Máquinas-ferramentas CNC: a forza central no mecanizado moderno
I. Introdución
No campo da fabricación mecánica actual, as máquinas-ferramenta CNC ocupan sen dúbida unha posición extremadamente importante. A súa aparición cambiou por completo o modo tradicional de mecanizado mecánico, achegando á industria manufacturera unha alta precisión, alta eficiencia e alta flexibilidade sen precedentes. Co progreso continuo da ciencia e a tecnoloxía, as máquinas-ferramenta CNC desenvolvéronse e evolucionaron continuamente, converténdose en equipos clave indispensables na produción industrial moderna, influíndo profundamente nos patróns de desenvolvemento de numerosas industrias como a aeroespacial, a fabricación de automóbiles, a industria naval e o procesamento de moldes.
No campo da fabricación mecánica actual, as máquinas-ferramenta CNC ocupan sen dúbida unha posición extremadamente importante. A súa aparición cambiou por completo o modo tradicional de mecanizado mecánico, achegando á industria manufacturera unha alta precisión, alta eficiencia e alta flexibilidade sen precedentes. Co progreso continuo da ciencia e a tecnoloxía, as máquinas-ferramenta CNC desenvolvéronse e evolucionaron continuamente, converténdose en equipos clave indispensables na produción industrial moderna, influíndo profundamente nos patróns de desenvolvemento de numerosas industrias como a aeroespacial, a fabricación de automóbiles, a industria naval e o procesamento de moldes.
II. Definición e compoñentes das máquinas-ferramenta CNC
As máquinas ferramenta CNC son máquinas ferramenta que conseguen o mecanizado automatizado mediante tecnoloxía de control dixital. Consisten principalmente nas seguintes pezas:
Corpo da máquina ferramenta: Inclúe compoñentes mecánicos como a bancada, a columna, o fuso e a mesa de traballo. É a estrutura básica da máquina ferramenta, proporcionando unha plataforma mecánica estable para o mecanizado. O deseño estrutural e a precisión da fabricación afectan directamente o rendemento xeral da máquina ferramenta. Por exemplo, un fuso de alta precisión pode garantir a estabilidade da ferramenta de corte durante a rotación de alta velocidade, o que reduce os erros de mecanizado.
Sistema CNC: Esta é a parte central de control das máquinas ferramenta CNC, equivalente ao "cerebro" da máquina ferramenta. Pode recibir e procesar instrucións do programa, controlando con precisión a traxectoria de movemento, a velocidade, a velocidade de avance, etc. da máquina ferramenta. Os sistemas CNC avanzados posúen potentes capacidades de computación e ricas funcións, como o control simultáneo multieixe, a compensación do raio da ferramenta e o control automático do cambio de ferramenta. Por exemplo, nun centro de mecanizado simultáneo de cinco eixes, o sistema CNC pode controlar con precisión o movemento de cinco eixes de coordenadas simultaneamente para lograr o mecanizado de superficies curvas complexas.
Sistema de accionamento: Inclúe motores e controladores, responsables de converter as instrucións do sistema CNC no movemento real de cada eixe de coordenadas da máquina ferramenta. Os motores de accionamento comúns inclúen motores paso a paso e servomotores. Os servomotores teñen unha maior precisión e velocidade de resposta, capaces de cumprir os requisitos do mecanizado de alta precisión. Por exemplo, durante o mecanizado de alta velocidade, os servomotores poden axustar de forma rápida e precisa a posición e a velocidade da mesa de traballo.
Dispositivos de detección: Úsanse para detectar parámetros como a posición do movemento e a velocidade da máquina ferramenta e retroalimentan os resultados da detección ao sistema CNC para lograr un control de bucle pechado e mellorar a precisión do mecanizado. Por exemplo, unha escala de reixa pode medir con precisión o desprazamento da mesa de traballo e un codificador pode detectar a velocidade de rotación e a posición do fuso.
Dispositivos auxiliares: como sistemas de refrixeración, sistemas de lubricación, sistemas de eliminación de virutas, dispositivos de cambio automático de ferramentas, etc. O sistema de refrixeración pode reducir eficazmente a temperatura durante o proceso de mecanizado, prolongando a vida útil da ferramenta de corte; o sistema de lubricación garante unha boa lubricación de cada parte móbil da máquina ferramenta, reducindo o desgaste; o sistema de eliminación de virutas limpa rapidamente as virutas xeradas durante o mecanizado, garantindo un ambiente de mecanizado limpo e o funcionamento normal da máquina ferramenta; o dispositivo de cambio automático de ferramentas mellora a eficiencia do mecanizado, cumprindo os requisitos do mecanizado multiproceso de pezas complexas.
As máquinas ferramenta CNC son máquinas ferramenta que conseguen o mecanizado automatizado mediante tecnoloxía de control dixital. Consisten principalmente nas seguintes pezas:
Corpo da máquina ferramenta: Inclúe compoñentes mecánicos como a bancada, a columna, o fuso e a mesa de traballo. É a estrutura básica da máquina ferramenta, proporcionando unha plataforma mecánica estable para o mecanizado. O deseño estrutural e a precisión da fabricación afectan directamente o rendemento xeral da máquina ferramenta. Por exemplo, un fuso de alta precisión pode garantir a estabilidade da ferramenta de corte durante a rotación de alta velocidade, o que reduce os erros de mecanizado.
Sistema CNC: Esta é a parte central de control das máquinas ferramenta CNC, equivalente ao "cerebro" da máquina ferramenta. Pode recibir e procesar instrucións do programa, controlando con precisión a traxectoria de movemento, a velocidade, a velocidade de avance, etc. da máquina ferramenta. Os sistemas CNC avanzados posúen potentes capacidades de computación e ricas funcións, como o control simultáneo multieixe, a compensación do raio da ferramenta e o control automático do cambio de ferramenta. Por exemplo, nun centro de mecanizado simultáneo de cinco eixes, o sistema CNC pode controlar con precisión o movemento de cinco eixes de coordenadas simultaneamente para lograr o mecanizado de superficies curvas complexas.
