n construcia mainilor-unelte CNC sunt prevzute o serie de soluii ce nu se regsesc la mainile-unelte convenionale, i anume:

Lagaruirea arborilor principali cu lagare de rostogolire, hidrostatice, aerostatice sau magnetice, ceea ce conduce la cresterea preciziei miscarii de rotatie, la cresterea coeficientului de amortizare a vibratiilor, la cresterea rigiditatii lagarului si la reducerea incalzirii, deci reducerea deformatiilor termice ale subansamblului, deformatii ce au pondere deosebita in balanta erorilor de prelucrare.

Utilizarea unor ghidaje de rostogolire si a unor ghidaje hidrostatice avand efecte asupra preciziei miscarii de translatie, asupra coeficientului de amortizare a vibratiilor, asupra reducerii incalzirii prin micsorarea coeficientului de frecare, asupra rigiditatii ghidajului.

Utilizarea transmisiei surub conducator-piulita cu bile cu recirculare ori chiar a piulitelor hidrostatice, avand ca efect principal transmiterea fara joc a miscarii la sanii, ceea ce este foarte important in cazul miscarilor de generare prin conturare, atunci cand, in functie de panta profilului piesei, au loc frecvente schimbari de sens ale miscarii de avans.

Utilizarea unor motoare de actionare cu turatie reglabila continuu, in limite largi, reversibile (motoare de curent continuu, motoare asincrone comandate prin convertizoare de frecventa, motoare pas cu pas), ceea ce permite scurtarea lanturilor cinematice de avans si deci cresterea preciziei cinematice.

Utilizarea unor sisteme de schimbare automata a unui numar mare de scule, ceea ce face posibila executarea unor procese tehnologice complexe, cu un mare numar de operatii.

Desi de aparitie relativ recenta, masinile-unelte cu comanda numerica CNC au capatat o raspandire foarte larga, la inceputuri (dupa 1980) in special in tarile industriale avansate, cu dezvoltare puternica a industriei electronice si apoi si in celelalte tari ale lumii.

Acest lucru se datoreaza avantajelor insemnate ce le aduce utilizarea acestor masini-unelte in sistemele de fabricatie pentru prelucrari mecanice si anume:1. Se nlatur necesitatea unor abloane sau modele utilizate n copierea clasic, ce se confecioneaza foarte greu, Ia costuri ridicate i ntr-un timp ndelungat, ceea ce facea procedeul avantajos numai la producia de serie mare ori mas;

2. Programele n comand numeric, transmise direct de la calculator, au o densitate mare a informatiilor, ceea ce permite programarea numerica si prelucrarea automata a unor piese cu proces tehnologic complex, ce nu se pot programa pentru prelucrarea pe alte tipuri de masini-unelte automate;

3. Programele de comanda numeric se elaboreaz ntr-un timp scurt, (de cele mai multe ori se editeaza in mod automat) ceea ce permite trecerea rapida la prelucrarea unui alt tip de piesa. Aceasta a deschis calea pentru trecerea la un tip de productie moderna, flexibila, cu adaptare rapida la diversificarea produselor cerute de o piata internationala deosebit de dinamica; comanda numerica asigura flexibilitate maxima a proceselor de fabricatie in serii mici si mijlocii, coroborata cu obtinerea unei productivitati ridicate;

4. Programele n comand numeric nlatur posibilitatea apariiei unor erori de reglare, determinate de oboseala operatorilor umani, crescand prin aceasta calitatea pieselor prelucrate; masinile cu comanda numerica permit chiar optimizarea programelor de prelucrare si introducerea unor corectii in scopul imbunatatirii preciziei de prelucrare;

5. Utilizarea masinilor cu comanda numerica de tip CNC permite imbunatatirea organizarii proceselor de fabricatie, putandu-se realiza conducerea automata a intregului proces de fabricatie cu ajutorul unui calculator de proces;

6. Utilizarea unei ierarhii de calculatoare conduce la posibilitatea automatizrii si a activitatilor ingineresti de proiectare si programare a prelucrarii si de planificare si programare a fabricatiei; se poate ajunge la sistemele CIM (Computer Integrated Manufacturing), in care toate activitatile sunt automatizate, iar transmiterea informatiilor se face direct, prin retea de calculatoare, fara alt suport de informatii;

7. Mainile-unelte cu comand numeric de tip CNC permit transferul muncii din zona aptitudinilor ntr-o zona intelectual, personalul fiind implicat in activitati de programare si monitorizare a procesului.

