Technologia Moderationis Numericae et Machinae Instrumentorum CNC
Technologia moderationis numericae, abbreviata NC (Numerical Control), est modus moderandi motus mechanicos et processus ope informationis digitalis. Hodie, cum moderatio numerica moderna vulgo moderationem computatralem adhibeat, etiam moderatio numerica computatralis (Computerized Numerical Control – CNC) appellatur.
Ad digitalem informationis moderationem motuum mechanicorum et processuum processus efficiendam, apparatum et programmata congruentia instruenda sunt. Summa apparatus et programmatum ad informationis digitalem moderationem efficiendam adhibita systema moderationis numericae (Systema Moderationis Numericae) appellatur, et nucleus systematis moderationis numericae est instrumentum moderationis numericae (Moderator Numericus).
Machinae quae technologia numerica moderationis gubernantur machinae instrumentae CNC (machinae instrumentae NC) appellantur. Hae machinae typice producta mechatronica technologias provectas, ut computatra, moderatio automatica, mensurae praecisionis, et designatio machinarum, plene integrat. Fundamentum technologiae fabricationis modernae est. Moderatio machinarum instrumentorum est ager technologiae numericae moderationis prima et latissime adhibitus. Ergo, gradus machinarum instrumentorum CNC maxima ex parte perfunctionem, gradum, et progressionem technologiae numericae moderationis hodiernae repraesentat.
Varia genera machinarum CNC sunt, inter quas sunt machinae perforantes, fresantes, terebrantes, tornantes, polientes, machinae electricae exonerationis, machinae cudendae, machinae lasericae, et aliae machinae CNC speciali usui destinatae. Quaevis machina technologia numerica moderanda ut machina NC classificatur.
Machinae CNC quae mutatore automatico instrumentorum ATC (Automatic Tool Changer – ATC) instructae sunt, exceptis tornis CNC cum manubriis rotatoriis, centra machinationis (Machine Center – MC) definiuntur. Per commutationem automaticam instrumentorum, opera plura processa uno tempore perficere possunt, concentratione processuum et combinatione processuum assequendo. Hoc tempus processus auxiliaris efficaciter abbreviat et efficientiam operandi machinae auget. Simul, numerum installationum et positionum operationis reducit, accuratiam processus augens. Centra machinationis nunc sunt genus machinarum CNC cum maxima productione et latissima applicatione.
Machinis CNC innixi, per additionem machinarum commutationis automaticae multi-mensarum operariarum (palletarum) (Auto Pallet Changer – APC) aliarumque machinarum similium, unitas processus inde orta cellula fabricationis flexibilis (Flexible Manufacturing Cell – FMC) appellatur. FMC non solum concentrationem processuum et combinationem processuum efficit, sed etiam, commutatione automatica mensarum operariarum (palletarum) et functionibus automaticis monitorii et moderationis satis completis, processum sine homine per certum tempus perficere potest, ita efficientiam processus instrumenti ulterius augens. FMC non solum fundamentum systematis fabricationis flexibilis FMS (Flexible Manufacturing System) est, sed etiam ut instrumentum processus automaticum independens adhiberi potest. Ergo, celeritas eius progressionis satis rapida est.
Fundamento in FMC et centris machinalibus, systematibus logisticis, robotis industrialibus, et apparatu affini additis, atque a systemate moderationis centrali modo centralizato et unificato gubernato et administrato, tale systema fabricationis systema fabricationis flexibile FMS (Systema Fabricationis Flexibile) appellatur. FMS non solum processum sine homine per longas periodos perficere potest, sed etiam processum completum variorum generum partium et compositionum congregationis assequi, automationem processus fabricationis in officina efficiens. Systema fabricationis provectum valde automatum est.
