La struttura di base di una macchina utensile CNC comprende un supporto per il programma di elaborazione, un dispositivo CNC, un servoazionamento, il corpo principale della macchina utensile e altri dispositivi ausiliari. I principi di funzionamento di base di ciascun componente sono riassunti di seguito.
Elaborazione del programma di supporto
Quando una macchina utensile CNC è in funzione, gli operatori non devono azionarla direttamente. Per controllare la macchina utensile CNC, è necessario compilare un programma di elaborazione. Il programma di elaborazione del pezzo include la traiettoria di movimento relativa dell’utensile e del pezzo sulla macchina utensile, i parametri di processo (avanzamento, velocità del mandrino, ecc.) e il movimento ausiliario. Il programma di elaborazione del pezzo è memorizzato in un supporto con un formato e un codice specifici, come nastro di carta perforato, cassetta, floppy disk, ecc., e le informazioni del programma vengono immesse nell’unità CNC tramite il dispositivo di input della macchina utensile CNC.
Dispositivo CNC
Il controllo numerico è il cuore della macchina utensile a controllo numerico. I moderni dispositivi a controllo numerico adottano tutti la tecnologia CNC (Computer Numerical Control). Questo tipo di dispositivo CNC utilizza generalmente più microprocessori per realizzare funzioni di controllo numerico sotto forma di software programmato, per questo è anche chiamato Software NC (Software NC). Il sistema CNC è un sistema di controllo della posizione che interpola la traiettoria di movimento ideale in base ai dati di input e li invia al componente di esecuzione per elaborare i pezzi richiesti. Pertanto, il dispositivo a controllo numerico è composto principalmente da tre parti fondamentali: input, elaborazione e output. Tutte queste attività sono organizzate in modo razionale dal programma del sistema informatico, in modo che l’intero sistema funzioni in modo coordinato.
Dispositivo di input
Le istruzioni di controllo numerico vengono immesse nel dispositivo di controllo numerico, e sono disponibili diversi dispositivi di input a seconda dei diversi supporti di programmazione. Esistono principalmente input da tastiera, input da disco, input da comunicazione diretta con sistemi CAD/CAM e input DNC (controllo numerico diretto) collegati a un computer di livello superiore. Esistono ancora molti sistemi che mantengono la forma di input su nastro di carta dei lettori fotoelettrici.
(1) Metodo di input tramite nastro di carta. Il programma pezzo può essere letto tramite un lettore fotoelettrico a nastro di carta per controllare direttamente il movimento della macchina utensile, oppure il contenuto del nastro di carta può essere letto nella memoria e il programma pezzo memorizzato nella memoria può essere utilizzato per controllare il movimento della macchina utensile.
(2) Modalità di inserimento dati manuale MDI. L’operatore può utilizzare la tastiera sul pannello operativo per immettere le istruzioni del programma di elaborazione, soluzione adatta per programmi relativamente brevi. Nello stato di modifica del dispositivo di controllo (EDIT), utilizzare il software per immettere il programma di elaborazione e memorizzarlo nella memoria del dispositivo di controllo. Questo metodo di inserimento consente di riutilizzare il programma. Questo metodo è generalmente utilizzato per la programmazione manuale. Sul dispositivo di controllo numerico con funzione di programmazione conversazionale, è possibile selezionare diversi menu in base alle domande visualizzate sul display, utilizzare il metodo di dialogo uomo-macchina e immettere i numeri di dimensione pertinenti per generare automaticamente il programma di elaborazione.
(3) Adottare il metodo di input diretto del controllo numerico DNC. Salvando il programma pezzo nel computer di livello superiore, il sistema CNC riceve i successivi segmenti di programma dal computer durante l’elaborazione. Il metodo DNC è utilizzato principalmente quando si utilizza software CAD/CAM per progettare pezzi complessi e generare direttamente programmi pezzo.
Elaborazione delle informazioni
Il dispositivo di input trasmette le informazioni di elaborazione all’unità CNC e le elabora in informazioni riconoscibili dal computer. Dopo che la parte di elaborazione delle informazioni le ha memorizzate ed elaborate passo dopo passo in conformità con le impostazioni del programma di controllo, l’unità di output invia comandi di posizione e velocità al servosistema e alla parte principale di controllo del movimento. I dati di input del sistema CNC includono: le informazioni sul contorno del pezzo (punto iniziale, punto finale, linea retta, arco, ecc.), la velocità di elaborazione e altre informazioni di elaborazione ausiliarie (come cambio utensile, variazione di velocità, cambio del refrigerante, ecc.). Lo scopo dell’elaborazione dei dati è completare il lavoro di preparazione all’inserimento prima dell’operazione di complemento. Il programma di elaborazione dati include anche la compensazione del raggio utensile, il calcolo della velocità e l’elaborazione di funzioni ausiliarie.
Dispositivo di output
Il dispositivo di uscita è collegato al servomeccanismo. Il dispositivo di uscita riceve l’impulso di uscita dell’unità aritmetica in base al comando del controller e lo invia al sistema di controllo servo di ciascuna coordinata. Dopo l’amplificazione di potenza, il servosistema viene azionato per controllare il movimento della macchina utensile secondo necessità.
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