Echipamentele de comanda numeric a mainilor-unelte trebuie s asigure urmtoarele funcii de baz:

realizarea unei traiectorii impuse a punctului de interaciune scul-pies, cu o precizie anumit;

realizarea unor parametri optimi ai regimului de achiere (viteza de aschiere, viteza de avans, adancime de aschiere);

comanda i supravegherea desfurrii diferitelor etape tehnologice ale procesului de prelucrare;

introducerea de date manual sau de la periferic.

O structur general a unui sistem de comanda a masinii-unelte care realizeaz ndeplinirea acestor funcii este prezentat n figura 1.

Figura 1. Schema bloc generalizat a unui echipament de comand numericPrincipalele avantaje ale unei comenzi CNC n raport cu comanda CN convenional: posibilitatea de a introduce noi funcii CN fr modificri hardware, att prin modificarea sau completarea software-ului ulterior instalrii echipamentului CNC, ct i prin integrarea interfeei cu maina n structura CNC; aceasta din urm oferind posibiliti de modificare software a interfeei i ca atare o flexibilitate mult sporit a ntregii configuraii.

posibilitatea de a introduce un numr mare de funcii speciale prin faciliti operaionale dependente de capacitatea memoriei fr creterea complexitii hardware (ex. stocare de subprograme pentru realizarea ciclurilor fixe; corecii i compensri de scule; calibrri de axe; capacitate mare de afiare - instruciuni/mesaje ctre operator; funcii diverse de adaptare/optimizare).

Sistemul DNC (Direct Numerical Control) este folosit pentru conducerea direct prin calculator a unui sistem tehnologic cu comand numeric. Comanda direct se refer att la comanda propriu-zis a mainii, ct i la realizarea altor funciuni cum ar fi: programarea automat a pieselor, supravegherea mainilor, corecia programelor-pies, funcii legate de organizarea i planificarea procesului de fabricaie .a.Sistemul DNC poate s nglobeze ntreaga pregtire de fabricaie: programarea tehnologiei pieselor, comanda prelucrrii, ntreinerea i inventarierea sculelor, transportarea i stocarea pieselor, etc.Comenzile de deplasare - pentru realizarea micrilor de generare i de poziionare - sunt de trei categorii:

DE POZIIONARE - realizeaz comanda micrilor auxiliare de apropiere i retragere rapid

DE PRELUCRARE LINIAR - realizeaz comanda micrilor rectilinii de generare executate cu viteze de avans

DE CONTURARE - realizeaz comanda micrilor de generare complexe realizate simultan dup cel putin doua axe comandate, ntre care exist dependene cinematice riguroase.

Comenzile de poziionare i de prelucrare liniar se execut succesiv dup direcia axelor de coordonate iar cele de conturare se execut simultan pe axe.

COMENZI NUMERICE DE POZIIONARE

n cadrul acestor echipamente, axele mainii sunt comandate succesiv, iar n timpul deplasrii nu se execut micri de generare, acestea reprezentnd primele echipamente tipice cu comenzi programate (fig.2 i 3).

Figura 2. Deplasarea pentru poziionare

Aceste tipuri de echipamente servesc la poziionarea unitilor de lucru (exemplu: maina de gurit n coordonate care, utiliznd comanda numeric, poziioneaz piesa la coordonatele gurii, etc.).

M. Cit. - mecanism de citire a programului; I.M.D. - introducere manual a datelor; Cv. -convertor digital-analog; Mem. - mecanism de memorie, Cp. - mecanism comparator; M. Cd. - mecanism de comand; M. Ac. - mecanism de acionare; T.R. - Traductor de pozitie.Figura 3. Schema bloc a ECN de pozitionare

Echipamente de comanda numerica (ECN) DE PRELUCRARE LINIARA

Aceste echipamente sunt caracterizate prin absena dependenei funcionale a deplasrilor pe diferite axe, dar, n timpul deplasrii poate avea loc prelucrarea (fig.4 i 5). Structura este asemntoare cu cea a echipamentului de poziionare, dar blocul de introducere de date i cel de calcul trebuie s transmit i s prelucreze un volum mrit de informaii tehnologice cum ar fi: tipul de scul, vitez de avans, turaia arborelui etc.,

Figura 4. Miscari de deplasare liniara, paralele cu axele de coordonate

Figura 5. Schema bloc a ECN de prelucrare liniara

ECN DE CONTURARE

Figura 6. Traiectoria sculei n cazul comenzilor numerice de conturare

n cazul acestor echipamente, axele mainii se pot deplasa simultan, dependena funcional ntre deplasrile pe diferite axe permite executarea unei traiectorii plane sau spaiale a punctului de interaciune scul-pies (fig. 6).Numrul minim de axe care permite descrierea de contururi este evident 2, dar rezolvarea problemei conturrii plane este decisiv, pentru c n marea majoritate a aplicaiilor conturarea spaial se realizeaz n sistemul 2 i 1/2 dimensiuni, unde deplasarea pe cea de a treia ax se face secvenial, traiectoria sculei fiind situat ntotdeauna ntr-un plan paralel cu planul format din dou axe ale mainii-unelte.

