Die Grundausstattung einer CNC-Werkzeugmaschine umfasst einen Programmträger, eine CNC-Steuerung, einen Servoantrieb, den Maschinenkörper und weitere Hilfseinrichtungen. Die grundlegenden Funktionsprinzipien der einzelnen Komponenten werden im Folgenden zusammengefasst.
Verarbeitungsprogramm-Träger
Wenn eine CNC-Werkzeugmaschine in Betrieb ist, müssen die Bediener die Maschine nicht direkt bedienen. Zur Steuerung der CNC-Werkzeugmaschine wird ein Bearbeitungsprogramm erstellt. Dieses Programm umfasst die relative Bewegungsbahn von Werkzeug und Werkstück auf der Werkzeugmaschine, Prozessparameter (Vorschub, Spindeldrehzahl usw.) sowie Hilfsbewegungen. Das Bearbeitungsprogramm wird in einem Programmträger mit einem bestimmten Format und Code gespeichert, z. B. auf Lochstreifen, Kassette oder Diskette. Die Programminformationen werden über das Eingabegerät der CNC-Werkzeugmaschine in die CNC-Einheit eingelesen.
CNC-Gerät
Die numerische Steuerung (NC-Steuerung) ist das Herzstück der CNC-Werkzeugmaschine. Moderne CNC-Steuerungen arbeiten alle nach dem CNC-Prinzip (Computer Numerical Control). Diese CNC-Systeme nutzen in der Regel mehrere Mikroprozessoren, um die numerischen Steuerungsfunktionen in Form einer programmierten Software zu realisieren. Daher werden sie auch als Software-NC bezeichnet. Das CNC-System ist ein Positionsregelungssystem, das anhand der Eingangsdaten die ideale Bewegungsbahn interpoliert und diese anschließend an die Bearbeitungskomponente ausgibt. Die CNC-Steuerung besteht somit im Wesentlichen aus drei grundlegenden Komponenten: Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Alle diese Aufgaben sind durch das Computerprogramm optimal organisiert, sodass das gesamte System koordiniert arbeitet.
Eingabegerät
Die numerischen Steuerbefehle werden in das Steuergerät eingegeben. Je nach Programmträger stehen verschiedene Eingabegeräte zur Verfügung. Hauptsächlich werden Tastatureingabe, Datenträgereingabe, direkte Kommunikation zwischen CAD/CAM-System und DNC-Eingabe (Direct Numerical Control) mit einem übergeordneten Rechner verwendet. Viele Systeme nutzen weiterhin die Papierstreifen-Eingabe mittels fotoelektrischer Lesegeräte.
(1) Papierstreifen-Eingabeverfahren. Das Teileprogramm kann mit einem fotoelektrischen Papierstreifenleser eingelesen werden, um die Bewegung der Werkzeugmaschine direkt zu steuern, oder der Inhalt des Papierstreifens kann in den Speicher eingelesen werden, und das im Speicher gespeicherte Teileprogramm kann zur Steuerung der Bewegung der Werkzeugmaschine verwendet werden.
(2) Manuelle Dateneingabe (MDI). Der Bediener kann die Anweisungen des Bearbeitungsprogramms über die Tastatur des Bedienfelds eingeben. Dies eignet sich für relativ kurze Programme. Im Bearbeitungsmodus des Steuergeräts (EDIT) wird das Bearbeitungsprogramm mithilfe der Software eingegeben und im Speicher des Steuergeräts gespeichert. Dieses Eingabeverfahren ermöglicht die Wiederverwendung des Programms. Es wird üblicherweise für die manuelle Programmierung verwendet. Bei numerischen Steuerungen mit Dialogprogrammierung können Sie anhand der angezeigten Fragen verschiedene Menüs auswählen, die Mensch-Maschine-Dialoge nutzen und die entsprechenden Größenangaben eingeben, um das Bearbeitungsprogramm automatisch zu generieren.
(3) Anwendung des DNC-Verfahrens (Direct Numerical Control). Das Teileprogramm wird auf dem übergeordneten Rechner gespeichert, und das CNC-System empfängt während der Bearbeitung die nachfolgenden Programmsegmente vom Rechner. Das DNC-Verfahren wird hauptsächlich bei der Konstruktion komplexer Werkstücke mit CAD/CAM-Software und der direkten Generierung von Teileprogrammen eingesetzt.
Informationsverarbeitung
Das Eingabegerät übermittelt die Verarbeitungsinformationen an die CNC-Steuerung und wandelt sie in computerlesbare Daten um. Nach der schrittweisen Verarbeitung gemäß dem Steuerungsprogramm sendet die Ausgabeeinheit Positions- und Geschwindigkeitsbefehle an das Servosystem und die Hauptbewegungssteuerung. Die Eingangsdaten des CNC-Systems umfassen die Konturinformationen des Werkstücks (Startpunkt, Endpunkt, Gerade, Bogen usw.), die Bearbeitungsgeschwindigkeit und weitere Hilfsverarbeitungsinformationen (z. B. Werkzeugwechsel, Geschwindigkeitsänderung, Kühlmittelzufuhr usw.). Die Datenverarbeitung dient der Vorbereitung des Einlegevorgangs vor der eigentlichen Bearbeitung. Das Datenverarbeitungsprogramm beinhaltet außerdem die Werkzeugradiuskompensation, die Geschwindigkeitsberechnung und die Verarbeitung von Hilfsfunktionen.
Ausgabegerät
Das Ausgabegerät ist mit dem Servomechanismus verbunden. Es empfängt den Ausgangsimpuls der Recheneinheit gemäß den Vorgaben der Steuerung und sendet ihn an das Servosystem der jeweiligen Koordinate. Nach der Leistungsverstärkung steuert das Servosystem die Werkzeugmaschine entsprechend ihrer Anforderungen.
Dieser Artikel erläutert allgemein die Funktionsweise von CNC-Maschinen. Wenn Sie sich für CNC-Maschinen interessieren und weitere Informationen wünschen, wenden Sie sich bitte an Ouke. Ouke ist ein professioneller Hersteller, der sich auf Fanuc-Servomotoren, Siemens-Servoregler, Mitsubishi-Servomotoren, Fanuc-Servoregler, Fanuc-Servomotor-Encoder, Fanuc-Leiterplatten usw. spezialisiert hat.