Sistema de accionamento: Inclúe motores e controladores, responsables de converter as instrucións do sistema CNC no movemento real de cada eixe de coordenadas da máquina ferramenta. Os motores de accionamento comúns inclúen motores paso a paso e servomotores. Os servomotores teñen unha maior precisión e velocidade de resposta, capaces de cumprir os requisitos do mecanizado de alta precisión. Por exemplo, durante o mecanizado de alta velocidade, os servomotores poden axustar de forma rápida e precisa a posición e a velocidade da mesa de traballo.
Dispositivos de detección: Úsanse para detectar parámetros como a posición do movemento e a velocidade da máquina ferramenta e retroalimentan os resultados da detección ao sistema CNC para lograr un control de bucle pechado e mellorar a precisión do mecanizado. Por exemplo, unha escala de reixa pode medir con precisión o desprazamento da mesa de traballo e un codificador pode detectar a velocidade de rotación e a posición do fuso.
Dispositivos auxiliares: como sistemas de refrixeración, sistemas de lubricación, sistemas de eliminación de virutas, dispositivos de cambio automático de ferramentas, etc. O sistema de refrixeración pode reducir eficazmente a temperatura durante o proceso de mecanizado, prolongando a vida útil da ferramenta de corte; o sistema de lubricación garante unha boa lubricación de cada parte móbil da máquina ferramenta, reducindo o desgaste; o sistema de eliminación de virutas limpa rapidamente as virutas xeradas durante o mecanizado, garantindo un ambiente de mecanizado limpo e o funcionamento normal da máquina ferramenta; o dispositivo de cambio automático de ferramentas mellora a eficiencia do mecanizado, cumprindo os requisitos do mecanizado multiproceso de pezas complexas.
III. Principio de funcionamento das máquinas-ferramenta CNC
O principio de funcionamento das máquinas-ferramenta CNC baséase na tecnoloxía de control dixital. En primeiro lugar, segundo os requisitos de mecanizado da peza, utilízase software de programación profesional ou escriba manualmente programas CNC. O programa contén información como os parámetros tecnolóxicos, a traxectoria da ferramenta e as instrucións de movemento do mecanizado da peza, representadas en forma de códigos. Despois, introdúcese o programa CNC escrito no dispositivo CNC a través dun soporte de información (como un disco USB, unha conexión de rede, etc.). O dispositivo CNC descodifica e realiza o procesamento aritmético no programa, convertendo as instrucións de código do programa en sinais de control de movemento para cada eixe de coordenadas da máquina-ferramenta e outros sinais de control auxiliares. O sistema de accionamento impulsa os motores para que funcionen segundo estes sinais de control, impulsando os eixes de coordenadas da máquina-ferramenta para que se movan ao longo da traxectoria e velocidade predeterminadas, mentres controla a velocidade de rotación do fuso, o avance da ferramenta de corte e outras accións. Durante o proceso de mecanizado, os dispositivos de detección monitorizan o estado do movemento e os parámetros de mecanizado da máquina-ferramenta en tempo real e transmiten a información de retroalimentación ao dispositivo CNC. O dispositivo CNC realiza axustes e correccións en tempo real segundo a información de retroalimentación para garantir a precisión e a calidade do mecanizado. Finalmente, a máquina ferramenta completa automaticamente o mecanizado da peza segundo os requisitos do programa, obtendo a peza acabada que cumpre os requisitos do debuxo de deseño.
O principio de funcionamento das máquinas-ferramenta CNC baséase na tecnoloxía de control dixital. En primeiro lugar, segundo os requisitos de mecanizado da peza, utilízase software de programación profesional ou escriba manualmente programas CNC. O programa contén información como os parámetros tecnolóxicos, a traxectoria da ferramenta e as instrucións de movemento do mecanizado da peza, representadas en forma de códigos. Despois, introdúcese o programa CNC escrito no dispositivo CNC a través dun soporte de información (como un disco USB, unha conexión de rede, etc.). O dispositivo CNC descodifica e realiza o procesamento aritmético no programa, convertendo as instrucións de código do programa en sinais de control de movemento para cada eixe de coordenadas da máquina-ferramenta e outros sinais de control auxiliares. O sistema de accionamento impulsa os motores para que funcionen segundo estes sinais de control, impulsando os eixes de coordenadas da máquina-ferramenta para que se movan ao longo da traxectoria e velocidade predeterminadas, mentres controla a velocidade de rotación do fuso, o avance da ferramenta de corte e outras accións. Durante o proceso de mecanizado, os dispositivos de detección monitorizan o estado do movemento e os parámetros de mecanizado da máquina-ferramenta en tempo real e transmiten a información de retroalimentación ao dispositivo CNC. O dispositivo CNC realiza axustes e correccións en tempo real segundo a información de retroalimentación para garantir a precisión e a calidade do mecanizado. Finalmente, a máquina ferramenta completa automaticamente o mecanizado da peza segundo os requisitos do programa, obtendo a peza acabada que cumpre os requisitos do debuxo de deseño.
IV. Características e vantaxes das máquinas-ferramenta CNC
Alta precisión: as máquinas-ferramenta CNC poden acadar unha precisión de mecanizado a nivel de micras ou incluso nanométrico mediante o control preciso do sistema CNC e os dispositivos de detección e retroalimentación de alta precisión. Por exemplo, no mecanizado de pás de motores aeronáuticos, as máquinas-ferramenta CNC poden mecanizar con precisión as complexas superficies curvas das pás, garantindo a precisión da forma e a calidade superficial das pás, mellorando así o rendemento e a fiabilidade do motor.
Alta eficiencia: as máquinas-ferramenta CNC teñen un grao de automatización e capacidades de resposta rápida relativamente altos, o que permite operacións como o corte a alta velocidade, o avance rápido e o cambio automático de ferramentas, o que acurta significativamente o tempo de mecanizado das pezas. En comparación coas máquinas-ferramenta tradicionais, a eficiencia do mecanizado pode aumentar varias veces ou incluso ducias de veces. Por exemplo, na produción en masa de pezas de automóbiles, as máquinas-ferramenta CNC poden completar rapidamente o mecanizado de diversas pezas complexas, mellorando a eficiencia da produción e cumprindo os requisitos da produción a grande escala na industria automobilística.
