Teknologi Kontrol Numerik lan Alat Mesin CNC
Teknologi kontrol numerik, dicekak NC (Numerical Control), minangka sarana kanggo ngontrol gerakan mekanik lan prosedur pangolahan kanthi bantuan informasi digital. Saiki, minangka kontrol numerik modern umum adopts kontrol komputer, iku uga dikenal minangka kontrol numerik komputerisasi (Computerized Numerical Control - CNC).
Kanggo entuk kontrol informasi digital babagan gerakan mekanik lan proses pangolahan, piranti keras lan piranti lunak sing cocog kudu dilengkapi. Jumlah hardware lan piranti lunak sing digunakake kanggo ngetrapake kontrol informasi digital diarani sistem kontrol numerik (Numerical Control System), lan inti saka sistem kontrol numerik yaiku piranti kontrol numerik (Numerical Controller).
Mesin sing dikontrol dening teknologi kontrol numerik diarani alat mesin CNC (alat mesin NC). Iki minangka produk mekatronik khas sing nggabungake teknologi canggih kayata teknologi komputer, teknologi kontrol otomatis, teknologi pangukuran presisi, lan desain alat mesin. Iki minangka landasan teknologi manufaktur modern. Piranti mesin kontrol minangka bidang teknologi kontrol numerik sing paling wiwitan lan paling akeh diterapake. Mulane, tingkat alat mesin CNC umume nggambarake kinerja, level, lan tren pangembangan teknologi kontrol numerik saiki.
Ana macem-macem jinis alat mesin CNC, kalebu pengeboran, panggilingan, lan alat mesin mboseni, alat mesin ngowahi, alat mesin grinding, alat mesin mesin discharge listrik, alat mesin tempa, alat mesin pangolahan laser, lan alat mesin CNC khusus liyane kanthi panggunaan khusus. Sembarang alat mesin sing dikontrol dening teknologi kontrol numerik diklasifikasikake minangka alat mesin NC.
Piranti mesin CNC sing dilengkapi karo alat pangisi otomatis ATC (Automatic Tool Changer - ATC), kajaba mesin bubut CNC kanthi wadhah alat Rotary, ditetepake minangka pusat mesin (Pusat Mesin - MC). Liwat panggantos otomatis alat, workpieces bisa ngrampungake macem-macem prosedur pangolahan ing clamping siji, entuk konsentrasi pangolahan lan kombinasi pangolahan. Iki kanthi efektif nyepetake wektu pangolahan tambahan lan nambah efisiensi kerja alat mesin. Bebarengan, nyuda jumlah instalasi lan posisi workpiece, nambah akurasi pangolahan. Pusat mesin saiki dadi jinis alat mesin CNC kanthi output paling gedhe lan aplikasi sing paling akeh.
Adhedhasar alat mesin CNC, kanthi nambahake piranti tukar otomatis multi-worktable (pallet) (Auto Pallet Changer - APC) lan piranti liyane sing gegandhengan, unit pangolahan sing diasilake diarani sel manufaktur fleksibel (Flexible Manufacturing Cell - FMC). FMC ora mung nyadari konsentrasi pangolahan lan kombinasi pangolahan nanging uga, kanthi ijol-ijolan meja kerja (pallet) kanthi otomatis lan fungsi ngawasi lan kontrol otomatis sing relatif lengkap, bisa nindakake pangolahan tanpa awak sajrone wektu tartamtu, saengga bisa nambah efisiensi pangolahan peralatan kasebut. FMC ora mung basis saka sistem manufaktur fleksibel FMS (Flexible Manufacturing System) nanging uga bisa digunakake minangka peralatan pangolahan otomatis independen. Mulane, kacepetan pangembangane cukup cepet.
Adhedhasar FMC lan pusat mesin, kanthi nambahake sistem logistik, robot industri, lan peralatan sing gegandhengan, lan dikontrol lan dikelola dening sistem kontrol pusat kanthi cara terpusat lan terpadu, sistem manufaktur kasebut diarani sistem manufaktur fleksibel FMS (Sistem Manufaktur Fleksibel). FMS ora mung bisa nindakake pangolahan tanpa awak kanggo wektu sing suwe, nanging uga entuk proses lengkap saka macem-macem jinis bagean lan perakitan komponen, entuk otomatisasi proses manufaktur bengkel. Iku sistem manufaktur majeng Highly otomatis.
