Was ist eine CNC-Werkzeugmaschine? CNC-Werkzeugmaschine Drehen und Fräsen Funktion anwendungen und Werkzeugeinstellungen.

Einführung in die CNC-Bearbeitung:

Der CNC-Bearbeitung sprozess (Computer Numerical Control) wird in der Fertigung branche häufig verwendet, da er hilft, Werkzeugmaschinen mit Computern zu steuern. Bei diesem Herstellungsverfahren (CNC-Bearbeitung) wird die Bewegung der Werkzeuge mit einer vorprogrammierten Computer software gesteuert.

Werkzeugmaschinen, die mit diesem Verfahren gesteuert werden können, sind Drehmaschinen, Oberfräsen, Mühlen und Schleifmaschinen. Live-Bediener müssen die Befehle von Bearbeitung werkzeugen über Hebel, Räder und Tasten eingeben und führen.

Es gibt zwei Arten von CNC-Bearbeitung systemen. Sie sind a) Fräsen， b) Drehen

Jedes CNC-Bearbeitung system ist für die Herstellung unterschiedlicher Geometrien geeignet.

CNC-Fräsen: Es ist das beliebteste CNC-Maschinen system. Beim CNC-Fräsen wird das Teil auf dem Holz/Boden montiert und mit rotierenden Schneidwerkzeugen Material abgetragen.

• CNC-Fräsmaschine führt vertikale Operationen durch.
• Hier bewegt sich JOB und TOOL dreht sich.
• Es kann als BEARBEITUNGSZENTRUM bezeichnet werden.

Hinweis: JOB bedeutet hier das Material, das wir in gewünschter Form und Größe herstellen möchten.

"TOOL" ist einfach ein Werkzeug

CNC-Drehen: Bei CNC-Drehsystemen (auch Drehmaschinen genannt) wird das Teil auf einem rotierenden Spannfutter montiert und mit stationären Schneidwerkzeugen Material abgetragen. Drehteile werden in der Regel schneller (und kostengünstiger) hergestellt als gefräste Teile. Diese Systeme werden meist verwendet, um Teile mit zylindrischen Profilen herzustellen.

• CNC-Drehmaschine führt horizontale Operationen durch.
• Während dieses Vorgangs dreht sich JOB und TOOL bewegt sich.
• Es kann als DREHZENTRUM bezeichnet werden.

Verständnis der Hauptteile der CNC-Maschine:

Die Hauptteile der CNC-Maschine sind:

a) Eingabegeräte: Eingabegeräte helfen bei der Eingabe des Teileprogramms (Abfolge von Anweisungen, die die an einem Teil auszuführende Arbeit beschreiben) in die CNC-Maschine.

b) Maschinen steuereinheit (MCU): Die Maschinen steuereinheit (MCU) führt alle Steuerung vorgänge der CNC-Maschine aus. Es erfüllt verschiedene Funktionen wie:

• Lesen der codierten Anweisungen, die ihm zur Verfügung gestellt werden
• Dekodiert die kodierte Anweisung
• Implementiert Interpolation (linear, kreisförmig und spiralförmig), um Achsbewegung befehle zu generieren.
• Empfängt die Rückmeldungen von Position und Geschwindigkeit für jede Antriebsachse
• Implementiert die Hilfssteuer funktionen wie Kühlmittel oder Spindel ein/aus und Werkzeugwechsel

c) Werkzeugmaschine: Mit einem Schiebetisch und einer Spindel zur Steuerung steuern Werkzeugmaschinen die Position und Geschwindigkeit der Maschine. Der Maschinentisch wird in X- und Y-Achsen richtung und die Spindel in Z-Achsen richtung gesteuert.

d) Antriebssystem: Das Antriebssystem umfasst Verstärker schaltungen, Antriebsmotoren und Kugelgewindetriebe. Dieses System ist dafür verantwortlich, die Kugelumlaufspindel zu drehen, um den Maschinentisch zu positionieren.

e) Feedback-System: Das Feedback-System besteht aus Wandlern, die wie Sensoren wirken. Es wird auch als Messsystem bezeichnet. Das System ist auch mit Positions- und Geschwindigkeits aufnehmern ausgestattet, um die Position und Geschwindigkeit des sich befindenden Schneidwerkzeugs jederzeit zu überwachen.

f) Anzeigeeinheit: Die Anzeigeeinheit wird verwendet, um die Programme, Befehle und andere nützliche Daten der CNC-Maschine anzuzeigen.

