CNC alatne mašine: Osnovna snaga moderne mašinske obrade
I. Uvod
U oblasti mašinske proizvodnje danas, CNC alatne mašine nesumnjivo zauzimaju izuzetno važnu poziciju. Njihova pojava je potpuno promijenila tradicionalni način mehaničke obrade, donoseći proizvodnoj industriji neviđenu visoku preciznost, visoku efikasnost i visoku fleksibilnost. S kontinuiranim napretkom nauke i tehnologije, CNC alatne mašine se kontinuirano razvijaju i evoluiraju, postajući nezamjenjiva ključna oprema u modernoj industrijskoj proizvodnji, duboko utičući na obrasce razvoja brojnih industrija kao što su vazduhoplovna, automobilska, brodogradnja i obrada kalupa.
U oblasti mašinske proizvodnje danas, CNC alatne mašine nesumnjivo zauzimaju izuzetno važnu poziciju. Njihova pojava je potpuno promijenila tradicionalni način mehaničke obrade, donoseći proizvodnoj industriji neviđenu visoku preciznost, visoku efikasnost i visoku fleksibilnost. S kontinuiranim napretkom nauke i tehnologije, CNC alatne mašine se kontinuirano razvijaju i evoluiraju, postajući nezamjenjiva ključna oprema u modernoj industrijskoj proizvodnji, duboko utičući na obrasce razvoja brojnih industrija kao što su vazduhoplovna, automobilska, brodogradnja i obrada kalupa.
II. Definicija i komponente CNC alatnih mašina
CNC alatne mašine su alatne mašine koje postižu automatizovanu obradu putem tehnologije digitalnog upravljanja. Uglavnom se sastoje od sljedećih dijelova:
Tijelo alatne mašine: Uključuje mehaničke komponente kao što su krevet, stub, vreteno i radni sto. To je osnovna struktura alatne mašine, koja pruža stabilnu mehaničku platformu za obradu. Strukturni dizajn i preciznost proizvodnje direktno utiču na ukupne performanse alatne mašine. Na primjer, visokoprecizno vreteno može osigurati stabilnost alata za rezanje tokom rotacije velikom brzinom, smanjujući greške u obradi.
CNC sistem: Ovo je glavni upravljački dio CNC alatnih mašina, ekvivalentan "mozgu" alatne mašine. Može primati i obrađivati programske instrukcije, precizno kontrolišući putanju kretanja, brzinu, brzinu posmaka itd. alatne mašine. Napredni CNC sistemi posjeduju moćne računarske mogućnosti i bogate funkcije, kao što su simultano upravljanje više osa, kompenzacija radijusa alata i automatska kontrola izmjene alata. Na primjer, u simultanom obradnom centru sa pet osa, CNC sistem može precizno kontrolisati kretanje pet koordinatnih osa istovremeno kako bi se postigla obrada složenih zakrivljenih površina.
Pogonski sistem: Uključuje motore i upravljačke programe, odgovorne za pretvaranje instrukcija CNC sistema u stvarno kretanje svake koordinatne ose alatne mašine. Uobičajeni pogonski motori uključuju koračne motore i servo motore. Servo motori imaju veću preciznost i brzinu odziva, sposobni da zadovolje zahtjeve visokoprecizne obrade. Na primjer, tokom obrade velikom brzinom, servo motori mogu brzo i precizno podesiti položaj i brzinu radnog stola.
Uređaji za detekciju: Koriste se za detekciju parametara kao što su položaj kretanja i brzina alatne mašine, te vraćaju rezultate detekcije CNC sistemu kako bi se postigla kontrola u zatvorenoj petlji i poboljšala preciznost obrade. Na primjer, rešetkasta vaga može precizno izmjeriti pomak radnog stola, a enkoder može detektovati brzinu rotacije i položaj vretena.
Pomoćni uređaji: Kao što su sistemi za hlađenje, sistemi za podmazivanje, sistemi za uklanjanje strugotine, uređaji za automatsku izmjenu alata itd. Sistem za hlađenje može efikasno smanjiti temperaturu tokom procesa obrade, produžavajući vijek trajanja alata za rezanje; sistem podmazivanja osigurava dobro podmazivanje svakog pokretnog dijela alatne mašine, smanjujući habanje; sistem za uklanjanje strugotine brzo čisti strugotine nastale tokom obrade, osiguravajući čisto okruženje za obradu i normalan rad alatne mašine; uređaj za automatsku izmjenu alata poboljšava efikasnost obrade, ispunjavajući zahtjeve višeprocesorske obrade složenih dijelova.
CNC alatne mašine su alatne mašine koje postižu automatizovanu obradu putem tehnologije digitalnog upravljanja. Uglavnom se sastoje od sljedećih dijelova:
Tijelo alatne mašine: Uključuje mehaničke komponente kao što su krevet, stub, vreteno i radni sto. To je osnovna struktura alatne mašine, koja pruža stabilnu mehaničku platformu za obradu. Strukturni dizajn i preciznost proizvodnje direktno utiču na ukupne performanse alatne mašine. Na primjer, visokoprecizno vreteno može osigurati stabilnost alata za rezanje tokom rotacije velikom brzinom, smanjujući greške u obradi.
CNC sistem: Ovo je glavni upravljački dio CNC alatnih mašina, ekvivalentan "mozgu" alatne mašine. Može primati i obrađivati programske instrukcije, precizno kontrolišući putanju kretanja, brzinu, brzinu posmaka itd. alatne mašine. Napredni CNC sistemi posjeduju moćne računarske mogućnosti i bogate funkcije, kao što su simultano upravljanje više osa, kompenzacija radijusa alata i automatska kontrola izmjene alata. Na primjer, u simultanom obradnom centru sa pet osa, CNC sistem može precizno kontrolisati kretanje pet koordinatnih osa istovremeno kako bi se postigla obrada složenih zakrivljenih površina.
Pogonski sistem: Uključuje motore i upravljačke programe, odgovorne za pretvaranje instrukcija CNC sistema u stvarno kretanje svake koordinatne ose alatne mašine. Uobičajeni pogonski motori uključuju koračne motore i servo motore. Servo motori imaju veću preciznost i brzinu odziva, sposobni da zadovolje zahtjeve visokoprecizne obrade. Na primjer, tokom obrade velikom brzinom, servo motori mogu brzo i precizno podesiti položaj i brzinu radnog stola.
