3. A CNC technika és a szerszámgép

3.1. Bevezetés

A különböző gépi megmunkálási technológiák szüntelen továbbfejlődésén belül a gépek számvezérlésének megjelenése nagyon jelentős lépés.

A bonyolult NC gép beszerzési ára miatt a gép költségek általában magasak, azonban az előkészületi költség kicsi. A hagyományos, mechanikus vezérlésű automatáknál ez éppen fordítva van. Egy bizonyos darabszámnál kisebb gyártási volumen esetében a számvezérlésű gép lesz gazdaságosabb. A számvezérlésű gép felépítésénél fogva ugyanakkor még, például adaptív vezérléssel, jobban biztosítja a maximális, illetve optimális teljesítményt, amely gazdaságosságát növeli.

Az NC - technika, amely a Numerical Control angol szavak kezdőbetűiből származik és a magyar fordítása "számvezérlés" - létrejöttét, fejlődését az alábbi évszámokhoz és kutatókhoz köthetjük:

- 1808. J. M. Jaoquard, francia selyemszövő és mechanikus a róla elnevezett szövőszéken lyukkártyákat alkalmazott. Ez jelentette a cserélhető adathordozó feltalálását.

- 1938. C. E. Shannon, amerikai matematikus doktori disszertációjában arra az eredményre jutott, hogy gyors számítás adatátvitel csak bináris formában, a Boole algebra felhasználásával történhet és a megvalósítás eszközei az elektronikus kapcsolók lehetnének. Shannon dolgozta ki a mai számítógépek, illetve számjegyvezérlések alapelveit.

- 1946. J. W. Mauchly és J. P. Eckert az USA-ban elkészítette az első digitális számítógépet. Ők teremtették meg az elektronikus adatfeldolgozás alapjait.

- 1949-52. J. Parsons és az M. I. T. (Massachusetts Technológiai Intézet) fejlesztett ki egy rendszert, amelyben a munkadarab megmunkálását közvetlenül egy számítógép vezérelte [ 6] .

Az elképzelés négy lényeges tétele, a következő volt:

1. Egy pálya elérendő pontjainak tárolása lyukkártyákon.

2. A lyukkártyák adatainak automatikus beolvasása a gépbe.

3. A beolvasott helyzetek folyamatos kiadása és közbenső értékek számítása annak érdekében, hogy

4. a szervomotorok a tengelyek mozgását vezérelni tudják [ 6] .

Az első működő magyar NC-gép az ERS 200 szakaszvezérlésű eszterga volt, amit Csepelen gyártottak és az 1960-as BNV-n mutattak be [ 2] .

A szerszámgépet számok és betűk programozásával vezéreljük. A működtető program tetszőlegesen változtatható, ismételhető és megfelelő formában tárolható. Az NC-technika lényegét a legjobban úgy lehet megérteni, ha összehasonlítjuk a hagyományos és az NC-eszterga működését.

Fordulatszám. A hagyományos szerszámgép főorsójának fordulatszámát a munkadarab elkészülése során többször kell változtatni, ezt a gépkezelő a forgácsolási folyamatot megszakítva a megfelelő kapcsoló karokkal végzi, majd utána folytathatja az megmunkálást.

Az NC-gép számára betűk és számok kombinációjából álló kód segítségével programozzuk a kívánt fordulatszámot, amelyet a gép automatikusan kapcsol.

Elmozdulás. Ha meghatározott hosszúságot kell elmozdulni, akkor a szánt mozgató hajtókeréken lévő beosztásos tárcsa (noniusztárcsa) jeleit figyelve a dolgozó állítja le a szánmozgást a kívánt hosszúság elérésekor. Így készíthető hengeres vagy sík felület. Az alakos alkatrészeket csak különleges készülékkel, a gép állításával vagy alakos szerszámmal lehet elkészíteni.

A szán mozgási sebessége (előtolása) az előtoló-hajtómű áttételeinek kézi kiválasztásával állítható be [ 10] .

Az NC-gép szánjait nagy pontosságú golyós orsók mozgatják, amelyeket villamos motorok forgatnak. Az elfordulás mértékét és sebességét az orsókhoz kapcsolt elektronikus mérőrendszer érzékeli. Így a szükséges elmozdulás hosszúsága és sebessége is betű-szám kombinációkból álló kóddal programozható.

Van tehát egy olyan berendezés, amelyekbe ezeket a kódokat "be lehet adni", rendszerint lyukszalag beolvasásával lehet beprogramozni. Ezt nevezzük számvezérlésű (NC) berendezésnek.

A hagyományos és az NC-gépek közötti alapvető különbség, hogy az NC-gép a kezelő beavatkozása nélkül végzi el a műveleteket. Ezért nem kell használni az elmozduló géprészekhez kézi kezelő elemet, a gép kezelőjének forgácsolás közben nem is kell néznie a munkadarabot.

Az NC-szerszámgép külső formájában is eltér a hagyományostól, kialakításának legfontosabb célja, hogy az NC-technika minden lehetőségét a legjobban lehessen kihasználni.

A hagyományos és a CNC-esztergát összehasonlításánál az utóbbi vezérlőberendezése a gép szerves része, és nagyon kis helyen elfér. Ez a kis helyszükséglet az elektronika fejlődésének eredménye, amely lehetővé tette azt is, hogy egyre több vezérlési feladatot lehessen programozni, és a forgácsolás teljes folyamatát automatizálni.

A CNC (Computer Numerical C ontrol) olyan számvezérlésű berendezés, amely szabadon programozható mikroszámítógépet is tartalmaz. Működését alapvetően a beépített mikroszámítógép programozása határozza meg. Ezt a programot - kitörlődés ellen biztonságosan védve - a vevő készen kapja, ami a CNC-berendezés üzemprogramja (szoftvere). A szerszámgép állandóan optimálisan működtethető, mivel a CNC több részegységet vezérel, felügyel a kenésidőre, a holtjáték kivételére, a biztonsági reteszelésekre, az általános hibaállapot kijelzésére.

A CNC gép külső jegyeiben is eltér a kézi működtetésű gépektől. A képernyő a program kijelzésére és a billentyűzet a program beadására, illetve módosítására. Robosztus, merev felépítésű, jellemzője a gépet beborító burkolat. Nincsenek, vagy nem a megszokott helyen találhatók a kézi vezérlőelemek. Speciális konstrukciós megoldásokkal is találkozni, hol a szerkezeti elemek hasonlóak, de a gép felépítése eltérő (pl. NC v. CNC lézersugaras kivágó, lángvágó, lemezdaraboló).