizări

Cea mai importantă decizie în alegerea unui controler CNC - în special pentru o modernizare, mai degrabă decât pentru o mașină nouă - este dacă sistemul este cu arhitectură deschisă sau proprietar, deoarece determină ce vă puteți conecta la el și cine îl poate întreține mai târziu.

• Controlerele proprietare sunt de obicei potrivite strâns cu ecosistemul electronic, software și piese de schimb ale producătorului original de mașini. Ele pot oferi o experiență stabilă, bine integrată, dar piesele de schimb, actualizările de software și familiaritatea tehnicianului sunt de obicei legate de acel singur furnizor.

• Controlerele cu arhitectură deschisă sunt proiectate să funcționeze cu o gamă mai largă de servomotor, motoare și software CAM de la terțe părți și, în general, utilizează standarde de programare și comunicații documentate pe scară largă. Acest lucru tinde să faciliteze întreținerea pe termen lung și actualizările viitoare, deoarece un magazin nu depinde de un singur furnizor pentru fiecare componentă.

Pentru o modernizare în mod specific, decizia contează și mai mult: o modernizare a controlerului înlocuiește sistemul de control electronic al unei mașini-unelte - unitatea CNC, servomotor, motoare, codificatoare, antrenare ax și panou operator - păstrând în același timp intactă structura mecanică a mașinii (pat, coloană, cap, ax, căi). Înainte de a vă angaja la o modernizare, confirmați că interfața servo a noului controler, rezoluția feedback-ului și numărul de I/O corespund cu ceea ce pot suporta motoarele, codificatoarele și cablarea mașinii existente - nepotrivirile aici sunt cea mai comună sursă de întârzieri de modernizare.

Cum comunică un controler cu restul mașinii

Un controler funcționează rareori izolat - este un nod dintr-o rețea mică de comunicații în timp real pe mașină și, din ce în ce mai mult, la nivelul fabricii.

• Comunicarea Fieldbus (protocoale precum EtherCAT, PROFINET sau EtherNet/IP) conectează controlerul la servodrivers, module I/O și dispozitive auxiliare cu latență scăzută, deterministă, ceea ce permite axelor multiple să rămână sincronizate în timpul mișcării simultane pe mai multe axe.

• Logica PLC în interiorul sau alături de controler gestionează secvențierea la nivel de mașină - schimbări de scule, blocare uși, lichid de răcire, strângere a pieselor - separat de matematica pură de interpolare a mișcării.

• Buclele de feedback ale codificatorului rulează continuu și la frecvență înaltă, închizând bucla dintre poziția comandată și cea reală pentru fiecare axă.

Aici este, de asemenea, locul în care controlerele CNC și controlerele roboților industriali împărtășesc o suprapunere arhitecturală reală - ambele sunt sisteme de mișcare în timp real construite în jurul interpolării, feedback-ului în buclă închisă și comunicației fieldbus, chiar dacă conduc diferite tipuri de mecanisme. Pentru o privire mai atentă asupra modului în care acest lucru se aplică în mod specific brațelor roboților, consultați SZGH Ghid complet pentru controlerul robotului industrial.

Servomotoare, unități de ax și de ce sunt vândute ca un sistem potrivit

Comenzile de mișcare ale unui controler sunt la fel de precise ca și motoarele și unitățile care le execută, motiv pentru care controlerele CNC, servomotoarele și unitățile de ax sunt în general concepute și vândute ca un set potrivit, mai degrabă decât amestecate liber între mărci.

• Servomotoarele și driverele de curent alternativ transformă semnalele de comandă ale controlerului în mișcare precisă a axei, servomotor gestionând controlul curentului/cuplului și motorul furnizând ieșirea mecanică; feedback-ul de la encoderul motorului închide bucla înapoi la controler. De exemplu, SZGH's Linia AC Servo Motor & Driver include SZGH-13150AC, un servomotor cu inerție mare de 1500W poziționat pentru compatibilitate directă cu controlerele proprii SZGH.

• Servomotorizările axului sunt o componentă înrudită, dar distinctă - ele controlează viteza și cuplul axului pentru unealta de tăiere (pe o freză) sau piesa de prelucrat (pe un strung) și au nevoie de obicei de puteri mai mari decât servo-urile de axă. SZGH's Gama de motoare și drivere AC Servo Spindle se întinde între aproximativ 1,5 kW și 132 kW în familia sa de drivere S4T, reflectând cât de diferit își încarcă o freză mică de banc și un centru de strunjire mare.

Dacă evaluați un controler pentru o nouă construcție, confirmați că combinația servo și unitatea axului este validată împreună de același furnizor - acest lucru este de obicei mai rapid de pus în funcțiune și de depanare decât aprovizionarea controlerului, servo și acționării axului de la trei furnizori separați.

