Obrabiarki sterowane

numerycznie

Obrabiarka sterowana

numerycznie (skrót NC z ang. Numerical

Control) – obrabiarka która przetwarza dyskretne

wartości wejściowe w postaci binarnej i

impulsowej na odpowiednie ruchy robocze.

Charakterystycznymi cechami takich obrabiarek

są:

Nośnik danych, czyli urządzenie wejściowe z

informacjami sterującymi w postaci kart, taśm,

dyskietek itp.,

przetwornik danych, przetwarzający informacje

zawarte na nośniku na sygnały sterujące

napędami

osobne napędy każdej osi przesuwu i wrzeciona,

sprzężenie zwrotne danych pomiarowych i

kontrolnych, czyli wyniki pomiarów przemieszczeń

zwracane są do przetwornika umożliwiając

korekcję położenia względem osi współrzędnych

"x" , "y" i "z".

Pierwsze obrabiarki o sterowaniu numerycznym

powstały na przełomie lat 40. i 50. XX wieku.

Obecnie najczęściej spotyka się obrabiarki

sterowane komputerowo CNC (skrót CNC z

ang. Computerized Numerical Control ), których

kody sterujące najczęściej generuje się za

pomocą programów graficznych 3D.

• Sterowaniem

numerycznym nazywamy

przetwarzanie informacji cyfrowej

oraz generację sygnałów sterujących

ruchem maszyn lub urządzeń. Sterow

anie to służy do sterowania

wytwarzaniem geometrycznie

zdefiniowanych przedmiotów tzn.

takie, które mogą być opisywane

cyfrowo na podstawie rysunku

technicznego lub modelu CAD,

np. sterowaniem obrabiarek.

• Obecnie NC wykorzystuje procesory i

używa się raczej

nazwy CNC (computerized numerical

control) – sterowanie numeryczne

przy użyciu komputera. Obecnie

układy sterowania numerycznego

mają jądro programu sterującego i

osobną część programu

przeznaczoną do komunikacji z

operatorem i otoczeniem.

• Sterowanie numeryczne możemy

podzielić na sterowanie punktowe,

odcinkowe i kształtowe

Zastosowanie

•

Istotą rozwoju gospodarczego jest produkcja coraz doskonalszych wytworów w coraz

krótszym czasie przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej jakości. Należy dążyć

również do jak największego ograniczenia kosztów i potrzebnych materiałów, aby

produkcja była efektywna i opłacalna. Może osiągnąć taki efekt poprzez

zminimalizowanie nakładów ludzkiej pracy i powierzenie jak największej ilości zadań

specjalnie do tego stworzonym maszynom. Również w odniesieniu do budowy

maszyn i urządzeń potrzebna jest stała modyfikacja i doskonalenie istniejących

łańcuchów procesowych aż do uzyskiwania korzystniejszych efektów techniczno -

ekonomicznych. Te dążenia pozwoliły wyprodukować na przestrzeni wielu lat ogromne

ilości różnorodnych maszyn, które znacznie ułatwiły wiele procesów produkcji.

Szczególną kategorią są tutaj maszyny przeznaczone do obróbki materiałów, które

stanowią podstawowe ogniwo w procesie produkcji. Ogromny wachlarz możliwość

tych urządzeń jest odpowiedzialny za ich obecność niemal w każdej gałęzi

gospodarki. Jest to przemysł, który sam się napędzą, ponieważ powstała i cały czas

powstaje ogromna ilość firm i zakładów zajmujących się produkcją tego typu maszyn.

