Màquines-eina CNC: la força central en el mecanitzat modern
I. Introducció
En el camp de la fabricació mecànica actual, les màquines-eina CNC ocupen sens dubte una posició extremadament important. La seva aparició ha canviat completament el mode tradicional de mecanitzat mecànic, aportant una alta precisió, una alta eficiència i una alta flexibilitat sense precedents a la indústria manufacturera. Amb el progrés continu de la ciència i la tecnologia, les màquines-eina CNC s'han anat desenvolupant i evolucionant contínuament, convertint-se en equips clau indispensables en la producció industrial moderna, influint profundament en els patrons de desenvolupament de nombroses indústries com l'aeroespacial, la fabricació d'automòbils, la indústria naval i el processament de motlles.
En el camp de la fabricació mecànica actual, les màquines-eina CNC ocupen sens dubte una posició extremadament important. La seva aparició ha canviat completament el mode tradicional de mecanitzat mecànic, aportant una alta precisió, una alta eficiència i una alta flexibilitat sense precedents a la indústria manufacturera. Amb el progrés continu de la ciència i la tecnologia, les màquines-eina CNC s'han anat desenvolupant i evolucionant contínuament, convertint-se en equips clau indispensables en la producció industrial moderna, influint profundament en els patrons de desenvolupament de nombroses indústries com l'aeroespacial, la fabricació d'automòbils, la indústria naval i el processament de motlles.
II. Definició i components de les màquines-eina CNC
Les màquines-eina CNC són màquines-eina que aconsegueixen el mecanitzat automatitzat mitjançant tecnologia de control digital. Consten principalment de les parts següents:
Cos de la màquina-eina: Inclou components mecànics com ara la base, la columna, el cargol i la taula de treball. És l'estructura bàsica de la màquina-eina, proporcionant una plataforma mecànica estable per al mecanitzat. El disseny estructural i la precisió de fabricació afecten directament el rendiment general de la màquina-eina. Per exemple, un cargol d'alta precisió pot garantir l'estabilitat de l'eina de tall durant la rotació d'alta velocitat, reduint els errors de mecanitzat.
Sistema CNC: Aquesta és la part central de control de les màquines-eina CNC, equivalent al "cervell" de la màquina-eina. Pot rebre i processar instruccions del programa, controlant amb precisió la trajectòria del moviment, la velocitat, la velocitat d'avanç, etc. de la màquina-eina. Els sistemes CNC avançats posseeixen potents capacitats de computació i funcions riques, com ara el control simultani multieix, la compensació del radi de l'eina i el control automàtic del canvi d'eina. Per exemple, en un centre de mecanitzat simultani de cinc eixos, el sistema CNC pot controlar amb precisió el moviment de cinc eixos de coordenades simultàniament per aconseguir el mecanitzat de superfícies corbes complexes.
Sistema d'accionament: Inclou motors i controladors, responsables de convertir les instruccions del sistema CNC en el moviment real de cada eix de coordenades de la màquina-eina. Els motors d'accionament comuns inclouen motors pas a pas i servomotors. Els servomotors tenen una precisió i una velocitat de resposta més elevades, capaces de complir els requisits del mecanitzat d'alta precisió. Per exemple, durant el mecanitzat d'alta velocitat, els servomotors poden ajustar de manera ràpida i precisa la posició i la velocitat de la taula de treball.
Dispositius de detecció: S'utilitzen per detectar paràmetres com la posició de moviment i la velocitat de la màquina-eina, i retroalimenten els resultats de la detecció al sistema CNC per aconseguir un control de bucle tancat i millorar la precisió del mecanitzat. Per exemple, una escala de reixa pot mesurar amb precisió el desplaçament de la taula de treball i un codificador pot detectar la velocitat de rotació i la posició del cargol.
Dispositius auxiliars: com ara sistemes de refrigeració, sistemes de lubricació, sistemes d'eliminació de xips, dispositius de canvi automàtic d'eines, etc. El sistema de refrigeració pot reduir eficaçment la temperatura durant el procés de mecanitzat, allargant la vida útil de l'eina de tall; el sistema de lubricació garanteix una bona lubricació de cada part mòbil de la màquina-eina, reduint el desgast; el sistema d'eliminació de xips neteja ràpidament els xips generats durant el mecanitzat, garantint un entorn de mecanitzat net i el funcionament normal de la màquina-eina; el dispositiu de canvi automàtic d'eines millora l'eficiència del mecanitzat, complint els requisits del mecanitzat multiprocess de peces complexes.
Les màquines-eina CNC són màquines-eina que aconsegueixen el mecanitzat automatitzat mitjançant tecnologia de control digital. Consten principalment de les parts següents:
Cos de la màquina-eina: Inclou components mecànics com ara la base, la columna, el cargol i la taula de treball. És l'estructura bàsica de la màquina-eina, proporcionant una plataforma mecànica estable per al mecanitzat. El disseny estructural i la precisió de fabricació afecten directament el rendiment general de la màquina-eina. Per exemple, un cargol d'alta precisió pot garantir l'estabilitat de l'eina de tall durant la rotació d'alta velocitat, reduint els errors de mecanitzat.
Sistema CNC: Aquesta és la part central de control de les màquines-eina CNC, equivalent al "cervell" de la màquina-eina. Pot rebre i processar instruccions del programa, controlant amb precisió la trajectòria del moviment, la velocitat, la velocitat d'avanç, etc. de la màquina-eina. Els sistemes CNC avançats posseeixen potents capacitats de computació i funcions riques, com ara el control simultani multieix, la compensació del radi de l'eina i el control automàtic del canvi d'eina. Per exemple, en un centre de mecanitzat simultani de cinc eixos, el sistema CNC pot controlar amb precisió el moviment de cinc eixos de coordenades simultàniament per aconseguir el mecanitzat de superfícies corbes complexes.
Sistema d'accionament: Inclou motors i controladors, responsables de convertir les instruccions del sistema CNC en el moviment real de cada eix de coordenades de la màquina-eina. Els motors d'accionament comuns inclouen motors pas a pas i servomotors. Els servomotors tenen una precisió i una velocitat de resposta més elevades, capaces de complir els requisits del mecanitzat d'alta precisió. Per exemple, durant el mecanitzat d'alta velocitat, els servomotors poden ajustar de manera ràpida i precisa la posició i la velocitat de la taula de treball.