Kanthi kemajuan ilmu pengetahuan lan teknologi sing terus-terusan, supaya bisa adaptasi karo kahanan sing dikarepake pasar, kanggo manufaktur modern, ora mung perlu promosi otomatisasi proses manufaktur bengkel nanging uga entuk otomatisasi lengkap saka prakiraan pasar, nggawe keputusan produksi, desain produk, manufaktur produk nganti dodolan produk. Sistem produksi lan manufaktur lengkap sing dibentuk kanthi nggabungake syarat kasebut diarani sistem manufaktur terintegrasi komputer (Computer Integrated Manufacturing System - CIMS). CIMS sacara organik nggabungake produksi lan kegiatan bisnis sing luwih dawa, entuk produksi cerdas sing luwih efisien lan luwih fleksibel, minangka tahap paling dhuwur ing pangembangan teknologi manufaktur otomatis saiki. Ing CIMS, ora mung integrasi peralatan produksi, nanging sing luwih penting, integrasi teknologi lan integrasi fungsi sing ditondoi dening informasi. Komputer minangka alat integrasi, teknologi unit otomatis sing dibantu komputer minangka basis integrasi, lan ijol-ijolan lan enggo bareng informasi lan data minangka jembatan integrasi. Produk pungkasan bisa dianggep minangka manifestasi materi informasi lan data.
Sistem Kontrol Numerik lan Komponen
Komponen Dasar Sistem Kontrol Numerik
Sistem kontrol numerik alat mesin CNC minangka inti saka kabeh peralatan kontrol numerik. Objek kontrol utama sistem kontrol numerik yaiku pamindahan sumbu koordinat (kalebu kacepetan gerakan, arah, posisi, lan sapiturute), lan informasi kontrol kasebut utamane saka pangolahan kontrol numerik utawa program kontrol gerakan. Mulane, komponen paling dhasar saka sistem kontrol numerik kudu kalebu: piranti input/output program, piranti kontrol numerik, lan drive servo.
Peran piranti input / output yaiku kanggo input lan output data kayata pangolahan kontrol numerik utawa program kontrol gerakan, pangolahan lan data kontrol, paramèter alat mesin, posisi sumbu koordinat, lan status switch deteksi. Papan tombol lan tampilan minangka piranti input/output paling dhasar sing dibutuhake kanggo peralatan kontrol numerik. Kajaba iku, gumantung saka sistem kontrol numerik, piranti kayata photoelectric reader, tape drive, utawa floppy disk drive uga bisa dilengkapi. Minangka piranti periferal, komputer saiki minangka salah sawijining piranti input/output sing umum digunakake.
Piranti kontrol numerik minangka komponen inti saka sistem kontrol numerik. Iki kalebu sirkuit antarmuka input / output, pengontrol, unit aritmetika, lan memori. Peran piranti kontrol numerik yaiku kanggo ngumpulake, ngetung, lan ngolah input data dening piranti input liwat sirkuit logika internal utawa piranti lunak kontrol, lan ngasilake macem-macem jinis informasi lan instruksi kanggo ngontrol macem-macem bagean alat mesin kanggo nindakake tumindak sing ditemtokake.
Ing antarane informasi lan instruksi kontrol kasebut, sing paling dhasar yaiku kacepetan feed, arah feed, lan instruksi pamindahan feed saka sumbu koordinat. Iki digawe sawise petungan interpolasi, diwenehake menyang drive servo, digedhekake dening driver, lan pungkasane ngontrol pamindahan sumbu koordinat. Iki langsung nemtokake lintasan gerakan alat utawa sumbu koordinat.
Kajaba iku, gumantung ing sistem lan peralatan, contone, ing alat mesin CNC, bisa uga ana instruksi kayata kacepetan rotasi, arah, wiwitan / mandeg spindle; pilihan alat lan instruksi ijol-ijolan; instruksi wiwitan / mungkasi piranti cooling lan lubrication; workpiece loosening lan clamping instruksi; indeksasi meja kerja lan instruksi tambahan liyane. Ing sistem kontrol numerik, padha diwenehake menyang piranti kontrol tambahan eksternal ing wangun sinyal liwat antarmuka. Piranti kontrol tambahan nindakake kompilasi lan operasi logis sing dibutuhake ing sinyal ing ndhuwur, nggedhekake, lan nyopir aktuator sing cocog kanggo nyopir komponen mekanik, hidrolik, lan piranti bantu pneumatik alat mesin kanggo ngrampungake tumindak sing ditemtokake dening instruksi kasebut.
