Control numeric (abrev. CNC ; ing. control numeric computerizat , prescurtare CNC - control numeric computerizat ) - un domeniu de tehnologie asociat cu utilizarea dispozitivelor de calcul digital pentru controlul proceselor de producție [1] .
Echipamentele CNC pot fi reprezentate prin:
Programele interschimbabile tipărite pe cărți perforate folosind un cod binar au fost deja folosite într-un țesut jacquard creat în 1804. Două poziții posibile ale actuatorului au fost codificate pe carduri perforate - prin coborârea sau ridicarea navetei, a fost posibilă programarea unor modele monocrome simple.
În secolul al XIX-lea, au fost dezvoltate dispozitive de acționare mecanice bazate pe un mecanism cu came , similare cu cele utilizate într-un pian mecanic . Deși au făcut posibilă variarea fără probleme a parametrilor de mișcare ai sculelor de prelucrare, procesul de creare a unui algoritm de prelucrare a necesitat crearea unor modele de dimensiune completă ale piesei.
Inventatorul primei mașini-unelte cu control numeric electronic ( Eng. Numerical Control , NC ) este John Parsons ( John T. Parsons ), care a lucrat ca inginer în compania tatălui său, Parsons Inc. , care a produs elice pentru elicoptere la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial. El a fost primul care a propus folosirea unei mașini de prelucrare a elicelor, care funcționează după un program introdus din cărți perforate. Pentru prima dată, instrumentele de căutare stepper au fost folosite ca unitate .
În 1949, US Air Force a finanțat Parsons Inc. dezvoltarea unei mașini-unelte pentru frezarea conturului pieselor de aeronave cu forme complexe. Cu toate acestea, compania nu a reușit să finalizeze munca singură și a apelat la Laboratorul de Servomecanică al Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT) pentru ajutor. colaborare Parsons Inc cu MIT a continuat până în 1950. În acel an, MIT a achiziționat compania de freze Hydro-Tel și a renunțat la parteneriatul cu Parsons Inc. , după ce a încheiat un contract independent cu Forțele Aeriene pentru a crea o mașină de frezat CNC.
În septembrie 1952, mașina a fost prezentată pentru prima dată publicului - un articol a fost publicat în revista Scientific American . Mașina era controlată cu bandă perforată .
Prima mașină CNC era deosebit de complexă și nu putea fi folosită într-un mediu de producție. Primul dispozitiv CNC produs în serie a fost creat de Bendix Corp. in 1954 si din anul urmator a inceput sa fie instalat pe masini-unelte. Adoptarea pe scară largă a mașinilor CNC a fost lentă. Antreprenorii au tratat noua tehnologie cu neîncredere. Departamentul de Apărare al SUA a fost nevoit să producă 120 de mașini CNC pe cheltuiala proprie pentru a le închiria companiilor private.
Primele mașini CNC sovietice pentru uz industrial sunt strungul de șurub 1K62PU și strungul 1541P. Aceste mașini au fost create în prima jumătate a anilor 1960. Mașinile au funcționat împreună cu sisteme de control precum PRS-3K și altele. Apoi au fost dezvoltate mașini de frezat vertical CNC 6H13 cu sistemul de control „Kontur-ZP”. În anii următori, pentru strunguri, sistemele CNC ale producției sovietice / ruse 2P22 și „ Electronics NTs-31 ” au fost cele mai utilizate . . Sistemele CNC de bază din URSS au fost NTs-31 și 2P22 (grup de strunjire) și 2S42 și 2P32 (grup de frezare).
Producția în serie de mostre proprii de echipamente CNC industriale a fost stăpânită în Bulgaria [2] .
Controlul numeric este, de asemenea, caracteristic sistemelor de control ale roboților industriali moderni .
Abrevierea „CNC” corespunde a două în limba engleză - NC și CNC , - reflectând evoluția dezvoltării sistemelor de control al echipamentelor.
Este posibil să se implementeze un model cu o stație de lucru centralizată (de exemplu, ABB Robot Studio , Microsoft Robotics Developer Studio ) cu descărcarea ulterioară a programului prin transmisie printr-o rețea industrială.