Dispositius de detecció: S'utilitzen per detectar paràmetres com la posició de moviment i la velocitat de la màquina-eina, i retroalimenten els resultats de la detecció al sistema CNC per aconseguir un control de bucle tancat i millorar la precisió del mecanitzat. Per exemple, una escala de reixa pot mesurar amb precisió el desplaçament de la taula de treball i un codificador pot detectar la velocitat de rotació i la posició del cargol.
Dispositius auxiliars: com ara sistemes de refrigeració, sistemes de lubricació, sistemes d'eliminació de xips, dispositius de canvi automàtic d'eines, etc. El sistema de refrigeració pot reduir eficaçment la temperatura durant el procés de mecanitzat, allargant la vida útil de l'eina de tall; el sistema de lubricació garanteix una bona lubricació de cada part mòbil de la màquina-eina, reduint el desgast; el sistema d'eliminació de xips neteja ràpidament els xips generats durant el mecanitzat, garantint un entorn de mecanitzat net i el funcionament normal de la màquina-eina; el dispositiu de canvi automàtic d'eines millora l'eficiència del mecanitzat, complint els requisits del mecanitzat multiprocess de peces complexes.
III. Principi de funcionament de les màquines-eina CNC
El principi de funcionament de les màquines-eina CNC es basa en la tecnologia de control digital. Primer, segons els requisits de mecanitzat de la peça, utilitzeu programari de programació professional o escriviu manualment programes CNC. El programa conté informació com ara els paràmetres tecnològics, la trajectòria de l'eina i les instruccions de moviment del mecanitzat de la peça, representades en forma de codis. A continuació, introduïu el programa CNC escrit al dispositiu CNC a través d'un suport d'informació (com ara un disc USB, una connexió de xarxa, etc.). El dispositiu CNC descodifica i realitza el processament aritmètic del programa, convertint les instruccions del codi del programa en senyals de control de moviment per a cada eix de coordenades de la màquina-eina i altres senyals de control auxiliars. El sistema d'accionament acciona els motors per funcionar segons aquests senyals de control, impulsant els eixos de coordenades de la màquina-eina per moure's al llarg de la trajectòria i la velocitat predeterminades, alhora que controla la velocitat de rotació del cargol, l'avanç de l'eina de tall i altres accions. Durant el procés de mecanitzat, els dispositius de detecció controlen l'estat de moviment i els paràmetres de mecanitzat de la màquina-eina en temps real i transmeten la informació de retroalimentació al dispositiu CNC. El dispositiu CNC fa ajustos i correccions en temps real segons la informació de retroalimentació per garantir la precisió i la qualitat del mecanitzat. Finalment, la màquina-eina completa automàticament el mecanitzat de la peça segons els requisits del programa, obtenint la peça acabada que compleix els requisits del dibuix de disseny.
El principi de funcionament de les màquines-eina CNC es basa en la tecnologia de control digital. Primer, segons els requisits de mecanitzat de la peça, utilitzeu programari de programació professional o escriviu manualment programes CNC. El programa conté informació com ara els paràmetres tecnològics, la trajectòria de l'eina i les instruccions de moviment del mecanitzat de la peça, representades en forma de codis. A continuació, introduïu el programa CNC escrit al dispositiu CNC a través d'un suport d'informació (com ara un disc USB, una connexió de xarxa, etc.). El dispositiu CNC descodifica i realitza el processament aritmètic del programa, convertint les instruccions del codi del programa en senyals de control de moviment per a cada eix de coordenades de la màquina-eina i altres senyals de control auxiliars. El sistema d'accionament acciona els motors per funcionar segons aquests senyals de control, impulsant els eixos de coordenades de la màquina-eina per moure's al llarg de la trajectòria i la velocitat predeterminades, alhora que controla la velocitat de rotació del cargol, l'avanç de l'eina de tall i altres accions. Durant el procés de mecanitzat, els dispositius de detecció controlen l'estat de moviment i els paràmetres de mecanitzat de la màquina-eina en temps real i transmeten la informació de retroalimentació al dispositiu CNC. El dispositiu CNC fa ajustos i correccions en temps real segons la informació de retroalimentació per garantir la precisió i la qualitat del mecanitzat. Finalment, la màquina-eina completa automàticament el mecanitzat de la peça segons els requisits del programa, obtenint la peça acabada que compleix els requisits del dibuix de disseny.
IV. Característiques i avantatges de les màquines-eina CNC
Alta precisió: Les màquines-eina CNC poden aconseguir una precisió de mecanitzat a nivell de micres o fins i tot nanomètric mitjançant el control precís del sistema CNC i els dispositius de detecció i retroalimentació d'alta precisió. Per exemple, en el mecanitzat de pales de motors aeronàutics, les màquines-eina CNC poden mecanitzar amb precisió les superfícies corbes complexes de les pales, garantint la precisió de la forma i la qualitat superficial de les pales, millorant així el rendiment i la fiabilitat del motor.
Alta eficiència: les màquines-eina CNC tenen un grau d'automatització relativament alt i capacitats de resposta ràpida, cosa que permet operacions com ara tall d'alta velocitat, alimentació ràpida i canvi automàtic d'eines, cosa que escurça significativament el temps de mecanitzat de les peces. En comparació amb les màquines-eina tradicionals, l'eficiència del mecanitzat es pot augmentar diverses vegades o fins i tot desenes de vegades. Per exemple, en la producció en massa de peces d'automòbils, les màquines-eina CNC poden completar ràpidament el mecanitzat de diverses peces complexes, millorant l'eficiència de la producció i complint els requisits de la producció a gran escala en la indústria de l'automòbil.
