Que son as máquinas CNC?

A historia das máquinas CNC
John T. Parsons (1913-2007) de Parsons Corporation en Traverse City, MI é considerado o pioneiro do control numérico, o precursor da moderna máquina CNC.Polo seu traballo, John Parsons foi chamado o pai da 2a revolución industrial.Necesitaba fabricar palas complexas de helicópteros e axiña deuse conta de que o futuro da fabricación era conectar máquinas a ordenadores.Hoxe as pezas fabricadas por CNC pódense atopar en case todas as industrias.Debido ás máquinas CNC, temos produtos menos caros, unha defensa nacional máis forte e un nivel de vida máis alto do que é posible nun mundo non industrializado.Neste artigo, exploraremos as orixes da máquina CNC, os diferentes tipos de máquinas CNC, os programas de máquinas CNC e as prácticas comúns dos talleres de máquinas CNC.

As máquinas atópanse co ordenador
En 1946, a palabra "computadora" significaba unha máquina de cálculo operada con tarxeta perforada.Aínda que a Parsons Corporation só fabricara unha hélice antes, John Parsons convenceu a Sikorsky Helicopter de que podían producir modelos extremadamente precisos para a montaxe e fabricación de hélices.Acabou inventando un método informático de tarxeta perforada para calcular puntos na pala do rotor dun helicóptero.Despois fixo que os operadores xiran as rodas a eses puntos nunha fresadora de Cincinnati.Realizou un concurso polo nome deste novo proceso e deu 50 dólares á persoa que acuñou "Control numérico" ou NC.

En 1958, presentou unha patente para conectar o ordenador á máquina.A súa solicitude de patente chegou tres meses antes do MIT, que estaba a traballar no concepto que el comezara.O MIT utilizou os seus conceptos para facer que o equipo orixinal e o licenciado do Sr. Parsons (Bendix) sublicense a IBM, Fujitusu e GE, entre outros.O concepto NC foi lento en incorporarse.Segundo o Sr. Parsons, as persoas que vendían a idea eran persoas informáticas en lugar de fabricar persoas.A principios dos anos 70, porén, o propio exército estadounidense popularizou o uso de computadoras NC construíndoas e alugándoas a numerosos fabricantes.O controlador CNC evolucionou paralelamente ao ordenador, impulsando cada vez máis produtividade e automatización nos procesos de fabricación, especialmente no mecanizado.

Que é o mecanizado CNC?
As máquinas CNC están fabricando pezas en todo o mundo para case todas as industrias.Crean cousas a partir de plásticos, metais, aluminio, madeira e moitos outros materiais duros.A palabra "CNC" significa control numérico por ordenador, pero hoxe todo o mundo chámalle CNC.Entón, como se define unha máquina CNC?Todas as máquinas automatizadas de control de movemento teñen tres compoñentes principais: unha función de mando, un sistema de condución/movemento e un sistema de retroalimentación.O mecanizado CNC é o proceso de usar unha máquina ferramenta controlada por ordenador para producir unha peza a partir de material sólido cunha forma diferente.

O CNC depende de instrucións dixitais que adoitan facerse en software de fabricación asistida por ordenador (CAM) ou deseño asistido por ordenador (CAD) como SolidWorks ou MasterCAM.O software escribe código G que o controlador da máquina CNC pode ler.O programa informático do controlador interpreta o deseño e move as ferramentas de corte e/ou a peza de traballo en varios eixes para cortar a forma desexada da peza.O proceso de corte automatizado é moito máis rápido e preciso que un movemento manual de ferramentas e pezas que se fai con pancas e engrenaxes en equipos máis antigos.As máquinas CNC modernas teñen varias ferramentas e fan moitos tipos de cortes.O número de planos de movemento (eixes) e o número e tipos de ferramentas ás que a máquina pode acceder automaticamente durante o proceso de mecanizado determinan o complexo que pode facer unha peza de traballo nun CNC.

Como usar unha máquina CNC?
Os maquinistas CNC deben adquirir habilidades tanto en programación como no traballo de metal para aproveitar ao máximo a potencia dunha máquina CNC.As escolas de comercio técnico e os programas de aprendizaxe adoitan iniciar aos estudantes en tornos manuais para coñecer como cortar metal.O maquinista debería ser capaz de visualizar as tres dimensións.Hoxe o software fai máis doado que nunca a fabricación de pezas complexas, porque a forma da peza pódese debuxar virtualmente e despois o software pode suxerir rutas de ferramentas para fabricar esas pezas.