Krokiem milowym tej dziedziny było wprowadzenie do powszechnego użytku maszyn

CNC. Computer Numerical Control czyli skomputeryzowane układy sterowania,

umożliwiają zupełną automatyzację i niezależność procesu produkcji. Zwiększyła się

wydajność, precyzyjność, a przede wszystkim prostota procesu wytwarzania

najbardziej wymyślnych produktów. Poprzez szereg sformułowań binarnych i

impulsowych wartości oraz odpowiednich schematów można praktycznie bez

ograniczeń programować dowolne struktury, które chcemy otrzymać z materiału

początkowego. To tylko przyspieszyło i tak bardzo dynamiczną dziedzinę gospodarki,

indukując produkcję coraz to nowszych maszyn działających na zasadzie CNC

wykorzystywanych w wielu procesach. Zarówno polskie jak i zagraniczne firmy

dostrzegają ogromny potencjał systemu, przez co powstaje bardzo wiele firm

współpracujących ze sobą. Popularność maszyn CNC zwiększa się znacznie przede

wszystkim dzięki dużej ilości targów maszyn CNC organizowanych na całym świecie.

• Podstawowy układ

współrzędnych [8].

• Za podstawowe przyjmuje się

nazwy osi liniowych X, Y i Z.

W szczególnych przypadkach

osie mogą przyjmować inne

nazwy, np. U, V, W, P, Q,

• Sterowane numerycznie osie

obrotowe przyjmują nazwy A,

B, C. Są one związane

z osiami liniowymi (A obrót

wokół X, B wokół Y, C wokół

Z). Zwroty dodatnie

przyjmuje się zgodnie z

regułą śruby prawoskrętnej,

zasady prawej ręki (rys. 4.9).

• Jeżeli osie związane są z

ruchem przedmiotu

obrabianego przyjmują

indeks ’ (np. X’) i zwrot

przeciwny do zwrotu danej

osi sterowanej numerycznie

(np. X) [12].

•

Układy współrzędnych w

obrabiarkach sterowanych

numerycznie [].

•

Maszynowy układ

współrzędnych (rys.

4.11) - układ maszynowy może

być układem prostokątnym,

walcowym, sferycznym lub o

złożonym charakterze (np. w

robotach). Układ maszynowy

jest odniesiony do konstrukcji

konkretnej obrabiarki i nie jest

objęty normami. W układzie

maszynowym są podane

współrzędne punktu

referencyjnego (R), punkty

wymiany narzędzi, punkty

wymiany palet itp. Osie

maszynowego układu

współrzędnych mogą być

oznaczane kolejnymi cyframi (1,

2, 3.., AX1, AX2,....) lub

oznaczeniami podobnymi do osi

pozostałych układów

współrzędnych (np. X, Y, Z, X1,

Y1, Z1). Układ maszynowy jest

układem rzeczywistym (rys.

4.11b), tj. obarczonym różnego

rodzaju błędami wykonawczymi

– nieprostoliniowość osi,

nieprostopadłość osi, błędy

podziałki itp. - rys. 4.11.

Obróbka przy wykorzystaniu

takiego układu wyklucza

uzyskanie wysokiej jakości

produktów. Jeżeli jednak

wspomniane błędy są znane

przez układ sterowania to drogą

programową mogą zostać

skompensowane (nie jest to

możliwe na obrabiarkach

konwencjonalnych) [6].

• Bazowy układ współrzędnych

[6].

• Układ współrzędnych

przedmiotu prostokątny,

prawoskrętny układ

współrzędnych, związany z

przedmiotem obrabianym,

służący do programowania

obróbki, zapisanej w postaci

programu sterującego (Rys.

3.19). Jest przekształconym

układem bazowym poprzez

definicją tzw. FRAMES, będących

matematycznymi formułami

matematycznymi,

przekształcającymi układy

współrzędnych

z wykorzystaniem czterech

podstawowych działań:.

• translacji o wektor,
• obrotu wokół osi,

• symetrii osiowej (odbicia

lustrzanego),

• skalowania osi.

• Zapis matematyczny tych

działań jest realizowany z

wykorzystaniem rachunku

macierzowego. Wybór układu

współrzędnych przedmiotu

zależy od sposobu jego

wymiarowania, możliwe jest

użycie w jednym programie

sterującym kilku różnych

układów współrzędnych

przedmiotu [6].