Alta flexibilidade: as máquinas-ferramenta CNC poden adaptarse facilmente aos requisitos de mecanizado de diferentes pezas modificando o programa CNC, sen necesidade de axustes complexos dos accesorios das ferramentas nin modificacións da estrutura mecánica da máquina-ferramenta. Isto permite ás empresas responder rapidamente aos cambios do mercado e realizar producións multivariedade e en lotes pequenos. Por exemplo, nas empresas de fabricación de moldes, as máquinas-ferramenta CNC poden axustar rapidamente os parámetros de mecanizado e as traxectorias das ferramentas segundo os requisitos de deseño de diferentes moldes, mecanizando diversas formas e tamaños de pezas do molde.
Boa consistencia de mecanizado: Dado que as máquinas-ferramenta CNC mecanizan segundo o programa predefinido e os distintos parámetros do proceso de mecanizado permanecen estables, poden garantir que a calidade de mecanizado do mesmo lote de pezas sexa moi consistente. Isto é de grande importancia para mellorar a precisión da montaxe e o rendemento xeral do produto. Por exemplo, no mecanizado de pezas de precisión de produtos electrónicos, as máquinas-ferramenta CNC poden garantir que a precisión dimensional e a calidade superficial de cada peza sexan as mesmas, mellorando a taxa de aprobación e a fiabilidade do produto.
Redución da intensidade do traballo: o proceso de mecanizado automatizado das máquinas-ferramenta CNC reduce a intervención humana. Os operadores só precisan introducir programas, supervisar e realizar operacións sinxelas de carga e descarga, o que reduce significativamente a intensidade do traballo. Ao mesmo tempo, tamén reduce os erros de mecanizado e os problemas de calidade causados por factores humanos.
Alta precisión: as máquinas-ferramenta CNC poden acadar unha precisión de mecanizado a nivel de micras ou incluso nanométrico mediante o control preciso do sistema CNC e os dispositivos de detección e retroalimentación de alta precisión. Por exemplo, no mecanizado de pás de motores aeronáuticos, as máquinas-ferramenta CNC poden mecanizar con precisión as complexas superficies curvas das pás, garantindo a precisión da forma e a calidade superficial das pás, mellorando así o rendemento e a fiabilidade do motor.
Alta eficiencia: as máquinas-ferramenta CNC teñen un grao de automatización e capacidades de resposta rápida relativamente altos, o que permite operacións como o corte a alta velocidade, o avance rápido e o cambio automático de ferramentas, o que acurta significativamente o tempo de mecanizado das pezas. En comparación coas máquinas-ferramenta tradicionais, a eficiencia do mecanizado pode aumentar varias veces ou incluso ducias de veces. Por exemplo, na produción en masa de pezas de automóbiles, as máquinas-ferramenta CNC poden completar rapidamente o mecanizado de diversas pezas complexas, mellorando a eficiencia da produción e cumprindo os requisitos da produción a grande escala na industria automobilística.
Alta flexibilidade: as máquinas-ferramenta CNC poden adaptarse facilmente aos requisitos de mecanizado de diferentes pezas modificando o programa CNC, sen necesidade de axustes complexos dos accesorios das ferramentas nin modificacións da estrutura mecánica da máquina-ferramenta. Isto permite ás empresas responder rapidamente aos cambios do mercado e realizar producións multivariedade e en lotes pequenos. Por exemplo, nas empresas de fabricación de moldes, as máquinas-ferramenta CNC poden axustar rapidamente os parámetros de mecanizado e as traxectorias das ferramentas segundo os requisitos de deseño de diferentes moldes, mecanizando diversas formas e tamaños de pezas do molde.
Boa consistencia de mecanizado: Dado que as máquinas-ferramenta CNC mecanizan segundo o programa predefinido e os distintos parámetros do proceso de mecanizado permanecen estables, poden garantir que a calidade de mecanizado do mesmo lote de pezas sexa moi consistente. Isto é de grande importancia para mellorar a precisión da montaxe e o rendemento xeral do produto. Por exemplo, no mecanizado de pezas de precisión de produtos electrónicos, as máquinas-ferramenta CNC poden garantir que a precisión dimensional e a calidade superficial de cada peza sexan as mesmas, mellorando a taxa de aprobación e a fiabilidade do produto.
Redución da intensidade do traballo: o proceso de mecanizado automatizado das máquinas-ferramenta CNC reduce a intervención humana. Os operadores só precisan introducir programas, supervisar e realizar operacións sinxelas de carga e descarga, o que reduce significativamente a intensidade do traballo. Ao mesmo tempo, tamén reduce os erros de mecanizado e os problemas de calidade causados por factores humanos.
V. Clasificación das máquinas-ferramenta CNC
Clasificación por aplicación de proceso:
Máquinas-ferramenta CNC para o corte de metais: como tornos CNC, fresadoras CNC, furadoras CNC, mandrinadoras CNC, rectificadoras CNC, máquinas de mecanizado de engrenaxes CNC, etc. Úsanse principalmente para o mecanizado de corte de diversas pezas metálicas e poden mecanizar diferentes características de forma, como planos, superficies curvas, roscas, buratos e engrenaxes. Por exemplo, os tornos CNC úsanse principalmente para o mecanizado por torneado de pezas de eixes e discos; as fresadoras CNC son axeitadas para o mecanizado de planos de formas complexas e superficies curvas.
Máquinas-ferramenta CNC para a conformación de metais: inclúen máquinas de dobrar CNC, prensas CNC, máquinas de dobrar tubos CNC, etc. Úsanse principalmente para o mecanizado de conformación de chapas e tubos metálicos, como procesos de dobrado, estampado e curvado. Por exemplo, na industria de procesamento de chapas metálicas, unha máquina de dobrar CNC pode dobrar con precisión chapas metálicas segundo o ángulo e o tamaño establecidos, producindo varias formas de pezas de chapa metálica.
Máquinas-ferramenta CNC de mecanizado especial: como as máquinas de mecanizado por descarga eléctrica CNC, as máquinas de corte por fío CNC, as máquinas de mecanizado por láser CNC, etc. Úsanse para mecanizar algunhas pezas con requisitos especiais de material ou forma, conseguindo a eliminación de material ou o mecanizado mediante métodos de mecanizado especiais como a descarga eléctrica e a irradiación por raio láser. Por exemplo, unha máquina de mecanizado por descarga eléctrica CNC pode mecanizar pezas de moldes de alta dureza e alta tenacidade, o que ten unha aplicación importante na fabricación de moldes.