Continuo progressu scientiae et technologiae, ut mutantibus condicionibus postulationis mercatus accommodentur, pro fabricatione moderna, non solum necesse est automationem processus fabricationis officinae promovere, sed etiam automationem comprehensivam a praedictione mercatus, deliberatione productionis, designatione producti, fabricatione producti ad venditionem producti assequi. Systema productionis et fabricationis completum, per integrationem harum necessitatum formatum, systema fabricationis computatro integratum (Systema Fabricationis Computatro Integratum – CIMS) appellatur. CIMS organice productionem et actionem commercialem longiorem integrat, productionem intelligentem efficaciorem et flexibiliorem assequens, summum gradum evolutionis technologiae fabricationis automatae hodiernae repraesentans. In CIMS, non solum integratio instrumentorum productionis, sed, quod magis interest, integratio technologiae et integratio functionum informatione insignitur. Computatrum instrumentum integrationis est, technologia unitatis automatae computatro adiuvatae basis integrationis est, et commutatio et communicatio informationum et datorum pons integrationis est. Productum finale manifestatio materialis informationum et datorum considerari potest.
Systema Numerale Moderationis et Eius Partes
Partes Fundamentales Systematis Moderationis Numericae
Systema numericum moderandi machinae CNC (CNC) est cor omnium instrumentorum moderandi numerici. Principale obiectum moderandi systematis numerici est deplastatio axium coordinatarum (inter quas celeritas motus, directio, positio, etc.), et eius informationes moderandi praecipue ex processibus moderandi numerici vel programmatibus moderandi motus proveniunt. Ergo, partes fundamentales systematis moderandi numerici includunt: instrumentum programmatis ingressus/exitus, instrumentum moderandi numerici, et impulsum servo.
Munus instrumenti input/output est notitias, ut puta programmata numerica ad processum moderandum vel motus moderandum, notitias processus et moderandi, parametros machinarum, positiones axium coordinatarum, et statum interruptorum detectionis, immittere et emittere. Claviatura et monitor sunt instrumenta input/output fundamentalia necessaria cuilibet apparatui numerico moderando. Praeterea, secundum systema numericum moderandum, instrumenta ut lectores photoelectrici, lectores taeniarum, vel lectores discorum flexibilium etiam instrui possunt. Computatrum, ut instrumentum periphericum, hodie unum ex instrumentis input/output vulgo usitatis est.
Instrumentum numericum moderandi est pars principalis systematis moderandi numerici. Constat ex circuitibus interfaciei input/output, moderatoribus, unitatibus arithmeticis, et memoria. Munus instrumenti numerici moderandi est data a instrumento input per circuitum logicum internum vel programmata moderandi immissa compilare, computare, et tractare, et varia genera informationum et instructionum producere ad varias partes machinae instrumenti moderandas ad actiones specificatas perficiendas.
Inter has informationes et instructiones moderandi, fundamentalissimae sunt instructiones celeritas alimentationis, directio alimentationis, et dislocationis alimentationis axium coordinatarum. Post calculos interpolationis generantur, servomotori traditae, a rectore amplificatae, et denique dislocationem axium coordinatarum gubernant. Hoc directe trajectoriam motus instrumenti vel axium coordinatarum determinat.
Praeterea, pro systemate et apparatu, exempli gratia, in machina CNC, possunt etiam esse instructiones ut celeritas rotationis, directio, initium/sistendum fusi; instructiones selectionis et commutationis instrumenti; instructiones initii/sistendi instrumentorum refrigerationis et lubricationis; instructiones laxationis et prehensionis materiae; indicatio mensae laboris et aliae instructiones auxiliares. In systemate moderationis numericae, hae ad instrumentum moderationis auxiliaris externum in forma signorum per interfaciem traduntur. Instrumentum moderationis auxiliaris necessarias operationes compilationis et logicas in signis supradictis perficit, ea amplificat, et actuatores correspondentes agit ad partes mechanicas, instrumenta auxiliaria hydraulica et pneumatica machinae impellenda ad actiones ab instructionibus specificatas perficiendas.
Impulsor servo plerumque constat ex amplificatoribus servo (etiam impulsoribus, unitatibus servo notis) et actuatoribus. In machinis CNC, motores servo AC plerumque ut actuatores hodie adhibentur; in machinis celeritatis provectis, motores lineares adhiberi coeperunt. Praeterea, in machinis CNC ante annos 1980 productis, casus usus motorum servo DC fuerunt; pro simplicibus machinis CNC, motores gradatim moventes etiam ut actuatores adhibiti sunt. Forma amplificatoris servo ab actuatore pendet et una cum motore impulsore adhibenda est.