Uređaji za detekciju: Koriste se za detekciju parametara kao što su položaj kretanja i brzina alatne mašine, te vraćaju rezultate detekcije CNC sistemu kako bi se postigla kontrola u zatvorenoj petlji i poboljšala preciznost obrade. Na primjer, rešetkasta vaga može precizno izmjeriti pomak radnog stola, a enkoder može detektovati brzinu rotacije i položaj vretena.
Pomoćni uređaji: Kao što su sistemi za hlađenje, sistemi za podmazivanje, sistemi za uklanjanje strugotine, uređaji za automatsku izmjenu alata itd. Sistem za hlađenje može efikasno smanjiti temperaturu tokom procesa obrade, produžavajući vijek trajanja alata za rezanje; sistem podmazivanja osigurava dobro podmazivanje svakog pokretnog dijela alatne mašine, smanjujući habanje; sistem za uklanjanje strugotine brzo čisti strugotine nastale tokom obrade, osiguravajući čisto okruženje za obradu i normalan rad alatne mašine; uređaj za automatsku izmjenu alata poboljšava efikasnost obrade, ispunjavajući zahtjeve višeprocesorske obrade složenih dijelova.
III. Princip rada CNC alatnih mašina
Princip rada CNC alatnih mašina zasniva se na tehnologiji digitalnog upravljanja. Prvo, u skladu sa zahtjevima obrade dijela, koristi se profesionalni softver za programiranje ili se ručno pišu CNC programi. Program sadrži informacije kao što su tehnološki parametri, putanja alata i instrukcije kretanja obrade dijela, predstavljene u obliku kodova. Zatim se napisani CNC program unosi u CNC uređaj putem nosača informacija (kao što je USB disk, mrežna veza itd.). CNC uređaj dekodira i vrši aritmetičku obradu programa, pretvarajući instrukcije koda u programu u signale upravljanja kretanjem za svaku koordinatnu osu alatne mašine i druge pomoćne kontrolne signale. Pogonski sistem pokreće motore da rade u skladu sa ovim kontrolnim signalima, pokrećući koordinatne ose alatne mašine da se kreću duž unaprijed određene putanje i brzine, istovremeno kontrolišući brzinu rotacije vretena, pomak alata za rezanje i druge radnje. Tokom procesa obrade, uređaji za detekciju prate stanje kretanja i parametre obrade alatne mašine u realnom vremenu i prenose povratne informacije CNC uređaju. CNC uređaj vrši podešavanja i korekcije u realnom vremenu u skladu sa povratnim informacijama kako bi se osigurala preciznost i kvalitet obrade. Konačno, alatna mašina automatski završava obradu dijela prema zahtjevima programa, dobijajući gotov dio koji ispunjava zahtjeve konstrukcijskog crteža.
Princip rada CNC alatnih mašina zasniva se na tehnologiji digitalnog upravljanja. Prvo, u skladu sa zahtjevima obrade dijela, koristi se profesionalni softver za programiranje ili se ručno pišu CNC programi. Program sadrži informacije kao što su tehnološki parametri, putanja alata i instrukcije kretanja obrade dijela, predstavljene u obliku kodova. Zatim se napisani CNC program unosi u CNC uređaj putem nosača informacija (kao što je USB disk, mrežna veza itd.). CNC uređaj dekodira i vrši aritmetičku obradu programa, pretvarajući instrukcije koda u programu u signale upravljanja kretanjem za svaku koordinatnu osu alatne mašine i druge pomoćne kontrolne signale. Pogonski sistem pokreće motore da rade u skladu sa ovim kontrolnim signalima, pokrećući koordinatne ose alatne mašine da se kreću duž unaprijed određene putanje i brzine, istovremeno kontrolišući brzinu rotacije vretena, pomak alata za rezanje i druge radnje. Tokom procesa obrade, uređaji za detekciju prate stanje kretanja i parametre obrade alatne mašine u realnom vremenu i prenose povratne informacije CNC uređaju. CNC uređaj vrši podešavanja i korekcije u realnom vremenu u skladu sa povratnim informacijama kako bi se osigurala preciznost i kvalitet obrade. Konačno, alatna mašina automatski završava obradu dijela prema zahtjevima programa, dobijajući gotov dio koji ispunjava zahtjeve konstrukcijskog crteža.
IV. Karakteristike i prednosti CNC alatnih mašina
Visoka preciznost: CNC alatne mašine mogu postići preciznost obrade na mikronskom ili čak nanometarskom nivou putem precizne kontrole CNC sistema i visokopreciznih uređaja za detekciju i povratnu informaciju. Na primjer, pri obradi lopatica avionskih motora, CNC alatne mašine mogu precizno obrađivati složene zakrivljene površine lopatica, osiguravajući preciznost oblika i kvalitet površine lopatica, čime se poboljšavaju performanse i pouzdanost motora.
Visoka efikasnost: CNC alatne mašine imaju relativno visok stepen automatizacije i mogućnosti brzog odziva, omogućavajući operacije kao što su rezanje velikom brzinom, brzo posmakanje i automatska izmjena alata, značajno skraćujući vrijeme obrade dijelova. U poređenju sa tradicionalnim alatnim mašinama, efikasnost obrade može se povećati nekoliko puta ili čak desetina puta. Na primjer, u masovnoj proizvodnji automobilskih dijelova, CNC alatne mašine mogu brzo završiti obradu različitih složenih dijelova, poboljšavajući efikasnost proizvodnje i ispunjavajući zahtjeve masovne proizvodnje u automobilskoj industriji.
Visoka fleksibilnost: CNC alatne mašine se mogu lako prilagoditi zahtjevima obrade različitih dijelova modificiranjem CNC programa, bez potrebe za složenim podešavanjem alatnih nosača i modifikacijama mehaničke strukture alatne mašine. Ovo omogućava preduzećima da brzo reaguju na promjene na tržištu i ostvare viševarijantnu, maloserijsku proizvodnju. Na primjer, u preduzećima za proizvodnju kalupa, CNC alatne mašine mogu brzo prilagoditi parametre obrade i putanje alata prema zahtjevima dizajna različitih kalupa, obrađujući različite oblike i veličine dijelova kalupa.
