מהי מכונת CNC?
A מכונת CNC הוא כלי בקרה מספרי עם תכונה נוספת של מחשב על הסיפון. המחשב מכונה יחידת בקרת המכונה (MCU). הנתונים המספריים הנדרשים לייצור חלק מסופקים למכונה בצורה של תוכנית. התוכנית מתורגמת לאותות החשמליים המתאימים לכניסה למנועים המפעילים את המכונה.
מיטת מסגרת המכונה היא המבנה המכני של מכונת ה-CNC, והיא מורכבת גם ממערכת ההנעה הראשית, מערכת הנעת הזנה, מיטה, שולחן עבודה והתקני תנועה עזר, מערכות הידראוליות ופנאומטיות, מערכות שימון, התקני קירור, הסרת שבבים, מערכות הגנה וחלקים אחרים. אך על מנת לעמוד בדרישות הבקרה המספרית ולתת משחק מלא לביצועי כלי המכונה, הוא עבר שינויים גדולים בפריסה הכוללת, במראה, במבנה מערכת ההולכה, במערכת הכלים ובביצועי התפעול. החלקים המכניים של מכונות CNC כוללים מיטה, ארגז, עמוד, מסילה מנחה, שולחן עבודה, ציר, מנגנון הזנה, מנגנון החלפת כלים.
כיצד פועלת מכונת CNC?
מכונות CNC משתמשות במחשבים כדי לממש את הטכנולוגיה של בקרת תוכניות דיגיטליות. טכנולוגיה זו משתמשת במחשב כדי לבצע את פונקציית הבקרה הלוגית הרציפה של מסלול התנועה של המכשיר ואת פעולת הציוד ההיקפי בהתאם לתוכנית הבקרה המאוחסנת מראש. מכיוון שמחשב משמש להחלפת התקן הבקרה המספרי המקורי המורכב ממעגלי לוגיקה של חומרה, ניתן לממש את האחסון, העיבוד, החישוב, השיפוט הלוגי ופונקציות בקרה אחרות של הוראות פעולת הקלט באמצעות תוכנת מחשב, וניתן להעביר את הוראות המיקרו שנוצרות על ידי העיבוד. הניע את המנוע או המפעילים ההידראוליים להתקן הנעת הסרוו כדי להניע את מכונת ה-CNC לפעולה.
על מנת להפעיל מכונת CNC, אתה יכול לעבור את השלבים הבאים:
שלב 1. על פי השרטוט ותוכנית התהליך של החלק המעובד, השתמש בקוד ובפורמט התוכנית שצוין כדי לתכנת את נתיב התנועה של הכלי, תהליך העיבוד, פרמטרי התהליך וכמות החיתוך לטופס ההוראות שניתן לזהות על ידי מערכת ה-CNC, כלומר לכתוב את תוכנית העיבוד.
שלב 2. הכנס את תוכנית העיבוד המתוכנת להתקן CNC.
שלב 3. התקן ה-CNC מפענח ומעבד את תוכנית הקלט (קוד), ושולח אותות בקרה מתאימים להתקן כונן הסרוו ולהתקן בקרת פונקציות עזר של כל ציר קואורדינטות כדי לשלוט בתנועה של כל חלק בכלי המכונה.
שלב 4. בתהליך התנועה, מערכת ה-CNC צריכה לזהות בכל עת את מיקום ציר הקואורדינטות של מכונת ה-CNC, את מצב מתג הנסיעה וכו', ולהשוות אותו לדרישות התוכנית כדי לקבוע את הפעולה הבאה עד לעיבוד חלק מוסמך.
שלב 5. המפעיל יכול לצפות ולבדוק את תנאי העיבוד ומצב העבודה של מכונת ה-CNC בכל עת. במידת הצורך, יש צורך להתאים את תוכנית הפעולה והעיבוד של מכונת CNC כדי להבטיח את הפעולה הבטוחה והאמינה של כלי המכונה.
מערכת קואורדינטות קרטזית
כמעט כל מה שניתן לייצר במכונות קונבנציונליות ניתן לייצר על גבי מכונת בקרה מספרית ממוחשבת, על יתרונותיה הרבים. תנועות כלי המכונה המשמשות לייצור מוצר הן מ-2 סוגים בסיסיים: נקודה לנקודה (תנועות קו ישר) ומסלול מתמשך (תנועות מתאר).
