Control numérico (abbr. CNC ; ing. control numérico por computadora , abr. CNC - control numérico por computadora ) - un campo de la tecnología asociado con el uso de dispositivos informáticos digitales para controlar los procesos de producción [1] .
Los equipos CNC se pueden representar por:
Los programas intercambiables impresos en tarjetas perforadas mediante un código binario ya se utilizaban en un telar jacquard creado en 1804. Se codificaron dos posiciones posibles del actuador en tarjetas perforadas: bajando o subiendo la lanzadera, era posible programar patrones monocromáticos simples.
En el siglo XIX se desarrollaron actuadores mecánicos basados en un mecanismo de levas , similares a los que se utilizan en un piano mecánico . Aunque permitieron variar suavemente los parámetros de movimiento de las herramientas de mecanizado, el proceso de creación de un algoritmo de mecanizado requería la creación de modelos de tamaño completo de la pieza.
El inventor de la primera máquina herramienta con control numérico electrónico ( Eng. Numerical Control , NC ) es John Parsons ( John T. Parsons ), quien trabajaba como ingeniero en la empresa de su padre, Parsons Inc. , que produjo hélices para helicópteros al final de la Segunda Guerra Mundial. Fue el primero en proponer el uso de una máquina para procesar hélices, trabajando según un programa ingresado a partir de tarjetas perforadas. Por primera vez, los buscadores paso a paso se utilizaron como unidad .
En 1949, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos financió a Parsons Inc. desarrollo de una máquina herramienta para el fresado de contornos de piezas aeronáuticas con formas complejas. Sin embargo, la empresa no pudo completar el trabajo por sí sola y recurrió al Laboratorio de Servomecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en busca de ayuda. Colaboración con Parsons Inc. con el MIT continuó hasta 1950. Ese año, el MIT adquirió la empresa de fresadoras Hydro-Tel y abandonó su sociedad con Parsons Inc. , habiendo firmado un contrato independiente con la Fuerza Aérea para crear una fresadora CNC.
En septiembre de 1952, la máquina se demostró por primera vez al público: se publicó un artículo al respecto en la revista Scientific American . La máquina estaba controlada por cinta perforada .
La primera máquina CNC era particularmente compleja y no podía utilizarse en un entorno de producción. El primer dispositivo CNC producido en masa fue creado por Bendix Corp. en 1954 ya partir del año siguiente se empezó a instalar en máquinas-herramienta. La adopción generalizada de máquinas CNC ha sido lenta. Los empresarios trataban la nueva tecnología con desconfianza. El Departamento de Defensa de EE. UU. se vio obligado a fabricar 120 máquinas CNC a sus expensas para arrendarlas a empresas privadas.
Las primeras máquinas CNC soviéticas para uso industrial son el torno de corte por tornillo 1K62PU y el torno 1541P. Estas máquinas fueron creadas en la primera mitad de la década de 1960. Las máquinas trabajaron en conjunto con sistemas de control como PRS-3K y otros. Luego se desarrollaron las fresadoras verticales CNC 6H13 con el sistema de control "Kontur-ZP". En los años siguientes, para tornos, los sistemas CNC de la producción soviética/rusa 2P22 y " Electrónica NTs-31 " fueron los más utilizados . . Los sistemas CNC básicos en la URSS eran NTs-31 y 2P22 (grupo de torneado) y 2S42 y 2P32 (grupo de fresado).
La producción en serie de muestras propias de equipos CNC industriales se dominó en Bulgaria [2] .
El control numérico también es característico de los sistemas de control de los robots industriales modernos .
La abreviatura "CNC" corresponde a dos idiomas en inglés - NC y CNC , - que reflejan la evolución del desarrollo de los sistemas de control de equipos.
Es posible implementar un modelo con una estación de trabajo centralizada (por ejemplo, ABB Robot Studio , Microsoft Robotics Developer Studio ) con la descarga posterior del programa mediante transmisión a través de una red industrial.