Dobra konzistentnost obrade: Budući da CNC alatne mašine obrađuju prema unaprijed postavljenom programu, a različiti parametri u procesu obrade ostaju stabilni, mogu osigurati da je kvalitet obrade iste serije dijelova vrlo konzistentan. Ovo je od velikog značaja za poboljšanje preciznosti montaže i ukupnih performansi proizvoda. Na primjer, kod obrade preciznih dijelova elektronskih proizvoda, CNC alatne mašine mogu osigurati da su dimenzijska preciznost i kvalitet površine svakog dijela isti, poboljšavajući brzinu prolaza i pouzdanost proizvoda.
Smanjenje intenziteta rada: Automatizovani proces obrade CNC alatnih mašina smanjuje ljudsku intervenciju. Operateri trebaju samo unositi programe, pratiti i obavljati jednostavne operacije utovara i istovara, što značajno smanjuje intenzitet rada. Istovremeno, smanjuje i greške u obradi i probleme sa kvalitetom uzrokovane ljudskim faktorom.
Visoka preciznost: CNC alatne mašine mogu postići preciznost obrade na mikronskom ili čak nanometarskom nivou putem precizne kontrole CNC sistema i visokopreciznih uređaja za detekciju i povratnu informaciju. Na primjer, pri obradi lopatica avionskih motora, CNC alatne mašine mogu precizno obrađivati složene zakrivljene površine lopatica, osiguravajući preciznost oblika i kvalitet površine lopatica, čime se poboljšavaju performanse i pouzdanost motora.
Visoka efikasnost: CNC alatne mašine imaju relativno visok stepen automatizacije i mogućnosti brzog odziva, omogućavajući operacije kao što su rezanje velikom brzinom, brzo posmakanje i automatska izmjena alata, značajno skraćujući vrijeme obrade dijelova. U poređenju sa tradicionalnim alatnim mašinama, efikasnost obrade može se povećati nekoliko puta ili čak desetina puta. Na primjer, u masovnoj proizvodnji automobilskih dijelova, CNC alatne mašine mogu brzo završiti obradu različitih složenih dijelova, poboljšavajući efikasnost proizvodnje i ispunjavajući zahtjeve masovne proizvodnje u automobilskoj industriji.
Visoka fleksibilnost: CNC alatne mašine se mogu lako prilagoditi zahtjevima obrade različitih dijelova modificiranjem CNC programa, bez potrebe za složenim podešavanjem alatnih nosača i modifikacijama mehaničke strukture alatne mašine. Ovo omogućava preduzećima da brzo reaguju na promjene na tržištu i ostvare viševarijantnu, maloserijsku proizvodnju. Na primjer, u preduzećima za proizvodnju kalupa, CNC alatne mašine mogu brzo prilagoditi parametre obrade i putanje alata prema zahtjevima dizajna različitih kalupa, obrađujući različite oblike i veličine dijelova kalupa.
Dobra konzistentnost obrade: Budući da CNC alatne mašine obrađuju prema unaprijed postavljenom programu, a različiti parametri u procesu obrade ostaju stabilni, mogu osigurati da je kvalitet obrade iste serije dijelova vrlo konzistentan. Ovo je od velikog značaja za poboljšanje preciznosti montaže i ukupnih performansi proizvoda. Na primjer, kod obrade preciznih dijelova elektronskih proizvoda, CNC alatne mašine mogu osigurati da su dimenzijska preciznost i kvalitet površine svakog dijela isti, poboljšavajući brzinu prolaza i pouzdanost proizvoda.
Smanjenje intenziteta rada: Automatizovani proces obrade CNC alatnih mašina smanjuje ljudsku intervenciju. Operateri trebaju samo unositi programe, pratiti i obavljati jednostavne operacije utovara i istovara, što značajno smanjuje intenzitet rada. Istovremeno, smanjuje i greške u obradi i probleme sa kvalitetom uzrokovane ljudskim faktorom.
V. Klasifikacija CNC alatnih mašina
Klasifikacija prema primjeni procesa:
CNC alatne mašine za rezanje metala: Kao što su CNC strugovi, CNC glodalice, CNC bušilice, CNC bušilice, CNC brusilice, CNC mašine za obradu zupčanika itd. Uglavnom se koriste za obradu rezanjem različitih metalnih dijelova i mogu obrađivati različite oblike kao što su ravni, zakrivljene površine, navoji, rupe i zupčanici. Na primjer, CNC strugovi se uglavnom koriste za tokarenje dijelova vratila i diskova; CNC glodalice su pogodne za obradu složenih ravni i zakrivljenih površina.
CNC alatne mašine za oblikovanje metala: Uključujući CNC mašine za savijanje, CNC prese, CNC mašine za savijanje cijevi itd. Uglavnom se koriste za obradu oblikovanja metalnih limova i cijevi, kao što su procesi savijanja, štancanja i savijanja. Na primjer, u industriji obrade limova, CNC mašina za savijanje može precizno savijati metalne limove prema postavljenom uglu i veličini, proizvodeći različite oblike dijelova od lima.
Specijalne CNC alatne mašine za obradu: Kao što su CNC mašine za elektroerozijsku obradu, CNC mašine za rezanje žicom, CNC laserske mašine za obradu itd. Koriste se za obradu nekih dijelova sa posebnim zahtjevima za materijal ili oblik, postižući uklanjanje materijala ili obradu posebnim metodama obrade kao što su električno erozijsko pražnjenje i zračenje laserskim snopom. Na primjer, CNC mašina za elektroerozijsku obradu može obrađivati dijelove kalupa visoke tvrdoće i visoke žilavosti, što ima važnu primjenu u proizvodnji kalupa.
Druge vrste CNC alatnih mašina: Kao što su CNC mjerne mašine, CNC mašine za crtanje itd. Koriste se za pomoćne radove kao što su mjerenje dijelova, detekcija i crtanje.