Outros tipos de máquinas-ferramenta CNC: como máquinas de medición CNC, máquinas de debuxo CNC, etc. Úsanse para traballos auxiliares como a medición, a detección e o debuxo de pezas.
Clasificación por aplicación de proceso:
Máquinas-ferramenta CNC para o corte de metais: como tornos CNC, fresadoras CNC, furadoras CNC, mandrinadoras CNC, rectificadoras CNC, máquinas de mecanizado de engrenaxes CNC, etc. Úsanse principalmente para o mecanizado de corte de diversas pezas metálicas e poden mecanizar diferentes características de forma, como planos, superficies curvas, roscas, buratos e engrenaxes. Por exemplo, os tornos CNC úsanse principalmente para o mecanizado por torneado de pezas de eixes e discos; as fresadoras CNC son axeitadas para o mecanizado de planos de formas complexas e superficies curvas.
Máquinas-ferramenta CNC para a conformación de metais: inclúen máquinas de dobrar CNC, prensas CNC, máquinas de dobrar tubos CNC, etc. Úsanse principalmente para o mecanizado de conformación de chapas e tubos metálicos, como procesos de dobrado, estampado e curvado. Por exemplo, na industria de procesamento de chapas metálicas, unha máquina de dobrar CNC pode dobrar con precisión chapas metálicas segundo o ángulo e o tamaño establecidos, producindo varias formas de pezas de chapa metálica.
Máquinas-ferramenta CNC de mecanizado especial: como as máquinas de mecanizado por descarga eléctrica CNC, as máquinas de corte por fío CNC, as máquinas de mecanizado por láser CNC, etc. Úsanse para mecanizar algunhas pezas con requisitos especiais de material ou forma, conseguindo a eliminación de material ou o mecanizado mediante métodos de mecanizado especiais como a descarga eléctrica e a irradiación por raio láser. Por exemplo, unha máquina de mecanizado por descarga eléctrica CNC pode mecanizar pezas de moldes de alta dureza e alta tenacidade, o que ten unha aplicación importante na fabricación de moldes.
Outros tipos de máquinas-ferramenta CNC: como máquinas de medición CNC, máquinas de debuxo CNC, etc. Úsanse para traballos auxiliares como a medición, a detección e o debuxo de pezas.
Clasificación por traxectoria de movemento controlado:
Máquinas-ferramenta CNC con control punto a punto: só controlan a posición precisa da ferramenta de corte dun punto a outro, sen ter en conta a traxectoria da ferramenta de corte durante o movemento, como as prensas de taladro CNC, as mandrinadoras CNC, as punzonadoras CNC, etc. No mecanizado dunha prensa de taladro CNC, só é necesario determinar as coordenadas de posición do burato, e a ferramenta de corte móvese rapidamente á posición especificada e logo realiza a operación de perforación, sen requisitos estritos sobre a forma da traxectoria de movemento.
Máquinas-ferramenta CNC de control lineal: Non só poden controlar as posicións inicial e final da ferramenta de corte ou da mesa de traballo, senón que tamén poden controlar a velocidade e a traxectoria do seu movemento lineal, sendo capaces de mecanizar eixes escalonados, contornos planos, etc. Por exemplo, cando un torno CNC xira unha superficie cilíndrica ou cónica, necesita controlar a ferramenta de corte para que se mova ao longo dunha liña recta, garantindo ao mesmo tempo a precisión da velocidade e a traxectoria do movemento.
Máquinas-ferramenta CNC de control de contornos: Poden controlar simultaneamente dous ou máis eixes de coordenadas de forma continua, facendo que o movemento relativo entre a ferramenta de corte e a peza cumpra cos requisitos de curva do contorno da peza, capaz de mecanizar varias curvas complexas e superficies curvas. Por exemplo, as fresadoras CNC, os centros de mecanizado e outras máquinas-ferramenta CNC de mecanizado simultáneo multieixe poden mecanizar as complexas superficies de forma libre en pezas aeroespaciais, as cavidades dos moldes de automóbiles, etc.
Máquinas-ferramenta CNC con control punto a punto: só controlan a posición precisa da ferramenta de corte dun punto a outro, sen ter en conta a traxectoria da ferramenta de corte durante o movemento, como as prensas de taladro CNC, as mandrinadoras CNC, as punzonadoras CNC, etc. No mecanizado dunha prensa de taladro CNC, só é necesario determinar as coordenadas de posición do burato, e a ferramenta de corte móvese rapidamente á posición especificada e logo realiza a operación de perforación, sen requisitos estritos sobre a forma da traxectoria de movemento.
Máquinas-ferramenta CNC de control lineal: Non só poden controlar as posicións inicial e final da ferramenta de corte ou da mesa de traballo, senón que tamén poden controlar a velocidade e a traxectoria do seu movemento lineal, sendo capaces de mecanizar eixes escalonados, contornos planos, etc. Por exemplo, cando un torno CNC xira unha superficie cilíndrica ou cónica, necesita controlar a ferramenta de corte para que se mova ao longo dunha liña recta, garantindo ao mesmo tempo a precisión da velocidade e a traxectoria do movemento.
Máquinas-ferramenta CNC de control de contornos: Poden controlar simultaneamente dous ou máis eixes de coordenadas de forma continua, facendo que o movemento relativo entre a ferramenta de corte e a peza cumpra cos requisitos de curva do contorno da peza, capaz de mecanizar varias curvas complexas e superficies curvas. Por exemplo, as fresadoras CNC, os centros de mecanizado e outras máquinas-ferramenta CNC de mecanizado simultáneo multieixe poden mecanizar as complexas superficies de forma libre en pezas aeroespaciais, as cavidades dos moldes de automóbiles, etc.
Clasificación por características dos dispositivos de accionamento:
Máquinas-ferramenta CNC con control de bucle aberto: Non hai dispositivo de retroalimentación de detección de posición. Os sinais de instrución emitidos polo sistema CNC transmítense unidireccionalmente ao dispositivo de accionamento para controlar o movemento da máquina-ferramenta. A súa precisión de mecanizado depende principalmente da precisión mecánica da propia máquina-ferramenta e da precisión do motor de accionamento. Este tipo de máquina-ferramenta ten unha estrutura simple, baixo custo, pero unha precisión relativamente baixa, axeitada para ocasións con requisitos de precisión de mecanizado baixos, como algúns equipos de formación docente sinxelos ou o mecanizado en bruto de pezas con requisitos de precisión baixos.
