Numerikus vezérlés (röv. CNC ; eng. computer numerical control , röv. CNC - computer numerical control ) - a gyártási folyamatok vezérlésére szolgáló digitális számítástechnikai eszközök használatához kapcsolódó technológiai terület [1] .
A CNC berendezéseket a következők képviselhetik:
A lyukkártyákra bináris kóddal nyomtatott cserélhető programokat már az 1804-ben készített jacquard szövőszékben is használták. Az aktuátor két lehetséges helyzetét kódolták lyukkártyákra - az űrsikló leengedésével vagy felemelésével egyszerű monokróm mintákat lehetett programozni.
A 19. században a mechanikus zongorákhoz hasonló, bütykös mechanizmuson alapuló mechanikus működtetőket fejlesztettek ki . Bár lehetővé tették a megmunkáló szerszámok mozgási paramétereinek zökkenőmentes variálását, a megmunkálási algoritmus elkészítésének folyamata megkövetelte az alkatrész teljes méretű modelljének elkészítését.
Az első elektronikus numerikus vezérlésű szerszámgép ( Eng. Numerical Control , NC ) feltalálója John Parsons ( John T. Parsons ), aki apja cégénél, a Parsons Inc. -nél dolgozott mérnökként . , amely a második világháború végén helikopterekhez gyártott légcsavarokat. Elsőként javasolta a propellerek feldolgozására szolgáló, lyukkártyáról beírt program szerint működő gép használatát. Először használtak léptetős keresőket meghajtóként .
1949-ben az amerikai légierő finanszírozta a Parsons Inc.-t. bonyolult formájú repülőgép-alkatrészek kontúrmarására alkalmas szerszámgép fejlesztése . A cég azonban nem tudta önállóan befejezni a munkát, és a Massachusetts Institute of Technology (MIT) Szervomechanikai Laboratóriumához fordult segítségért. Parsons Inc. együttműködése az MIT-vel 1950-ig folytatódott. Abban az évben az MIT felvásárolta a Hydro-Tel marógépeket gyártó céget , és felmondta a Parsons Inc. - vel való együttműködését . , miután önálló szerződést kötött a légierővel egy CNC marógép létrehozására.
1952 szeptemberében mutatták be először a gépet a nagyközönségnek - egy cikk jelent meg róla a Scientific American magazinban . A gépet lyukszalaggal vezérelték .
Az első CNC gép különösen összetett volt, és nem lehetett termelési környezetben használni. Az első sorozatgyártású CNC eszközt a Bendix Corp. hozta létre. 1954-ben, majd a következő évtől elkezdték szerelni a szerszámgépekre. A CNC gépek széles körű elterjedése lassú. A vállalkozók bizalmatlanul kezelték az új technológiát. Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma 120 CNC gépet volt kénytelen saját költségén legyártani , hogy azokat magáncégeknek lízingelje.
Az első szovjet ipari CNC gépek az 1K62PU csavarvágó eszterga és az 1541P eszterga. Ezeket a gépeket az 1960-as évek első felében hozták létre. A gépek olyan vezérlőrendszerekkel működtek együtt, mint a PRS-3K és mások. Ezután CNC függőleges marógépeket fejlesztettek ki 6H13 "Kontur-ZP" vezérlőrendszerrel. A következő években az esztergagépeknél a szovjet/orosz gyártású 2P22 és az " Electronics NTs-31 " CNC rendszereket használták a legszélesebb körben . . A Szovjetunióban az alapvető CNC-rendszerek az NTs-31 és 2P22 (esztergáló csoport), valamint a 2S42 és 2P32 (marócsoport) voltak.
Az ipari CNC berendezések saját mintáinak sorozatgyártását Bulgáriában sajátították el [2] .
A numerikus vezérlés a modern ipari robotok vezérlőrendszereire is jellemző .
A "CNC" rövidítés két angol nyelvnek felel meg - az NC -nek és a CNC -nek -, amely a berendezésvezérlő rendszerek fejlődésének alakulását tükrözi.
Lehetőség van egy modell megvalósítására központi munkaállomással (például ABB Robot Studio , Microsoft Robotics Developer Studio ), a program utólagos letöltésével, ipari hálózaton keresztüli átvitellel.
A numerikus vezérlésű szerszámgépek legnagyobb gyártói 2013-ban Németország (14 milliárd dollár), Japán (13 milliárd dollár), Kína (8 milliárd dollár). A szerszámgépek legnagyobb fogyasztói: Kína (11 milliárd dollár), USA (8 milliárd dollár), Németország (7 milliárd dollár) [3] .