Drive servo biasane kasusun saka amplifier servo (uga dikenal minangka driver, unit servo) lan aktuator. Ing alat mesin CNC, motor servo AC umume digunakake minangka aktuator saiki; ing piranti mesin mesin kacepetan dhuwur majeng, motor linear wis wiwit digunakake. Kajaba iku, ing alat mesin CNC sing diprodhuksi sadurunge taun 1980-an, ana kasus nggunakake motor servo DC; kanggo alat mesin CNC prasaja, motor stepper uga digunakake minangka aktuator. Bentuk amplifier servo gumantung saka aktuator lan kudu digunakake bebarengan karo motor drive.
Ing ndhuwur minangka komponen paling dhasar saka sistem kontrol numerik. Kanthi pangembangan teknologi kontrol numerik lan perbaikan tingkat kinerja alat mesin, syarat fungsional kanggo sistem kasebut uga saya tambah. Kanggo nyukupi syarat kontrol alat mesin sing beda-beda, njamin integritas lan keseragaman sistem kontrol numerik, lan nggampangake panggunaan pangguna, sistem kontrol angka majeng sing umum digunakake biasane duwe pengontrol internal sing bisa diprogram minangka piranti kontrol tambahan saka alat mesin. Kajaba iku, ing alat mesin pemotong logam, piranti drive spindle uga bisa dadi komponen sistem kontrol numerik; ing piranti mesin CNC loop tertutup, piranti pangukuran lan deteksi uga penting kanggo sistem kontrol numerik. Kanggo sistem kontrol numerik majeng, kadhangkala malah komputer digunakake minangka antarmuka manungsa-mesin sistem lan kanggo manajemen data lan piranti input/output, saéngga fungsi sistem kontrol numerik luwih kuat lan kinerja luwih sampurna.
Kesimpulane, komposisi sistem kontrol numerik gumantung marang kinerja sistem kontrol lan syarat kontrol khusus saka peralatan kasebut. Ana beda sing signifikan ing konfigurasi lan komposisi. Saliyane telung komponen paling dhasar saka piranti input / output program pangolahan, piranti kontrol numerik, lan drive servo, bisa uga ana piranti kontrol liyane. Bagean kothak putus-putus ing Gambar 1-1 nggambarake sistem kontrol numerik komputer.
Konsep NC, CNC, SV, lan PLC
NC (CNC), SV, lan PLC (PC, PMC) minangka singkatan basa Inggris sing umum banget digunakake ing peralatan kontrol numerik lan nduweni makna sing beda ing macem-macem kesempatan ing aplikasi praktis.
NC (CNC): NC lan CNC minangka singkatan Inggris saka Numerical Control lan Computerized Numerical Control. Given sing kontrol numerik modern kabeh adopts kontrol komputer, bisa dianggep sing makna NC lan CNC temen padha. Ing aplikasi engineering, gumantung ing wusana panggunaan, NC (CNC) biasane duwe telung makna beda: Ing pangertèn sing godhongé amba, iku nggantosi teknologi kontrol - teknologi kontrol numerik; ing pangertèn sing sempit, iku nggambarake entitas saka sistem kontrol - sistem kontrol numerik; Kajaba iku, iku uga bisa makili piranti kontrol tartamtu - piranti kontrol numerik.
SV: SV iku singkatan Inggris umum saka servo drive (Servo Drive, disingkat servo). Miturut syarat-syarat standar JIS Jepang, iki minangka "mekanisme kontrol sing njupuk posisi, arah, lan kahanan obyek minangka jumlah kontrol lan nglacak owah-owahan sing sewenang-wenang ing nilai target." Ing cendhak, iku piranti kontrol sing bisa kanthi otomatis ngetutake jumlah fisik kayata posisi target.
Ing alat mesin CNC, peran servo drive utamané dibayangke ing rong aspèk: First, iku mbisakake koordinat sumbu kanggo operate ing kacepetan diwenehi dening piranti kontrol numerik; kapindho, mbisakake sumbu koordinat dipanggonke miturut posisi diwenehi dening piranti kontrol numerik.
Objek kontrol drive servo biasane pamindahan lan kacepetan sumbu koordinat alat mesin; actuator punika motor servo; bagean sing kontrol lan amplifies sinyal printah input asring disebut amplifier servo (uga dikenal minangka driver, amplifier, Unit servo, etc.), kang inti saka drive servo.
Drive servo ora mung bisa digunakake bebarengan karo piranti kontrol numerik nanging uga bisa digunakake piyambak minangka posisi (kacepetan) sistem ngiringi. Mulane, uga asring disebut sistem servo. Ing sistem kontrol numerik awal, bagean kontrol posisi umume Integrasi karo CNC, lan drive servo mung nindakake kontrol kacepetan. Mulane, drive servo asring disebut unit kontrol kacepetan.