Máquinas-ferramenta CNC con control de bucle pechado: Instálase un dispositivo de retroalimentación de detección de posición na parte móbil da máquina-ferramenta para detectar a posición de movemento real da máquina-ferramenta en tempo real e retroalimentar os resultados da detección ao sistema CNC. O sistema CNC compara e calcula a información de retroalimentación co sinal de instrución, axusta a saída do dispositivo de accionamento, conseguindo así un control preciso do movemento da máquina-ferramenta. As máquinas-ferramenta CNC con control de bucle pechado teñen unha maior precisión de mecanizado, pero a estrutura do sistema é complexa, o custo é elevado e a depuración e o mantemento son difíciles, polo que se usan a miúdo en ocasións de mecanizado de alta precisión, como a industria aeroespacial, a fabricación de moldes de precisión, etc.
Máquinas-ferramenta CNC con control de bucle semipechado: Instálase un dispositivo de retroalimentación de detección de posición no extremo do motor de accionamento ou no extremo do parafuso, que detecta o ángulo de rotación ou o desprazamento do motor ou do parafuso, inferindo indirectamente a posición da parte móbil da máquina-ferramenta. A súa precisión de control está entre a de bucle aberto e a de bucle pechado. Este tipo de máquina-ferramenta ten unha estrutura relativamente simple, un custo moderado e unha depuración cómoda, e úsase amplamente no mecanizado mecánico.
Máquinas-ferramenta CNC con control de bucle aberto: Non hai dispositivo de retroalimentación de detección de posición. Os sinais de instrución emitidos polo sistema CNC transmítense unidireccionalmente ao dispositivo de accionamento para controlar o movemento da máquina-ferramenta. A súa precisión de mecanizado depende principalmente da precisión mecánica da propia máquina-ferramenta e da precisión do motor de accionamento. Este tipo de máquina-ferramenta ten unha estrutura simple, baixo custo, pero unha precisión relativamente baixa, axeitada para ocasións con requisitos de precisión de mecanizado baixos, como algúns equipos de formación docente sinxelos ou o mecanizado en bruto de pezas con requisitos de precisión baixos.
Máquinas-ferramenta CNC con control de bucle pechado: Instálase un dispositivo de retroalimentación de detección de posición na parte móbil da máquina-ferramenta para detectar a posición de movemento real da máquina-ferramenta en tempo real e retroalimentar os resultados da detección ao sistema CNC. O sistema CNC compara e calcula a información de retroalimentación co sinal de instrución, axusta a saída do dispositivo de accionamento, conseguindo así un control preciso do movemento da máquina-ferramenta. As máquinas-ferramenta CNC con control de bucle pechado teñen unha maior precisión de mecanizado, pero a estrutura do sistema é complexa, o custo é elevado e a depuración e o mantemento son difíciles, polo que se usan a miúdo en ocasións de mecanizado de alta precisión, como a industria aeroespacial, a fabricación de moldes de precisión, etc.
Máquinas-ferramenta CNC con control de bucle semipechado: Instálase un dispositivo de retroalimentación de detección de posición no extremo do motor de accionamento ou no extremo do parafuso, que detecta o ángulo de rotación ou o desprazamento do motor ou do parafuso, inferindo indirectamente a posición da parte móbil da máquina-ferramenta. A súa precisión de control está entre a de bucle aberto e a de bucle pechado. Este tipo de máquina-ferramenta ten unha estrutura relativamente simple, un custo moderado e unha depuración cómoda, e úsase amplamente no mecanizado mecánico.
VI. Aplicacións das máquinas-ferramenta CNC na fabricación moderna
Campo aeroespacial: As pezas aeroespaciais teñen características como formas complexas, requisitos de alta precisión e materiais difíciles de mecanizar. A alta precisión, a alta flexibilidade e as capacidades de mecanizado simultáneo multieixe das máquinas-ferramenta CNC convértenas en equipos clave na fabricación aeroespacial. Por exemplo, compoñentes como láminas, impulsores e carcasas de motores de aeronaves pódense mecanizar con precisión con superficies curvas complexas e estruturas internas utilizando un centro de mecanizado simultáneo de cinco eixes, garantindo o rendemento e a fiabilidade das pezas; os compoñentes estruturais grandes, como as ás das aeronaves e os bastidores da fuselaxe, poden ser mecanizados por fresadoras de pórtico CNC e outros equipos, cumprindo os seus requisitos de alta precisión e alta resistencia, mellorando o rendemento e a seguridade xerais da aeronave.
Campo da fabricación de automóbiles: A industria automobilística ten unha gran escala de produción e unha ampla variedade de pezas. As máquinas-ferramenta CNC desempeñan un papel importante no mecanizado de pezas de automóbiles, como o mecanizado de compoñentes clave como bloques de motor, culatas, árbores de manivelas e árbores de levas, así como na fabricación de moldes de carrozaría de automóbiles. Os tornos CNC, as fresadoras CNC, os centros de mecanizado, etc. poden lograr un mecanizado eficiente e de alta precisión, garantindo a calidade e a consistencia das pezas, mellorando a precisión de montaxe e o rendemento do automóbil. Ao mesmo tempo, as capacidades de mecanizado flexibles das máquinas-ferramenta CNC tamén cumpren cos requisitos da produción de varios modelos e lotes pequenos na industria automobilística, axudando ás empresas automobilísticas a lanzar rapidamente novos modelos e mellorar a súa competitividade no mercado.
Campo da industria da construción naval: A construción naval implica o mecanizado de grandes compoñentes de estruturas de aceiro, como seccións de casco de barcos e hélices de barcos. Os equipos de corte CNC (como cortadoras de chama CNC, cortadoras de plasma CNC) poden cortar con precisión placas de aceiro, garantindo a calidade e a precisión dimensional dos bordos de corte; as fresadoras CNC, as máquinas de pórtico CNC, etc. utilízanse para mecanizar compoñentes como o bloque do motor e o sistema de eixes dos motores dos barcos, así como varios compoñentes estruturais complexos dos barcos, mellorando a eficiencia e a calidade do mecanizado e acurtando o período de construción dos barcos.
