O čem to je
Na klasické frézce točí frézař rukou kličkami. Každou otáčkou kličky posune stůl o kousek dál a na stupnici kontroluje, kde je. Vyrobit sto stejných dílů znamená stokrát zopakovat stejné pohyby – a stokrát se nesplést.
CNC stroj dělá totéž, jen kličky točí elektromotory a o pohybech rozhoduje počítač podle programu. Díl za dílem vyrobí stejně přesně, i složité tvary, které by ručně nešly. Proto dnes CNC stroje najdeš skoro v každé strojírenské firmě.
Nové pojmy
CNCZkratka anglického Computer Numerical Control – číslicové řízení počítačem. Stroj se řídí čísly v programu: kam jet, jak rychle, jakým nástrojem.CNC frézka vyfrézuje drážku, protože v programu je napsáno „jeď v ose X na 80 mm“.
Řídicí systém„Mozek“ stroje: počítač s obrazovkou a ovládacím panelem. Čte program, počítá dráhy a posílá povely motorům.Siemens Sinumerik, Fanuc, Heidenhain.
OsaSměr, ve kterém se stroj může řízeně pohybovat. Každá osa má vlastní motor.Běžná frézka má osy X, Y, Z; soustruh hlavně X a Z.
VřetenoRotující hřídel stroje. U frézky drží a točí nástroj, u soustruhu drží a točí obrobek (ve sklíčidle).Vřeteno frézky se točí třeba 3 000 otáček za minutu.
Posuvový pohon (servomotor)Elektromotor, který přesně posouvá stůl nebo suport v jedné ose. Umí zastavit na setinu milimetru přesně.Motor osy X posune stůl o 25,40 mm.
Kuličkový šroubŠroub s maticí, mezi kterými se valí kuličky. Mění otáčení motoru na přímý posuv a skoro nemá vůli ani tření.Při stoupání 5 mm posune jedna otáčka šroubu stůl o 5 mm.
OdměřováníSnímač, který měří, kde osa skutečně je, a hlásí to řídicímu systému.Lineární pravítko na loži nebo rotační snímač (enkodér) na motoru.
Co nahradilo ruce frézaře
| Ruční stroj | CNC stroj |
|---|
| frézař točí kličkou | kličku nahradil servomotor s kuličkovým šroubem |
| frézař čte stupnici | polohu měří odměřování |
| frézař ví, co dělat, z výkresu | řídicí systém čte program |
| frézař ručně mění nástroj | výměník vezme nástroj ze zásobníku |
Jak se pohne osa
Řídicí systém přečte v programu, že osa X má jet na 50 mm.
Spočítá, kam a jak rychle má motor točit, a pošle povel posuvovému pohonu.
Servomotor točí kuličkovým šroubem a stůl se posouvá.
Odměřování průběžně hlásí skutečnou polohu.
Systém porovnává skutečnou polohu s žádanou a motor doladí, dokud rozdíl není prakticky nulový.
Zpětná vazba (uzavřená smyčka)Systém neposílá povel „naslepo“: měří výsledek a podle rozdílu oproti žádané hodnotě povel opravuje.Termostat také měří teplotu a podle ní topí nebo netopí.
Kuličkový šroub osy X má stoupání 10 mm. O kolik se posune stůl, když se šroub otočí 3,5krát?
Jedna otáčka = posuv o stoupání, tedy 10 mm. 3,5 otáčky · 10 mm = 35 mm.
Proč CNC stroj vyrobí 200 stejných dílů přesněji než zkušený frézař na ručním stroji?
Program je pro všechny kusy stejný, pohyby řídí motory a polohu kontroluje odměřování se zpětnou vazbou. Nehraje roli únava ani přehlédnutí na stupnici. Přesnost pak závisí hlavně na stroji, upnutí a opotřebení nástroje.
Vyzkoušej si
Roztřiď části stroje: co patří k řízení a co je mechanika, která koná pohyb?
✗CNC stroj si sám pozná, že je nástroj tupý nebo že je obrobek špatně upnutý.
✓Stroj dělá přesně to, co je v programu a v nastavení. Za upnutí, nástroje a kontrolu odpovídá obsluha.
Odměřování hlídá polohu os, ne kvalitu obrábění. Některé stroje mají přídavné sondy, ale základní CNC stroj chybu v upnutí nepozná.
CNC stroj = mechanika s pohony a odměřováním + řídicí systém, který čte program. Servomotor přes kuličkový šroub posouvá osu, odměřování hlásí skutečnou polohu a systém ji v uzavřené smyčce opravuje.