Obrabiarką sterowaną numerycznie (NC) nazywa się obrabiarkę zautomatyzowaną, wyposażoną w numeryczny układ sterowania programowego, który steruje w sposób programowy wszystkimi ruchami w procesie obróbki, parametrami obróbki i czynnościami pomocniczymi w celu uzyskania przedmiotu o żądanym kształcie, wymiarach i chropowatości powierzchni.
Obrabiarką sterowaną komputerowo (CNC), nazywa się obrabiarkę NC, ale ze sterowaniem komputerowym CNC. Zintegrowany z systemem mikrokomputer przejmuje wszystkie funkcje maszyny.
Dane liczbowe (program) zawierają informacje dotyczące:
toru narzędzia w odpowiednio przyjętym układzie współrzędnych, ,
parametrów technologicznych obróbki (prędkości skrawania, głębokości skrawania, wartości posuwu, ilości przejść narzędzia),
rodzaju zabiegu (np. toczenie, wiercenie, rozwiercanie, frezowanie, nacinanie gwintu )
włączanie, wyłączania chłodziwa, obrotu stołu, itp.
Budowa obrabiarek wyposażonych w system sterowania CNC w ogólnym zarysie jest podobna do obrabiarek konwencjonalnych. Najistotniejszą różnicą jest możliwość komputerowego sterowania zespołami odpowiedzialnymi z obróbkę. Wszystkie ruchy poszczególnych zespołów obrabiarki niezbędne przy obróbce są obliczane, sterowane i kontrolowane przez wewnętrzny komputer. Dla każdego kierunku ruchu istnieje osobny system pomiarowy, wykrywający aktualne położenie zespołów i przekazujący je do komputera.
Różnice pod względem obsługi
Obrabiarki konwencjonalne | Obrabiarki CNC |
---|---|
Dane wejściowe | |
Pracownik na podstawie zlecenia i rysunku ręcznie nastawia maszynę, zakłada i zdejmuje przedmiot obrabiany i narzędzia | Programy obróbki mogą być wprowadzane do układu sterowania CNC z klawiatury, poprzez dyskietki, złącze bezpośrednie. Poszczególne programy mogą być gromadzone w pamięci wewnętrznej lub na twardym dysku maszyny. |
Sterowanie | |
Sterowanie ręczne – pracownik ręcznie ustawia wszystkie parametry obróbkowe i ręcznie struje całą praca maszyny przy pomocy dźwigni, pokręteł czy przycisków. | Sterowanie CNC – wszystkie funkcje sterownicze i regulacyjne (dane technologiczne, dane odnośnie narzędzi i ich wymiarów korekcyjnych itp.) maszyny przejmuje mikrokomputer, często umożliwiający również diagnozowanie błędów. |
Kontrola | |
Pracownik mierzy i sprawdza ręcznie przedmiot obrabiany pod względem dokładności wymiarowo-kształtowej. | Dzięki ciągłej informacji zwrotnej zespołu pomiarowego i zespołów napędowych z silnikami o regulowanej liczbie obrotów, obrabiarka podczas pracy zapewnia dokładność wymiarową przedmiotu obrabianego. Możliwa jest czynna kontrola przedmiotów obrabianych. |
Różnice pod względem budowy
1. Duża sztywność i dobre tłumienie drgań
Własności te są szczególnie ważne w przypadku zastosowania wysokich parametrów obróbki. Osiąga się je przez:
bezluzowe łożyskowania WR,
wyrównoważenie silników,
prowadnice zapewniający mały współczynnik tarcia,
stosowanie śrub pociągowych tocznych, co zapewnia małe straty cieplne. Umożliwia to utrzymanie dokładności skoku gwintu. Przekładnie te maja dużą nośność i sztywność,
korpusy o dużej sztywności,
minimalizowanie liczby kół zębatych,
eliminowanie skrzynek posuwów,
eliminowanie oddziaływań cieplnych wiórów.
2. Eliminowanie napędów ze wspólnym silnikiem centralnym i zakleszczaniem prowadnic w żądanym położeniu (pozycjonowanie jest w pełni zapewnione przez serwomechanizmy).
3. Eliminowanie nieregulowanych silników prądu przemiennego z napędów głównych.
Dawniej stosowano w obrabiarkach NC nieregulowane (pod względem prędkości obrotowej) silniki asynchroniczne trójfazowe + skrzynki prędkości. Obecnie spotykane są silniki prądu stałego umożliwiające bezstopniową regulację prędkości oraz silniki prądu przemiennego regulowane przy pomocy napędów falownikowych, które umożliwiają regulację prędkości przez zmianę częstotliwości prądu przemiennego.
Zaletami OSN (w porównaniu z obrabiarkami konwencjonalnymi);
skrócenie czasów jednostkowych poprzez skrócenie czasów pomocniczych i zwiększenie udziału czasu maszynowego w czasie jednostkowym
zwiększenie wydajności obróbki
wyeliminowanie niektórych prac przygotowawczych, jak trasowanie
zwiększenie dokładności wykonania części i powtarzalności wymiarów
uproszczenie i obniżenie kosztów wykonania pomocy warsztatowych
skrócenie okresu przygotowania produkcji
skrócenie czasu nastawiania części
Oznaczenia osi współrzędnych i kierunków ruchów
Wprowadzane w programie oznaczenia osi i kierunków ruchu są ściśle określone dla poszczególnych typów obrabiarek przez PN-72/M-55251, zgodną z międzynarodowymi zaleceniami (ISO R 641).
W normie tej przyjęto następujące zasady określania osi współrzędnych i kierunków ruchów;
a. Układ osi współrzędnych i ruchy w kierunkach tych osi ustala się tak, że przemieszczenia mogą być opisane przez programistę niezależnie od tego czy ruchy wykonuje narzędzie przy nieruchomym przedmiocie, czy też odwrotnie.
b. Podstawowy układ osi współrzędnych (rys. 5) jest układem prostokątnym, prawoskrętnym, odniesionym do przedmiotu obrabianego zamocowanego na obrabiarce. Osie współrzędnych układu podstawowego powinny być równolegle do głównych prowadnic obrabiarki.
c. Za dodatni przyjmuje się taki zwrot ruchu zespołu sterowanego, w wyniku którego następuje przyrost wymiaru przedmiotu obrabianego w przyjętym układzie osi współrzędnych. Oznacza to, że przy ujemnym zwrocie ruchu zespołu sterowanego, podczas obróbki zmniejsza się wymiar przedmiotu obrabianego; następuje ubytek masy przedmiotu obrabianego. Rysunek 6 podaje przykładowo określenie kierunków ruchu przy toczeniu.
d. W obrabiarkach, które mogą być zastosowane do wiercenia lub wytaczania, przy wykorzystaniu tylko ruchów w kierunkach osi podstawowego układu współrzędnych, ujemny zwrot ruchu w kierunku osi Z odpowiada zagłębianiu się narzędzia w przedmiot obrabiany.
e. Ruchy narzędzia oznacza się dużymi literami alfabetu łacińskiego, odpowiednio do oznaczeń osi współrzędnych.
Ruchy przedmiotu obrabianego oznacza się odpowiednimi, dużymi literami alfabetu łacińskiego ze znakiem ` (prim), przy czym za dodatni przyjmuje się zwrot ruchu przeciwny do zwrotu odpowiedniego ruchu, oznaczonego literą bez znaku `(prim).
Na rysunku 7 przedstawiono na przykładzie kilku obrabiarek oznaczenia osi współrzędnych oraz zwrotów ruchów, przyjętych według przedstawionych zasad.