Campo de procesamento de moldes: Os moldes son equipos de proceso básicos na produción industrial, e a súa precisión e calidade afectan directamente á calidade e á eficiencia da produción do produto. As máquinas-ferramenta CNC úsanse amplamente no mecanizado de moldes. Desde o mecanizado en bruto ata o mecanizado fino de moldes, pódense usar diferentes tipos de máquinas-ferramenta CNC para completar. Por exemplo, un centro de mecanizado CNC pode realizar mecanizados multiproceso como fresado, perforación e roscado da cavidade do molde; as máquinas de mecanizado por descarga eléctrica CNC e as máquinas de corte de fío CNC úsanse para mecanizar algunhas pezas de moldes de formas especiais e alta precisión, como ranuras estreitas e esquinas afiadas, capaces de fabricar moldes de alta precisión e formas complexas para cumprir os requisitos das industrias electrónica, electrodomésticos, automóbiles, etc.
Campo da información electrónica: Na fabricación de produtos de información electrónica, as máquinas-ferramenta CNC utilízanse para mecanizar diversas pezas de precisión, como carcasas de teléfonos móbiles, placas base de ordenadores, moldes para envases de chips, etc. Un centro de mecanizado CNC pode lograr operacións de mecanizado de fresado, perforación, gravado, etc. de alta velocidade e alta precisión nestas pezas, garantindo a precisión dimensional e a calidade superficial das pezas, mellorando o rendemento e a calidade da aparencia dos produtos electrónicos. Ao mesmo tempo, co desenvolvemento dos produtos electrónicos cara á miniaturización, o lixeiro e o alto rendemento, a tecnoloxía de micromecanizado das máquinas-ferramenta CNC tamén se aplicou amplamente, capaz de mecanizar pequenas estruturas e características a nivel de micras ou incluso nanométrico.
Campo aeroespacial: As pezas aeroespaciais teñen características como formas complexas, requisitos de alta precisión e materiais difíciles de mecanizar. A alta precisión, a alta flexibilidade e as capacidades de mecanizado simultáneo multieixe das máquinas-ferramenta CNC convértenas en equipos clave na fabricación aeroespacial. Por exemplo, compoñentes como láminas, impulsores e carcasas de motores de aeronaves pódense mecanizar con precisión con superficies curvas complexas e estruturas internas utilizando un centro de mecanizado simultáneo de cinco eixes, garantindo o rendemento e a fiabilidade das pezas; os compoñentes estruturais grandes, como as ás das aeronaves e os bastidores da fuselaxe, poden ser mecanizados por fresadoras de pórtico CNC e outros equipos, cumprindo os seus requisitos de alta precisión e alta resistencia, mellorando o rendemento e a seguridade xerais da aeronave.
Campo da fabricación de automóbiles: A industria automobilística ten unha gran escala de produción e unha ampla variedade de pezas. As máquinas-ferramenta CNC desempeñan un papel importante no mecanizado de pezas de automóbiles, como o mecanizado de compoñentes clave como bloques de motor, culatas, árbores de manivelas e árbores de levas, así como na fabricación de moldes de carrozaría de automóbiles. Os tornos CNC, as fresadoras CNC, os centros de mecanizado, etc. poden lograr un mecanizado eficiente e de alta precisión, garantindo a calidade e a consistencia das pezas, mellorando a precisión de montaxe e o rendemento do automóbil. Ao mesmo tempo, as capacidades de mecanizado flexibles das máquinas-ferramenta CNC tamén cumpren cos requisitos da produción de varios modelos e lotes pequenos na industria automobilística, axudando ás empresas automobilísticas a lanzar rapidamente novos modelos e mellorar a súa competitividade no mercado.
Campo da industria da construción naval: A construción naval implica o mecanizado de grandes compoñentes de estruturas de aceiro, como seccións de casco de barcos e hélices de barcos. Os equipos de corte CNC (como cortadoras de chama CNC, cortadoras de plasma CNC) poden cortar con precisión placas de aceiro, garantindo a calidade e a precisión dimensional dos bordos de corte; as fresadoras CNC, as máquinas de pórtico CNC, etc. utilízanse para mecanizar compoñentes como o bloque do motor e o sistema de eixes dos motores dos barcos, así como varios compoñentes estruturais complexos dos barcos, mellorando a eficiencia e a calidade do mecanizado e acurtando o período de construción dos barcos.
Campo de procesamento de moldes: Os moldes son equipos de proceso básicos na produción industrial, e a súa precisión e calidade afectan directamente á calidade e á eficiencia da produción do produto. As máquinas-ferramenta CNC úsanse amplamente no mecanizado de moldes. Desde o mecanizado en bruto ata o mecanizado fino de moldes, pódense usar diferentes tipos de máquinas-ferramenta CNC para completar. Por exemplo, un centro de mecanizado CNC pode realizar mecanizados multiproceso como fresado, perforación e roscado da cavidade do molde; as máquinas de mecanizado por descarga eléctrica CNC e as máquinas de corte de fío CNC úsanse para mecanizar algunhas pezas de moldes de formas especiais e alta precisión, como ranuras estreitas e esquinas afiadas, capaces de fabricar moldes de alta precisión e formas complexas para cumprir os requisitos das industrias electrónica, electrodomésticos, automóbiles, etc.
Campo da información electrónica: Na fabricación de produtos de información electrónica, as máquinas-ferramenta CNC utilízanse para mecanizar diversas pezas de precisión, como carcasas de teléfonos móbiles, placas base de ordenadores, moldes para envases de chips, etc. Un centro de mecanizado CNC pode lograr operacións de mecanizado de fresado, perforación, gravado, etc. de alta velocidade e alta precisión nestas pezas, garantindo a precisión dimensional e a calidade superficial das pezas, mellorando o rendemento e a calidade da aparencia dos produtos electrónicos. Ao mesmo tempo, co desenvolvemento dos produtos electrónicos cara á miniaturización, o lixeiro e o alto rendemento, a tecnoloxía de micromecanizado das máquinas-ferramenta CNC tamén se aplicou amplamente, capaz de mecanizar pequenas estruturas e características a nivel de micras ou incluso nanométrico.