Supradicta sunt elementa fundamentalia systematis numerici moderandi. Cum continua technologia numerica moderandi evolutione et gradus efficacitatis machinarum instrumentorum melioratione, requisita functionalia systematis etiam augentur. Ad requisita moderandi variarum machinarum instrumentorum implenda, integritas et uniformitas systematis numerici moderandi conservanda, et usus usorum facilior reddendus, systemata numerica moderandi provecta vulgo adhibita plerumque moderatorem programmabilem internum habent ut instrumentum moderandi auxiliare machinae instrumenti. Praeterea, in machinis secandis metallum, instrumentum impulsionis fusi etiam pars systematis numerici moderandi fieri potest; in machinis CNC circuitu clauso, instrumenta mensurae et detectionis etiam systemati numerico moderandi necessaria sunt. Pro systematibus numericis moderandi provectis, interdum etiam computatrum ut interfacies hominis-machinae systematis et ad administrationem datorum et instrumenta input/output adhibetur, ita functiones systematis numerici moderandi potentiores et efficaciam perfectiorem reddens.
Concludendo, compositio systematis numerici moderandi ab effectu systematis moderandi et a requisitis specificis moderandi instrumenti pendet. Differentiae magnae in eius configuratione et compositione existunt. Praeter tria elementa fundamentalia, scilicet instrumentum input/output programmatis processus, instrumentum numericum moderandi, et impulsorem servo, plura instrumenta moderandi fortasse adsunt. Pars quadrata punctata in Figura 1-1 systema numericum moderandi computatrale repraesentat.
Notiones NC, CNC, SV, et PLC
NC (CNC), SV, et PLC (PC, PMC) sunt abbreviationes Anglicae vulgissime in apparatu moderationis numericae adhibitae et significationes diversas habent in variis occasionibus in applicationibus practicis.
NC (CNC): NC et CNC sunt communes abbreviationes Anglicae pro "Numerical Control" et "Computerized Numerical Control" respective. Cum moderna machinatio numerica omnino machinationem computatralem adhibeat, aestimari potest significationes NC et CNC omnino easdem esse. In applicationibus machinalibus, pro occasione usus, NC (CNC) plerumque tres significationes diversas habet: Sensu lato, technologiam moderationis repraesentat – technologiam moderationis numericae; sensu stricto, entitatem systematis moderationis repraesentat – systema moderationis numericae; praeterea, etiam instrumentum moderationis specificum repraesentare potest – instrumentum moderationis numericae.
SV: SV est abbreviatio Anglica vulgaris vocabuli "servo drive" (Servo Drive, abbreviatio "servo"). Secundum terminos praescriptos normae Iaponicae JIS, est "mechanismus moderandi qui positionem, directionem, et statum obiecti ut magnitudines moderandi accipit et mutationes arbitrarias in valore scopo sequitur." Breviter, est instrumentum moderandi quod magnitudines physicas sicut positionem scopum automatice sequi potest.
In machinis instrumentis CNC, munus impulsoris servomotoris duobus praecipue aspectibus reflectitur: primo, permittit axes coordinatas celeritate a machina numerica moderanda data operari; secundo, permittit axes coordinatas secundum positionem a machina numerica moderanda datam collocari.
Obiecta moderationis impulsoris servo plerumque sunt distantia et celeritas axium coordinatarum machinae instrumenti; actuator est motor servo; pars quae signum imperii ingressus moderatur et amplificat saepe amplificator servo appellatur (etiam impulsor, amplificator, unitas servo, etc. notus), quod est nucleus impulsoris servo.
Servomotor non solum una cum instrumento numerico moderationis adhiberi potest, sed etiam solus ut systema positionis (celeritatis) comitans. Quapropter saepe systema servomotor appellatur. In primis systematibus numericis moderationis, pars moderationis positionis plerumque cum CNC integrabatur, et servomotor solum celeritatis moderationem praestabat. Quapropter saepe unitas moderationis celeritatis appellabatur.
PLC: PC est abbreviatio Anglica pro "Programmable Controller" (Moderatore Programmabili). Crescente popularitate computatrorum personalium, ne confusio cum computatris personalibus (etiam PC appellatis) fiat, moderatores programmabiles nunc vulgo "programmable logic controllers" (Programmalbe Logic Controller – PLC) vel "programmable machine controllers" (Programmable Machine Controller – PMC) appellantur. Ergo, in machinis instrumentis CNC, PC, PLC, et PMC prorsus eandem significationem habent.