Alta flexibilitat: les màquines-eina CNC s'adapten fàcilment als requisits de mecanitzat de diferents peces modificant el programa CNC, sense necessitat d'ajustos complexos dels accessoris d'utillatge ni modificacions de l'estructura mecànica de la màquina-eina. Això permet a les empreses respondre ràpidament als canvis del mercat i realitzar una producció multivarietat i en lots petits. Per exemple, a les empreses de fabricació de motlles, les màquines-eina CNC poden ajustar ràpidament els paràmetres de mecanitzat i les trajectòries de les eines segons els requisits de disseny de diferents motlles, mecanitzant diverses formes i mides de les peces del motlle.
Bona consistència de mecanitzat: Com que les màquines-eina CNC mecanitzen segons el programa preestablert i els diversos paràmetres del procés de mecanitzat es mantenen estables, poden garantir que la qualitat del mecanitzat del mateix lot de peces sigui altament consistent. Això és de gran importància per millorar la precisió del muntatge i el rendiment general del producte. Per exemple, en el mecanitzat de peces de precisió de productes electrònics, les màquines-eina CNC poden garantir que la precisió dimensional i la qualitat superficial de cada peça siguin les mateixes, millorant la taxa de passada i la fiabilitat del producte.
Reducció de la intensitat laboral: El procés de mecanitzat automatitzat de les màquines-eina CNC redueix la intervenció humana. Els operadors només han d'introduir programes, supervisar i realitzar operacions simples de càrrega i descàrrega, cosa que redueix significativament la intensitat laboral. Al mateix temps, també redueix els errors de mecanitzat i els problemes de qualitat causats per factors humans.
Alta precisió: Les màquines-eina CNC poden aconseguir una precisió de mecanitzat a nivell de micres o fins i tot nanomètric mitjançant el control precís del sistema CNC i els dispositius de detecció i retroalimentació d'alta precisió. Per exemple, en el mecanitzat de pales de motors aeronàutics, les màquines-eina CNC poden mecanitzar amb precisió les superfícies corbes complexes de les pales, garantint la precisió de la forma i la qualitat superficial de les pales, millorant així el rendiment i la fiabilitat del motor.
Alta eficiència: les màquines-eina CNC tenen un grau d'automatització relativament alt i capacitats de resposta ràpida, cosa que permet operacions com ara tall d'alta velocitat, alimentació ràpida i canvi automàtic d'eines, cosa que escurça significativament el temps de mecanitzat de les peces. En comparació amb les màquines-eina tradicionals, l'eficiència del mecanitzat es pot augmentar diverses vegades o fins i tot desenes de vegades. Per exemple, en la producció en massa de peces d'automòbils, les màquines-eina CNC poden completar ràpidament el mecanitzat de diverses peces complexes, millorant l'eficiència de la producció i complint els requisits de la producció a gran escala en la indústria de l'automòbil.
Alta flexibilitat: les màquines-eina CNC s'adapten fàcilment als requisits de mecanitzat de diferents peces modificant el programa CNC, sense necessitat d'ajustos complexos dels accessoris d'utillatge ni modificacions de l'estructura mecànica de la màquina-eina. Això permet a les empreses respondre ràpidament als canvis del mercat i realitzar una producció multivarietat i en lots petits. Per exemple, a les empreses de fabricació de motlles, les màquines-eina CNC poden ajustar ràpidament els paràmetres de mecanitzat i les trajectòries de les eines segons els requisits de disseny de diferents motlles, mecanitzant diverses formes i mides de les peces del motlle.
Bona consistència de mecanitzat: Com que les màquines-eina CNC mecanitzen segons el programa preestablert i els diversos paràmetres del procés de mecanitzat es mantenen estables, poden garantir que la qualitat del mecanitzat del mateix lot de peces sigui altament consistent. Això és de gran importància per millorar la precisió del muntatge i el rendiment general del producte. Per exemple, en el mecanitzat de peces de precisió de productes electrònics, les màquines-eina CNC poden garantir que la precisió dimensional i la qualitat superficial de cada peça siguin les mateixes, millorant la taxa de passada i la fiabilitat del producte.
Reducció de la intensitat laboral: El procés de mecanitzat automatitzat de les màquines-eina CNC redueix la intervenció humana. Els operadors només han d'introduir programes, supervisar i realitzar operacions simples de càrrega i descàrrega, cosa que redueix significativament la intensitat laboral. Al mateix temps, també redueix els errors de mecanitzat i els problemes de qualitat causats per factors humans.
V. Classificació de les màquines-eina CNC
Classificació per aplicació del procés:
Màquines-eina CNC per al tall de metall: com ara torns CNC, fresadores CNC, premses de trepant CNC, mandrinadores CNC, rectificadores CNC, màquines de mecanitzat d'engranatges CNC, etc. S'utilitzen principalment per al mecanitzat de tall de diverses peces metàl·liques i poden mecanitzar diferents característiques de forma com ara plans, superfícies corbes, rosques, forats i engranatges. Per exemple, els torns CNC s'utilitzen principalment per al mecanitzat per tornejat de peces d'eix i disc; les fresadores CNC són adequades per al mecanitzat de plans de formes complexes i superfícies corbes.
Màquines-eina CNC per a la conformació de metalls: Inclou màquines de doblegar CNC, premses CNC, màquines de doblegar tubs CNC, etc. S'utilitzen principalment per a la mecanització de conformació de xapes i tubs metàl·lics, com ara processos de doblegat, estampat i doblegat. Per exemple, en la indústria del processament de xapa metàl·lica, una màquina de doblegar CNC pot doblegar amb precisió xapes metàl·liques segons l'angle i la mida establerts, produint diverses formes de peces de xapa metàl·lica.
Mecanitzat especial de màquines-eina CNC: com ara màquines de mecanitzat per descàrrega elèctrica CNC, màquines de tall per fil CNC, màquines de mecanitzat per làser CNC, etc. S'utilitzen per mecanitzar algunes peces amb requisits especials de material o forma, aconseguint l'eliminació de material o el mecanitzat mitjançant mètodes de mecanitzat especials com ara la descàrrega elèctrica i la irradiació de feix làser. Per exemple, una màquina de mecanitzat per descàrrega elèctrica CNC pot mecanitzar peces de motlle d'alta duresa i alta tenacitat, tenint una aplicació important en la fabricació de motlles.