VII. Tendencias de desenvolvemento das máquinas-ferramenta CNC
Alta velocidade e alta precisión: Co progreso continuo da ciencia dos materiais e da tecnoloxía de fabricación, as máquinas-ferramenta CNC desenvolveranse cara a maiores velocidades de corte e precisión de mecanizado. A aplicación de novos materiais de ferramentas de corte e tecnoloxías de revestimento, así como a optimización do deseño da estrutura das máquinas-ferramenta e algoritmos de control avanzados, mellorarán aínda máis o rendemento de corte de alta velocidade e a precisión de mecanizado das máquinas-ferramenta CNC. Por exemplo, o desenvolvemento de sistemas de fuso de maior velocidade, guías lineais e pares de parafusos de bólas máis precisos e a adopción de dispositivos de detección e retroalimentación de alta precisión e tecnoloxías de control intelixentes para lograr unha precisión de mecanizado submicrónica ou incluso nanométrica, cumprindo os requisitos dos campos de mecanizado de ultraprecisión.
Intelixencia: As futuras máquinas-ferramenta CNC terán funcións intelixentes máis fortes. Mediante a introdución de tecnoloxías de intelixencia artificial, aprendizaxe automática, análise de macrodatos, etc., as máquinas-ferramenta CNC poden acadar funcións como programación automática, planificación intelixente de procesos, control adaptativo, diagnóstico de fallos e mantemento preditivo. Por exemplo, a máquina-ferramenta pode xerar automaticamente un programa CNC optimizado segundo o modelo tridimensional da peza; durante o proceso de mecanizado, pode axustar automaticamente os parámetros de corte segundo o estado de mecanizado monitorizado en tempo real para garantir a calidade e a eficiencia do mecanizado; ao analizar os datos de funcionamento da máquina-ferramenta, pode predicir posibles fallos con antelación e realizar o mantemento a tempo, reducindo o tempo de inactividade, mellorando a fiabilidade e a taxa de utilización da máquina-ferramenta.
Mecanizado simultáneo e composto multieixe: A tecnoloxía de mecanizado simultáneo multieixe seguirá desenvolvéndose, e máis máquinas ferramenta CNC terán capacidades de mecanizado simultáneo de cinco eixes ou máis para cumprir cos requisitos de mecanizado único de pezas complexas. Ao mesmo tempo, o grao de mecanizado composto da máquina ferramenta aumentará continuamente, integrando varios procesos de mecanizado nunha única máquina ferramenta, como composto de torneado-fresado, composto de fresado-rectificación, fabricación aditiva e composto de fabricación subtractiva, etc. Isto pode reducir os tempos de fixación das pezas entre diferentes máquinas ferramenta, mellorar a precisión e a eficiencia do mecanizado, acurtar o ciclo de produción e reducir o custo de produción. Por exemplo, un centro de mecanizado composto de torneado-fresado pode completar o mecanizado multiproceso, como torneado, fresado, perforación e roscado de pezas do eixo nunha única fixación, mellorando a precisión do mecanizado e a calidade superficial da peza.
Ecoloxismo: No contexto de requisitos de protección ambiental cada vez máis estritos, as máquinas-ferramenta CNC prestarán máis atención á aplicación de tecnoloxías de fabricación ecolóxicas. Investigación e desenvolvemento e adopción de sistemas de accionamento de aforro de enerxía, sistemas de refrixeración e lubricación, optimización do deseño da estrutura das máquinas-ferramenta para reducir o consumo de materiais e o desperdicio de enerxía, desenvolvemento de fluídos de corte e procesos de corte respectuosos co medio ambiente, redución do ruído, as vibracións e as emisións de residuos durante o proceso de mecanizado, logrando o desenvolvemento sostible das máquinas-ferramenta CNC. Por exemplo, adoptando tecnoloxía de microlubricación ou tecnoloxía de corte en seco para reducir a cantidade de fluído de corte utilizado, reducindo a contaminación ambiental; optimizando o sistema de transmisión e o sistema de control da máquina-ferramenta, mellorando a eficiencia da utilización de enerxía, reducindo o consumo de enerxía da máquina-ferramenta.
Redes e informatización: Co desenvolvemento das tecnoloxías da Internet industrial e da Internet das cousas, as máquinas-ferramenta CNC lograrán unha conexión profunda coa rede externa, formando unha rede de fabricación intelixente. A través da rede, pódese conseguir a monitorización remota, o funcionamento remoto, o diagnóstico remoto e o mantemento da máquina-ferramenta, así como unha integración perfecta co sistema de xestión da produción da empresa, o sistema de deseño de produtos, o sistema de xestión da cadea de subministración, etc., logrando unha produción dixital e unha fabricación intelixente. Por exemplo, os xerentes da empresa poden monitorizar remotamente o estado de funcionamento, o progreso da produción e a calidade do mecanizado da máquina-ferramenta a través de teléfonos móbiles ou ordenadores e axustar o plan de produción a tempo; os fabricantes de máquinas-ferramenta poden manter e actualizar remotamente as máquinas-ferramenta vendidas a través da rede, mellorando a calidade e a eficiencia do servizo posvenda.
Alta velocidade e alta precisión: Co progreso continuo da ciencia dos materiais e da tecnoloxía de fabricación, as máquinas-ferramenta CNC desenvolveranse cara a maiores velocidades de corte e precisión de mecanizado. A aplicación de novos materiais de ferramentas de corte e tecnoloxías de revestimento, así como a optimización do deseño da estrutura das máquinas-ferramenta e algoritmos de control avanzados, mellorarán aínda máis o rendemento de corte de alta velocidade e a precisión de mecanizado das máquinas-ferramenta CNC. Por exemplo, o desenvolvemento de sistemas de fuso de maior velocidade, guías lineais e pares de parafusos de bólas máis precisos e a adopción de dispositivos de detección e retroalimentación de alta precisión e tecnoloxías de control intelixentes para lograr unha precisión de mecanizado submicrónica ou incluso nanométrica, cumprindo os requisitos dos campos de mecanizado de ultraprecisión.