Tipo de software comúnmente utilizado no proceso de mecanizado CNC
Debuxo Asistido por Computador (CAD)
O software CAD é o punto de partida para a maioría dos proxectos CNC.Hai moitos paquetes de software CAD diferentes, pero todos úsanse para crear deseños.Os programas CAD populares inclúen AutoCAD, SolidWorks e Rhino3D.Tamén hai solucións CAD baseadas na nube, e algunhas ofrecen capacidades CAM ou se integran co software CAM mellor que outras.

Fabricación Asistida por Computador (CAM)
As máquinas CNC adoitan usar programas creados por software CAM.CAM permite aos usuarios configurar unha "árbore de traballo" para organizar o fluxo de traballo, establecer rutas de ferramentas e executar simulacións de corte antes de que a máquina realice un corte real.Moitas veces, os programas CAM funcionan como complementos para o software CAD e xeran código g que indica ás ferramentas CNC e ás pezas móbiles da peza a onde ir.Os asistentes do software CAM facilitan que nunca a programación dunha máquina CNC.O software CAM popular inclúe Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks e Solidcam.Mastercam e Edgecam representan case o 50% da cota de mercado CAM de gama alta segundo un informe de 2015.

Que é un control numérico distribuído?
Control numérico directo que se converteu en control numérico distribuído (DNC)
Utilizáronse controis numéricos directos para xestionar os programas NC e os parámetros da máquina.Permitiu que os programas se desprazasen a través dunha rede desde un ordenador central ata ordenadores integrados coñecidos como unidades de control de máquinas (MCU).Orixinalmente chamado "Control numérico directo", evitouse a necesidade de cinta de papel, pero cando a computadora caeu, todas as súas máquinas caeron.

O Control Numérico Distribuido utiliza unha rede de ordenadores para coordinar o funcionamento de varias máquinas alimentando un programa ao CNC.A memoria do CNC contén o programa e o operador pode recoller, editar e devolver o programa.

Os programas DNC modernos poden facer o seguinte:
● Edición: pode executar un programa NC mentres se editan outros.
● Comparar: compare os programas NC orixinais e editados en paralelo e vexa as edicións.
● Reiniciar: cando unha ferramenta rompe, o programa pódese deter e reiniciarse onde o deixou.
● Seguimento de traballos: os operadores poden rexistrar traballos e facer un seguimento da configuración e do tempo de execución, por exemplo.
● Mostrar debuxos: mostrar fotos, debuxos CAD de ferramentas, accesorios e pezas de acabado.
● Interfaces de pantalla avanzadas – Mecanizado dun toque.
● Xestión avanzada de bases de datos: organiza e mantén os datos onde se poden recuperar facilmente.

Recopilación de datos de fabricación (MDC)
O software MDC pode incluír todas as funcións do software DNC ademais de recoller datos adicionais e analizalos para determinar a eficacia global do equipo (OEE).A eficacia global do equipo depende do seguinte: Calidade: o número de produtos que cumpren os estándares de calidade de todos os produtos producidos. Dispoñibilidade: porcentaxe do tempo planificado que o equipo especificado está a traballar ou produce pezas. Rendemento: velocidade de funcionamento real en comparación co funcionamento planificado ou ideal. taxa do equipamento.

OEE = Calidade x Dispoñibilidade x Rendemento
OEE é unha métrica de rendemento clave (KPI) para moitos talleres de máquinas.

Solucións de monitorización de máquinas
O software de monitorización de máquinas pódese incorporar ao software DNC ou MDC ou adquirirse por separado.Coas solucións de monitorización de máquinas, os datos da máquina como a configuración, o tempo de execución e o tempo de inactividade recóllense automaticamente e combínanse con datos humanos, como códigos de razón, para proporcionar unha comprensión histórica e en tempo real de como se executan os traballos.As máquinas CNC modernas recollen ata 200 tipos de datos, e o software de monitorización de máquinas pode facer que eses datos sexan útiles para todos, desde a planta ata o piso superior.Empresas como Memex ofrecen software (Tempus) que toma datos de calquera tipo de máquina CNC e inscríbese nun formato de base de datos estandarizado que se pode mostrar en gráficos e gráficos significativos.Un estándar de datos utilizado pola maioría das solucións de monitorización de máquinas que gañou terreo nos EUA chámase MTConnect.Hoxe moitas máquinas ferramenta CNC novas veñen equipadas para proporcionar datos neste formato.As máquinas máis antigas aínda poden proporcionar información valiosa cos adaptadores.A supervisión de máquinas para máquinas CNC incorporouse só nos últimos anos e sempre están en desenvolvemento novas solucións de software.