Altres tipus de màquines-eina CNC: com ara màquines de mesurar CNC, màquines de dibuix CNC, etc. S'utilitzen per a treballs auxiliars com ara la mesura de peces, la detecció i el dibuix.
Classificació per aplicació del procés:
Màquines-eina CNC per al tall de metall: com ara torns CNC, fresadores CNC, premses de trepant CNC, mandrinadores CNC, rectificadores CNC, màquines de mecanitzat d'engranatges CNC, etc. S'utilitzen principalment per al mecanitzat de tall de diverses peces metàl·liques i poden mecanitzar diferents característiques de forma com ara plans, superfícies corbes, rosques, forats i engranatges. Per exemple, els torns CNC s'utilitzen principalment per al mecanitzat per tornejat de peces d'eix i disc; les fresadores CNC són adequades per al mecanitzat de plans de formes complexes i superfícies corbes.
Màquines-eina CNC per a la conformació de metalls: Inclou màquines de doblegar CNC, premses CNC, màquines de doblegar tubs CNC, etc. S'utilitzen principalment per a la mecanització de conformació de xapes i tubs metàl·lics, com ara processos de doblegat, estampat i doblegat. Per exemple, en la indústria del processament de xapa metàl·lica, una màquina de doblegar CNC pot doblegar amb precisió xapes metàl·liques segons l'angle i la mida establerts, produint diverses formes de peces de xapa metàl·lica.
Mecanitzat especial de màquines-eina CNC: com ara màquines de mecanitzat per descàrrega elèctrica CNC, màquines de tall per fil CNC, màquines de mecanitzat per làser CNC, etc. S'utilitzen per mecanitzar algunes peces amb requisits especials de material o forma, aconseguint l'eliminació de material o el mecanitzat mitjançant mètodes de mecanitzat especials com ara la descàrrega elèctrica i la irradiació de feix làser. Per exemple, una màquina de mecanitzat per descàrrega elèctrica CNC pot mecanitzar peces de motlle d'alta duresa i alta tenacitat, tenint una aplicació important en la fabricació de motlles.
Altres tipus de màquines-eina CNC: com ara màquines de mesurar CNC, màquines de dibuix CNC, etc. S'utilitzen per a treballs auxiliars com ara la mesura de peces, la detecció i el dibuix.
Classificació per trajectòria de moviment controlat:
Màquines-eina CNC de control punt a punt: Només controlen la posició precisa de l'eina de tall d'un punt a un altre, sense tenir en compte la trajectòria de l'eina de tall durant el moviment, com ara les premses de trepant CNC, les mandrinadores CNC, les punxonadores CNC, etc. En el mecanitzat d'una premsa de trepant CNC, només cal determinar les coordenades de posició del forat, i l'eina de tall es mou ràpidament a la posició especificada i després realitza l'operació de trepat, sense requisits estrictes sobre la forma de la trajectòria de moviment.
Màquines-eina CNC de control lineal: No només poden controlar les posicions inicials i finals de l'eina de tall o la taula de treball, sinó que també controlen la velocitat i la trajectòria del seu moviment lineal, capaços de mecanitzar eixos esglaonats, contorns plans, etc. Per exemple, quan un torn CNC gira una superfície cilíndrica o cònica, necessita controlar l'eina de tall perquè es mogui al llarg d'una línia recta, garantint alhora la precisió de la velocitat i la trajectòria del moviment.
Màquines-eina CNC de control de contorns: Poden controlar simultàniament dos o més eixos de coordenades de forma contínua, fent que el moviment relatiu entre l'eina de tall i la peça compleixi els requisits de corba del contorn de la peça, capaç de mecanitzar diverses corbes complexes i superfícies corbes. Per exemple, les fresadores CNC, els centres de mecanitzat i altres màquines-eina CNC de mecanitzat simultani multieix poden mecanitzar les superfícies complexes de forma lliure en peces aeroespacials, les cavitats dels motlles d'automòbils, etc.
Màquines-eina CNC de control punt a punt: Només controlen la posició precisa de l'eina de tall d'un punt a un altre, sense tenir en compte la trajectòria de l'eina de tall durant el moviment, com ara les premses de trepant CNC, les mandrinadores CNC, les punxonadores CNC, etc. En el mecanitzat d'una premsa de trepant CNC, només cal determinar les coordenades de posició del forat, i l'eina de tall es mou ràpidament a la posició especificada i després realitza l'operació de trepat, sense requisits estrictes sobre la forma de la trajectòria de moviment.
Màquines-eina CNC de control lineal: No només poden controlar les posicions inicials i finals de l'eina de tall o la taula de treball, sinó que també controlen la velocitat i la trajectòria del seu moviment lineal, capaços de mecanitzar eixos esglaonats, contorns plans, etc. Per exemple, quan un torn CNC gira una superfície cilíndrica o cònica, necessita controlar l'eina de tall perquè es mogui al llarg d'una línia recta, garantint alhora la precisió de la velocitat i la trajectòria del moviment.
Màquines-eina CNC de control de contorns: Poden controlar simultàniament dos o més eixos de coordenades de forma contínua, fent que el moviment relatiu entre l'eina de tall i la peça compleixi els requisits de corba del contorn de la peça, capaç de mecanitzar diverses corbes complexes i superfícies corbes. Per exemple, les fresadores CNC, els centres de mecanitzat i altres màquines-eina CNC de mecanitzat simultani multieix poden mecanitzar les superfícies complexes de forma lliure en peces aeroespacials, les cavitats dels motlles d'automòbils, etc.
Classificació per característiques dels dispositius d'accionament:
Màquines-eina CNC amb control de bucle obert: no hi ha cap dispositiu de retroalimentació de detecció de posició. Els senyals d'instruccions emesos pel sistema CNC es transmeten unidireccionalment al dispositiu d'accionament per controlar el moviment de la màquina-eina. La seva precisió de mecanitzat depèn principalment de la precisió mecànica de la pròpia màquina-eina i de la precisió del motor d'accionament. Aquest tipus de màquina-eina té una estructura senzilla, de baix cost, però de precisió relativament baixa, adequada per a ocasions amb requisits de mecanitzat baixos, com ara alguns equips de formació docent senzills o el mecanitzat en brut de peces amb requisits de baixa precisió.
