Numerisk styring (abbr. CNC ; eng. computer numerical control , forkortelse CNC - computer numerical control ) - et teknologiområde forbundet med brugen af digitale computerenheder til at styre produktionsprocesser [1] .
CNC-udstyr kan repræsenteres af:
Udskiftelige programmer trykt på hulkort ved hjælp af en binær kode blev allerede brugt i en jacquardvæv skabt i 1804. To mulige positioner af aktuatoren blev indkodet på hulkort - ved at sænke eller hæve skytten var det muligt at programmere simple monokrome mønstre.
I det 19. århundrede blev der udviklet mekaniske aktuatorer baseret på en knastmekanisme , svarende til dem, der bruges i et mekanisk klaver . Selvom de gjorde det muligt jævnt at variere bevægelsesparametrene for bearbejdningsværktøjerne, krævede processen med at skabe en bearbejdningsalgoritme oprettelsen af modeller i fuld størrelse af delen.
Opfinderen af den første værktøjsmaskine med elektronisk numerisk styring ( Eng. Numerical Control , NC ) er John Parsons ( John T. Parsons ), der arbejdede som ingeniør i sin fars firma Parsons Inc. , som producerede propeller til helikoptere i slutningen af Anden Verdenskrig. Han var den første, der foreslog at bruge en maskine til at behandle propeller, der arbejdede efter et program, der blev indtastet fra hulkort. For første gang blev step-findere brugt som drev .
I 1949 finansierede det amerikanske luftvåben Parsons Inc. udvikling af en værktøjsmaskine til konturfræsning af flydele med komplekse former. Virksomheden var dog ikke i stand til at fuldføre arbejdet på egen hånd og henvendte sig til Servomechanics Laboratory ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) for at få hjælp. Parsons Inc. samarbejde med MIT fortsatte indtil 1950. Det år købte MIT fræsemaskinevirksomheden Hydro-Tel og droppede sit samarbejde med Parsons Inc. , efter at have indgået en uafhængig kontrakt med luftvåbnet om at skabe en CNC-fræser.
I september 1952 blev maskinen første gang demonstreret for offentligheden - en artikel blev offentliggjort om den i magasinet Scientific American . Maskinen blev styret af udstanset tape .
Den første CNC-maskine var særlig kompleks og kunne ikke bruges i et produktionsmiljø. Den første masseproducerede CNC-enhed blev skabt af Bendix Corp. i 1954 og fra næste år begyndte man at installere den på værktøjsmaskiner. Den udbredte anvendelse af CNC-maskiner har været langsom. Iværksættere behandlede den nye teknologi med mistillid. Det amerikanske forsvarsministerium blev tvunget til at fremstille 120 CNC-maskiner for egen regning for at udleje dem til private virksomheder.
De første sovjetiske CNC-maskiner til industriel brug er 1K62PU-skruebænken og 1541P-drejebænken. Disse maskiner blev skabt i første halvdel af 1960'erne. Maskinerne arbejdede sammen med styresystemer som PRS-3K og andre. Derefter blev CNC vertikale fræsemaskiner 6H13 med styresystemet "Kontur-ZP" udviklet. I de efterfølgende år, til drejebænke, blev CNC -systemerne fra den sovjetiske / russiske produktion 2P22 og " Elektronik NTs-31 " mest brugt . . De grundlæggende CNC-systemer i USSR var NTs-31 og 2P22 (drejegruppe) og 2S42 og 2P32 (fræsegruppe).
Serieproduktion af egne prøver af industrielt CNC-udstyr blev mestret i Bulgarien [2] .
Numerisk styring er også karakteristisk for styresystemerne i moderne industrirobotter .
Forkortelsen "CNC" svarer til to engelsksprogede - NC og CNC , - hvilket afspejler udviklingen i udviklingen af udstyrskontrolsystemer.
Det er muligt at implementere en model med en centraliseret arbejdsstation (for eksempel ABB Robot Studio , Microsoft Robotics Developer Studio ) med efterfølgende download af programmet via transmission over et industrielt netværk.
