Понимание NC-обработки: определение, процесс и ключевые преимущества

Что такое NC-обработка (числовое управление)?

Числовое управление (также компьютерное числовое управление, широко известное как CNC) — автоматическое управление станочными инструментами (сверла, токарные, фрезерные, 3D-принтеры) с помощью компьютера.

CNC-станок обрабатывает заготовку (металл, пластик, дерево, керамика, композит) по спецификациям, следуя закодированной программе инструкций без прямого ручного управления оператором.

CNC-станок — моторизированный маневренный инструмент и часто моторизированная маневренная платформа, оба управляемые компьютером согласно специфическим входным инструкциям. Инструкции передаются в виде последовательной программы команд управления (G-код, M-код) и выполняются.

Программу может написать человек или, гораздо чаще, сгенерировать графическое CAD-ПО и/или CAM-ПО. Для 3D-принтеров деталь «нарезается» (sliced) перед генерацией инструкций. 3D-принтеры также используют G-код.

CNC — огромное улучшение по сравнению с некомпьютеризированной обработкой, требующей ручного управления (ручные колеса, рычаги) или механического управления готовыми шаблонами (камы). В современных CNC-системах проектирование детали и её производственная программа высоко автоматизированы.

Механические размеры детали определяются в CAD, затем переводятся в производственные директивы CAM-ПО. Полученные директивы преобразуются (пोстпроцессором) в специфические команды для конкретного станка для производства компонента и загружаются в CNC-станок.

Поскольку деталь может требовать множество инструментов — сверла, пилы и др. — современные станки часто объединяют несколько инструментов в одну «ячейку». В других установках используются несколько станков с внешним контроллером и человеческими или роботизированными операторами, перемещающими деталь от станка к станку.

В любом случае последовательность шагов для производства любой детали высоко автоматизирована и производит деталь, точно соответствующую исходному CAD-чертежу.

Что такое NC-станок?

Числовое управление определяется как форма программируемой автоматизации, в которой числа, буквы и символы управляют операцией. Инструкция предназначена для выполнения конкретной работы. NC-станки способны менять программу для каждой работы: когда работа меняется, инструкция программы тоже меняется. Легче изменить программу, чем модифицировать производственное оборудование. Эта гибкость снижает общую производственную стоимость.

Типы NC-систем

Два основных типа NC-систем:

1. Точка-точка (Point-to-point, PTP) система

PTP — NC-система, управляющая только положением компонентов. В этой системе траектория движения компонента относительно заготовки не контролируется. Перемещение между разными позициями выполняется на холостом ходу, допустимом для станка, и по кратчайшему пути.

2. Контурная система (Contouring system)

Контурные NC-системы способны управлять не только позициями, но и движением компонента, то есть скоростью перемещения и запрограммированным путем между желаемыми позициями.

Применение технологии числового управления

Технология числового управления применяется в широком спектре производственных операций: металлорезание, автоматическое черчение, точечная сварка, прессовка, сборка, контроль и др. Однако NC находит главное применение в металлорежущих операциях. Построено для выполнения практически всего процесса удаления металла (примеры: токарная, пильная, шлифовальная, фрезерная, сверлительная, растачивающая).

Производственные задания, где NC-станки наиболее уместны:

• NC-технология подходит для последовательности/серии операций обработки.
• Геометрия детали сложная, дорогая. Ошибки в процессе ведут к высоким потерям.
• Ожидаются изменения инженерного дизайна в будущем.
• Требуется высокое удаление металла.
• Деталь требует 100% контроля.
• Необходимы тесные допуски на детали.
• Когда нужно много операций при обработке. Часто обрабатываются небольшими партиями.

Преимущества NC-станков

• Большая производственная гибкость. NC легко адаптируется к изменениям инженерного дизайна и смене производственного графика.
• Сокращение производственного лид-тайма. Задание можно легко и быстро настроить на NC.
• Сокращение непродуктивного времени. При сложной обработке NC помогает сократить непродуктивное время: быстрая/автоматическая смена инструмента, быстрая наладка, сокращенное время манипулирования заготовкой.
• Сокращение оснастки. Приспособления в NC-операциях проще и дешевле, так как NC-лента позиционирует вместо шаблонов и приспособлений.
• Сокращение запасов. Результат меньшего числа наладок и сокращенного лид-тайма.
• Улучшение контроля качества. Нет риска человеческих ошибок. Производит деталь с высокой точностью. Также сокращает человеко-часы на контроль.
• Большая безопасность оператора.
• Сокращение брака. Высокая точность NC-станка помогает сократить бракованный материал.
• Сокращение потребности в площади цеха. Один NC-станок может выполнять множество операций, заменяя несколько обычных станков.

Недостатки NC-станков

• Высокие инвестиционные и эксплуатационные затраты. Самые сложные и изощренные технологии стоят дороже обычных станков.
• Требуются квалифицированные операторы. Поиск и обучение NC-персонала должны учитываться.
• Износ и разрыв перфоленты, низкая надежность компонентов перфоленты.
• Ошибки программирования в перфоленте.
• Нет оптимальных подачи и скорости. Обычные NC-станки не дают возможности менять скорость резания и подачу во время операции.