Klasifikacija prema primjeni procesa:
CNC alatne mašine za rezanje metala: Kao što su CNC strugovi, CNC glodalice, CNC bušilice, CNC bušilice, CNC brusilice, CNC mašine za obradu zupčanika itd. Uglavnom se koriste za obradu rezanjem različitih metalnih dijelova i mogu obrađivati različite oblike kao što su ravni, zakrivljene površine, navoji, rupe i zupčanici. Na primjer, CNC strugovi se uglavnom koriste za tokarenje dijelova vratila i diskova; CNC glodalice su pogodne za obradu složenih ravni i zakrivljenih površina.
CNC alatne mašine za oblikovanje metala: Uključujući CNC mašine za savijanje, CNC prese, CNC mašine za savijanje cijevi itd. Uglavnom se koriste za obradu oblikovanja metalnih limova i cijevi, kao što su procesi savijanja, štancanja i savijanja. Na primjer, u industriji obrade limova, CNC mašina za savijanje može precizno savijati metalne limove prema postavljenom uglu i veličini, proizvodeći različite oblike dijelova od lima.
Specijalne CNC alatne mašine za obradu: Kao što su CNC mašine za elektroerozijsku obradu, CNC mašine za rezanje žicom, CNC laserske mašine za obradu itd. Koriste se za obradu nekih dijelova sa posebnim zahtjevima za materijal ili oblik, postižući uklanjanje materijala ili obradu posebnim metodama obrade kao što su električno erozijsko pražnjenje i zračenje laserskim snopom. Na primjer, CNC mašina za elektroerozijsku obradu može obrađivati dijelove kalupa visoke tvrdoće i visoke žilavosti, što ima važnu primjenu u proizvodnji kalupa.
Druge vrste CNC alatnih mašina: Kao što su CNC mjerne mašine, CNC mašine za crtanje itd. Koriste se za pomoćne radove kao što su mjerenje dijelova, detekcija i crtanje.
Klasifikacija prema putanji kontroliranog kretanja:
CNC alatne mašine sa upravljanjem od tačke do tačke: One kontrolišu samo tačan položaj alata za rezanje od jedne tačke do druge, bez uzimanja u obzir putanje alata za rezanje tokom kretanja, kao što su CNC bušilice, CNC bušilice, CNC mašine za probijanje itd. Kod obrade na CNC bušilici, potrebno je odrediti samo koordinate položaja rupe, a alat za rezanje se brzo pomjera na određenu poziciju i zatim izvodi operaciju bušenja, bez strogih zahtjeva u pogledu oblika putanje kretanja.
CNC alatne mašine sa linearnim upravljanjem: One ne samo da mogu kontrolisati početni i završni položaj alata za rezanje ili radnog stola, već i kontrolisati brzinu i putanju njihovog linearnog kretanja, sposobne za obradu stepenastih osovina, ravnih kontura itd. Na primjer, kada CNC strug tokari cilindričnu ili konusnu površinu, potrebno je kontrolisati alat za rezanje da se kreće duž prave linije, a istovremeno osigurati tačnost brzine i putanje kretanja.
CNC alatne mašine za konturno upravljanje: One mogu istovremeno kontinuirano upravljati dvije ili više koordinatnih osa, omogućavajući relativnom kretanju između alata za rezanje i obratka da zadovolji zahtjeve krivulje konture dijela, sposobne za obradu različitih složenih krivulja i zakrivljenih površina. Na primjer, CNC glodalice, obradni centri i druge višeosne simultane CNC alatne mašine mogu obrađivati složene površine slobodnog oblika u dijelovima za vazduhoplovstvo, šupljinama automobilskih kalupa itd.
CNC alatne mašine sa upravljanjem od tačke do tačke: One kontrolišu samo tačan položaj alata za rezanje od jedne tačke do druge, bez uzimanja u obzir putanje alata za rezanje tokom kretanja, kao što su CNC bušilice, CNC bušilice, CNC mašine za probijanje itd. Kod obrade na CNC bušilici, potrebno je odrediti samo koordinate položaja rupe, a alat za rezanje se brzo pomjera na određenu poziciju i zatim izvodi operaciju bušenja, bez strogih zahtjeva u pogledu oblika putanje kretanja.
CNC alatne mašine sa linearnim upravljanjem: One ne samo da mogu kontrolisati početni i završni položaj alata za rezanje ili radnog stola, već i kontrolisati brzinu i putanju njihovog linearnog kretanja, sposobne za obradu stepenastih osovina, ravnih kontura itd. Na primjer, kada CNC strug tokari cilindričnu ili konusnu površinu, potrebno je kontrolisati alat za rezanje da se kreće duž prave linije, a istovremeno osigurati tačnost brzine i putanje kretanja.
CNC alatne mašine za konturno upravljanje: One mogu istovremeno kontinuirano upravljati dvije ili više koordinatnih osa, omogućavajući relativnom kretanju između alata za rezanje i obratka da zadovolji zahtjeve krivulje konture dijela, sposobne za obradu različitih složenih krivulja i zakrivljenih površina. Na primjer, CNC glodalice, obradni centri i druge višeosne simultane CNC alatne mašine mogu obrađivati složene površine slobodnog oblika u dijelovima za vazduhoplovstvo, šupljinama automobilskih kalupa itd.
Klasifikacija prema karakteristikama pogonskih uređaja:
CNC alatne mašine sa otvorenom petljom upravljanja: Nema uređaja za povratnu informaciju o položaju. Signali instrukcija koje izdaje CNC sistem se jednosmjerno prenose na pogonski uređaj radi kontrole kretanja alatne mašine. Preciznost obrade uglavnom zavisi od mehaničke preciznosti same alatne mašine i preciznosti pogonskog motora. Ova vrsta alatne mašine ima jednostavnu strukturu, nisku cijenu, ali relativno nisku preciznost, pogodna za prilike sa niskim zahtjevima za preciznost obrade, kao što je neka jednostavna oprema za obuku ili gruba obrada dijelova sa niskim zahtjevima za preciznost.