Màquines-eina CNC amb control de bucle tancat: Un dispositiu de retroalimentació de detecció de posició s'instal·la a la part mòbil de la màquina-eina per detectar la posició de moviment real de la màquina-eina en temps real i retroalimentar els resultats de la detecció al sistema CNC. El sistema CNC compara i calcula la informació de retroalimentació amb el senyal d'instruccions, ajusta la sortida del dispositiu d'accionament, aconseguint així un control precís del moviment de la màquina-eina. Les màquines-eina CNC amb control de bucle tancat tenen una major precisió de mecanitzat, però l'estructura del sistema és complexa, el cost és elevat i la depuració i el manteniment són difícils, sovint s'utilitzen en ocasions de mecanitzat d'alta precisió, com ara l'aeroespacial, la fabricació de motlles de precisió, etc.
Màquines-eina CNC amb control de bucle semitancat: Un dispositiu de retroalimentació de detecció de posició s'instal·la a l'extrem del motor d'accionament o a l'extrem del cargol, detectant l'angle de rotació o el desplaçament del motor o del cargol, inferint indirectament la posició de la part mòbil de la màquina-eina. La seva precisió de control es troba entre la del bucle obert i la del bucle tancat. Aquest tipus de màquina-eina té una estructura relativament senzilla, un cost moderat i una depuració convenient, i s'utilitza àmpliament en el mecanitzat mecànic.
Màquines-eina CNC amb control de bucle obert: no hi ha cap dispositiu de retroalimentació de detecció de posició. Els senyals d'instruccions emesos pel sistema CNC es transmeten unidireccionalment al dispositiu d'accionament per controlar el moviment de la màquina-eina. La seva precisió de mecanitzat depèn principalment de la precisió mecànica de la pròpia màquina-eina i de la precisió del motor d'accionament. Aquest tipus de màquina-eina té una estructura senzilla, de baix cost, però de precisió relativament baixa, adequada per a ocasions amb requisits de mecanitzat baixos, com ara alguns equips de formació docent senzills o el mecanitzat en brut de peces amb requisits de baixa precisió.
Màquines-eina CNC amb control de bucle tancat: Un dispositiu de retroalimentació de detecció de posició s'instal·la a la part mòbil de la màquina-eina per detectar la posició de moviment real de la màquina-eina en temps real i retroalimentar els resultats de la detecció al sistema CNC. El sistema CNC compara i calcula la informació de retroalimentació amb el senyal d'instruccions, ajusta la sortida del dispositiu d'accionament, aconseguint així un control precís del moviment de la màquina-eina. Les màquines-eina CNC amb control de bucle tancat tenen una major precisió de mecanitzat, però l'estructura del sistema és complexa, el cost és elevat i la depuració i el manteniment són difícils, sovint s'utilitzen en ocasions de mecanitzat d'alta precisió, com ara l'aeroespacial, la fabricació de motlles de precisió, etc.
Màquines-eina CNC amb control de bucle semitancat: Un dispositiu de retroalimentació de detecció de posició s'instal·la a l'extrem del motor d'accionament o a l'extrem del cargol, detectant l'angle de rotació o el desplaçament del motor o del cargol, inferint indirectament la posició de la part mòbil de la màquina-eina. La seva precisió de control es troba entre la del bucle obert i la del bucle tancat. Aquest tipus de màquina-eina té una estructura relativament senzilla, un cost moderat i una depuració convenient, i s'utilitza àmpliament en el mecanitzat mecànic.
VI. Aplicacions de les màquines-eina CNC en la fabricació moderna
Camp aeroespacial: Les peces aeroespacials tenen característiques com ara formes complexes, requisits d'alta precisió i materials difícils de mecanitzar. L'alta precisió, l'alta flexibilitat i les capacitats de mecanitzat simultani multieix de les màquines-eina CNC les converteixen en equips clau en la fabricació aeroespacial. Per exemple, components com ara pales, impelents i carcasses de motors d'avions es poden mecanitzar amb precisió amb superfícies corbes complexes i estructures internes mitjançant un centre de mecanitzat simultani de cinc eixos, garantint el rendiment i la fiabilitat de les peces; grans components estructurals com ara ales d'avions i marcs de fuselatge es poden mecanitzar mitjançant fresadores de pòrtic CNC i altres equips, complint els seus requisits d'alta precisió i alta resistència, millorant el rendiment i la seguretat generals de l'avió.
Camp de la fabricació d'automòbils: La indústria de l'automòbil té una gran escala de producció i una àmplia varietat de peces. Les màquines-eina CNC tenen un paper important en el mecanitzat de peces d'automòbils, com ara el mecanitzat de components clau com ara blocs de motor, culates, cigonyals i arbres de lleves, així com la fabricació de motlles de carrosseria d'automòbils. Els torns CNC, les fresadores CNC, els centres de mecanitzat, etc. poden aconseguir un mecanitzat eficient i d'alta precisió, garantint la qualitat i la consistència de les peces, millorant la precisió del muntatge i el rendiment de l'automòbil. Al mateix temps, les capacitats de mecanitzat flexibles de les màquines-eina CNC també satisfan els requisits de la producció de diversos models i lots petits en la indústria de l'automòbil, ajudant les empreses automobilístiques a llançar ràpidament nous models i millorar la seva competitivitat al mercat.
Camp de la indústria de la construcció naval: La construcció naval implica el mecanitzat de grans components d'estructures d'acer, com ara seccions del casc dels vaixells i hèlixs dels vaixells. Els equips de tall CNC (com ara talladores de flama CNC, talladores de plasma CNC) poden tallar amb precisió plaques d'acer, garantint la qualitat i la precisió dimensional de les vores de tall; Les fresadores CNC, les màquines de mànec CNC, etc. s'utilitzen per mecanitzar components com el bloc del motor i el sistema d'eixos dels motors dels vaixells, així com diversos components estructurals complexos dels vaixells, millorant l'eficiència i la qualitat del mecanitzat i escurçant el període de construcció dels vaixells.