Cei mai mari producători de mașini-unelte cu control numeric din 2013 sunt Germania (14 miliarde de dolari), Japonia (13 miliarde de dolari), China (8 miliarde de dolari). Cei mai mari consumatori de mașini-unelte sunt: China (11 miliarde dolari), SUA (8 miliarde dolari), Germania (7 miliarde dolari) [3] .
Din punct de vedere structural, CNC include:
Un controler industrial acționează ca un controler, cum ar fi: un microprocesor pe care este construit un sistem încorporat ; un controler logic programabil sau un dispozitiv de control mai complex - un calculator industrial .
O caracteristică importantă a unui controler CNC este numărul de axe (canale) pe care le poate sincroniza (control) - aceasta necesită performanță ridicată și software adecvat.
Servoacționările și motoarele pas cu pas sunt folosite ca dispozitive de acționare .
O rețea industrială (de exemplu, CAN , Profibus , Industrial Ethernet ) este utilizată în mod obișnuit pentru a transfera date între servomotor și sistemul de control al mașinii .
Cei mai mari producători de sisteme CNC (din 2009) [4] :
După ce programul de control este compilat, operatorul îl introduce în controler folosind programatorul . Comenzile programului de control sunt plasate în RAM. În procesul de creare sau după intrarea în programul de control, operatorul (în acest aspect, îndeplinind funcția de programator) îl poate edita, pornind programul de sistem editor și afișând toate sau părțile necesare din programul de control și efectuând necesare modificări ale acestora. Când se lucrează în modul de fabricație a piesei, programul de control este executat cadru cu cadru . În conformitate cu comenzile programului de control, controlerul apelează subrutinele de sistem corespunzătoare din ROM, care forțează echipamentul conectat la CNC să funcționeze în modul necesar - rezultatele funcționării controlerului sub formă de semnale electrice sunt trimise la actuator - unități de alimentare sau la dispozitivele de control al automatizării mașinii.
Sistemul de control citește instrucțiunile unui limbaj de programare specializat (de exemplu, codul G ) al programului, care este apoi tradus din limbajul de intrare de către interpretul sistemului CNC în comenzi pentru controlul unității principale, unităților de alimentare, controlului. controlerele unităților mașinii (de exemplu, porniți / opriți alimentarea cu emulsie de răcire).
Dezvoltarea programelor de control se realizează în prezent folosind module speciale pentru sisteme de proiectare asistată de calculator (CAD) sau sisteme de programare asistată de calculator ( CAM ) separate, care generează un program de procesare dintr-un model electronic.
Pentru a determina traiectoria necesară a mișcării corpului de lucru în ansamblu (uneltă / piesa de prelucrat) în conformitate cu programul de control, se utilizează un interpolator care calculează poziția punctelor intermediare ale traiectoriei conform punctelor finale specificate în program.
În sistemul de control, pe lângă programul în sine, există date de alte formate și scopuri. Cel puțin, acestea sunt date de mașină și date de utilizator , legate în mod specific de un anumit sistem de control sau de o anumită serie (linie) a aceluiași tip de modele de sisteme de control.
Programul pentru mașina CNC (echipament) poate fi încărcat de pe suporturi externe, de exemplu, bandă magnetică, bandă de hârtie perforată (bandă perforată) , dischete sau unități flash în propria memorie, fie temporar, până când alimentarea este oprită, în RAM, sau permanent în ROM , card de memorie sau alt dispozitiv de stocare: hard disk sau unitate SSD . În plus, echipamentele moderne sunt conectate la sisteme de control centralizate prin intermediul rețelelor de comunicații din fabrică (atelier) .
Cel mai comun limbaj de programare CNC pentru echipamentele de tăiere a metalelor este descris de documentul ISO 6983 al Comitetului pentru Standarde Internaționale și se numește „ Cod G ”. În unele cazuri - de exemplu, sistemele de control pentru mașinile de gravat - limbajul de control este fundamental diferit de standard. Pentru sarcini simple, cum ar fi tăierea semifabricatelor plate, sistemul CNC poate utiliza un fișier text într-un format de schimb de date, cum ar fi DXF sau HPGL , ca intrare .