CNC alatne mašine sa zatvorenom petljom upravljanja: Uređaj za povratnu informaciju o položaju instaliran je na pokretnom dijelu alatne mašine kako bi se u realnom vremenu detektovao stvarni položaj kretanja alatne mašine i vratili rezultati detekcije CNC sistemu. CNC sistem upoređuje i izračunava povratne informacije sa signalom instrukcije, podešava izlaz pogonskog uređaja, čime se postiže precizna kontrola kretanja alatne mašine. CNC alatne mašine sa zatvorenom petljom upravljanja imaju veću preciznost obrade, ali je struktura sistema složena, troškovi su visoki, a otklanjanje grešaka i održavanje su teški, često se koriste u situacijama visoke preciznosti obrade, kao što su vazduhoplovstvo, proizvodnja preciznih kalupa itd.
CNC alatne mašine sa poluzatvorenom petljom upravljanja: Uređaj za povratnu informaciju o položaju ugrađen je na kraj pogonskog motora ili na kraj vijka, detektujući ugao rotacije ili pomjeranje motora ili vijka, indirektno zaključujući položaj pokretnog dijela alatne mašine. Njegova preciznost upravljanja je između one otvorene i zatvorene petlje. Ova vrsta alatne mašine ima relativno jednostavnu strukturu, umjerenu cijenu i jednostavno otklanjanje grešaka, te se široko koristi u mehaničkoj obradi.
CNC alatne mašine sa otvorenom petljom upravljanja: Nema uređaja za povratnu informaciju o položaju. Signali instrukcija koje izdaje CNC sistem se jednosmjerno prenose na pogonski uređaj radi kontrole kretanja alatne mašine. Preciznost obrade uglavnom zavisi od mehaničke preciznosti same alatne mašine i preciznosti pogonskog motora. Ova vrsta alatne mašine ima jednostavnu strukturu, nisku cijenu, ali relativno nisku preciznost, pogodna za prilike sa niskim zahtjevima za preciznost obrade, kao što je neka jednostavna oprema za obuku ili gruba obrada dijelova sa niskim zahtjevima za preciznost.
CNC alatne mašine sa zatvorenom petljom upravljanja: Uređaj za povratnu informaciju o položaju instaliran je na pokretnom dijelu alatne mašine kako bi se u realnom vremenu detektovao stvarni položaj kretanja alatne mašine i vratili rezultati detekcije CNC sistemu. CNC sistem upoređuje i izračunava povratne informacije sa signalom instrukcije, podešava izlaz pogonskog uređaja, čime se postiže precizna kontrola kretanja alatne mašine. CNC alatne mašine sa zatvorenom petljom upravljanja imaju veću preciznost obrade, ali je struktura sistema složena, troškovi su visoki, a otklanjanje grešaka i održavanje su teški, često se koriste u situacijama visoke preciznosti obrade, kao što su vazduhoplovstvo, proizvodnja preciznih kalupa itd.
CNC alatne mašine sa poluzatvorenom petljom upravljanja: Uređaj za povratnu informaciju o položaju ugrađen je na kraj pogonskog motora ili na kraj vijka, detektujući ugao rotacije ili pomjeranje motora ili vijka, indirektno zaključujući položaj pokretnog dijela alatne mašine. Njegova preciznost upravljanja je između one otvorene i zatvorene petlje. Ova vrsta alatne mašine ima relativno jednostavnu strukturu, umjerenu cijenu i jednostavno otklanjanje grešaka, te se široko koristi u mehaničkoj obradi.
VI. Primjena CNC alatnih mašina u modernoj proizvodnji
Vazduhoplovna oblast: Vazduhoplovni dijelovi imaju karakteristike kao što su složeni oblici, visoki zahtjevi za preciznost i teško obrađivani materijali. Visoka preciznost, visoka fleksibilnost i mogućnosti višeosne simultane obrade CNC alatnih mašina čine ih ključnom opremom u vazduhoplovnoj proizvodnji. Na primjer, komponente poput lopatica, impelera i kućišta avionskih motora mogu se precizno obraditi sa složenim zakrivljenim površinama i unutrašnjim strukturama pomoću petoosnog centra za simultanu obradu, osiguravajući performanse i pouzdanost dijelova; velike strukturne komponente poput krila aviona i okvira trupa mogu se obraditi CNC portalnim glodalicama i drugom opremom, ispunjavajući njihove visoke zahtjeve za preciznost i visoku čvrstoću, poboljšavajući ukupne performanse i sigurnost aviona.
Područje proizvodnje automobila: Automobilska industrija ima veliki obim proizvodnje i širok asortiman dijelova. CNC alatne mašine igraju važnu ulogu u obradi automobilskih dijelova, kao što je obrada ključnih komponenti kao što su blokovi motora, glave cilindara, radilice i bregaste osovine, kao i proizvodnja kalupa za karoseriju automobila. CNC tokarilice, CNC glodalice, obradni centri itd. mogu postići efikasnu i visokopreciznu obradu, osiguravajući kvalitet i konzistentnost dijelova, poboljšavajući preciznost montaže i performanse automobila. Istovremeno, fleksibilne mogućnosti obrade CNC alatnih mašina također zadovoljavaju zahtjeve višemodelne, maloserijske proizvodnje u automobilskoj industriji, pomažući automobilskim preduzećima da brzo lansiraju nove modele i poboljšaju svoju konkurentnost na tržištu.
Područje brodogradnje: Brodogradnja uključuje obradu velikih čeličnih konstrukcijskih komponenti, kao što su dijelovi trupa broda i brodski propeleri. CNC oprema za rezanje (kao što su CNC rezači plamenom, CNC rezači plazmom) može precizno rezati čelične ploče, osiguravajući kvalitet i dimenzijsku preciznost reznih ivica; CNC bušilice, CNC portalne mašine itd. koriste se za obradu komponenti kao što su blok motora i sistem osovina brodskih motora, kao i raznih složenih strukturnih komponenti brodova, poboljšavajući efikasnost i kvalitet obrade i skraćujući period izgradnje brodova.