Camp de processament de motlles: Els motlles són equips de procés bàsics en la producció industrial, i la seva precisió i qualitat afecten directament la qualitat i l'eficiència de producció del producte. Les màquines-eina CNC s'utilitzen àmpliament en el mecanitzat de motlles. Des del mecanitzat en brut fins al mecanitzat fi de motlles, es poden utilitzar diferents tipus de màquines-eina CNC per completar. Per exemple, un centre de mecanitzat CNC pot realitzar mecanitzats multiprocessos com ara fresat, trepat i roscat de la cavitat del motlle; Les màquines de mecanitzat per descàrrega elèctrica CNC i les màquines de tall de fil CNC s'utilitzen per mecanitzar algunes peces de forma especial i alta precisió del motlle, com ara ranures estretes i cantonades afilades, capaces de fabricar motlles d'alta precisió i formes complexes per satisfer els requisits de les indústries de l'electrònica, els electrodomèstics, l'automòbil, etc.
Camp de la informació electrònica: En la fabricació de productes d'informació electrònica, les màquines-eina CNC s'utilitzen per mecanitzar diverses peces de precisió, com ara carcasses de telèfons mòbils, plaques base d'ordinador, motlles d'embalatge de xips, etc. Un centre de mecanitzat CNC pot aconseguir operacions de mecanitzat d'alta velocitat i alta precisió en aquestes peces, garantint la precisió dimensional i la qualitat superficial de les peces, millorant el rendiment i la qualitat de l'aspecte dels productes electrònics. Al mateix temps, amb el desenvolupament dels productes electrònics cap a la miniaturització, el pes lleuger i l'alt rendiment, la tecnologia de micromecanitzat de les màquines-eina CNC també s'ha aplicat àmpliament, capaç de mecanitzar petites estructures i característiques a nivell de micres o fins i tot a nivell de nanometres.
Camp aeroespacial: Les peces aeroespacials tenen característiques com ara formes complexes, requisits d'alta precisió i materials difícils de mecanitzar. L'alta precisió, l'alta flexibilitat i les capacitats de mecanitzat simultani multieix de les màquines-eina CNC les converteixen en equips clau en la fabricació aeroespacial. Per exemple, components com ara pales, impelents i carcasses de motors d'avions es poden mecanitzar amb precisió amb superfícies corbes complexes i estructures internes mitjançant un centre de mecanitzat simultani de cinc eixos, garantint el rendiment i la fiabilitat de les peces; grans components estructurals com ara ales d'avions i marcs de fuselatge es poden mecanitzar mitjançant fresadores de pòrtic CNC i altres equips, complint els seus requisits d'alta precisió i alta resistència, millorant el rendiment i la seguretat generals de l'avió.
Camp de la fabricació d'automòbils: La indústria de l'automòbil té una gran escala de producció i una àmplia varietat de peces. Les màquines-eina CNC tenen un paper important en el mecanitzat de peces d'automòbils, com ara el mecanitzat de components clau com ara blocs de motor, culates, cigonyals i arbres de lleves, així com la fabricació de motlles de carrosseria d'automòbils. Els torns CNC, les fresadores CNC, els centres de mecanitzat, etc. poden aconseguir un mecanitzat eficient i d'alta precisió, garantint la qualitat i la consistència de les peces, millorant la precisió del muntatge i el rendiment de l'automòbil. Al mateix temps, les capacitats de mecanitzat flexibles de les màquines-eina CNC també satisfan els requisits de la producció de diversos models i lots petits en la indústria de l'automòbil, ajudant les empreses automobilístiques a llançar ràpidament nous models i millorar la seva competitivitat al mercat.
Camp de la indústria de la construcció naval: La construcció naval implica el mecanitzat de grans components d'estructures d'acer, com ara seccions del casc dels vaixells i hèlixs dels vaixells. Els equips de tall CNC (com ara talladores de flama CNC, talladores de plasma CNC) poden tallar amb precisió plaques d'acer, garantint la qualitat i la precisió dimensional de les vores de tall; Les fresadores CNC, les màquines de mànec CNC, etc. s'utilitzen per mecanitzar components com el bloc del motor i el sistema d'eixos dels motors dels vaixells, així com diversos components estructurals complexos dels vaixells, millorant l'eficiència i la qualitat del mecanitzat i escurçant el període de construcció dels vaixells.
Camp de processament de motlles: Els motlles són equips de procés bàsics en la producció industrial, i la seva precisió i qualitat afecten directament la qualitat i l'eficiència de producció del producte. Les màquines-eina CNC s'utilitzen àmpliament en el mecanitzat de motlles. Des del mecanitzat en brut fins al mecanitzat fi de motlles, es poden utilitzar diferents tipus de màquines-eina CNC per completar. Per exemple, un centre de mecanitzat CNC pot realitzar mecanitzats multiprocessos com ara fresat, trepat i roscat de la cavitat del motlle; Les màquines de mecanitzat per descàrrega elèctrica CNC i les màquines de tall de fil CNC s'utilitzen per mecanitzar algunes peces de forma especial i alta precisió del motlle, com ara ranures estretes i cantonades afilades, capaces de fabricar motlles d'alta precisió i formes complexes per satisfer els requisits de les indústries de l'electrònica, els electrodomèstics, l'automòbil, etc.
Camp de la informació electrònica: En la fabricació de productes d'informació electrònica, les màquines-eina CNC s'utilitzen per mecanitzar diverses peces de precisió, com ara carcasses de telèfons mòbils, plaques base d'ordinador, motlles d'embalatge de xips, etc. Un centre de mecanitzat CNC pot aconseguir operacions de mecanitzat d'alta velocitat i alta precisió en aquestes peces, garantint la precisió dimensional i la qualitat superficial de les peces, millorant el rendiment i la qualitat de l'aspecte dels productes electrònics. Al mateix temps, amb el desenvolupament dels productes electrònics cap a la miniaturització, el pes lleuger i l'alt rendiment, la tecnologia de micromecanitzat de les màquines-eina CNC també s'ha aplicat àmpliament, capaç de mecanitzar petites estructures i característiques a nivell de micres o fins i tot a nivell de nanometres.
