องค์ประกอบของเครื่องมือเครื่อง CNC

เครื่องมือกล CNC มีหลายประเภท แต่ทั้งหมดประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานหลายประการ เช่น สื่อควบคุม ระบบ CNC ระบบเซอร์โว ระบบควบคุมเสริม และตัวเครื่องมือกล

สื่อควบคุม (CONTROL)

เมื่อระบบควบคุมเชิงตัวเลขทำงาน เครื่องมือกลจะดำเนินการตามความตั้งใจของผู้ปฏิบัติงานโดยไม่จำเป็นต้องดำเนินการด้วยตนเองโดยตรง สิ่งนี้จำเป็นต้องสร้างความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับเครื่องมือกล ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกโดยสื่อควบคุม

สื่อควบคุมทำหน้าที่เป็นตัวกลาง จัดเก็บข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการประมวลผลชิ้นส่วน รวมถึงข้อมูลการทำงานและข้อมูลการเคลื่อนที่ระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงาน ทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการข้อมูลที่ส่งข้อมูลการประมวลผลชิ้นส่วนไปยังอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข

สื่อควบคุมมีหลายรูปแบบ ซึ่งแตกต่างกันไปตามประเภทของอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขที่ใช้ สื่อควบคุมทั่วไป ได้แก่ เทปกระดาษเจาะรู การ์ดเจาะรู เทปแม่เหล็ก จานแม่เหล็ก และสื่ออินเทอร์เฟซ USB

ข้อมูลการประมวลผลที่บันทึกบนสื่อควบคุมจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขผ่านอุปกรณ์อินพุต เช่น เครื่องป้อนเทปกระดาษโฟโตอิเล็กทริก เครื่องบันทึกเทป ดิสก์ไดรฟ์ หรืออินเทอร์เฟซ USB

เครื่องมือเครื่อง CNC บางตัวยังอนุญาตให้ป้อนโปรแกรมและข้อมูลโดยตรงโดยใช้แป้นหมุนดิจิตอล พินดิจิตอล หรือแป้นพิมพ์ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี CAD/CAM อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขบางประเภทสามารถใช้ซอฟต์แวร์ CAD/CAM บนคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นเพื่อตั้งโปรแกรม จากนั้นสื่อสารกับระบบควบคุมเชิงตัวเลขผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (เช่น LAN) เพื่อส่งโปรแกรมและข้อมูลโดยตรงไปยัง อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข

ระบบซีเอ็นซี

อุปกรณ์ CNC คือระบบควบคุมและส่วนประกอบหลักของเครื่องมือกล CNC สามารถอ่านหมายเลขที่ตั้งไว้ล่วงหน้าบนพาหะอินพุตและถอดรหัสได้โดยอัตโนมัติ ทำให้เครื่องมือกลสามารถทำหน้าที่และประมวลผลชิ้นส่วนต่างๆ ได้

โดยทั่วไประบบ NC จะประกอบด้วยอุปกรณ์อินพุต ตัวควบคุม หน่วยเลขคณิต และอุปกรณ์เอาต์พุต
อุปกรณ์อินพุตได้รับรหัสจากเครื่องอ่านเทปแบบเจาะรูและถอดรหัสก่อนที่จะป้อนลงในรีจิสเตอร์ที่เหมาะสม คำแนะนำและข้อมูลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งข้อมูลสำหรับการควบคุมและการดำเนินการ

ตัวควบคุมรับคำสั่งจากอุปกรณ์อินพุตและจัดการหน่วยเลขคณิตและอุปกรณ์อินพุตตามคำสั่ง ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานต่างๆ ของเครื่องมือกลได้ เช่น การควบคุมการเคลื่อนที่ของโต๊ะทำงานตามแกนพิกัดเฉพาะ การปรับความเร็วของเพลาหลัก และการเปลี่ยนน้ำหล่อเย็น ตัวควบคุมยังจัดการวงจรการทำงานของเครื่อง ซึ่งรวมถึงการเริ่มหรือหยุดเครื่องอ่าน การคำนวณด้วยหน่วยเลขคณิต และการควบคุมสัญญาณเอาต์พุต

หน่วยเลขคณิตดำเนินการกับข้อมูลที่ส่งจากอุปกรณ์อินพุตตามคำสั่งจากตัวควบคุม ส่งผลการคำนวณอย่างต่อเนื่องไปยังอุปกรณ์เอาต์พุตสำหรับระบบเซอร์โวเพื่อดำเนินการเคลื่อนไหวที่จำเป็น สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนในการตัดเฉือน ฟังก์ชันหลักของหน่วยเลขคณิตคือดำเนินการแก้ไข

การดำเนินการแก้ไขเกี่ยวข้องกับการป้อนข้อมูลพิกัดสำหรับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดบนรูปร่างของชิ้นงานจากแต่ละส่วนของโปรแกรมลงในหน่วยเลขคณิต หลังจากการดำเนินการ ข้อมูลจะถูกเข้ารหัสระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด และผลการคำนวณจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์เอาต์พุตตามคำสั่งของคอนโทรลเลอร์

อุปกรณ์ส่งออกจะส่งผลการคำนวณจากหน่วยเลขคณิตไปยังระบบเซอร์โวตามคำสั่งของตัวควบคุม ขับเคลื่อนแกนพิกัดที่สอดคล้องกันผ่านการขยายกำลังและปล่อยให้เครื่องมือเครื่องจักรทำการเคลื่อนที่ของเครื่องมือโดยสัมพันธ์กับชิ้นงาน

ปัจจุบันมีการใช้ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ของไมโครคอมพิวเตอร์ หรือที่เรียกว่าไมโครโปรเซสเซอร์ เป็นวงจรรวมขนาดใหญ่ที่รวมหน่วยเลขคณิตและตัวควบคุมไว้ในชิปตัวเดียว วงจรอินพุตและเอาต์พุตใช้วงจรรวมขนาดใหญ่ที่เรียกว่าอินเทอร์เฟซ I/O