De største producenter af værktøjsmaskiner med numerisk styring i 2013 er Tyskland (14 milliarder USD), Japan (13 milliarder USD), Kina (8 milliarder USD). De største forbrugere af værktøjsmaskiner er: Kina ($11 milliarder), USA ($8 milliarder), Tyskland ($7 milliarder) [3] .
Strukturelt omfatter CNC'en:
En industriel controller fungerer som en controller, såsom: en mikroprocessor , hvorpå et indlejret system er bygget ; en programmerbar logisk controller eller en mere kompleks kontrolenhed - en industriel computer .
En vigtig egenskab ved en CNC-controller er antallet af akser (kanaler), som den kan synkronisere (styre) - dette kræver høj ydeevne og passende software.
Servodrev og stepmotorer anvendes som aktuatorer .
Et industrielt netværk (f.eks. CAN , Profibus , Industrial Ethernet ) bruges almindeligvis til at overføre data mellem aktuatoren og maskinens styresystem .
De største producenter af CNC-systemer (fra 2009) [4] :
Efter at styreprogrammet er kompileret, indtaster operatøren det i controlleren ved hjælp af programmeringsenheden . Styreprogrammets kommandoer placeres i RAM. I processen med at oprette eller efter indtastning af kontrolprogrammet kan operatøren (i dette aspekt udfører funktionen som en programmør) redigere det ved at tænde for editor-systemprogrammet og vise alle eller de nødvendige dele af kontrolprogrammet og gøre nødvendige ændringer af dem. Når der arbejdes i komponentfremstillingstilstand, udføres kontrolprogrammet ramme for ramme . I overensstemmelse med kontrolprogrammets kommandoer kalder controlleren de tilsvarende systemunderrutiner fra ROM'en, som tvinger det udstyr, der er forbundet til CNC'en til at arbejde i den krævede tilstand - resultaterne af controllerens drift i form af elektriske signaler sendes til aktuatoren - tilførselsdrev eller til maskinens automatiseringskontrolenheder.
Styresystemet læser instruktionerne fra et specialiseret programmeringssprog (f.eks. G-kode ) af programmet, som derefter oversættes fra inputsproget af CNC-systemets tolk til kommandoer til styring af hoveddrevet, feed-drev, kontrol styringer af maskinenheder (for eksempel tænd / sluk for forsyningen af køleemulsion).
Udviklingen af styreprogrammer udføres i dag ved hjælp af specielle moduler til computerstøttede designsystemer (CAD) eller separate computerstøttede programmeringssystemer ( CAM ), som genererer et behandlingsprogram ud fra en elektronisk model.
For at bestemme den nødvendige bane for bevægelsen af arbejdslegemet som helhed (værktøj / emne) i overensstemmelse med kontrolprogrammet, bruges en interpolator , der beregner positionen af de mellemliggende punkter af banen i henhold til endepunkterne specificeret i program.
I styresystemet er der udover selve programmet data af andre formater og formål. Disse er som minimum maskindata og brugerdata , specifikt knyttet til et specifikt styresystem eller til en bestemt serie (linje) af samme type styresystemmodeller.
Programmet til CNC-maskinen (udstyret) kan indlæses fra eksterne medier, f.eks. magnetbånd, perforeret papirbånd (hulletape) , disketter eller flashdrev i sin egen hukommelse, enten midlertidigt, indtil strømmen slukkes, ind i RAM eller permanent i ROM , hukommelseskort eller anden lagerenhed: harddisk eller solid state-drev . Derudover er moderne udstyr forbundet til centraliserede styresystemer via fabriks- (værksteds-) kommunikationsnetværk .
Det mest almindelige CNC-programmeringssprog til metalskæreudstyr er beskrevet af ISO 6983 -dokumentet fra International Standards Committee og kaldes " G-kode ". I nogle tilfælde - for eksempel styresystemer til graveringsmaskiner - er kontrolsproget fundamentalt anderledes end standarden. Til simple opgaver, såsom skæring af flade emner, kan CNC-systemet bruge en tekstfil i et dataudvekslingsformat, såsom DXF eller HPGL , som input .