VII. Tendències de desenvolupament de màquines-eina CNC
Alta velocitat i alta precisió: Amb el progrés continu de la ciència dels materials i la tecnologia de fabricació, les màquines-eina CNC evolucionaran cap a velocitats de tall i precisió de mecanitzat més elevades. L'aplicació de nous materials d'eines de tall i tecnologies de recobriment, així com l'optimització del disseny de l'estructura de les màquines-eina i els algoritmes de control avançats, milloraran encara més el rendiment de tall d'alta velocitat i la precisió del mecanitzat de les màquines-eina CNC. Per exemple, el desenvolupament de sistemes de cargol d'alta velocitat, guies lineals i parells de cargols de boles més precisos, i l'adopció de dispositius de detecció i retroalimentació d'alta precisió i tecnologies de control intel·ligents per aconseguir una precisió de mecanitzat submicrònica o fins i tot nanomètrica, complint els requisits dels camps de mecanitzat d'ultraprecisió.
Intel·ligentització: Les futures màquines-eina CNC tindran funcions intel·ligents més fortes. Mitjançant la introducció de tecnologies d'intel·ligència artificial, aprenentatge automàtic, anàlisi de big data, etc., les màquines-eina CNC poden aconseguir funcions com la programació automàtica, la planificació intel·ligent de processos, el control adaptatiu, el diagnòstic de fallades i el manteniment predictiu. Per exemple, la màquina-eina pot generar automàticament un programa CNC optimitzat segons el model tridimensional de la peça; durant el procés de mecanitzat, pot ajustar automàticament els paràmetres de tall segons l'estat de mecanitzat monitoritzat en temps real per garantir la qualitat i l'eficiència del mecanitzat; analitzant les dades de funcionament de la màquina-eina, pot predir possibles fallades amb antelació i dur a terme el manteniment a temps, reduint el temps d'inactivitat, millorant la fiabilitat i la taxa d'utilització de la màquina-eina.
Simultani i compost multieix: La tecnologia de mecanitzat simultani multieix es desenvoluparà encara més, i més màquines-eina CNC tindran capacitats de mecanitzat simultani de cinc eixos o més per satisfer els requisits de mecanitzat únic de peces complexes. Al mateix temps, el grau de mecanitzat de la màquina-eina augmentarà contínuament, integrant múltiples processos de mecanitzat en una sola màquina-eina, com ara compostos de tornejat-fresat, compostos de fresat-rectificació, fabricació additiva i compostos de fabricació subtractiva, etc. Això pot reduir els temps de subjecció de les peces entre diferents màquines-eina, millorar la precisió i l'eficiència del mecanitzat, escurçar el cicle de producció i reduir el cost de producció. Per exemple, un centre de mecanitzat compost de tornejat-fresat pot completar el mecanitzat multiprocessos com ara tornejat, fresat, trepat i roscat de peces d'eix en un sol subjecció, millorant la precisió del mecanitzat i la qualitat superficial de la peça.
Ecologització: En el context d'uns requisits de protecció ambiental cada cop més estrictes, les màquines-eina CNC prestaran més atenció a l'aplicació de tecnologies de fabricació verdes. Recerca, desenvolupament i adopció de sistemes d'accionament d'estalvi d'energia, sistemes de refrigeració i lubricació, optimització del disseny de l'estructura de les màquines-eina per reduir el consum de materials i el malbaratament d'energia, desenvolupament de fluids de tall i processos de tall respectuosos amb el medi ambient, reducció del soroll, les vibracions i les emissions de residus durant el procés de mecanitzat, aconseguint el desenvolupament sostenible de les màquines-eina CNC. Per exemple, adoptant tecnologia de microlubricació o tecnologia de tall en sec per reduir la quantitat de fluid de tall utilitzat, reduint la contaminació ambiental; optimitzant el sistema de transmissió i el sistema de control de la màquina-eina, millorant l'eficiència en la utilització de l'energia, reduint el consum d'energia de la màquina-eina.
Xarxes i informatització: Amb el desenvolupament de les tecnologies industrials d'Internet i Internet de les coses, les màquines-eina CNC aconseguiran una connexió profunda amb la xarxa externa, formant una xarxa de fabricació intel·ligent. A través de la xarxa, es pot aconseguir la monitorització remota, el funcionament remot, el diagnòstic remot i el manteniment de la màquina-eina, així com una integració perfecta amb el sistema de gestió de la producció, el sistema de disseny de productes, el sistema de gestió de la cadena de subministrament, etc. de l'empresa, aconseguint una producció digital i una fabricació intel·ligent. Per exemple, els gerents de l'empresa poden controlar remotament l'estat de funcionament, el progrés de la producció i la qualitat del mecanitzat de la màquina-eina a través de telèfons mòbils o ordinadors, i ajustar el pla de producció a temps; els fabricants de màquines-eina poden mantenir i actualitzar remotament les màquines-eina venudes a través de la xarxa, millorant la qualitat i l'eficiència del servei postvenda.
Alta velocitat i alta precisió: Amb el progrés continu de la ciència dels materials i la tecnologia de fabricació, les màquines-eina CNC evolucionaran cap a velocitats de tall i precisió de mecanitzat més elevades. L'aplicació de nous materials d'eines de tall i tecnologies de recobriment, així com l'optimització del disseny de l'estructura de les màquines-eina i els algoritmes de control avançats, milloraran encara més el rendiment de tall d'alta velocitat i la precisió del mecanitzat de les màquines-eina CNC. Per exemple, el desenvolupament de sistemes de cargol d'alta velocitat, guies lineals i parells de cargols de boles més precisos, i l'adopció de dispositius de detecció i retroalimentació d'alta precisió i tecnologies de control intel·ligents per aconseguir una precisió de mecanitzat submicrònica o fins i tot nanomètrica, complint els requisits dels camps de mecanitzat d'ultraprecisió.