Commoda PLC (programmatio programmabilis automaticus) habet: responsio celeris, effectus certi, usus commodi, programmandi et corrigendi errores, et nonnulla instrumenta electrica machinarum instrumentorum directe regere potest. Quare late ut instrumentum moderandi auxiliare pro apparatu moderandi numerici adhibetur. Hodie, pleraque systemata moderandi numerici PLC internum habent ad instructiones auxiliares machinarum instrumentorum CNC tractandas, ita instrumentum moderandi auxiliare machinae instrumentorum valde simplificans. Praeterea, saepe, per modulos functionales speciales, ut modulum moderandi axium et modulum positionis PLC, PLC etiam directe adhiberi potest ad moderationem positionis puncti, moderationem linearis, et moderationem lineae simplicis assequendam, machinas instrumentorum CNC speciales vel lineas productionis CNC formans.
Principium Compositionis et Processus Instrumentorum Machinarum CNC
Compositio Fundamentalis Machinarum Instrumentorum CNC
Machinae CNC inter apparatus moderationis numericae typicissimos numerantur. Ut compositionem fundamentalem machinarum CNC elucidamus, primum necesse est processum operandi machinarum CNC ad partes tractandas analyzare. In machinis CNC, ad partes tractandas, hae gradus adhiberi possunt:
Secundum delineationes et consilia processus partium tractandarum, utens codicibus et formis programmatum praescriptis, scribe trajectoriam motus instrumentorum, processum tractandi, parametros processus, parametros sectionis, etc., in formam instructionum a systemate numerico moderationis agnoscibilem, id est, scribe programma tractandi.
Programma processus scriptum in instrumentum moderationis numericae inser.
Instrumentum numericum moderandi programmata (codicem) inputata decodificat et tractat, et signa moderandi correspondentia ad machinas servomotores et machinas moderandi functiones auxiliares cuiusque axis coordinatarum mittit, ut motum cuiusque partis machinae instrumenti moderetur.
Dum motus fit, systema numericum moderationis quovis tempore positionem axium coordinatarum machinae instrumenti, statum interruptorum itineris, et cetera detegere debet, eaque cum requisitis programmatis comparare ut actionem proximam determinet donec partes idoneae processentur.
Operator condiciones processus et statum operationis machinae instrumenti quovis tempore observare et inspicere potest. Si opus est, adaptationes actionum machinae instrumenti et programmatum processus etiam requiruntur ut operatio tuta et certa machinae instrumenti confirmetur.
Patere potest ut compositio fundamentalis machinae CNC haec comprehendere debere: instrumenta input/output, instrumenta numerica moderationis, servomotores et instrumenta feedback, instrumenta auxiliaria moderationis, et corpus machinae.
Compositio Instrumentorum Machinarum CNC
Systema numericum moderandi adhibetur ad moderationem processus machinae instrumenti principalis efficiendam. Hodie, pleraque systemata numerica moderandi computatrum moderationem numericam (id est, CNC) adhibent. Instrumentum input/output, instrumentum numericum moderandi, impulsum servo, et instrumentum feedback in figura simul systema numericum moderandi machinae instrumenti constituunt, cuius munus supra descriptum est. Sequentia breviter alias partes introducunt.
Instrumentum mensurae retroactionis: Nexus detectionis est machinae CNC circuitu clauso (semi-circuitu clauso). Munus eius est celeritatem et dislocationem actuum actuatoris (velut portainstrumenti) vel mensae laboris detegere per elementa mensurae moderna, ut codificatores impulsuum, resolutores, synchronizatores inductionis, clathri, libras magneticas, et instrumenta mensurae laser, et ea ad instrumentum servomotoris vel instrumentum numericum moderandi remittere, et celeritatem alimentationis vel errorem motus actuatoris compensare ut finis augendi accuratiam mechanismi motus assequatur. Locus institutionis instrumenti detectionis et locus ubi signum detectionis retroagit a structura systematis numerici moderandi pendent. Encodera impulsuum servomotoris incorporata, tachometra, et clathri lineares componentes detectionis vulgo adhibiti sunt.