Arbeiten der CNC-Maschine:

1) Zunächst wird das Teileprogramm in die MCU der CNC-Maschine eingefügt.
2) Entsprechend dem vorbereiteten Programm werden alle Daten in der Machine Control Unit (MCU) verarbeitet. Und es bereitet alle Bewegungsbefehle vor und sendet sie an das Fahrsystem.
3) Wenn die MCU die Bewegungsbefehle sendet, beginnt das Antriebssystem zu arbeiten. Es steuert auch die Bewegung und Geschwindigkeit der Werkzeugmaschine.
4) Das Feedback-System zeichnet die Positions- und Geschwindigkeitsmessung der Werkzeugmaschine auf und sendet ein Feedback-Signal an die MCU.
5) In der MCU werden die Feedback-Signale mit den Referenzsignalen verglichen.
Wenn ein Fehler auftritt, korrigiert die MCU und sendet neue Signale an die Werkzeugmaschine, damit der richtige Vorgang verarbeitet werden kann.
6) Die Anzeigeeinheit zeigt alle diese ausgeführten Programme, Befehle und anderen wichtigen Daten an.

CNC-Codierung:

Grundsätzlich erfolgt die CNC-Codierung in den Sprachen auf Maschinenebene. Je nach Anforderung wird die Codierung für die Funktion und Bedienung der CNC geändert.

Die Funktion der CNC-Maschine lässt sich grob wie folgt einteilen:
• Hilfsfunktion (M-CODE)
• Vorbereitungs- oder Hauptfunktion (G-Code)
• Spindelgeschwindigkeit Funktionen (S-Kodex)
• Vorschub-Funktion (F-Code)
• Werkzeugfunktion (T-Code)

M-Code
Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei der Hilfsfunktion um untergeordnete Aktionen in der CNC-Maschine. Es wird auch als M-CODE bezeichnet

Einige Beispiele für diese Funktion sind:
• Spindel EIN oder AUS
•    Tür öffnen
• Kühlmittel betrieb

Einige der gemeinsamen M-Codes in allen CNC-Maschinen sind wie folgt:
• M03- Spindel EIN im Uhrzeigersinn
• M04-Spindel EIN gegen den Uhrzeigersinn
• M05- Spindel AUS
• M07 oder M08 – Kühlmittel EIN
• M09- Kühlmittel AUS
• M30- Programmende/ Zurücksetzen/ Zurückspulen
HINWEIS: Hier bezieht sich die Spindel auf das Teil, das den JOB hält. Der Spindly kann an den Induktions- oder einen anderen Motor angeschlossen werden, wodurch er rotiert.

G-Code

G-Code ist eine Programmiersprache für CNC und weist Maschinen an, wo und wie sie sich bewegen sollen. Codes können je nach Typ, Fabrikat und Modell variieren.
Stichprobe:
G-Code steht für „geometrischer Code“ und folgt einigen Variationen des alphanumerischen Musters:
N## G## X## Y## Z## F## S## T## M##
• N: Zeilennummer
• G: Bewegung
• X: Horizontale Position | Y: Vertikale Position
• Z: Tiefe
• F: Vorschubgeschwindigkeit
• S: Spindeldrehzahl
• T: Werkzeugauswahl
• M: Sonstige Funktionen
• I und J: Inkrementeller Mittelpunkt eines Bogens
• R: Radius eines Bogens

Zum Beispiel,
G01 X1 Y1 F20 T01 M03 S500
Es würde im Allgemeinen eine lineare Vorschubbewegung (G01) zur gegebenen XY-Position mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 20 anzeigen. Es wird Werkzeug 1 (T01) verwendet und die Spindeldrehzahl beträgt 500. M03- Spindel EIN im Uhrzeigersinn

S-Code
S-Code konzentriert sich auf die Geschwindigkeit der Spindel. Da wir die Drehzahl der Spindel nicht auf einen beliebigen Wert einstellen können, gibt es eine Berechnung für die richtige Drehzahleinstellung. Wenn die richtige Geschwindigkeit nicht eingehalten wird, kann dies zu einem falschen 'Beenden' des JOBs führen.