Cales son os diferentes tipos de máquinas CNC?
Hoxe en día hai innumerables tipos diferentes de máquinas CNC.As máquinas CNC son máquinas-ferramentas que cortan ou moven o material segundo se programa no controlador, como se describe anteriormente.O tipo de corte pode variar desde corte por plasma ata corte con láser, fresado, fresado e tornos.As máquinas CNC poden incluso recoller e mover elementos nunha cadea de montaxe.

A continuación móstranse os tipos básicos de máquinas CNC:
Tornos:Este tipo de CNC xira a peza e move a ferramenta de corte á peza.Un torno básico é de 2 eixes, pero pódense engadir moitos máis eixes para aumentar a complexidade do corte posible.O material xira sobre un fuso e é presionado contra unha ferramenta de moer ou tallar que dá a forma desexada.Os tornos utilízanse para facer obxectos simétricos como esferas, conos ou cilindros.Moitas máquinas CNC son multifunción e combinan todo tipo de corte.

Routers:As fresadoras CNC adoitan usarse para cortar grandes dimensións en madeira, metal, chapas e plásticos.Os routers estándar funcionan en coordenadas de 3 eixes, polo que poden cortar en tres dimensións.Non obstante, tamén podes mercar máquinas de 4,5 e 6 eixes para modelos prototipo e formas complexas.

Fresado:As fresadoras manuais usan volantes e parafusos para articular unha ferramenta de corte nunha peza de traballo.Nun molino CNC, o CNC move os parafusos de esfera de alta precisión ás coordenadas exactas programadas.As fresadoras CNC teñen unha gran variedade de tamaños e tipos e poden funcionar en varios eixes.

Cortadores de plasma:O cortador de plasma CNC utiliza un potente láser para cortar.A maioría dos cortadores de plasma cortan formas programadas de follas ou placas.

Impresora 3D:Unha impresora 3D usa o programa para indicarlle onde colocar pequenos anacos de material para construír a forma desexada.As pezas 3D constrúense capa por capa cun láser para solidificar o líquido ou a potencia a medida que as capas medran.

Máquina de selección e colocación:Unha máquina CNC "pick and place" funciona de xeito similar a un enrutador CNC, pero en lugar de cortar material, a máquina ten moitas pequenas boquillas que recollen compoñentes mediante un baleiro, móvenos ao lugar desexado e colócanos.Utilízanse para facer mesas, placas base de ordenadores e outros conxuntos eléctricos (entre outras cousas).

As máquinas CNC poden facer moitas cousas.Hoxe a tecnoloxía informática pódese poñer en prácticamente unha máquina imaxinable.O CNC substitúe a interface humana necesaria para mover pezas da máquina para obter o resultado desexado.Os CNC actuais son capaces de comezar con materia prima, como un bloque de aceiro, e facer unha peza moi complexa con tolerancias precisas e unha repetibilidade sorprendente.

Xuntando todo: como os talleres de máquinas CNC fan pezas
O funcionamento dun CNC implica tanto o ordenador (controlador) como unha configuración física.Un proceso típico de taller mecánico é o seguinte:

Un enxeñeiro de deseño crea o deseño no programa CAD e envíao a un programador CNC.O programador abre o ficheiro no programa CAM para decidir as ferramentas necesarias e crear o programa NC para o CNC.El ou ela envía o programa NC á máquina CNC e proporciona unha lista da configuración correcta de ferramentas a un operador.Un operador de configuración carga as ferramentas segundo se indica e carga a materia prima (ou peza).A continuación, executa pezas de mostra e mídeas con ferramentas de garantía de calidade para verificar que a máquina CNC está a fabricar pezas segundo as especificacións.Normalmente, o operador de configuración proporciona un primeiro artigo ao departamento de calidade que verifica todas as dimensións e asina a configuración.A máquina CNC ou as máquinas asociadas están cargadas con materia prima suficiente para fabricar o número desexado de pezas, e un operador de máquina está ao seu carón para garantir que a máquina segue funcionando, facendo pezas conforme ás especificacións.e ten materia prima.Dependendo do traballo, moitas veces é posible executar máquinas CNC "apagadas" sen ningún operador presente.As pezas rematadas móvense automaticamente a unha área designada.

Os fabricantes de hoxe en día poden automatizar case calquera proceso tendo tempo, recursos e imaxinación suficientes.A materia prima pode entrar nunha máquina e as pezas rematadas poden saír empaquetadas listas para usar.Os fabricantes dependen dunha ampla gama de máquinas CNC para facer as cousas de forma rápida, precisa e rendible.