Područje obrade kalupa: Kalupi su osnovna procesna oprema u industrijskoj proizvodnji, a njihova preciznost i kvalitet direktno utiču na kvalitet i efikasnost proizvodnje. CNC alatne mašine se široko koriste u obradi kalupa. Od grube do fine obrade kalupa, mogu se koristiti različite vrste CNC alatnih mašina za dovršetak. Na primjer, CNC obradni centar može obavljati višeprocesnu obradu kao što su glodanje, bušenje i narezivanje navoja u šupljini kalupa; CNC mašine za elektroerozijsku obradu i CNC mašine za rezanje žicom koriste se za obradu nekih specijalno oblikovanih i visokopreciznih dijelova kalupa, kao što su uski žljebovi i oštri uglovi, sposobni za proizvodnju visokopreciznih, složeno oblikovanih kalupa koji zadovoljavaju zahtjeve elektronike, kućanskih aparata, automobilske industrije itd.
Polje elektronskih informacija: U proizvodnji elektronskih informacionih proizvoda, CNC alatne mašine se koriste za obradu različitih preciznih dijelova, kao što su kućišta mobilnih telefona, matične ploče računara, kalupi za pakovanje čipova itd. CNC obradni centar može postići brze i precizne operacije glodanja, bušenja, graviranja itd. na ovim dijelovima, osiguravajući dimenzionalnu preciznost i kvalitet površine dijelova, poboljšavajući performanse i izgled elektronskih proizvoda. Istovremeno, s razvojem elektronskih proizvoda prema minijaturizaciji, laganoj težini i visokim performansama, široko se primjenjuje i tehnologija mikroobrade CNC alatnih mašina, sposobna za obradu malih struktura i karakteristika mikronskog ili čak nanometarskog nivoa.
Vazduhoplovna oblast: Vazduhoplovni dijelovi imaju karakteristike kao što su složeni oblici, visoki zahtjevi za preciznost i teško obrađivani materijali. Visoka preciznost, visoka fleksibilnost i mogućnosti višeosne simultane obrade CNC alatnih mašina čine ih ključnom opremom u vazduhoplovnoj proizvodnji. Na primjer, komponente poput lopatica, impelera i kućišta avionskih motora mogu se precizno obraditi sa složenim zakrivljenim površinama i unutrašnjim strukturama pomoću petoosnog centra za simultanu obradu, osiguravajući performanse i pouzdanost dijelova; velike strukturne komponente poput krila aviona i okvira trupa mogu se obraditi CNC portalnim glodalicama i drugom opremom, ispunjavajući njihove visoke zahtjeve za preciznost i visoku čvrstoću, poboljšavajući ukupne performanse i sigurnost aviona.
Područje proizvodnje automobila: Automobilska industrija ima veliki obim proizvodnje i širok asortiman dijelova. CNC alatne mašine igraju važnu ulogu u obradi automobilskih dijelova, kao što je obrada ključnih komponenti kao što su blokovi motora, glave cilindara, radilice i bregaste osovine, kao i proizvodnja kalupa za karoseriju automobila. CNC tokarilice, CNC glodalice, obradni centri itd. mogu postići efikasnu i visokopreciznu obradu, osiguravajući kvalitet i konzistentnost dijelova, poboljšavajući preciznost montaže i performanse automobila. Istovremeno, fleksibilne mogućnosti obrade CNC alatnih mašina također zadovoljavaju zahtjeve višemodelne, maloserijske proizvodnje u automobilskoj industriji, pomažući automobilskim preduzećima da brzo lansiraju nove modele i poboljšaju svoju konkurentnost na tržištu.
Područje brodogradnje: Brodogradnja uključuje obradu velikih čeličnih konstrukcijskih komponenti, kao što su dijelovi trupa broda i brodski propeleri. CNC oprema za rezanje (kao što su CNC rezači plamenom, CNC rezači plazmom) može precizno rezati čelične ploče, osiguravajući kvalitet i dimenzijsku preciznost reznih ivica; CNC bušilice, CNC portalne mašine itd. koriste se za obradu komponenti kao što su blok motora i sistem osovina brodskih motora, kao i raznih složenih strukturnih komponenti brodova, poboljšavajući efikasnost i kvalitet obrade i skraćujući period izgradnje brodova.
Područje obrade kalupa: Kalupi su osnovna procesna oprema u industrijskoj proizvodnji, a njihova preciznost i kvalitet direktno utiču na kvalitet i efikasnost proizvodnje. CNC alatne mašine se široko koriste u obradi kalupa. Od grube do fine obrade kalupa, mogu se koristiti različite vrste CNC alatnih mašina za dovršetak. Na primjer, CNC obradni centar može obavljati višeprocesnu obradu kao što su glodanje, bušenje i narezivanje navoja u šupljini kalupa; CNC mašine za elektroerozijsku obradu i CNC mašine za rezanje žicom koriste se za obradu nekih specijalno oblikovanih i visokopreciznih dijelova kalupa, kao što su uski žljebovi i oštri uglovi, sposobni za proizvodnju visokopreciznih, složeno oblikovanih kalupa koji zadovoljavaju zahtjeve elektronike, kućanskih aparata, automobilske industrije itd.
Polje elektronskih informacija: U proizvodnji elektronskih informacionih proizvoda, CNC alatne mašine se koriste za obradu različitih preciznih dijelova, kao što su kućišta mobilnih telefona, matične ploče računara, kalupi za pakovanje čipova itd. CNC obradni centar može postići brze i precizne operacije glodanja, bušenja, graviranja itd. na ovim dijelovima, osiguravajući dimenzionalnu preciznost i kvalitet površine dijelova, poboljšavajući performanse i izgled elektronskih proizvoda. Istovremeno, s razvojem elektronskih proizvoda prema minijaturizaciji, laganoj težini i visokim performansama, široko se primjenjuje i tehnologija mikroobrade CNC alatnih mašina, sposobna za obradu malih struktura i karakteristika mikronskog ili čak nanometarskog nivoa.
