miniatura|Torn CNC. Un control numèric per ordinador, també anomenat CNC (en anglès computer numerical control) (també control numèric continu, continuous numerical control), és tot dispositiu capaç de dirigir el posicionament d'un òrgan mecànic mòbil mitjançant ordres elaborades de forma totalment automàtica a partir d'informacions numèriques en temps real.
Entre les operacions de maquinat que es poden realitzar amb una màquina CNC hi ha el tornejament i de fresatge. Amb aquesta combinació es poden fabricar moltíssimes peces industrials.
Aquest sistema ha revolucionat la fabricació de tota classe d'objectes, tant en la indústria metal·lúrgica com en molts altres àmbits productius.
Principi de funcionament Per mecanitzar una peça es fa servir un sistema de coordenades que especifiquen el moviment de l'eina de tall. El sistema es basa en el control dels moviments de l'eina de treball en relació amb els eixos de coordenades de la màquina, i utilitza un programa informàtic executat per un ordinador.
En el cas d'un torn, cal controlar els moviments de l'eina en dos eixos de coordenades: l'eix de les X per als desplaçaments laterals del carro i l'eix de les Z per als desplaçaments transversals de la torre.
En el cas de les fresadores es controlen els desplaçaments verticals, que corresponen a l'eix Z. Per a això s'incorporen servomotors en els mecanismes de desplaçament del carro i la torreta, en el cas dels torns, i en la taula en el cas de la fresadora, depenent de la capacitat de la màquina, això pot no ser limitat únicament a tres eixos.
Aplicacions miniatura|Gràfic aproximat en escales logarítmiques del cost unitari de mecanització en funció del nombre de peces a mecanitzar per lot.
A part d'aplicar en les màquines-eina per a modelar metalls, el CNC s'usa en la fabricació de molts altres productes d'ebenisteria, fusteria, etc. L'aplicació de sistemes de CNC a les màquines-eina han fet augmentar enormement la producció, alhora que ha fet possible efectuar operacions de conformat que era difícil de fer amb màquines convencionals, per exemple la realització de superfícies esfèriques mantenint un elevat grau de precisió dimensional. Finalment, l'ús de CNC incideix favorablement en els costos de producció en propiciar la baixa de costos de fabricació de moltes màquines, mantenint o millorant la seva qualitat.
Programació en el control numèric Es poden utilitzar dos mètodes, la programació manual i la programació automàtica.
Programació manual En aquest cas, el programa peça s'escriu únicament per mitjà de raonaments i càlculs que realitza un operari. El programa de mecanitzat comprèn tot el conjunt de dades que el control necessita per a la mecanització de la peça.
Al conjunt d'informacions que correspon a una mateixa fase del mecanitzat s'anomena bloc o seqüència, que es numeren per facilitar la seva recerca. Aquest conjunt d'informacions és interpretat per l'intèrpret d'ordres. Una seqüència o bloc de programa ha de contenir totes les funcions geomètriques, funcions màquina i funcions tecnològiques del mecanitzat. De tal manera, un bloc de programa consta de diverses instruccions.
El començament del control numèric ha estat caracteritzat per un desenvolupament anàrquic dels codis de programació. Cada constructor utilitzava el seu particular. Posteriorment, es va veure la necessitat de normalitzar els codis de programació com a condició indispensable perquè un mateix programa pogués servir per a diverses màquines per tal que fossin del mateix tipus. Els caràcters més usats comunament, regits sota la norma DIN 66024 i 66025 són, entre d'altres, els següents: N: és l'adreça corresponent al número de bloc o seqüència. Aquesta direcció va seguida normalment d'un nombre de tres o quatre xifres. En el cas del format N03, el nombre màxim de blocs que poden programar és 1000 (N000 fins N999). X, Y, Z: són les adreces corresponents a les cotes segons els eixos X, Y, Z de la màquina eina (coordenades cartesianes). Aquestes cotes es poden programar en forma absoluta o relativa, és a dir, pel que fa al zero peça o pel que fa a l'última cota respectivament. G: és l'adreça corresponent a les funcions preparatòries. S'utilitzen per a informar el control de les característiques de les funcions de mecanitzat, com per exemple, forma de la trajectòria, tipus de correcció d'eina, parada temporitzada, cicles automàtics, programació absoluta i relativa, etc. La funció G va seguida d'un nombre de dues xifres que permet programar fins a 100 funcions preparatòries diferents. Exemples: G00: El trajecte programat es realitza a la màxima velocitat possible, és a dir, a la velocitat de desplaçament en ràpid. G01: Els eixos es governen de tal manera que l'eina es mou al llarg d'una línia recta. G02: Interpolació circular en sentit horari. G03: Interpolació circular en sentit antihorari. G33: Indica cicle automàtic de roscat. G40: Cancel·la compensació. G41: Compensació de tall cap a l'esquerra. G42: Compensació de tall a la dreta. G77: És un cicle automàtic que permet programar amb un únic bloc el tornejament d'un cilindre, etc.
M: és l'adreça corresponent a les funcions auxiliars o complementàries. S'usen per indicar a la màquina eina que s'han d’efectuar operacions com ara aturada programada, rotació del caragol a dretes o esquerres, canvi d'útil, etc. La direcció m va seguida d'un nombre de dues xifres que permet programar fins a 100 funcions auxiliars diferents. Exemples : M00: Provoca una parada incondicional del programa, deté la claveguera i la refrigeració. M01: Alt opcional. M02: Indica la fi del programa. S'ha d'escriure en l'últim bloc del programa i possibilita la parada del control un cop executades la resta de les operacions contingudes en aquest bloc. M03: Activa la rotació del capçal en sentit horari. M04: Activa la rotació del capçal en sentit antihorari, etc. (El sentit de gir del fusell és vist per darrere de la màquina, no del nostre punt de vista com en els torns convencionals) M05: Parada del capçal M06: canvi d'eina (amb parada del programa o sense) a les màquines de canvi automàtic no comporta l'aturada del programa.