מערכת הקואורדינטות הקרטזית, או המלבנית, נוצרה על ידי המתמטיקאי והפילוסוף הצרפתי רנה דקארט. עם מערכת זו, ניתן לתאר כל נקודה ספציפית במונחים מתמטיים מכל נקודה אחרת לאורך 3 צירים מאונכים. תפיסה זו מתאימה לכלי מכונות בצורה מושלמת שכן הבנייה שלהם מבוססת בדרך כלל על 3 צירי תנועה (X, Y, Z) בתוספת ציר סיבוב. במכונת כרסום אנכית פשוטה, ציר X הוא התנועה האופקית (ימינה או שמאלה) של השולחן, ציר Y הוא תנועת הצלב השולחן (לכיוון או הרחק מהעמוד), וציר Z הוא התנועה האנכית של הברך או הציר. מערכות CNC מסתמכות רבות על שימוש בקואורדינטות מלבניות מכיוון שהמתכנת יכול לאתר כל נקודה בעבודה במדויק. כאשר נקודות ממוקמות על חומר עבודה, משתמשים ב-2 קווים ישרים מצטלבים, אחד אנכי ואחד אופקי. קווים אלה חייבים להיות ישרים זה לזה, והנקודה שבה הם חוצים נקראת נקודת המוצא, או נקודת האפס (איור 1)
איור 1 קווים חותכים יוצרים זוויות ישרות ומקבעים את נקודת האפס.
איור 2 מישורי הקואורדינטות התלת מימדיים (ציר) המשמשים ב-CNC.
מישורי הקואורדינטות התלת מימדיים מוצגים באיור 3. מישורי ה-X וה-Y (ציר) הם אופקיים ומייצגים תנועות שולחן מכונה אופקיות. מישור או ציר Z מייצגים את תנועת הכלי האנכית. סימני הפלוס (+) והמינוס (-) מציינים את הכיוון מנקודת האפס (המקור) לאורך ציר התנועה. 2 הרביעים הנוצרים כאשר צולב ציר XY ממוספרים בכיוון השעון (איור 4). כל המיקומים הממוקמים ברביע 3 יהיו חיוביים (X+) וחיוביים (Y+). ברביע השני, כל המיקומים יהיו X שלילי (X-) וחיוביים (Y+). ברביע השלישי, כל המיקומים יהיו X (X-) ושליליים (Y-). ברביע הרביעי, כל המיקומים יהיו X חיובי (X+) ושלילי Y (Y-).
איור 3 הרביעים הנוצרים כאשר הצלבים של ציר X ו-Y משמשים לאיתור מדויק של נקודות מאפס X/Y, או נקודת המוצא.
באיור 3, נקודה A תהיה 2 יחידות מימין לציר Y ו-2 יחידות מעל ציר X. נניח שכל יחידה שווה ל-1.000. המיקום של נקודה A יהיה X + 2.000 ו-Y + 2.000. עבור נקודה B, המיקום יהיה X + 1.000 ו-Y - 2.000. בתכנות CNC אין צורך לציין ערכי פלוס (+) מכיוון שאלו מניחים. עם זאת, יש לציין את ערכי המינוס (-). לדוגמה, המיקומים של A ו-B יצוינו באופן הבא:
A X2.000 Y2.000
B X1.000 Y-2.000
למכונה מחוברת מערכת מחשב המורכבת מחיישנים וכוננים חשמליים. התוכנית שולטת בתנועות ציר המכונה.
מהם הסוגים הנפוצים ביותר של מכונות CNC?
כלי מכונות מוקדמים תוכננו כך שהמפעיל עמד מול המכונה בזמן הפעלת הפקדים. עיצוב זה אינו נחוץ עוד, שכן ב-CNC המפעיל אינו שולט יותר בתנועות כלי המכונה. במכונות קונבנציונליות, רק כ-20 אחוז מהזמן הוקדש להסרת חומר. עם תוספת של בקרות אלקטרוניות, הזמן המושקע בפועל בהסרת מתכת גדל ל-80 אחוז ואף יותר. זה גם הפחית את משך הזמן הנדרש להכנסת כלי החיתוך לכל עמדת עיבוד.
ישנם 10 סוגים נפוצים ביותר של מכונות CNC הקיימות במגוון תעשיות.
1. מכונות כרסום CNC (מילס CNC)
2. מכונות נתב CNC (נתבי CNC)
3. מכונות לייזר CNC (חותכי לייזר, חרטות לייזר, רתכי לייזר)
4. מכונות מחרטות CNC (מחרטות CNC)
5. מכונות קידוח CNC (מקדחי CNC)
6. מכונות משעמם CNC
7. מכונות גריסה CNC (מטחנות CNC)
8. מכונות פריקה חשמלית (EDM)
9. מכונות חיתוך פלזמה CNC (חותכי פלזמה CNC)
10. 3D מדפסות