ไมโครคอมพิวเตอร์มีรีจิสเตอร์จำนวนมากและใช้สื่อเก็บข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูง เช่น หน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์และหน่วยความจำดิสก์ หน่วยความจำสามารถแบ่งออกเป็นหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว (ROM) และหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) ROM จัดเก็บโปรแกรมควบคุมระบบ ในขณะที่ RAM จัดเก็บพารามิเตอร์การทำงานของระบบหรือโปรแกรมประมวลผลของผู้ใช้

หลักการทำงานของอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขของไมโครคอมพิวเตอร์นั้นคล้ายคลึงกับอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขของฮาร์ดแวร์ แต่จะใช้ฮาร์ดแวร์ทั่วไปและบรรลุหน้าที่ที่แตกต่างกันผ่านการเปลี่ยนแปลงของซอฟต์แวร์ ทำให้มีความยืดหยุ่นและประหยัดมากขึ้น

ระบบเซอร์โว

ระบบเซอร์โวเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบซีเอ็นซี ซึ่งประกอบด้วยมอเตอร์ขับเคลื่อนเซอร์โวและอุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โว มีหน้าที่ดำเนินการตามคำสั่งจากระบบซีเอ็นซี

ระบบเซอร์โวจะรับข้อมูลคำสั่งจากระบบ CNC และขับเคลื่อนชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่องมือกลให้เคลื่อนที่หรือดำเนินการตามข้อกำหนดของข้อมูลคำสั่ง ส่งผลให้การแปรรูปชิ้นงานเป็นไปตามข้อกำหนดที่ต้องการ

ข้อมูลคำสั่งจะแสดงด้วยข้อมูลพัลส์ การกระจัดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของเครื่องมือกลที่เกิดจากแต่ละพัลส์เรียกว่าพัลส์เทียบเท่า ค่าเทียบเท่าพัลส์ทั่วไปในการตัดเฉือนประกอบด้วย 0.01 มม./พัลส์, 0.005 มม./พัลส์ และ 0.001 มม./พัลส์ ปัจจุบัน ค่าเทียบเท่าพัลส์ในระบบ NC โดยทั่วไปคือ 0.001 มม./พัลส์

คุณภาพของ Servo System ส่งผลโดยตรงต่อความเร็ว ตำแหน่ง และความแม่นยำของการตัดเฉือน CNC ทำให้เป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องมือกล CNC อุปกรณ์ขับเคลื่อนที่ใช้ในกลไกเซอร์โวจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระบบ CNC

ระบบวงเปิดมักจะใช้สเต็ปปิ้งมอเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้า-ไฮดรอลิกพัลส์ ในขณะที่ระบบวงปิดจะใช้มอเตอร์กระแสตรงความเร็วรอบกว้างและเซอร์โวไฮดรอลิกไฟฟ้า

ระบบควบคุมเสริม

ระบบควบคุมเสริมเป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟฟ้าที่ทรงพลังซึ่งเชื่อมต่ออุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขกับส่วนประกอบทางกลและไฮดรอลิกของเครื่องมือกล โดยจะรับสัญญาณคำสั่ง เช่น การเปลี่ยนแปลงความเร็วในการเคลื่อนที่หลัก การเลือกและแลกเปลี่ยนเครื่องมือ และการทำงานของอุปกรณ์เสริม จากอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลข หลังจากการประมวลผลที่จำเป็น การตัดสินเชิงลอจิก และการขยายกำลัง ระบบจะขับเคลื่อนส่วนประกอบไฟฟ้า ไฮดรอลิก นิวแมติก และเครื่องกลที่สอดคล้องกันโดยตรงเพื่อดำเนินการตามที่ระบุต่างๆ ให้เสร็จสิ้น นอกจากนี้ สัญญาณสวิตช์บางส่วนจะถูกส่งกลับไปยังอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขเพื่อประมวลผลเพิ่มเติมผ่านระบบควบคุมเสริม
ตัวเครื่อง

ตัวเครื่องเป็นส่วนประกอบหลักของ CNC Machine Tool ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนพื้นฐานขนาดใหญ่ (เช่น เบดและฐาน) และชิ้นส่วนเคลื่อนไหวต่างๆ (เช่น โต๊ะทำงาน อานเบด และแกนหมุน) เป็นส่วนประกอบทางกลที่ดำเนินการตัดต่างๆ และเป็นการปรับปรุงเครื่องมือเครื่องจักรทั่วไป

เครื่องมือเครื่อง CNC มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

ใช้แกนหมุนประสิทธิภาพสูง ระบบขับเคลื่อนเซอร์โว และอุปกรณ์ขับเคลื่อนเชิงกล
โครงสร้างทางกลของ CNC Machine Tool มีความแข็งแกร่งสูง ความแม่นยำในการหน่วง และทนทานต่อการสึกหรอ
มีการใช้ส่วนประกอบระบบส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น บอลสกรูคู่และรางเลื่อนเชิงเส้น

การออกแบบเครื่องมือกล CNC มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ รวมถึงการปรับเปลี่ยนรูปลักษณ์ภายนอก การจัดเรียงโดยรวม องค์ประกอบของส่วนประกอบ และกลไกการทำงานเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือกลแบบดั้งเดิม

การปรับเปลี่ยนเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อรองรับความต้องการของเครื่องจักร CNC และใช้คุณลักษณะเฉพาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ด้วยเหตุนี้ จึงต้องกำหนดแนวทางใหม่ในการออกแบบเครื่องมือเครื่องจักรซีเอ็นซี