Drehzahl der Spindel = S(U/min-Wert)
Hinweis: Wir müssen den Drehzahlwert herausfinden.

Die Drehzahl der Spindel hängt hauptsächlich von den 2 Hauptfaktoren wie folgt ab:

• Durchmesser des Werkzeugs oder Jobs
• Schnittgeschwindigkeit (d. h. die Metallabtragsrate)

SCHNITTGESCHWINDIGKEIT Vc= {(Umfang des Materials oder abgetragene Länge pro Umdrehung)*(Anzahl der Umdrehungen)}/ 1min
Vc= π* D*n/1 mm/min
Vc =π* D*n/1000 m/min
jetzt Umdrehung pro min U/min n= (Vc*1000)/π* D
Drehzahl lässt sich leicht berechnen.

BEISPIEL:
Betrachten Sie ein Beispiel für das zu entfernende Material mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Schnittgeschwindigkeit von 200 m/min
Antwort:
Gegeben D=100mm
     Vc=200m/min
U/min (n)=(Vc*1000)/π* D π =3.141(Standard)
U/min (n)=(200*1000)/(3.141*100)
n=636 U/min einzustellen für den guten Bearbeitungsprozess.

CODE:
S (U/min-Wert)
Beispiel S636 ---> dies hält die Drehzahl der Spindel bei dieser U/min.

F-Code

Der F-Code befasst sich mit der Bewegung des Werkzeugs für die erforderliche Ausgabeform.
Es kann auf zwei Arten wie folgt codiert werden:
F (Geschwindigkeit in mm/min)
Zum Beispiel: Um die Geschwindigkeit des Werkzeugs auf 100 mm/min einzustellen; wir schreiben als F100
F(mm/Umdrehung)
Zum Beispiel: Um 100 mm Material in 1 min zu entfernen, schreiben wir als F100

T-Code

Diese Funktion ermittelt das geeignete Werkzeug für den korrekten Betrieb des JOBs.
Es wird ein Satz von Standard werkzeugen in der CNC aufgelistet und der Vorschub ändert das erforderliche Werkzeug automatisch.

Die Syntax des Werkzeugcodes kann wie folgt geschrieben werden:

T (Werkzeug nummer)(Offset nummer)

Beispiel:
T0101---->hier bestimmt die erste 01 die Werkzeug nummer und die nächste 01 bestimmt die Korrektur nummer des Werkzeugs

Vorteile der CNC-Bearbeitung:

+ Die CNC-Bearbeitung bietet eine hervorragende Genauigkeit und Wiederholbarkeit, und mit dieser Methode können Teile mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden, was sie ideal für High-End-Anwendungen macht.
+ CNC-Bearbeitung ist das wirtschaftlichste Fertigungsverfahren zur Herstellung von Metallteilen in geringen bis mittleren Stückzahlen.
+ Bediener können problemlos Änderungen und Verbesserungen vornehmen und die Verzögerungszeit reduzieren
+ CNC-Bearbeitung ermöglicht die Herstellung komplexer Konstruktionen mit hoher Genauigkeit in kürzester Zeit.
+ Die moderne Design software ermöglicht es dem Designer, die Herstelleridee zu simulieren. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, einen Prototyp oder ein Modell zu erstellen, was Zeit und Geld spart.
+ Es werden weniger Arbeiter benötigt, um eine CNC-Maschine zu bedienen und Arbeitskosten zu sparen.

Nachteile

Trotz der vielen Vorteile hat eine CNC-Maschine einige Nachteile. Und das sind:
- Bestimmte Geometrien der CNC-Bearbeitung sind entweder sehr aufwendig oder gar nicht herstellbar.
- Die Anlaufkosten der CNC-Bearbeitung sind im Vergleich zum 3D-Druck hoch, daher eignet sich CNC weniger für den kostengünstigen Prototypenbau (insbesondere für Kunststoffe).
- Die Kosten der CNC-Maschine sind im Vergleich zu einer manuell betriebenen Maschine sehr hoch.