Nc Machine

21,427 views
20,909 views

Published on

Basic of NC Machine

Published in: Education, Business, Technology

Nc Machine

  1. 1. Numerical Control Machine Aim : To study about NUMERICAL CONTROL(NC) Machine Tools. Introduction: Numerical   Control   (NC)   refers   to   the   method   of  controlling the manufacturing operation by means of directly inserted coded  numerical instructions into the machine tool. It is important to realize that  NC is not a machining method,  rather, it is a concept of machine control.  Although the most popular applications of NC are in machining, NC can be  applied   to   many   other   operations,   including   welding,   sheet   metalworking,  riveting, etc. History: The invention of numerical control has been due to the  pioneering   works   of   John   T.   Parsons   in   the   year   1940,   when   he   tried   to  generate   a   curve   automatically   by   milling   cutters   by   providing   coordinate  motions. In the late 1940s Parsons conceived the method of using punched  cards containing coordinate position system to control a machine tool. The  machine   directed   to   move   in   small   increments   and   generate   the   desired  finish. In the year, 1948, Parons demonstrated this concept to the US Air  Force, who sponsored the series of project at laboratories of Massachusetts  Institute   of   Technology   (MIT).   After   lots   of   research   MIT   was   able   to  demonstrate first NC prototype in the year 1952 and in the next year they  were able to prove the potential applications of the NC. Concept: PRINCIPLE OF NUMERICAL CONTROL       “a system in which actions are controlled by direct insertion of numerical  data at some point. The system must automatically interpret this data.”      Numerical control, popularly known as the NC is very  commonly used in the machine tools. Numerical control is defined as the form  of   programmable   automation,   in   which   the   process   is   controlled   by   the  number, letters, and symbols. In case of the machine tools this programmable  automation is used for the operation of the machines. In   numerical   control   method   the   numbers   form   the  basic   program   instructions   for   different   types   of   jobs;   hence   the   name  1
  2. 2. Numerical Control Machine numerical control is given to this type of programming. When the type of job  changes, the program instructions of the job also change. It is easier to write  the new instructions for each job, hence NC provides lots of flexibility in its  use. Program Machine Instructions Control Unit Transformation Process Power BASIC BLOCK DIAGRAM The  NC technology  can  be  applied to wide variety of  operations like drafting, assembly, inspection, sheet metal working, etc. But  it   is   more   prominently   used   for   various   metal   machining   processes   like  turning,   drilling,   milling,   shaping   etc.   Due   to   NC   all   the   machining  operations can be performed at the fast rate resulting in bulk manufacturing  becoming quite cheaper. NC Coordinate Systems: For flat and prismatic (block­like) parts:  Milling and drilling operations  Conventional Cartesian coordinate system  Rotational axes about each linear axis  2
  3. 3. Numerical Control Machine For rotational parts:  Turning Operation  Only x­ and z­axes Components of the Numerical Control System: There   are   three   important   components   of   the   numerical   control   or   NC  system. These are: 1) Program of instructions 2) Controller unit, also called as the machine control unit (MCU) and 3) Machine tool All   these   have   been   shown   in   the   figure   below   and   also   described   in   the  subsequent sections.  1) Program of Instructions The   typical   desktop   program   gives   the   instructions   to   the   computers   to  perform certain functions. The program of instructions of the NC machine is  the step­by­step set of instructions that tells the machines what it has to do.  operations. 3
  4. 4. Numerical Control Machine One can also input the instructions directly into the controller unit manually,  this  method  is called as manual  data  input (MDI),  which is  used  for  very  simple jobs. Then there is direct numerical control method (DNC) in which  the machines are controlled by the computers by direct link omitting the tape  reader. Program Instruction         MCU            Machine Tool 2) Controller Unit or Machine Controller Unit (MCU) The controller unit is most vital parts part of the NC and CNC machines. The  controller unit is made of the electronics components. It reads and interprets  the program of instructions and converts them in the mechanical actions of  the machine tool. Thus the controller unit forms an important link between  the program and the machine tool. The control unit operates the machines as  per the set of instructions given to it. The typical control unit comprises of tape reader, a date buffer, signal output  channels to the machine tools, feedback channel from the machine tool, and  the sequence control to coordinate the overall machining operation. 4
  5. 5. Numerical Control Machine Control Systems of NC Machine: (1) Open­Loop Control (2) Closed­Loop Control (1)Open­Loop Control   Stepper motor system  Current pulses sent from control unit to motor Advantages  Less complex, Less costly, and lower maintenance costs  Limitations  Control unit “assumes” desired position is achieved  No positioning compensation  Typically, a lower torque motor (2)Closed­Loop Control  Variable DC motors ­ Servos  Positioning sensors ­Resolvers  Feedback to control unit   Position information compared to target location  Location errors corrected 5
  6. 6. Numerical Control Machine Advantages  DC   motors   have   the   ability   to   reverse   instantly   to   adjust   for  position error  Error compensation allows for greater positional accuracy (.0001”)  DC motors have higher torque ranges vs.. stepper motors Limitations  Cost 3) Machine Tool It is the machine tool that performs the actual machining operations. The  machine   tool   can   be   any   machine   like   lathe,   drilling   machine,   milling  machine etc. The machine tool is the controlled part of the NC system.. Motion control :  (1) Point to Point (PTP)  (2) Continuous (Contouring) Path 6
  7. 7. Numerical Control Machine (1) Point to Point (PTP)   To   move   the   machine   table   or   spindle   to   a   specified   position   so   that  machining operations may be performed at that point.   Path taken to reach the specific point is not defined.   Movement   from   one   point   to   the   next   is   non­machining,   it   is   made   as  rapidly as possible.     (2) Continuous (Contouring) Path  To control two or more axes simultaneously to get desired shape.  To control not only the destinations, but also the paths through which the  tool reaches these destinations.   In the process of machining, the tool contacts the workpiece. 7
  8. 8. Numerical Control Machine Role of the Operator:  Execute Machine Control Unit (MCU) or Console Setups  Start and Stop Machines  Load and Unload Workpieces  Maintain High­ Level Machine Tool Performance Standards  Change NC Inputs as Necessary (Per Engineering)  “Feedback” Information to Programmer/Engineer Two ways information is fed into an NC machine: 1. Auxiliary Operations:          Tool change, spindle reversal, tool on/off, coolant on/off, spindle speeds  (RPM), spindle feeds (IPM) 2. Geometrical Machine Movements: a) Translation – X , Y , Z b) Rotation – about X , Y , Z axis Any movement under control of NC input is called an axis.    2 axis machine: X,Y control (usually lathe)  3 axis machine: X,Y,Z control  4 axis machine: X,Y,Z, one rotational control  5 axis machine: X,Y,Z, two rotational control 8
  9. 9. Numerical Control Machine Applications of NC:  Batch and High Volume production  Repeat and/or Repetitive orders  Complex part geometries  Mundane operations  Many separate operations on one part Costs:  High investment cost  High maintenance effort  Need for skilled programmers  High utilization required Benefits:  Cycle time reduction  Nonproductive time reduction  Greater accuracy and repeatability  Lower scrap rates  Reduced parts inventory and floor space  Operator skill­level reduced Greater operator efficiency  Greater operator safety  Reduction of scrap NC used to: 1) Position cutter (move table) 2) Change tooling 3) Adjust coolant flow (flood/mist­on/off) 4) Adjust spindle speeds 5) Perform operations at a point (plunge, tap, bore, etc.) 9

×