Um breve guia sobre noções básicas de máquinas CNC

O que é uma máquina CNC?

Uma máquina CNC é uma máquina-ferramenta de controle numérico com o recurso adicional de um computador de bordo. O computador é conhecido como unidade de controle da máquina (MCU). Os dados numéricos necessários para produzir uma peça são fornecidos à máquina na forma de programa. O programa é traduzido em sinais elétricos apropriados para entrada nos motores que operam a máquina.




A base da estrutura da máquina é a estrutura mecânica da máquina CNC e também é composta pelo sistema de acionamento principal, sistema de acionamento de alimentação, cama, bancada e dispositivos de movimento auxiliares, sistemas hidráulicos e pneumáticos, sistemas de lubrificação, dispositivos de resfriamento, remoção de cavacos, sistemas de proteção e outras partes. Mas, para atender aos requisitos de controle numérico e permitir o desempenho total da máquina-ferramenta, ela passou por grandes mudanças no layout geral, aparência, estrutura do sistema de transmissão, sistema de ferramentas e desempenho operacional. As partes mecânicas das máquinas CNC incluem cama, caixa, coluna, trilho-guia, mesa de trabalho, fuso, mecanismo de alimentação, mecanismo de troca de ferramentas.

Como funciona uma máquina CNC?

As máquinas CNC usam computadores para realizar a tecnologia de controle de programa digital. Esta tecnologia utiliza um computador para executar a função de controle lógico sequencial da trilha de movimento do dispositivo e a operação dos periféricos de acordo com o programa de controle previamente armazenado. Como um computador é usado para substituir o dispositivo de controle numérico original composto de circuitos lógicos de hardware, o armazenamento, processamento, cálculo, julgamento lógico e outras funções de controle das instruções de operação de entrada podem ser realizadas por software de computador e as microinstruções geradas por o processamento pode ser transmitido. Direcione o motor ou atuadores hidráulicos para o dispositivo de servo acionamento para fazer a máquina CNC funcionar.




Para operar uma máquina CNC, você pode seguir as seguintes etapas:




Etapa 1. De acordo com o desenho e o plano de processo da peça usinada, use o código especificado e o formato do programa para programar o caminho do movimento da ferramenta, o processo de processamento, os parâmetros do processo e a quantidade de corte no formulário de instrução que pode ser reconhecido pelo sistema CNC, ou seja, para escrever o programa de processamento.




Etapa 2. Insira o programa de processamento programado no dispositivo CNC.




Etapa 3. O dispositivo CNC decodifica e processa o programa de entrada (código) e envia os sinais de controle correspondentes para o dispositivo de servo acionamento e dispositivo de controle de função auxiliar de cada eixo coordenado para controlar o movimento de cada parte da máquina-ferramenta.




Etapa 4. No processo de movimento, o sistema CNC precisa detectar a posição do eixo coordenado da máquina CNC, o estado do interruptor de deslocamento, etc. a qualquer momento, e compará-lo com os requisitos do programa para determinar a próxima ação até que uma parte qualificada seja processada.




Etapa 5. O operador pode observar e verificar as condições de processamento e o status de trabalho da máquina CNC a qualquer momento. Se necessário, é necessário ajustar a ação da máquina CNC e o programa de processamento para garantir a operação segura e confiável da máquina-ferramenta.




Sistema de Coordenadas Cartesianas




Quase tudo o que pode ser produzido em uma máquina-ferramenta convencional pode ser produzido em uma máquina-ferramenta de controle numérico computadorizado, com suas muitas vantagens. Os movimentos da máquina-ferramenta usados ​​na produção de um produto são de dois tipos básicos:ponto a ponto (movimentos em linha reta) e caminho contínuo (movimentos de contorno).