VII. Trendovi razvoja CNC alatnih mašina
Velika brzina i visoka preciznost: S kontinuiranim napretkom nauke o materijalima i proizvodne tehnologije, CNC alatne mašine će se razvijati prema većim brzinama rezanja i preciznosti obrade. Primjena novih materijala za alate za rezanje i tehnologija premazivanja, kao i optimizacija dizajna strukture alatnih mašina i napredni algoritmi upravljanja, dodatno će poboljšati performanse rezanja velikom brzinom i preciznost obrade CNC alatnih mašina. Na primjer, razvoj sistema vretena veće brzine, preciznijih linearnih vodilica i parova kugličnih vijaka, te usvajanje visokopreciznih uređaja za detekciju i povratnu informaciju i inteligentnih tehnologija upravljanja za postizanje preciznosti obrade na submikronskom ili čak nanometarskom nivou, ispunjavajući zahtjeve ultrapreciznih područja obrade.
Inteligentizacija: Budući CNC alatni strojevi će posjedovati jače inteligentne funkcije. Uvođenjem tehnologija umjetne inteligencije, strojnog učenja, analize velikih podataka itd., CNC alatni strojevi mogu postići funkcije kao što su automatsko programiranje, inteligentno planiranje procesa, adaptivno upravljanje, dijagnostika grešaka i prediktivno održavanje. Na primjer, alatni stroj može automatski generirati optimizirani CNC program prema trodimenzionalnom modelu dijela; tokom procesa obrade, može automatski prilagoditi parametre rezanja prema stanju obrade koje se prati u stvarnom vremenu kako bi se osigurala kvaliteta i efikasnost obrade; analizom podataka o radu alatnog stroja, može unaprijed predvidjeti moguće kvarove i na vrijeme izvršiti održavanje, smanjujući vrijeme zastoja, poboljšavajući pouzdanost i stopu iskorištenja alatnog stroja.
Višeosna simultana i složena obrada: Tehnologija višeosne simultane obrade će se dalje razvijati, a sve više CNC alatnih mašina će posjedovati petoosne ili više simultanih mogućnosti obrade kako bi se zadovoljili zahtjevi za jednokratnu obradu složenih dijelova. Istovremeno, stepen složene proizvodnje alatne mašine će se kontinuirano povećavati, integrišući više procesa obrade na jednoj alatnoj mašini, kao što su spoj za tokarenje i glodanje, spoj za glodanje i brušenje, aditivna proizvodnja i spoj za oduzimanje itd. Ovo može smanjiti vrijeme stezanja dijelova između različitih alatnih mašina, poboljšati preciznost i efikasnost obrade, skratiti proizvodni ciklus i smanjiti troškove proizvodnje. Na primjer, centar za obradu tokarenjem i glodanjem može završiti višeprocesnu obradu kao što su tokarenje, glodanje, bušenje i narezivanje navoja dijelova osovine u jednom stezanju, poboljšavajući preciznost obrade i kvalitet površine dijela.
Ozelenjavanje: U kontekstu sve strožih zahtjeva za zaštitu okoliša, CNC alatne mašine će posvetiti više pažnje primjeni zelenih proizvodnih tehnologija. Istraživanje i razvoj i usvajanje energetski štedljivih pogonskih sistema, sistema za hlađenje i podmazivanje, optimizacija dizajna strukture alatnih mašina radi smanjenja potrošnje materijala i rasipanja energije, razvoj ekološki prihvatljivih tekućina za rezanje i procesa rezanja, smanjenje buke, vibracija i emisija otpada tokom procesa obrade, postizanje održivog razvoja CNC alatnih mašina. Na primjer, usvajanje tehnologije mikropodmazivanja ili tehnologije suhog rezanja radi smanjenja količine korištene tekućine za rezanje, smanjenje zagađenja okoliša; optimizacijom sistema prijenosa i sistema upravljanja alatnom mašinom, poboljšanje efikasnosti korištenja energije, smanjenje potrošnje energije alatne mašine.
Umrežavanje i informatizacija: Razvojem industrijskog interneta i interneta stvari, CNC alatne mašine će postići duboku vezu sa eksternom mrežom, formirajući inteligentnu proizvodnu mrežu. Putem mreže mogu se postići daljinski nadzor, daljinsko upravljanje, daljinska dijagnostika i održavanje alatne mašine, kao i besprijekorna integracija sa sistemom upravljanja proizvodnjom preduzeća, sistemom dizajna proizvoda, sistemom upravljanja lancem snabdijevanja itd., postižući digitalnu proizvodnju i inteligentnu proizvodnju. Na primjer, menadžeri preduzeća mogu daljinski pratiti stanje rada, napredak proizvodnje i kvalitet obrade alatne mašine putem mobilnih telefona ili računara i prilagođavati plan proizvodnje na vrijeme; proizvođači alatnih mašina mogu daljinski održavati i nadograđivati prodate alatne mašine putem mreže, poboljšavajući kvalitet i efikasnost postprodajne usluge.
Velika brzina i visoka preciznost: S kontinuiranim napretkom nauke o materijalima i proizvodne tehnologije, CNC alatne mašine će se razvijati prema većim brzinama rezanja i preciznosti obrade. Primjena novih materijala za alate za rezanje i tehnologija premazivanja, kao i optimizacija dizajna strukture alatnih mašina i napredni algoritmi upravljanja, dodatno će poboljšati performanse rezanja velikom brzinom i preciznost obrade CNC alatnih mašina. Na primjer, razvoj sistema vretena veće brzine, preciznijih linearnih vodilica i parova kugličnih vijaka, te usvajanje visokopreciznih uređaja za detekciju i povratnu informaciju i inteligentnih tehnologija upravljanja za postizanje preciznosti obrade na submikronskom ili čak nanometarskom nivou, ispunjavajući zahtjeve ultrapreciznih područja obrade.
Inteligentizacija: Budući CNC alatni strojevi će posjedovati jače inteligentne funkcije. Uvođenjem tehnologija umjetne inteligencije, strojnog učenja, analize velikih podataka itd., CNC alatni strojevi mogu postići funkcije kao što su automatsko programiranje, inteligentno planiranje procesa, adaptivno upravljanje, dijagnostika grešaka i prediktivno održavanje. Na primjer, alatni stroj može automatski generirati optimizirani CNC program prema trodimenzionalnom modelu dijela; tokom procesa obrade, može automatski prilagoditi parametre rezanja prema stanju obrade koje se prati u stvarnom vremenu kako bi se osigurala kvaliteta i efikasnost obrade; analizom podataka o radu alatnog stroja, može unaprijed predvidjeti moguće kvarove i na vrijeme izvršiti održavanje, smanjujući vrijeme zastoja, poboljšavajući pouzdanost i stopu iskorištenja alatnog stroja.