Quoniam servomotores provecti omnes technologiam digitalem servomotorum (quae servomotores digitales appellantur) adhibent, plerumque "bus" ad connexionem inter servomotorem et instrumentum numericum moderandi adhibetur; plerumque signum responsionis cum servomotore connectitur et per "bus" ad instrumentum numericum moderandi transmittitur. Paucis tantum occasionibus vel cum servomotoribus analogicis (vulgo "servomotoribus analogicis" appellatis) utuntur, instrumentum responsionis directe cum instrumento numerico moderandi coniungi debet.
Mechanismus moderandi auxiliaris et mechanismus transmissionis alimentationis: Inter instrumentum moderandi numericum et partes mechanicas et hydraulicas machinae instrumenti situm est. Munus eius principale est accipere celeritatem fusi, directionem, et instructiones incipiendi/sistendi a instrumento moderandi numerico emissas; instructiones selectionis et commutationis instrumenti; instructiones incipiendi/sistendi instrumentorum refrigerationis et lubricationis; signa instructionum auxiliarium, ut laxatio et compressione partium et partium machinae instrumenti, index mensae laboris, et signa status interruptorum detectionis in machina instrumenti. Post compilationem necessariam, iudicium logicum, et amplificationem potentiae, actuatores correspondentes directe aguntur ad partes mechanicas, instrumenta hydraulica et pneumatica auxiliaria machinae instrumenti impellenda, ut actiones in instructionibus specificatas perficiant. Solet constat ex PLC et circuito moderandi currenti forti. PLC cum CNC in structura integrari potest (PLC incluso) vel relative independenter (PLC externo).
Corpus machinae, id est, structura mechanica machinae CNC, etiam constat ex systematibus impulsoriis principalibus, systematibus impulsoriis ad cibum, lectis, mensis operariis, machinis motus auxiliaribus, systematibus hydraulicis et pneumaticis, systematibus lubricationis, machinis refrigerationis, apparatibus remotionis fragmentorum, systematibus protectionis, et aliis partibus. Attamen, ut requisitis moderationis numericae satisfaciat et functioni machinae plene utatur, mutationes significantes subiit quoad dispositionem generalem, designationem aspectus, structuram systematis transmissionis, systema instrumenti, et functionem operandi. Partes mechanicae machinae includunt lectum, capsam, columnam, ferream ductoriam, mensam operariam, fusum, mechanismum ad cibum, mechanismum commutationis instrumenti, et cetera.
Principium Machinationis CNC
In machinis traditis ad metallum secandum, dum partes tractantur, operator parametros, velut trajectoriam motus et celeritatem motus instrumenti, secundum requisita delineationis continuo mutare debet, ut instrumentum processum secandi in materia perficiat et tandem partes idoneas tractet.
Machinarum instrumentorum CNC processus essentialiter principium "differentiale" adhibet. Principium operandi eius et processus breviter sic describi possunt:
Secundum trajectoriam instrumenti a programmate processus requisitam, instrumentum moderationis numericae trajectoriam secundum axes coordinatas correspondentes instrumenti machinae cum minima quantitate motus (aequivalente impulsuum) (△X, △Y in Figura 1-2) distinguit et numerum impulsuum quos quisque axis coordinatas movere debet calculat.
Per programmata "interpolationis" vel calculatorem "interpolationis" instrumenti moderationis numericae, trajectoria requisita polylinea aequivalente in unitatibus "unitatis motus minimi" aptatur et polylinea aptata trajectoriae theoreticae proxima invenitur.
Secundum trajectoriam polylineae aptatae, instrumentum numericum moderationis impulsus pascendi axibus coordinatis correspondentibus continenter attribuit et axes coordinatas machinae instrumenti per servomotorem moveri sinit secundum impulsus assignatos.
Intellegi potest: Primo, dummodo minima quantitas motus (aequivalens impulsuum) instrumenti machinae CNC satis parva sit, polylinea aptata adhibita aequivalenter pro curva theoretica substitui potest. Secundo, dummodo methodus assignationis impulsuum axium coordinatarum mutetur, forma polylineae aptatae mutari potest, ita propositum mutandi trajectoriam processus assequendo. Tertio, dummodo frequentia...