F: és l'adreça corresponent a la velocitat d'avanç. Va seguida d'un nombre de quatre xifres que indica la velocitat d'avanç en mm/min. S és l'adreça corresponent a la velocitat de rotació de la claveguera principal. Es programa directament en revolucions per minut, usant quatre dígits. I, J, K són adreces utilitzades per programar arcs de circumferència. Quan la interpolació es realitza en el pla XY, s'utilitzen les adreces I i J. Anàlogament, en el pla XZ, s'utilitzen les adreces I i K, i en el pla YZ, les adreces J i K. T és l'adreça corresponent al nombre d'eina. Va seguit d'un nombre de quatre xifres en el qual els dos primers indiquen el nombre d'eina i els dos últims el nombre de correcció d'aquestes.
Programació automàtica En aquest cas, els càlculs els realitza un computador, que subministra en la seva sortida al programa de la peça en llenguatge màquina.
Vegeu també Equipament CNC
Aplicacions de CNC
Poden establir-se múltiples criteris de classificació a l'hora de tractar les aplicacions de control numèric.
La divisió primària i més elemental consistiria a agrupar les aplicacions en tantes famílies con tipes de màquina diferents es poden comanar. D'aquesta manera, es distingirien aplicacions de fresat, trepanat, tornejat, polit, plegat, punxonat, corbat, tallat, manipulació i transport, etc.
Si el que s'atén és a la geometria del treball a realitzar, podria establir-se una classificació atenent al sistema de coordenades emprat (cartesianes, cilíndriques, ...). D'aquesta manera, control de fresadora, centre de mecanitzat i punxonadora, anirien dins d'un mateix grup, d'igual manera que les aplicacions de bobinat i tornejat, o les aplicacions de corbat i plegat.
Un altre criteri podria estar relacionat amb el nombre d'eixos a controlar en cada aplicació.
En aquest article, es diferencien dos grans grups genèrics d'aplicacions de control numèric, tenint en compte el tipus de govern de moviments que hi siguin presents. - aplicacions de posicionament d'eixos - aplicacions de contornejat.
Cal tenir en compte que aquesta divisió entre tipus d'aplicacions no es correspon amb famílies diferenciades d'equips CNC (la majoria d'equips CNC, són generalment capaços de gestionar indistintament tant els processos de posicionament com els que requereixen un control de la trajectòria durant el moviment.
A. Posicionament S'englobaran dins de la família d'aplicacions de posicionament, tots aquells processos en els quals cal controlar l'assoliment amb la màxima precisió, per part de la màquina, d'una successió de determinades posicions físiques predeterminades, on hauran d'executar-se les instruccions de treball corresponent.
En aquests casos, no es programa el recorregut o trajectòria, sinó que és el mateix control qui determina el camí a recórrer per a cada moviment.
El posicionament es realitza a la màxima velocitat del sistema per a cada eix, sense importar en absolut la trajectòria seguida, donat que l'únic que interessa és assolir amb la màxima precisió i rapidesa cada punt programat.
La programació d'aquests moviments es fa mitjançant l'ordre modal «G0», seguida dels valors de les coordenades del punt de destí. Un cop assolida cada posició programada, el control numèric executa les instruccions d'entrada-sortida, destinades a comanar l'actuació d'elements externs.
No hi ha limitació pel que fa al nombre d'eixos. És per això que tant es poden trobar aplicacions de posicionament d'un únic eix, com aplicacions sofisticades amb sis o més eixos simultanis.
En citem una sèrie d'exemples significatius
1. Aplicacions d'alimentació de peces Solen constituir elements perifèrics o auxiliars a altres processos automàtics.
Gestionen generalment un, dos o alguns cops tres eixos, i els exemples més habituals en són: - alimentadors de premses automàtiques - alimentadors de peces i/o utillatges per a robots - alimentadors de cadenes de muntatge. - ...
La natura de llur concepció i llur funcionament depenen en gran manera de les característiques i grau d'automatització de què disposa el procés o màquina central a que s'adjunta.
En algunes aplicacions, el CNC de l'alimentador acaba responsabilitzant-se de la centralització de la globalitat del procés (màquina central inclosa), de manera que és l'alimentador qui governa la cadència i durada de tot el cicle de treball. En aquests casos, el programa-peça inclou les instruccions pròpies de l'alimentació, però també les instruccions d'activació i desactivació dels elements de la màquina central.
El més corrent però, és que la màquina central disposi del seu propi PLC o CNC de govern, amb les funcions i cadències perfectament predeterminades, o bé que vagi integrada dins d'una cadena amb altres cèl·lules.
En aquest cas, el funcionament de l'alimentador té un caràcter «esclau» del procés central.
Donat que el funcionament d'ambdós processos ha de ser paral·lel i simultani, cal definir acuradament els elements de sincronisme entre ells, així com les proteccions contra operacions errònies.
La programació és generalment molt senzilla, i es limita a una successió d'instruccions de moviment.
A l'inici de cada moviment, s'hi incorpora una instrucció d'entrada d'un senyal de «permís», que indicarà a l'alimentador que ja pot executar el seu moviment. Aquest senyal vindrà cablejat des del PLC o la maniobra de la màquina central
D'igual manera, al final de cada moviment s'hi incorpora una instrucció de sortida d'un senyal «JA», que indica a la premsa o element extern que la peça ja ha estat col·locada, i pot treballar amb ella.