Intelixencia: As futuras máquinas-ferramenta CNC terán funcións intelixentes máis fortes. Mediante a introdución de tecnoloxías de intelixencia artificial, aprendizaxe automática, análise de macrodatos, etc., as máquinas-ferramenta CNC poden acadar funcións como programación automática, planificación intelixente de procesos, control adaptativo, diagnóstico de fallos e mantemento preditivo. Por exemplo, a máquina-ferramenta pode xerar automaticamente un programa CNC optimizado segundo o modelo tridimensional da peza; durante o proceso de mecanizado, pode axustar automaticamente os parámetros de corte segundo o estado de mecanizado monitorizado en tempo real para garantir a calidade e a eficiencia do mecanizado; ao analizar os datos de funcionamento da máquina-ferramenta, pode predicir posibles fallos con antelación e realizar o mantemento a tempo, reducindo o tempo de inactividade, mellorando a fiabilidade e a taxa de utilización da máquina-ferramenta.
Mecanizado simultáneo e composto multieixe: A tecnoloxía de mecanizado simultáneo multieixe seguirá desenvolvéndose, e máis máquinas ferramenta CNC terán capacidades de mecanizado simultáneo de cinco eixes ou máis para cumprir cos requisitos de mecanizado único de pezas complexas. Ao mesmo tempo, o grao de mecanizado composto da máquina ferramenta aumentará continuamente, integrando varios procesos de mecanizado nunha única máquina ferramenta, como composto de torneado-fresado, composto de fresado-rectificación, fabricación aditiva e composto de fabricación subtractiva, etc. Isto pode reducir os tempos de fixación das pezas entre diferentes máquinas ferramenta, mellorar a precisión e a eficiencia do mecanizado, acurtar o ciclo de produción e reducir o custo de produción. Por exemplo, un centro de mecanizado composto de torneado-fresado pode completar o mecanizado multiproceso, como torneado, fresado, perforación e roscado de pezas do eixo nunha única fixación, mellorando a precisión do mecanizado e a calidade superficial da peza.
Ecoloxismo: No contexto de requisitos de protección ambiental cada vez máis estritos, as máquinas-ferramenta CNC prestarán máis atención á aplicación de tecnoloxías de fabricación ecolóxicas. Investigación e desenvolvemento e adopción de sistemas de accionamento de aforro de enerxía, sistemas de refrixeración e lubricación, optimización do deseño da estrutura das máquinas-ferramenta para reducir o consumo de materiais e o desperdicio de enerxía, desenvolvemento de fluídos de corte e procesos de corte respectuosos co medio ambiente, redución do ruído, as vibracións e as emisións de residuos durante o proceso de mecanizado, logrando o desenvolvemento sostible das máquinas-ferramenta CNC. Por exemplo, adoptando tecnoloxía de microlubricación ou tecnoloxía de corte en seco para reducir a cantidade de fluído de corte utilizado, reducindo a contaminación ambiental; optimizando o sistema de transmisión e o sistema de control da máquina-ferramenta, mellorando a eficiencia da utilización de enerxía, reducindo o consumo de enerxía da máquina-ferramenta.
Redes e informatización: Co desenvolvemento das tecnoloxías da Internet industrial e da Internet das cousas, as máquinas-ferramenta CNC lograrán unha conexión profunda coa rede externa, formando unha rede de fabricación intelixente. A través da rede, pódese conseguir a monitorización remota, o funcionamento remoto, o diagnóstico remoto e o mantemento da máquina-ferramenta, así como unha integración perfecta co sistema de xestión da produción da empresa, o sistema de deseño de produtos, o sistema de xestión da cadea de subministración, etc., logrando unha produción dixital e unha fabricación intelixente. Por exemplo, os xerentes da empresa poden monitorizar remotamente o estado de funcionamento, o progreso da produción e a calidade do mecanizado da máquina-ferramenta a través de teléfonos móbiles ou ordenadores e axustar o plan de produción a tempo; os fabricantes de máquinas-ferramenta poden manter e actualizar remotamente as máquinas-ferramenta vendidas a través da rede, mellorando a calidade e a eficiencia do servizo posvenda.
VIII. Conclusión
Como equipamento central no mecanizado mecánico moderno, as máquinas-ferramenta CNC, coas súas notables características como a alta precisión, a alta eficiencia e a alta flexibilidade, aplicáronse amplamente en numerosos campos como a industria aeroespacial, a fabricación de automóbiles, a industria naval, o procesamento de moldes e a información electrónica. Co progreso continuo da ciencia e a tecnoloxía, as máquinas-ferramenta CNC están a desenvolverse cara a alta velocidade, alta precisión, intelixencia, multieixe simultáneo e composto, verde, redes e informatización, etc. No futuro, as máquinas-ferramenta CNC seguirán liderando a tendencia de desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación mecánica, desempeñando un papel máis importante na promoción da transformación e mellora da industria manufacturera e na mellora da competitividade industrial do país. As empresas deben prestar atención activa ás tendencias de desenvolvemento das máquinas-ferramenta CNC, aumentar a intensidade da investigación e desenvolvemento tecnolóxico e o cultivo do talento, aproveitar ao máximo as vantaxes das máquinas-ferramenta CNC, mellorar os seus propios niveis de produción e fabricación e as súas capacidades de innovación e seguir sendo invencibles na feroz competencia do mercado.
Como equipamento central no mecanizado mecánico moderno, as máquinas-ferramenta CNC, coas súas notables características como a alta precisión, a alta eficiencia e a alta flexibilidade, aplicáronse amplamente en numerosos campos como a industria aeroespacial, a fabricación de automóbiles, a industria naval, o procesamento de moldes e a información electrónica. Co progreso continuo da ciencia e a tecnoloxía, as máquinas-ferramenta CNC están a desenvolverse cara a alta velocidade, alta precisión, intelixencia, multieixe simultáneo e composto, verde, redes e informatización, etc. No futuro, as máquinas-ferramenta CNC seguirán liderando a tendencia de desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación mecánica, desempeñando un papel máis importante na promoción da transformación e mellora da industria manufacturera e na mellora da competitividade industrial do país. As empresas deben prestar atención activa ás tendencias de desenvolvemento das máquinas-ferramenta CNC, aumentar a intensidade da investigación e desenvolvemento tecnolóxico e o cultivo do talento, aproveitar ao máximo as vantaxes das máquinas-ferramenta CNC, mellorar os seus propios niveis de produción e fabricación e as súas capacidades de innovación e seguir sendo invencibles na feroz competencia do mercado.