Los mayores fabricantes de máquinas herramienta con control numérico a partir de 2013 son Alemania ($ 14 mil millones), Japón ($ 13 mil millones), China ($ 8 mil millones). Los mayores consumidores de máquinas herramienta son: China ($11 mil millones), EE. UU. ($8 mil millones), Alemania ($7 mil millones) [3] .
Estructuralmente, el CNC incluye:
Un controlador industrial actúa como un controlador, como: un microprocesador en el que se construye un sistema integrado ; un controlador lógico programable o un dispositivo de control más complejo: una computadora industrial .
Una característica importante de un controlador CNC es la cantidad de ejes (canales) que puede sincronizar (controlar); esto requiere un alto rendimiento y un software apropiado.
Los servoaccionamientos y los motores paso a paso se utilizan como actuadores .
Una red industrial (por ejemplo, CAN , Profibus , Industrial Ethernet ) se usa comúnmente para transferir datos entre el actuador y el sistema de control de la máquina .
Los mayores fabricantes de sistemas CNC (a partir de 2009) [4] :
Después de compilar el programa de control, el operador lo ingresa en el controlador utilizando el programador . Los comandos del programa de control se colocan en la RAM. En el proceso de creación o después de ingresar el programa de control, el operador (en este aspecto, realizando la función de un programador) puede editarlo encendiendo el programa del sistema editor y mostrando todas o las partes necesarias del programa de control y haciendo las requieren cambios en ellos. Cuando se trabaja en el modo de fabricación de piezas, el programa de control se ejecuta fotograma a fotograma . De acuerdo con los comandos del programa de control, el controlador llama a las subrutinas del sistema correspondientes desde la ROM, que obligan a los equipos conectados al CNC a trabajar en el modo requerido: se envían los resultados de la operación del controlador en forma de señales eléctricas. al actuador - accionamientos de avance, o a los dispositivos de control de automatización de la máquina.
El sistema de control lee las instrucciones de un lenguaje de programación especializado (por ejemplo, código G ) del programa, que luego el intérprete del sistema CNC traduce del lenguaje de entrada en comandos para controlar el accionamiento principal, los accionamientos de avance, el control controladores de unidades de máquina (por ejemplo, encender / apagar el suministro de emulsión de enfriamiento).
Actualmente, el desarrollo de programas de control se lleva a cabo utilizando módulos especiales para sistemas de diseño asistido por computadora (CAD) o sistemas de programación asistida por computadora ( CAM ) separados, que generan un programa de procesamiento a partir de un modelo electrónico.
Para determinar la trayectoria requerida del movimiento del cuerpo de trabajo en su conjunto (herramienta / pieza de trabajo) de acuerdo con el programa de control, se utiliza un interpolador que calcula la posición de los puntos intermedios de la trayectoria de acuerdo con los puntos finales especificados en el programa.
En el sistema de control, además del propio programa, existen datos de otros formatos y finalidades. Como mínimo, estos son datos de la máquina y datos del usuario , vinculados específicamente a un sistema de control específico o a una determinada serie (línea) del mismo tipo de modelos de sistema de control.
El programa para la máquina CNC (equipo) se puede cargar desde medios externos, por ejemplo, cinta magnética, cinta de papel perforado (cinta perforada) , disquetes o unidades flash en su propia memoria, ya sea temporalmente, hasta que se apague la alimentación, en RAM, o permanentemente en ROM , tarjeta de memoria u otro dispositivo de almacenamiento: disco duro o unidad de estado sólido . Además, los equipos modernos están conectados a sistemas de control centralizados a través de redes de comunicación de fábrica (taller) .
El lenguaje de programación CNC más común para equipos de corte de metales se describe en el documento ISO 6983 del Comité de Normas Internacionales y se denomina " código G ". En algunos casos, por ejemplo, sistemas de control para máquinas de grabado, el lenguaje de control es fundamentalmente diferente del estándar. Para tareas simples, como cortar espacios en blanco planos, el sistema CNC puede usar un archivo de texto en un formato de intercambio de datos, como DXF o HPGL , como entrada .