Višeosna simultana i složena obrada: Tehnologija višeosne simultane obrade će se dalje razvijati, a sve više CNC alatnih mašina će posjedovati petoosne ili više simultanih mogućnosti obrade kako bi se zadovoljili zahtjevi za jednokratnu obradu složenih dijelova. Istovremeno, stepen složene proizvodnje alatne mašine će se kontinuirano povećavati, integrišući više procesa obrade na jednoj alatnoj mašini, kao što su spoj za tokarenje i glodanje, spoj za glodanje i brušenje, aditivna proizvodnja i spoj za oduzimanje itd. Ovo može smanjiti vrijeme stezanja dijelova između različitih alatnih mašina, poboljšati preciznost i efikasnost obrade, skratiti proizvodni ciklus i smanjiti troškove proizvodnje. Na primjer, centar za obradu tokarenjem i glodanjem može završiti višeprocesnu obradu kao što su tokarenje, glodanje, bušenje i narezivanje navoja dijelova osovine u jednom stezanju, poboljšavajući preciznost obrade i kvalitet površine dijela.
Ozelenjavanje: U kontekstu sve strožih zahtjeva za zaštitu okoliša, CNC alatne mašine će posvetiti više pažnje primjeni zelenih proizvodnih tehnologija. Istraživanje i razvoj i usvajanje energetski štedljivih pogonskih sistema, sistema za hlađenje i podmazivanje, optimizacija dizajna strukture alatnih mašina radi smanjenja potrošnje materijala i rasipanja energije, razvoj ekološki prihvatljivih tekućina za rezanje i procesa rezanja, smanjenje buke, vibracija i emisija otpada tokom procesa obrade, postizanje održivog razvoja CNC alatnih mašina. Na primjer, usvajanje tehnologije mikropodmazivanja ili tehnologije suhog rezanja radi smanjenja količine korištene tekućine za rezanje, smanjenje zagađenja okoliša; optimizacijom sistema prijenosa i sistema upravljanja alatnom mašinom, poboljšanje efikasnosti korištenja energije, smanjenje potrošnje energije alatne mašine.
Umrežavanje i informatizacija: Razvojem industrijskog interneta i interneta stvari, CNC alatne mašine će postići duboku vezu sa eksternom mrežom, formirajući inteligentnu proizvodnu mrežu. Putem mreže mogu se postići daljinski nadzor, daljinsko upravljanje, daljinska dijagnostika i održavanje alatne mašine, kao i besprijekorna integracija sa sistemom upravljanja proizvodnjom preduzeća, sistemom dizajna proizvoda, sistemom upravljanja lancem snabdijevanja itd., postižući digitalnu proizvodnju i inteligentnu proizvodnju. Na primjer, menadžeri preduzeća mogu daljinski pratiti stanje rada, napredak proizvodnje i kvalitet obrade alatne mašine putem mobilnih telefona ili računara i prilagođavati plan proizvodnje na vrijeme; proizvođači alatnih mašina mogu daljinski održavati i nadograđivati prodate alatne mašine putem mreže, poboljšavajući kvalitet i efikasnost postprodajne usluge.
VIII. Zaključak
Kao osnovna oprema u modernoj mehaničkoj obradi, CNC alatne mašine, sa svojim izuzetnim karakteristikama kao što su visoka preciznost, visoka efikasnost i visoka fleksibilnost, široko su primijenjene u brojnim oblastima kao što su vazduhoplovstvo, automobilska industrija, brodogradnja, obrada kalupa i elektronske informacije. S kontinuiranim napretkom nauke i tehnologije, CNC alatne mašine se razvijaju ka brzim, visokopreciznim, inteligentnim, višeosnim simultanim i složenim, zelenim, mrežnim i informatičkim mašinama itd. U budućnosti, CNC alatne mašine će nastaviti da predvode trend razvoja tehnologije mašinske proizvodnje, igrajući sve važniju ulogu u promovisanju transformacije i unapređenju proizvodne industrije i poboljšanju industrijske konkurentnosti zemlje. Preduzeća bi trebala aktivno obratiti pažnju na trendove razvoja CNC alatnih mašina, povećati intenzitet istraživanja i razvoja tehnologije i njegovanja talenata, u potpunosti iskoristiti prednosti CNC alatnih mašina, poboljšati vlastite nivoe proizvodnje i inovacijske kapacitete, te ostati nepobjediva u žestokoj tržišnoj konkurenciji.
Kao osnovna oprema u modernoj mehaničkoj obradi, CNC alatne mašine, sa svojim izuzetnim karakteristikama kao što su visoka preciznost, visoka efikasnost i visoka fleksibilnost, široko su primijenjene u brojnim oblastima kao što su vazduhoplovstvo, automobilska industrija, brodogradnja, obrada kalupa i elektronske informacije. S kontinuiranim napretkom nauke i tehnologije, CNC alatne mašine se razvijaju ka brzim, visokopreciznim, inteligentnim, višeosnim simultanim i složenim, zelenim, mrežnim i informatičkim mašinama itd. U budućnosti, CNC alatne mašine će nastaviti da predvode trend razvoja tehnologije mašinske proizvodnje, igrajući sve važniju ulogu u promovisanju transformacije i unapređenju proizvodne industrije i poboljšanju industrijske konkurentnosti zemlje. Preduzeća bi trebala aktivno obratiti pažnju na trendove razvoja CNC alatnih mašina, povećati intenzitet istraživanja i razvoja tehnologije i njegovanja talenata, u potpunosti iskoristiti prednosti CNC alatnih mašina, poboljšati vlastite nivoe proizvodnje i inovacijske kapacitete, te ostati nepobjediva u žestokoj tržišnoj konkurenciji.