Lista de verificare practică a selecției

Utilizați această listă de verificare, indiferent dacă specificați un controler pentru o nouă construcție de mașini sau evaluați o modernizare pentru una existentă:

• Tipul de mașină și numărul de axe — Confirmați dacă aveți nevoie de un controler de strunjire cu 2 axe, un controler de frezare cu 3 axe sau un sistem de 4/5 axe cu suport pentru unghiul sculei (RTCP).

• Arhitectură deschisă vs. proprietară — Decideți în funcție de cât de multă flexibilitate pe termen lung și acces la piese de schimb pentru mai mulți furnizori aveți nevoie față de un sistem strâns integrat cu un singur furnizor.

• Tipul de feedback și rezoluția — Verificați dacă controlerul acceptă tipul de codificator (de exemplu, absolut vs. incremental) deja pe mașina dvs. sau oricare ar fi să instalați.

• Compatibilitate cu protocolul de comunicație — Verificați că suportul magistralei de câmp al controlerului (EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP etc.) se potrivește cu servodriversările și cu orice rețea din amonte din fabrică.

• Logica PLC și interfața de programare — Confirmați dacă controlerul este livrat cu logica scară PLC gata făcută pentru funcții standard (schimbarea sculei, lichid de răcire, blocaje de siguranță) sau necesită programare personalizată.

• Potrivirea servomotor și a axului — Preferați un controler, un servomotor și un servomotor validate împreună de un singur furnizor pentru a reduce riscul de punere în funcțiune.

• Accesul la piesele de schimb și la asistență tehnică — Pentru orice controler — autohton sau importat — confirmați modul în care sunt identificate piesele de schimb (de exemplu, căutarea numărului de serie) și cât de repede pot fi obținute înainte de a le efectua.

• Disponibilitatea documentației și a diagramei PLC — Este deosebit de importantă pentru modernizări, unde documentația de cablare și logica scară determină cât timp de inginerie va dura schimbarea.

Întrebări frecvente

Un controler CNC înlocuiește nevoia de software CAD/CAM?

Nu. Software-ul CAD/CAM proiectează piesa și generează programul G-code; controlerul citește acel program și execută mișcarea. Ei îndeplinesc roluri diferite, secvențiale în același flux de lucru.

Pot pune un controler de frezare pe un strung sau invers?

Nu direct. Controlerele de strung și frezare sunt construite în jurul unor cinematici diferite - rotația piesei de prelucrat și indexarea turelei pentru strung față de poziționarea sculelor pe mai multe axe și managementul ATC pentru mori - astfel încât logica de control și configurația I/O nu sunt interschimbabile fără o reproiectare semnificativă.

Care este diferența dintre un motor pas cu pas și un servomotor într-un sistem CNC?

Un servomotor folosește feedback în buclă închisă (un encoder raportează poziția reală înapoi controlerului), care oferă, în general, o precizie mai mare și o performanță mai bună sub sarcină. Un motor pas cu pas este de obicei funcționat în buclă deschisă, ceea ce poate fi mai rentabil pentru aplicații mai ușoare sau de nivel de intrare, dar oferă mai puțină corecție dacă motorul pierde pași sub sarcină.

Este un controler CNC fabricat în China compatibil cu software-ul CAM obișnuit și cu standardele G-code?

Compatibilitatea depinde de modelul de controler specific, mai degrabă decât de țara de origine — verificați dacă controlerul folosește convențiile standard G-code/M-code și dacă este documentat ca compatibil cu post-procesorul CAM înainte de cumpărare, indiferent de locația furnizorului.

Cum știu dacă vechea mea mașină este un candidat bun pentru modernizarea controlerului?

O modernizare este în general utilă atunci când structura mecanică a mașinii (pat, căi, ax, coloană) este încă precisă și rigidă, dar sistemul de control existent este învechit, nesuportat sau limitează noi capabilități. Dacă structura mecanică în sine are o uzură semnificativă, este posibil ca o modernizare să nu rezolve problema de precizie de bază.

Concluzie

Sarcina unui controler CNC este simplu de descris și necesită o execuție bună: transformați un program digital într-o mișcare precisă și corectată a mașinii. Diferențele practice dintre un controler de strung și un controler de frezare se rezumă la tipul de mișcare pe care trebuie să controleze fiecare mașină - rotația piesei de prelucrat și avansul sculei pe o parte, poziționarea sculei pe mai multe axe pe cealaltă - și alegerea între arhitectura deschisă și cea proprietară modelează cât de ușor puteți întreține, actualiza sau moderniza sistemul ulterior. Dacă specificați un nou controler sau evaluați o modernizare, echipa de ingineri a SZGH poate revizui cablarea curentă a mașinii dvs., tipul de feedback și cerințele axei și vă poate recomanda o configurație potrivită pentru controler, servo și ax.

Solicitați o consultație tehnică pentru controlor - Contactați echipa de ingineri SZGH cu tipul dvs. de mașină, numărul de axe și sistemul de control curent, iar ei vă vor ajuta la evaluarea opțiunilor de retrofit sau nou-construire a controlerului. E-mail: export02@szghtech.com · WhatsApp: +86- 18925223781