Рачунарска нумерички управљана машина

Из Википедије, слободне енциклопедије
мини

Рачунарска нумерички управљана машина (РНУ машина) је савремени вид нумерички управљане машине алатке (НУМА), (енгл. Computerized numerical control machine, CNC machine), је врста обрадне машине која све операције реализује према унетом алфанумеричком код-у преко рачунарске управљачке јединице која директно управља радом машине.

Упутства за рад машине су унесена у нумеричком облику на оптички (компакт-диск, двд диск), магнетски (хард диск, дискета), флеш (усб диск) или папирни (бушена трака, картица) медијум. Упутства укључују дефиниције варијабли као што су позиција, брзина, смјер и брзина операција.

Програм унесен у рачунар РНУ машине садржи све инструкције потребне за обликовање одређеног објекта. РНУ машине могу да врше сљедеће операције: бушење, сјечење, глодање, ударање, пилање, окретање, намотавање, плетење, савијање, забијање заковица, заваривање, и друге.

Предности[уреди]

мини

Главне предности РНУ машина пред традиционалним машинама су: аутоматска операција и прилагодљивост.

Аутоматска операција значи да је човјек непотребан при раду, што убрзава рад, чини производ јефтинијим, и омогућује рад са опасним материјама и у условима непогодним за човјека.

Прилагодљивост је од великог значаја ако ће се једна иста машина користити за производњу разних дијелова. Тада је једноставним мијењањем програма могуће постићи израду дијелова потпуно различитих димензија и облика. Друга предност је то што прецизни нацрти нису нужно потребни — све што треба је скуп инструкција за машину. Процес је тада потпуно дефинисан математички.

Процес припреме[уреди]

мини

Процес почиње са дефиницијом објекта за израду - математичка дефиниција или технички цртеж на рачунару. РНУ програмер користи мат. дефиницију да одреди редослијед операција потребних да се произведе објект или изведе процес. Програмер исто утврђује алат који ће се користити, брзине рада, и користи посебни програмски језик да припреми симболички програм.

Г-код и М-код[уреди]

Г-код (G-code) се најчешће користи за контролу обрадних операција машине. То је скуп функција које врше помјерање алата и-или објекта, промјену брзине, и бушење-глодање-варење или друге операције, већ у зависности од машине. Није потпуно стандардизован, већ сваки произвођач обично додаје неке команде специфичне за своје производе. О томе треба водити рачуна при кориштењу програма с једне машине на другој.

Стандард који се углавном прати у САД је RS274D, а у Европи често DIN 66025 или ISO 6983.

Примјер Г-кода, који ствара цилиндрични објект дужине једног инча, на РНУ токарској машини. Са N су означене линије програма, а повремене M команде служе за контролу саме машине.

М-кодови контролишу читаву машину, и функције као старт, стоп, укључивање текућине за хлађење и тако даље.

Путања алата у датом програму.
Примјер
Линија Код Опис
N01 M216 Укључи посматрање
N02 G00 X20 Z20 Одмакни нож од објекта, на позицију X20 Z20
N03 G50 S2000 Подеси највећу брзину вртења
N04 M01 Опциони стоп
N05 T0303 M6 Изабери алат #3, користи координате алата са линије 3 програмске табеле, позиционирај носач алата да изабере нови нож
N06 G96 S854 M42 M03 M08 Промјењива брзина резања 854 стопе у минути, висока брзина вртења, почни са ротацијом удесно, почни са сипањем течности за хлађење
N07 G00 X1.1 Z1.1 Позиционирај нож на тачку 1.1 инч од почетка објекта и 0.05 инча од стране
N08 G01 Z1.0 F.05 Настави хоризонтално док нож није 1 инч од линије датума
N09 X0.0 Настави док нож није у средини
N10 G00 Z1.1 Брзо помјерање на 1.1 инча од почетка објекта
N11 X1.0 Настави помјерање све док нож није на крају завршене спољашње димензије
N12 G01 Z0.0 F.05 Помјери хоризонтално док објект није доведен до 1 инч дијаметра до датум линије
N13 M05 M09 Заустави ротацију, прекини прскање текућине за хлађење
N14 G28 G91 X0 Иди на почетну X позицију, затим на почетне позиције осталих оса
N15 M215 Искључи праћење оптерећења
N16 M30 Заустави програм, промјени објект ако треба, иди на почетак

Друге методе програмирања[уреди]

Због непотпуне стандардизације Г-кодова, постоји и низ других начина за управљање РНУ машинама. Постоји Гербер формат фајлова (чест за израду штампаних плочица), STEP-NC, и низ других.

Такође, могуће је и управљање машином и преко обичних програмских језика. У том случају, контрола се може вршити директно рачунаром (нпр. паралелни порт) или преко микроконтролера повезаних на УСБ или серијски порт. Ове методе су врло популарне за аматерске РНУ машине. Програмски језици укључују C, Basic, Python, Visual Basic и друге.

Рад РНУ машине[уреди]

мини

Постоје разне врсте машина које се разликују по многим параметрима. Ипак, код већине се захтијева прецизно позиционирање алата или објекта који се обрађује, често је прецизност реда десетине или стотине дијелова милиметра.

Корачни мотори и сервомотори[уреди]

Да би се овако прецизно позиционирање могло извести, потребна је повратна спрега или веза. Мотори за покретање су стога или сервомотори или корачни мотори, са којима је могуће прецизно позиционирање на жељени угао ротора у односу на статор. Даље повећање прецизности (и обртног момента) се постиже кориштењем зупчаничког пријеноса или осовине са прецизним навојима коју покреће мотор. Осовина са навојима може да покреће посебну матицу која је учвршћена за алат (или објект) и с тиме се постиже врло фино позиционирање.

Код корачних мотора треба пазити на то да нису преоптерећени, јер прескакањем корака долази до губитка прецизности, а да рачунар није тога свјестан (нема повратне везе).

Контрола корачног мотора[уреди]

За корачне моторе, доводи се пулс за сваки жељени инкремент позиције. Ако је жељени помак 1 mm, а зна се да са сваким кораком мотора имамо помјерање од 0.0635 mm (0.0635 mm по кораку), потребно је извести 1/0.0635 корака, или 15.75. Како је могуће имати само цијели број корака, можемо имати помак од 9.525 (15 корака) или од 10.16 mm (16 корака).

Разлика жељене и стварне позиције је грешка позиционирања. Даде се смањити са погодном конструкцијом механичког пријеноса, одабиром другачијег мотора, и компензацијом у софтверу.

Корачни мотор мора имати посебан електронски склоп који ће слати струју у завојнице мотора по редослиједу. При већим брзинама рада, корисно је додати вањски отпорник у серију са завојницом и повисити радни напон. Ово повећава Омске губитке, али повећава највећу брзину рада јер временска константа L/R постаје мања. С тим се добија брже прекопчавање струје.

Контрола алата[уреди]

Алат којим РНУ машина управља је врло разнолик. То могу бити бушилице, глодалице, заваривачи и тако даље. Већина професионалних уређаја има главу са више алата (на примјер неколико врста сврдала) и машина може сама да мијења сврдла, већ по радној потреби, у току рада.

У аматерским градњама, често се користе једноставни ручни алати, који се учврсте за радну главу (или су непокретни а објект се помјера) и активирају се путем релеја. Нарочито је популарна Дремел универзална алатка.

Спољашње везе[уреди]

Литература[уреди]

  • Robert N. Bateson, Introduction to Control System Technology, 6th edition, Prentice Hall, ISBN 0-13-895483-6, pp. 48-50.