PLC: PC iku singkatan Inggris saka Programmable Controller. Kanthi popularitas komputer pribadi sing saya tambah, supaya ora bingung karo komputer pribadi (uga disebut PC), pengontrol sing bisa diprogram saiki umume diarani pengontrol logika sing bisa diprogram (Programmalbe Logic Controller - PLC) utawa pengontrol mesin sing bisa diprogram (Programmable Machine Controller - PMC). Mulane, ing alat mesin CNC, PC, PLC, lan PMC nduweni teges sing padha.
PLC nduweni kaluwihan respon cepet, kinerja sing dipercaya, panggunaan sing trep, pemrograman lan debugging sing gampang, lan bisa langsung nyopir sawetara peralatan listrik alat mesin. Mulane, digunakake digunakake minangka piranti kontrol tambahan kanggo peralatan kontrol numerik. Saiki, umume sistem kontrol numerik duwe PLC internal kanggo ngolah instruksi tambahan alat mesin CNC, saéngga nyederhanakake piranti kontrol tambahan alat mesin. Kajaba iku, ing pirang-pirang kesempatan, liwat modul fungsional khusus kayata modul kontrol sumbu lan modul posisi PLC, PLC uga bisa langsung dimanfaatake kanggo entuk kontrol posisi titik, kontrol linear, lan kontrol kontur sing prasaja, mbentuk alat mesin CNC khusus utawa jalur produksi CNC.
Komposisi lan Prinsip Pangolahan Alat Mesin CNC
Komposisi dhasar saka CNC Machine Tools
Piranti mesin CNC minangka peralatan kontrol numerik sing paling khas. Kanggo njlentrehake komposisi dhasar alat mesin CNC, sampeyan kudu nganalisa proses kerja alat mesin CNC kanggo ngolah bagean. Ing alat mesin CNC, kanggo ngolah bagean, langkah-langkah ing ngisor iki bisa ditindakake:
Miturut gambar lan rencana proses bagean sing bakal diproses, nggunakake kode lan format program sing diwènèhaké, nulis lintasan gerakan alat, proses pangolahan, paramèter proses, paramèter nglereni, lan liya-liyane menyang formulir instruksi sing bisa dingerteni dening sistem kontrol numerik, yaiku nulis program pangolahan.
Ketik program pangolahan sing ditulis menyang piranti kontrol numerik.
Piranti kontrol numerik decode lan ngolah program input (kode) lan ngirim sinyal kontrol sing cocog menyang piranti drive servo lan piranti kontrol fungsi tambahan saben sumbu koordinat kanggo ngontrol gerakan saben komponen alat mesin.
Sajrone gerakan, sistem kontrol numerik kudu ndeteksi posisi sumbu koordinat alat mesin, status saklar lelungan, lan liya-liyane sawayah-wayah, lan mbandhingake karo syarat program kanggo nemtokake tumindak sabanjure nganti bagean sing qualified diproses.
Operator bisa mirsani lan mriksa kahanan pangolahan lan status kerja alat mesin kapan wae. Yen perlu, pangaturan kanggo tumindak alat mesin lan program pangolahan uga dibutuhake kanggo njamin operasi alat mesin sing aman lan dipercaya.
Bisa dideleng minangka komposisi dhasar alat mesin CNC, kudu kalebu: piranti input / output, piranti kontrol numerik, drive servo lan piranti umpan balik, piranti kontrol tambahan, lan awak alat mesin.
Komposisi saka CNC Machine Tools
Sistem kontrol numerik digunakake kanggo entuk kontrol pangolahan host alat mesin. Saiki, umume sistem kontrol numerik nganggo kontrol numerik komputer (yaiku, CNC). Piranti input / output, piranti kontrol numerik, drive servo, lan piranti umpan balik ing gambar kasebut minangka sistem kontrol numerik alat mesin, lan peran kasebut wis diterangake ing ndhuwur. Ing ngisor iki kanthi ringkes ngenalake komponen liyane.
Piranti umpan balik pangukuran: Iku link deteksi piranti mesin CNC loop tertutup (semi-loop). Perane yaiku ndeteksi kacepetan lan pamindahan saka pamindahan aktuator sing nyata (kayata wadhah alat) utawa meja kerja liwat unsur pangukuran modern kayata encoder pulsa, solver, sinkronisasi induksi, grating, timbangan magnetik, lan alat ukur laser, lan bali menyang piranti drive servo utawa piranti kontrol numerik utawa piranti kontrol numerik, entuk tujuan kanggo nambah akurasi mekanisme gerakan. Posisi instalasi piranti deteksi lan posisi ing ngendi sinyal deteksi dipakani gumantung saka struktur sistem kontrol numerik. Servo built-in pulse encoders, tachometers, lan kisi linear minangka komponen deteksi sing umum digunakake.