O sistema de coordenadas cartesiano, ou retangular, foi criado pelo matemático e filósofo francês René 'Descartes. Com este sistema, qualquer ponto específico pode ser descrito em termos matemáticos a partir de qualquer outro ponto ao longo de três eixos perpendiculares. Este conceito se adapta perfeitamente às máquinas-ferramentas, uma vez que sua construção é geralmente baseada em três eixos de movimento (X, Y, Z) mais um eixo de rotação. Em uma fresadora vertical simples, o eixo X é o movimento horizontal (direita ou esquerda) da mesa, o eixo Y é o movimento transversal da mesa (em direção ou para longe da coluna) e o eixo Z é o movimento vertical do joelho ou fuso. Os sistemas CNC dependem muito do uso de coordenadas retangulares porque o programador pode localizar todos os pontos de um trabalho com precisão. Quando os pontos estão localizados em uma peça de trabalho, duas linhas retas de intersecção, uma vertical e uma horizontal, são usadas. Essas linhas devem estar em ângulos retos entre si, e o ponto onde elas se cruzam é ​​chamado de origem, ou ponto zero (Fig. 1)



Fig. 1 As linhas de intersecção formam ângulos retos e estabelecem o ponto zero.



Fig. 2 Os planos de coordenadas tridimensionais (eixos) usados ​​no CNC.




Os planos de coordenadas tridimensionais são mostrados na Fig. 2. Os planos X e Y (eixos) são horizontais e representam os movimentos horizontais da mesa da máquina. O plano ou eixo Z representa o movimento vertical da ferramenta. Os sinais de mais (+) e menos (-) indicam a direção do ponto zero (origem) ao longo do eixo de movimento. Os quatro quadrantes formados quando o eixo XY se cruza são numerados no sentido anti-horário (Fig. 3). Todas as posições localizadas no quadrante 1 seriam positivas (X +) e positivas (Y +). No segundo quadrante, todas as posições seriam X negativo (X-) e positivo (Y +). No terceiro quadrante, todas as localizações seriam X negativo (X-) e negativo (Y-). No quarto quadrante, todas as localizações seriam X positivo (X +) e Y negativo (Y-).



Fig. 3 Os quadrantes formados quando os eixos X e Y se cruzam são usados ​​para localizar pontos com precisão a partir do zero X / Y, ou ponto de origem.




Na Fig. 3, o ponto A seria 2 unidades à direita do eixo Y e 2 unidades acima do eixo X. Suponha que cada unidade seja igual a 1.000. A localização do ponto A seria X + 2.000 e Y + 2.000. Para o ponto B, a localização seria X + 1.000 e Y - 2.000. Na programação CNC não é necessário indicar valores positivos (+) já que estes são assumidos. No entanto, os valores negativos (-) devem ser indicados. Por exemplo, as localizações de A e B seriam indicadas da seguinte forma:




A X2.000 Y2.000

B X1.000 Y-2.000




Um sistema de computador é conectado à máquina, composto de sensores e acionamentos elétricos. O programa controla os movimentos do eixo da máquina.

Quais são os tipos mais comuns de máquinas CNC?

As primeiras máquinas-ferramentas foram projetadas de forma que o operador ficasse na frente da máquina enquanto operava os controles. Este projeto não é mais necessário, pois no CNC o operador não controla mais os movimentos da máquina-ferramenta. Em máquinas-ferramentas convencionais, apenas cerca de 20 por cento do tempo era gasto na remoção de material. Com a adição de controles eletrônicos, o tempo real gasto na remoção de metal aumentou para 80% e ainda mais. Também reduziu o tempo necessário para levar a ferramenta de corte para cada posição de usinagem.




Existem 10 tipos mais comuns de máquinas CNC presentes em uma variedade de indústrias.




1. Fresadoras CNC (fresadoras CNC)

2. Máquinas roteadoras CNC (roteadores CNC)

3. Máquinas a laser CNC (cortadores a laser, gravadores a laser, soldadores a laser)

4. Máquinas de torno CNC (Tornos CNC)

5. Máquinas de perfuração CNC (brocas CNC)

6. Mandriladoras CNC

7. Máquinas retificadoras CNC (retificadoras CNC)

8. Máquinas de descarga elétrica (EDM)

9. Máquinas de corte a plasma CNC (cortadores a plasma CNC)

10. Impressoras 3D