Intel·ligentització: Les futures màquines-eina CNC tindran funcions intel·ligents més fortes. Mitjançant la introducció de tecnologies d'intel·ligència artificial, aprenentatge automàtic, anàlisi de big data, etc., les màquines-eina CNC poden aconseguir funcions com la programació automàtica, la planificació intel·ligent de processos, el control adaptatiu, el diagnòstic de fallades i el manteniment predictiu. Per exemple, la màquina-eina pot generar automàticament un programa CNC optimitzat segons el model tridimensional de la peça; durant el procés de mecanitzat, pot ajustar automàticament els paràmetres de tall segons l'estat de mecanitzat monitoritzat en temps real per garantir la qualitat i l'eficiència del mecanitzat; analitzant les dades de funcionament de la màquina-eina, pot predir possibles fallades amb antelació i dur a terme el manteniment a temps, reduint el temps d'inactivitat, millorant la fiabilitat i la taxa d'utilització de la màquina-eina.
Simultani i compost multieix: La tecnologia de mecanitzat simultani multieix es desenvoluparà encara més, i més màquines-eina CNC tindran capacitats de mecanitzat simultani de cinc eixos o més per satisfer els requisits de mecanitzat únic de peces complexes. Al mateix temps, el grau de mecanitzat de la màquina-eina augmentarà contínuament, integrant múltiples processos de mecanitzat en una sola màquina-eina, com ara compostos de tornejat-fresat, compostos de fresat-rectificació, fabricació additiva i compostos de fabricació subtractiva, etc. Això pot reduir els temps de subjecció de les peces entre diferents màquines-eina, millorar la precisió i l'eficiència del mecanitzat, escurçar el cicle de producció i reduir el cost de producció. Per exemple, un centre de mecanitzat compost de tornejat-fresat pot completar el mecanitzat multiprocessos com ara tornejat, fresat, trepat i roscat de peces d'eix en un sol subjecció, millorant la precisió del mecanitzat i la qualitat superficial de la peça.
Ecologització: En el context d'uns requisits de protecció ambiental cada cop més estrictes, les màquines-eina CNC prestaran més atenció a l'aplicació de tecnologies de fabricació verdes. Recerca, desenvolupament i adopció de sistemes d'accionament d'estalvi d'energia, sistemes de refrigeració i lubricació, optimització del disseny de l'estructura de les màquines-eina per reduir el consum de materials i el malbaratament d'energia, desenvolupament de fluids de tall i processos de tall respectuosos amb el medi ambient, reducció del soroll, les vibracions i les emissions de residus durant el procés de mecanitzat, aconseguint el desenvolupament sostenible de les màquines-eina CNC. Per exemple, adoptant tecnologia de microlubricació o tecnologia de tall en sec per reduir la quantitat de fluid de tall utilitzat, reduint la contaminació ambiental; optimitzant el sistema de transmissió i el sistema de control de la màquina-eina, millorant l'eficiència en la utilització de l'energia, reduint el consum d'energia de la màquina-eina.
Xarxes i informatització: Amb el desenvolupament de les tecnologies industrials d'Internet i Internet de les coses, les màquines-eina CNC aconseguiran una connexió profunda amb la xarxa externa, formant una xarxa de fabricació intel·ligent. A través de la xarxa, es pot aconseguir la monitorització remota, el funcionament remot, el diagnòstic remot i el manteniment de la màquina-eina, així com una integració perfecta amb el sistema de gestió de la producció, el sistema de disseny de productes, el sistema de gestió de la cadena de subministrament, etc. de l'empresa, aconseguint una producció digital i una fabricació intel·ligent. Per exemple, els gerents de l'empresa poden controlar remotament l'estat de funcionament, el progrés de la producció i la qualitat del mecanitzat de la màquina-eina a través de telèfons mòbils o ordinadors, i ajustar el pla de producció a temps; els fabricants de màquines-eina poden mantenir i actualitzar remotament les màquines-eina venudes a través de la xarxa, millorant la qualitat i l'eficiència del servei postvenda.
VIII. Conclusió
Com a equip bàsic en el mecanitzat mecànic modern, les màquines-eina CNC, amb les seves característiques remarcables com ara l'alta precisió, l'alta eficiència i l'alta flexibilitat, s'han aplicat àmpliament en nombrosos camps com l'aeroespacial, la fabricació d'automòbils, la indústria naval, el processament de motlles i la informació electrònica. Amb el progrés continu de la ciència i la tecnologia, les màquines-eina CNC s'estan desenvolupant cap a una alta velocitat, alta precisió, intel·ligència, multieix simultani i compost, ecològic, xarxes i informatització, etc. En el futur, les màquines-eina CNC continuaran liderant la tendència de desenvolupament de la tecnologia de fabricació mecànica, jugant un paper més important en la promoció de la transformació i la modernització de la indústria manufacturera i la millora de la competitivitat industrial del país. Les empreses haurien de prestar atenció activa a les tendències de desenvolupament de les màquines-eina CNC, augmentar la intensitat de la investigació i el desenvolupament tecnològic i el cultiu del talent, aprofitar al màxim els avantatges de les màquines-eina CNC, millorar els seus propis nivells de producció i fabricació i les capacitats d'innovació, i mantenir-se invencibles en la ferotge competència del mercat.
Com a equip bàsic en el mecanitzat mecànic modern, les màquines-eina CNC, amb les seves característiques remarcables com ara l'alta precisió, l'alta eficiència i l'alta flexibilitat, s'han aplicat àmpliament en nombrosos camps com l'aeroespacial, la fabricació d'automòbils, la indústria naval, el processament de motlles i la informació electrònica. Amb el progrés continu de la ciència i la tecnologia, les màquines-eina CNC s'estan desenvolupant cap a una alta velocitat, alta precisió, intel·ligència, multieix simultani i compost, ecològic, xarxes i informatització, etc. En el futur, les màquines-eina CNC continuaran liderant la tendència de desenvolupament de la tecnologia de fabricació mecànica, jugant un paper més important en la promoció de la transformació i la modernització de la indústria manufacturera i la millora de la competitivitat industrial del país. Les empreses haurien de prestar atenció activa a les tendències de desenvolupament de les màquines-eina CNC, augmentar la intensitat de la investigació i el desenvolupament tecnològic i el cultiu del talent, aprofitar al màxim els avantatges de les màquines-eina CNC, millorar els seus propis nivells de producció i fabricació i les capacitats d'innovació, i mantenir-se invencibles en la ferotge competència del mercat.