Amarga kasunyatan manawa servo maju kabeh nganggo teknologi drive servo digital (diarani minangka servo digital), bus biasane digunakake kanggo sambungan antarane drive servo lan piranti kontrol numerik; ing paling kasus, sinyal saran disambungake menyang drive servo lan ditularaké kanggo piranti kontrol numerik liwat bis. Mung ing sawetara kesempatan utawa nalika nggunakake drive servo analog (umume dikenal minangka servo analog), piranti saran kudu langsung nyambung menyang piranti kontrol numerik.
Mekanisme kontrol tambahan lan mekanisme transmisi feed: Dumunung ing antarane piranti kontrol numerik lan komponen mekanik lan hidrolik alat mesin. Peran utama kanggo nampa kacepetan spindle, arah, lan wiwitan / mungkasi instruksi output dening piranti kontrol numerik; pilihan alat lan instruksi ijol-ijolan; instruksi wiwitan / mungkasi piranti cooling lan lubrication; Sinyal instruksi tambahan kayata loosening lan clamping workpieces lan komponen alat mesin, indeksasi meja kerja, lan sinyal status switch deteksi ing alat mesin. Sawise kompilasi, pertimbangan logis, lan amplifikasi daya sing dibutuhake, aktuator sing cocog langsung didorong kanggo nyopir komponen mekanik, hidrolik, lan piranti bantu pneumatik alat mesin kanggo ngrampungake tumindak sing ditemtokake dening instruksi kasebut. Biasane kasusun saka PLC lan sirkuit kontrol saiki sing kuwat. PLC bisa digabungake karo CNC ing struktur (built-in PLC) utawa relatif independen (eksternal PLC).
Badan alat mesin, yaiku, struktur mekanik alat mesin CNC, uga kalebu sistem drive utama, sistem drive feed, kasur, meja kerja, piranti gerakan tambahan, sistem hidrolik lan pneumatik, sistem pelumasan, piranti pendinginan, penghapusan chip, sistem proteksi, lan bagean liyane. Nanging, kanggo nyukupi syarat kontrol numerik lan menehi play lengkap kanggo kinerja alat mesin, wis ngalami owah-owahan sing signifikan babagan tata letak sakabèhé, desain tampilan, struktur sistem transmisi, sistem alat, lan kinerja operasi. Komponen mekanik alat mesin kalebu amben, kothak, kolom, rel pandhuan, meja kerja, spindle, mekanisme feed, mekanisme pertukaran alat, lsp.
Prinsip Mesin CNC
Ing alat mesin pemotong logam tradisional, nalika ngolah bagean, operator kudu terus-terusan ngganti paramèter kayata lintasan gerakan lan kacepetan gerakan alat miturut syarat gambar, supaya alat kasebut nindakake proses pemotongan ing workpiece lan pungkasane ngolah bagean sing berkualitas.
Pangolahan alat mesin CNC ateges ngetrapake prinsip "diferensial". Prinsip lan proses kerjane bisa diterangake kanthi ringkes kaya ing ngisor iki:
Miturut lintasan alat sing dibutuhake dening program pangolahan, piranti kontrol numerik mbedakake lintasan ing sadawane sumbu koordinat sing cocog karo alat mesin kanthi jumlah gerakan minimal (setara pulsa) (△X, △Y ing Figure 1-2) lan ngitung jumlah pulsa sing kudu dipindhah saben sumbu koordinat.
Liwat piranti lunak "interpolasi" utawa kalkulator "interpolasi" saka piranti kontrol numerik, lintasan sing dibutuhake dipasang karo polyline sing padha ing unit "unit gerakan minimal" lan polyline sing paling cedhak karo lintasan teori ditemokake.
Miturut lintasan polyline sing dipasang, piranti kontrol numerik terus-terusan nyedhiyakake pulsa feed menyang sumbu koordinat sing cocog lan ngidini sumbu koordinat alat mesin bisa mindhah miturut pulsa sing diparengake liwat servo drive.
Bisa dideleng yen: Kaping pisanan, anggere jumlah gerakan minimal (setara pulsa) alat mesin CNC cukup cilik, polyline sing dipasang bisa diganti kanthi kurva teoritis. Kapindho, anggere cara alokasi pulsa saka sumbu koordinat diganti, wangun polyline sing dipasang bisa diganti, saéngga bisa nggayuh tujuan kanggo ngganti lintasan pangolahan. Katelu, anggere frekuensi…