Numeerinen ohjaus (lyhennetty CNC ; eng. computer numerical control , lyhenne CNC - tietokone numeerinen ohjaus ) - tekniikan ala, joka liittyy digitaalisten laskentalaitteiden käyttöön tuotantoprosessien ohjaamiseen [1] .
CNC-laitteita voivat edustaa:
Vaihdettavia ohjelmia , jotka on painettu reikäkorteille binäärikoodilla, käytettiin jo vuonna 1804 luoduissa jacquard-kutomakoneissa . Rei'itettyihin kortteihin koodattiin kaksi mahdollista toimilaitteen asentoa - sukkulaa laskemalla tai nostamalla oli mahdollista ohjelmoida yksinkertaisia yksivärisiä kuvioita.
1800-luvulla kehitettiin nokkamekanismiin perustuvia mekaanisia toimilaitteita , jotka ovat samanlaisia kuin mekaanisessa pianossa . Vaikka ne mahdollistivat työstötyökalujen liikeparametrien sujuvan vaihtelun, työstöalgoritmin luominen vaati kappaleen täysikokoisten mallien luomista.
Ensimmäisen elektronisella numeerisella ohjauksella varustetun työstökoneen ( Eng. Numerical Control , NC ) keksijä on John Parsons ( John T. Parsons ), joka työskenteli insinöörinä isänsä yrityksessä Parsons Inc. , joka valmisti potkureita helikoptereihin toisen maailmansodan lopussa. Hän ehdotti ensimmäisenä koneen käyttöä potkureiden käsittelyyn, joka toimii rei'itetyistä korteista syötetyn ohjelman mukaan. Ensimmäistä kertaa askelmittareita käytettiin käyttölaitteena .
Vuonna 1949 Yhdysvaltain ilmavoimat rahoittivat Parsons Inc.:tä. työstökoneen kehittäminen monimutkaisten muotoisten lentokoneiden osien ääriviivajyrsimiseen . Yritys ei kuitenkaan pystynyt saamaan työtä päätökseen itse ja kääntyi Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) servomekaniikan laboratorioon saadakseen apua. Parsons Inc:n yhteistyö MIT:n kanssa jatkui vuoteen 1950 asti. Samana vuonna MIT osti jyrsinkoneyhtiön Hydro-Telin ja lopetti yhteistyön Parsons Inc :n kanssa. , joka on tehnyt itsenäisen sopimuksen ilmavoimien kanssa CNC-jyrsinkoneen luomisesta.
Syyskuussa 1952 kone esiteltiin ensimmäisen kerran yleisölle - siitä julkaistiin artikkeli Scientific American -lehdessä . Konetta ohjattiin rei'iteipillä .
Ensimmäinen CNC-kone oli erityisen monimutkainen, eikä sitä voitu käyttää tuotantoympäristössä. Ensimmäisen massatuotannon CNC-laitteen loi Bendix Corp. vuonna 1954 ja ensi vuodesta alkaen sitä alettiin asentaa työstökoneisiin. CNC-koneiden yleinen käyttöönotto on ollut hidasta. Yrittäjät suhtautuivat uuteen teknologiaan epäluuloisesti. Yhdysvaltain puolustusministeriö joutui valmistamaan 120 CNC-konetta omalla kustannuksellaan vuokratakseen ne yksityisille yrityksille.
Ensimmäiset Neuvostoliiton CNC-koneet teolliseen käyttöön ovat 1K62PU-ruuvileikkaussorvi ja 1541P-sorvi. Nämä koneet luotiin 1960-luvun ensimmäisellä puoliskolla. Koneet toimivat yhdessä ohjausjärjestelmien, kuten PRS-3K ja muiden kanssa. Sitten kehitettiin CNC-pystyjyrsinkoneet 6H13 ohjausjärjestelmällä "Kontur-ZP". Seuraavina vuosina sorveissa käytettiin laajimmin Neuvostoliiton/Venäjän tuotannon 2P22 ja " Electronics NTs-31 " CNC-järjestelmiä . . Neuvostoliiton perus-CNC-järjestelmät olivat NTs-31 ja 2P22 (sorvausryhmä) ja 2S42 ja 2P32 (jyrsintäryhmä).
Teollisuuden CNC-laitteiden omien näytteiden sarjatuotanto hallittiin Bulgariassa [2] .
Numeerinen ohjaus on ominaista myös nykyaikaisten teollisuusrobottien ohjausjärjestelmille .
Lyhenne "CNC" vastaa kahta englanninkielistä kieltä - NC ja CNC - heijastaa laitteiden ohjausjärjestelmien kehityksen kehitystä.
Malli on mahdollista toteuttaa keskitetyllä työasemalla (esimerkiksi ABB Robot Studio , Microsoft Robotics Developer Studio ), jonka jälkeen ohjelma ladataan lähetyksenä teollisuusverkon kautta.