Szerkezetileg a CNC a következőket tartalmazza:
Az ipari vezérlő vezérlőként működik , például: mikroprocesszor , amelyre beágyazott rendszer épül ; programozható logikai vezérlő vagy bonyolultabb vezérlőeszköz - ipari számítógép .
A CNC vezérlő fontos jellemzője a szinkronizálható (vezérelhető) tengelyek (csatornák) száma – ehhez nagy teljesítményre és megfelelő szoftverre van szükség.
Aktorként szervohajtásokat és léptetőmotorokat használnak .
Ipari hálózatot (pl. CAN , Profibus , Industrial Ethernet ) gyakran használnak az aktuátor és a gépvezérlő rendszer közötti adatátvitelre .
A CNC-rendszerek legnagyobb gyártói (2009-től) [4] :
A vezérlőprogram összeállítása után a kezelő a programozó segítségével beviszi a vezérlőbe . A vezérlőprogram parancsai a RAM-ban vannak elhelyezve. A vezérlőprogram létrehozása során, illetve belépés után a kezelő (ebben a vonatkozásban programozói funkciót ellátó) a szerkesztő rendszerprogram bekapcsolásával, a vezérlőprogram összes vagy szükséges részének megjelenítésével és a változtatásokat igényelt rajtuk. Alkatrészgyártási üzemmódban a vezérlőprogram kockánként fut le . A vezérlőprogram parancsainak megfelelően a vezérlő a ROM-ból meghívja a megfelelő rendszer szubrutinokat, amelyek a CNC-hez csatlakoztatott berendezést a kívánt üzemmódra kényszerítik - a vezérlő működésének eredménye elektromos jelek formájában kerül elküldésre. az aktuátorhoz - előtoló hajtásokhoz, vagy a gépautomatizálási vezérlőberendezésekhez.
A vezérlőrendszer beolvassa a program speciális programozási nyelvének (például G-kód ) utasításait, amelyeket a CNC rendszer értelmezője a beviteli nyelvből a főhajtás, az előtolás meghajtók, a vezérlés vezérlésére szolgáló parancsokká fordít le. gépegységek vezérlői (például a hűtő-emulzió be- és kikapcsolása).
A vezérlőprogramok fejlesztése jelenleg a számítógéppel támogatott tervezőrendszerekhez (CAD) vagy külön számítógéppel támogatott programozási rendszerekhez ( CAM ) való speciális modulok felhasználásával történik, amelyek elektronikus modellből feldolgozó programot állítanak elő.
A munkatest egészének (szerszám / munkadarab) mozgásának szükséges pályájának a vezérlőprogrammal összhangban történő meghatározásához egy interpolátort használnak , amely kiszámítja a pálya közbenső pontjainak helyzetét a munkadarabban meghatározott végpontok szerint. program.
A vezérlőrendszerben magán a programon kívül más formátumú és célú adatok is találhatók. Ezek legalább gépadatok és felhasználói adatok , amelyek kifejezetten egy adott vezérlőrendszerhez vagy azonos típusú vezérlőrendszer-modellek bizonyos sorozatához (sorához) vannak kötve.
A CNC géphez (berendezéshez) tartozó program külső adathordozóról, például mágnesszalagról, perforált papírszalagról (lyukszalag) , hajlékonylemezről vagy flash meghajtóról tölthető a saját memóriájába, akár ideiglenesen, amíg ki nem kapcsolják, RAM-ba, vagy véglegesen ROM -ba , memóriakártyába vagy más tárolóeszközbe: merevlemez vagy szilárdtestalapú meghajtó . Ezenkívül a modern berendezések gyári (műhelyi) kommunikációs hálózatokon keresztül kapcsolódnak a központosított vezérlőrendszerekhez .
A fémvágó berendezések legelterjedtebb CNC programozási nyelvét a Nemzetközi Szabványügyi Bizottság ISO 6983 dokumentuma írja le, és " G-code "-nak hívják. Egyes esetekben - például gravírozógépek vezérlőrendszereinél - a vezérlés nyelve alapvetően eltér a szabványtól. Egyszerű feladatokhoz, például lapos nyersdarabok vágásához, a CNC-rendszer bemenetként használhat szöveges fájlt adatcsere-formátumban, például DXF vagy HPGL .