CNC工作機械の基本的な構成は、処理プログラムキャリア、CNCデバイス、サーボドライブデバイス、工作機械の本体および他の補助装置を含む。各コンポーネントの基本的な作業原理を以下にまとめます。
プログラムキャリアの処理
高速CNC工作機械
CNC工作機械が作動している場合、作業員は工作機械を直接操作する必要はありません。CNC工作機械を制御するには、処理プログラムをコンパイルする必要があります。部品処理プログラムには、工具の相対運動軌跡と工作機械のワークピース、処理パラメータ(フィード量、スピンドル速度など)、補助運動が含まれます。一部処理プログラムは、パンチテープ、カセットテープ、フロッピーディスクなどの特定の形式とコードを持つプログラムキャリアに保存され、プログラム情報はCNC工作機械の入力装置を介してCNCユニットに入力されます。
CNCデバイス
数値制御装置は、数値制御工作機械の中核である。現代の数値制御装置はすべてCNC(コンピュータ数値制御)の形を採用しています。この種のCNCデバイスは、一般的に複数のマイクロプロセッサを使用して、プログラムされたソフトウェアの形で数値制御機能を実現するため、ソフトウェアNC(ソフトウェアNC)とも呼ばれます。CNCシステムは、位置制御システムの一種であり、理想的なモーション軌跡を補間する入力データに基づき、次いで、必要な部品を処理するために実行コンポーネントに出力する。そのため、数値制御装置は、主に入力、処理、出力の3つの基本部分から構成される。そして、これらのタスクはすべてコンピュータシステムプログラムによって合理的に編成されているので、システム全体が協調的に動作します。
1) 入力装置:数値制御装置に数値制御指示を入力する。異なるプログラムキャリアによると、異なる入力デバイスがあります。主にキーボード入力、ディスク入力、CAD/CAMシステムダイレクト通信入力、DNC(直接数値制御)入力が上位レベルのコンピュータに接続されています。まだ光電リーダーの紙テープ入力形式を保持する多くのシステムがあります。
(1) 紙テープの入力方法部品プログラムは、紙テープフォトエレクトリックリーダーで直接機械の動きを制御するために読み込むことができるか、紙テープの内容をメモリに読み込み、メモリに保存された部品プログラムを使用して工作機械の動きを制御することができます。
(2) MDI 手動データ入力モード。オペレーターは操作パネルのキーボードを使用して、処理プログラムの命令を入力することができます。
制御装置の編集状態(EDIT)では、処理プログラムを入力し、制御装置のメモリに保存するソフトウェアを使用する。この入力メソッドは、プログラムを再利用できます。この方法は、通常、手動プログラミングに使用されます。
会話型プログラミング機能付きの数値制御装置では、画面に表示される質問に応じて異なるメニューを選択し、マンマシン対話の方法を使用し、関連するサイズ番号を入力して処理プログラムを自動生成することができます。
(3) DNC直接数値制御入力方式を採用。上位レベルのコンピュータに部品プログラムを保存すると、CNCシステムは処理中にコンピュータから後続のプログラムセグメントを受信します。DNC法は、CAD/CAMソフトウェアを使用して複雑なワークを設計し、部品プログラムを直接生成する場合に使用されます。
2) 情報処理:入力装置は、処理情報をCNC装置に送信し、コンピュータが認識できる情報にコンパイルします。情報処理部は、制御プログラムの規則に従って段階的に情報処理を行い、出力装置システムと主運動制御部を通じて位置および速度コマンドをサーボに送出する。CNCシステムの入力データには、部品の輪郭情報(始点、終点、直線、円弧など)、処理速度、その他の補助処理情報(工具の変更、速度変更、冷却スイッチなど)が含まれます。データ処理の目的は、補完操作の前に挿入準備を完了することです。データ処理プログラムには、工具半径補正、速度計算、補助機能の処理も含まれます。
3) 出力デバイス: 出力デバイスはサーボ機構に接続されています。出力装置は、コントローラのコマンドに従って演算部の出力パルスを受信し、各座標のサーボ制御システムに送信する。電力増幅後、サーボシステムは、必要に応じて機械を制御するために駆動されます。
サーボおよび測定フィードバックシステム
サーボシステムはCNC工作機械の供給サーボ制御および紡錘サーボ制御を実現するために使用されるCNC工作機械の重要な部分である。サーボシステムの機能は、数値制御装置から受け取ったコマンド情報を、電力増幅および形状形成後の工作機械の実行部分の直線変位または角変位運動に変換することです。サーボシステムはCNC工作機械の最後のリンクであるため、その性能はCNC工作機械やその他のテクニカル指標の精度と速度に直接影響します。したがって、CNC工作機械のサーボ駆動装置は、優れた高速応答性能とCNCデバイスの正確で敏感な追跡を必要とします。送信されたデジタルコマンド信号は、数値制御装置から忠実にコマンドを実行して、システムのダイナミックなフォロー特性と静的トラッキング精度を向上させることができます。
サーボシステムは、ドライブ装置とアクチュエータの2つの部分を含みます。駆動装置は、スピンドル駆動ユニット、フィード駆動ユニット、スピンドルサーボモータ、およびフィードサーボモータで構成されています。ステッピングモータ、DCサーボモータ、ACサーボモーターは、一般的に駆動装置として使用されています。
測定要素は、CNC工作機械の各座標軸の実際の変位値を検出し、フィードバックシステムを介して工作機械のCNCデバイスに入力します。CNCデバイスは、フィードバックの実際の変位値をコマンド値と比較し、サーボシステムに出力して設定値に達する 必要な変位コマンドを実行します。
機械本体
工作機械のホストはCNC工作機械の本体である。ベッド、ベース、カラム、ビーム、スライドシート、ワークテーブル、ヘッドストック、フィード機構、工具ポスト、自動工具チェンジャーなどの機械部品が含まれます。CNC工作機械で様々な切削加工を自動的に完了する機械部品です。従来の工作機械と比較して、CNC工作機械の本体は、次の構造的特徴を有する:
1)高剛性、高耐衝撃性、熱変形の少ない新しい工作機械構造を採用。一般的に、構造系の静剛性の向上、ダンピングの増加、構造部品の品質の調整、および機械のホストの剛性と耐震性の向上に使用され、工作機械本体が連続的かつ自動切断のためのCNC工作機械のニーズに適応することができるようにします。工作機械のレイアウトの改善、発熱の低減、温度上昇の制御、および熱変位補償の採用などの措置を講じることで、工作機械のホストマシンに対する熱変形の影響を軽減できる。
2)高性能スピンドルサーボドライブとフィードサーボドライブデバイスの広範な使用は、CNC工作機械の伝送チェーンを短縮し、工作機械機械伝送システムの構造を簡素化します。
3)高い伝送効率、高精度、ギャップ伝達装置、ボールスクリューナットペア、プラスチックスライディングガイド、リニアローリングガイド、静圧ガイドなどの可動部品の使用
数値制御工作機械補助装置
補助装置はCNC工作機械の機能を最大限に活用するために必要なサポート装置である。一般的に使用される補助装置には、空気圧、油圧装置、チップ取り外し装置、冷却および潤滑装置、回転テーブルおよびCNCインデックスヘッド、保護、照明、装置の支援装置などが含まれます。