Suurimmat numeerisella ohjauksella varustettujen työstökoneiden valmistajat vuonna 2013 ovat Saksa (14 miljardia dollaria), Japani (13 miljardia dollaria), Kiina (8 miljardia dollaria). Suurimmat työstökoneiden kuluttajat ovat: Kiina (11 miljardia dollaria), Yhdysvallat (8 miljardia dollaria), Saksa (7 miljardia dollaria) [3] .
Rakenteellisesti CNC sisältää:
Teollinen ohjain toimii ohjaimena , kuten: mikroprosessori , johon on rakennettu sulautettu järjestelmä ; ohjelmoitava logiikkaohjain tai monimutkaisempi ohjauslaite - teollisuustietokone .
Tärkeä CNC-ohjaimen ominaisuus on akselien (kanavien) määrä, jotka se voi synkronoida (ohjata) - tämä vaatii korkeaa suorituskykyä ja asianmukaista ohjelmistoa.
Toimilaitteina käytetään servokäyttöjä ja askelmoottoreita .
Teollisuusverkkoa (esim. CAN , Profibus , Industrial Ethernet ) käytetään yleisesti tiedon siirtämiseen toimilaitteen ja koneen ohjausjärjestelmän välillä .
Suurimmat CNC-järjestelmien valmistajat (vuodesta 2009) [4] :
Kun ohjausohjelma on koottu, käyttäjä syöttää sen ohjaimeen ohjelmoijan avulla. Ohjausohjelman komennot sijoitetaan RAM-muistiin. Ohjausohjelmaa luotaessa tai sen jälkeen käyttäjä (tässä mielessä ohjelmoijan tehtävää suorittava) voi muokata sitä kytkemällä editorijärjestelmän ohjelman päälle ja näyttämällä ohjausohjelman kaikki tai tarvittavat osat ja tekemällä vaativat niihin muutoksia. Osavalmistustilassa työskenneltäessä ohjausohjelma suoritetaan kehys kehykseltä . Ohjausohjelman komentojen mukaisesti ohjain kutsuu ROM:sta vastaavat järjestelmäalirutiinit, jotka pakottavat CNC:hen kytketyt laitteet toimimaan vaaditussa tilassa - ohjaimen toiminnan tulokset lähetetään sähköisten signaalien muodossa. toimilaitteeseen - syöttökäyttöihin tai koneautomaation ohjauslaitteisiin.
Ohjausjärjestelmä lukee ohjelman erikoisohjelmointikielen (esimerkiksi G-koodin ) ohjeet, jotka CNC-järjestelmän tulkki kääntää sitten syöttökielestä komennoiksi, joilla ohjataan pääkäyttöä, syöttölaitteita, ohjausta. koneyksiköiden ohjaimet (esimerkiksi kytkeä päälle / pois päältä jäähdytysemulsion syöttö).
Ohjausohjelmia kehitetään tällä hetkellä käyttämällä tietokoneavusteisten suunnittelujärjestelmien (CAD) erityismoduuleja tai erillisiä tietokoneavusteisia ohjelmointijärjestelmiä ( CAM ), jotka generoivat prosessointiohjelman elektronisesta mallista.
Koko työkappaleen (työkalun / työkappaleen) liikkeen vaaditun liikeradan määrittämiseksi ohjausohjelman mukaisesti käytetään interpolaattoria , joka laskee liikeradan välipisteiden sijainnin ohjeessa määriteltyjen päätepisteiden mukaisesti. ohjelmoida.
Ohjausjärjestelmässä on itse ohjelman lisäksi muita muotoja ja tarkoituksia olevia tietoja. Nämä ovat vähintään konetietoja ja käyttäjätietoja , jotka on erityisesti sidottu tiettyyn ohjausjärjestelmään tai samantyyppisten ohjausjärjestelmämallien tiettyyn sarjaan (linjaan).
CNC-koneen (laitteiston) ohjelma voidaan ladata ulkoisista tietovälineistä, esimerkiksi magneettinauhasta, rei'itetystä paperiteipistä (rei'iteipistä) , levykkeiltä tai flash-asemilta omaan muistiinsa joko väliaikaisesti, kunnes virta katkaistaan, RAM-muistiin tai pysyvästi ROM -muistiin , muistikortille tai muuhun tallennuslaitteeseen: kiintolevylle tai SSD-asemalle . Lisäksi nykyaikaiset laitteet on kytketty keskitettyihin ohjausjärjestelmiin tehtaan (korjaamon) tietoliikenneverkkojen kautta .
Yleisin metallinleikkauslaitteiden CNC-ohjelmointikieli on kuvattu kansainvälisen standardikomitean ISO 6983 -asiakirjassa ja sitä kutsutaan nimellä " G-code ". Joissakin tapauksissa - esimerkiksi kaiverruskoneiden ohjausjärjestelmissä - ohjauskieli eroaa olennaisesti standardista. Yksinkertaisiin tehtäviin, kuten litteiden aihioiden leikkaamiseen, CNC-järjestelmä voi käyttää syötteenä tekstitiedostoa tiedonsiirtomuodossa, kuten DXF tai HPGL .