Informaia de deplasare este predominant i blocul de calcul are de rezolvat probleme complexe, n timpul limitat de viteza de prelucrare tehnologic impus.

Echipamentele de comand numeric de conturare au n componena lor un bloc denumit interpolator, cu ajutorul cruia echipamentul poate coordona micrile pe dou axe pentru a efectua interpolarea liniar sau circular.

Pentru strunguri interpolarea liniar permite generarea suprafeelor conice, iar interpolarea circular - generarea suprafeelor sferice (a arcelor de cerc).

La frezare interpolarea liniar permite generarea unor canale nclinate faa de direcia de deplasare a uneia din snii, iar interpolarea circular generarea unor canale circulare, nu cu ajutorul mesei circulare, ci prin coordonarea micrilor celor dou snii suprapuse ce au deplasri perpendiculare una fa de cealalt.

La sistemele de conturare este caracteristic faptul c, diferitele deplasri dup axele mainii se execut simultan, ntre ele existnd o dependen funcional (fig. 7).

Figura 7. Schema bloc a ECN de conturare

Forma suprafeelor prelucrate rezult prin combinarea cantitativ a deplasrilor pe fiecare din axele mainii. Scula se afl n tot timpul deplasrilor n contact cu piesa, viteza de achiere va variaz continuu, impunnd ca maina-unealt s fie acionat cu motoare cu turaie reglabil.

Pentru prelucrarea dup curbe spaiale echipamentele de conturare trebuie s aib traductori de deplasare dup toate cele trei axe principale. Cu ct incrementul deplasrii este mai mic cu att prelucrarea este mai precis adic aproximarea curbei n spaiu este mai aproape de aliura programat a curbei.

nchiderea buclelor de poziie i de reglare a vitezelor de avans (i a vitezei principale de rotaie pentru realizarea funciei de optimizare a regimului de achiere ce nsoete conturarea) implic rspuns al mainii n timp real.Algoritmul de functionare a interpolatorului liniar

Observatie

In practica, echipamentele de comanda numerica permit aceasta interpolare in plane definite de axele masinii-unelte (X,Y), (Y,Z) et (Z,X).

Functiile ISO corespunzatoare sunt G17 (plan implicit XY), G18 si G19.

Algoritmul de functionare a interpolatorului circularSe urmareste descrierea unui arc de cerc AB, cu viteza constanta Vf.

Observatie: Intrarile scalare in interpolator pot fi diferite, spre exemplu (I,J,XA,YA,XB,YB)

Ca si interpolarea liniara, interpolarea poate fi efectuata implicit in planul XY (G17) sau in planele YZ sau ZX.

Interpolator

liniar

XB-XA

YB-YA

Vf

Te

Xi

Yi

A (XA,YA)

B (XB,YB)

Xpiesa, axa X

Ypiesa, axa Y

Op

YA

YB

XA

XB

Te

t

t

L

XB

XA

YB

YA

T

L

Vf

N

partea

intreaga

T

Te

V

V

XB

XA

L

V

V

YB

YA

L

X

V

Te

Y

V

Te

X

XA

Y

YA

de

la i

la

N

X

X

X

Y

Y

Y

sfarsit

X

Y

X

Y

i

i

i

i

(

)

(

)

/

(

/

)

(

)

(

)

*

*

;

2

2

0

0

1

1

1

Interpolator

circular

R,I,J

A

-

B

Vf

Te

Xi

Yi

A (XA,YA)

B (XB,YB)

X, axa X

Y, axa Y

Op

YA

YB

XA

XB

Te

t

t

B

A

0 (I,J)

T

R

B

A

Vf

N

partea

intreaga

T

Te

Te

V

R

A

X

XA

Y

YA

pt

i

la

N

X

X

R

Y

Y

R

sfarsit

i

i

i

i

i

i

(

)

/

(

/

)

*

/

;

;

*

*

sin(

)

*

*

cos(

)

0

0

0

1

1

1

1

1