Wirtschaftliche CNC-Nachrüstung herkömmlicher Glasbohrmaschinen. Die nachgerüsteten Maschinen ermöglichen CNC-Positionierung, wodurch die Positioniergenauigkeit und Arbeitseffizienz verbessert, Fehler durch manuelle Positionierung vermieden und die körperliche Belastung der Mitarbeiter reduziert werden. 1 Einleitung: Glasbohrmaschinen bohren Löcher von beiden Seiten des Glases, um Kantenbruch beim einseitigen Bohren zu vermeiden. Dies erfordert höchste Präzision bei der Lochpositionierung. Die meisten in China vorhandenen Maschinen sind herkömmliche Glasbohrmaschinen. Diese Maschinen weisen einen geringen Automatisierungsgrad auf, und die Positionierung jedes einzelnen Lochs während der Bearbeitung erfolgt hauptsächlich manuell, was die Genauigkeit beeinträchtigt. Angesichts des großen Maschinenbestands in China, der geringen Produktionsmenge und des niedrigen Automatisierungsgrades ist die CNC-Nachrüstung herkömmlicher Maschinen beim Austausch alter Anlagen von besonderer Bedeutung. Dies spart nicht nur Kosten, sondern führt auch zu den gewünschten Ergebnissen: Fehler durch manuelle Positionierung werden vermieden, die körperliche Belastung der Mitarbeiter reduziert und die Arbeitseffizienz gesteigert. 2 Systemstruktur nach der Modifizierung: Durch den Einsatz mechatronischer Technologie wird der Computer nahtlos in die bestehende mechanische Ausstattung integriert, um eine herkömmliche Glasbohrmaschine zu modifizieren. Der Arbeitstisch ist als XY-Zweiachs-Kugelgewindetrieb-Führungskonstruktion ausgeführt und wird von einer CNC-Steuerung und einem Servosystem angetrieben. Dies ermöglicht eine halbgeschlossene Regelung der Bohrungspositionierung. Als Antriebselement dient ein Schrittmotor, als Detektionseinrichtung ein fotoelektrischer Encoder; beide sind mit dem Kugelgewindetrieb verbunden. Der Aufbau der modifizierten, kostengünstigen CNC-Bohrmaschine ist in Abbildung 1 dargestellt. [align=center] Abbildung 1: Aufbau der kostengünstigen CNC-Bohrmaschine[/align] Die Hauptkomponenten und Funktionen werden im Folgenden beschrieben. 2.1 CNC-Steuerung: Dies ist das Steuerungszentrum der Werkzeugmaschine für die automatische Bearbeitung. Es besteht hauptsächlich aus Eingangsschaltungen, Recheneinheiten und Ausgabegeräten. Das kostengünstige CNC-System JWK15T/JBK-30M kann verwendet werden. Dieses CNC-System besteht aus einem leistungsstarken und zuverlässigen Mikrocontroller der MCS-51-Serie und einem Schrittmotor-Servoantrieb. Es verwendet die internationale ISO-Norm für die CNC-Programmierung und verfügt über vollständige S-, T- und M-Funktionen. Das System ist modular aufgebaut und besteht intern aus vier Modulen: Computer, Netzteil, Schnittstelle und Treiber. Dies ermöglicht einen einfachen und schnellen Austausch und eine problemlose Wartung. 2.2 Servosystem: Dies ist der Ausführungsteil des CNC-Systems. Es besteht aus einer Antriebseinheit und einem Schrittmotor. Das Vorschubsignal der CNC-Einheit wird von der Antriebseinheit verstärkt und treibt den Schrittmotor an, der wiederum über eine Kugelumlaufspindel den Führungsschlitten bewegt und so die CNC-Positionierung realisiert. 2.3 Gehäuse der Glasbohrmaschine: Dies ist das Hauptgehäuse der kostengünstigen CNC-Glasbohrmaschine. Basierend auf einer Standard-Glasbohrmaschine wurde ein zweiachsiger Kugelumlauf-Führungsschlitten hinzugefügt, um eine zweiachsige Positionierbearbeitung für das Glasbohren zu ermöglichen. Der Bohrer der Glasbohrmaschine besteht aus zylindrischem Hohldiamantmaterial und bohrt während der Bearbeitung von beiden Seiten in das Glas; es handelt sich dabei um ein spezielles Bearbeitungsverfahren des beidseitigen Schleifens. Das CNC-System verfügt über eine Werkzeugkompensationsfunktion. Bei Abweichungen in der Bohrerlänge kann diese automatisch mithilfe der Werkzeugkompensation korrigiert werden. Hierfür werden die Modal-G-Befehle verwendet (G43 für positive Längenkompensation, G44 für negative Längenkompensation). 2.4 Detektionsvorrichtung Ein fotoelektrischer Encoder dient als Rückmeldeelement für das Positionssignal der Kugelumlaufspindel. Er rotiert synchron mit der Kugelumlaufspindel der Bohrmaschine und sendet ein Signal, das die Änderung der Winkelposition der Spindel anzeigt. Dieses Signal wird an die CNC-Steuerung zurückgemeldet und spiegelt indirekt die Verschiebung des Arbeitstisches wider. Die CNC-Steuerung verarbeitet das Rückmeldesignal, vergleicht es mit dem Eingangssignal und passt den Eingangsimpuls an, um eine präzisere Positionierung zu erreichen. [align=center] Abbildung 2 Prozessablauf des CNC-Glasbohrens[/align] 3 Prozessablauf Abbildung 2 zeigt den Prozessablauf des CNC-Glasbohrens. Das charakteristischste Merkmal der Glasbohrmaschine ist ihr Bohrer aus zylindrischem Hohldiamant. Beim Bohren durch eine Seite bricht das Glas an der Kante. Daher müssen beide Seiten des Glases nacheinander bearbeitet werden. Der Bearbeitungsablauf ist wie folgt: (1) Material einlegen; (2) CNC-System starten und Referenzposition des Bohrlochs festlegen; (3) Positionieren Sie das i-te Loch (i=1…n) in X-Richtung (lateral) und Y-Richtung (longitudinal). (4) Pneumatisches Spannen. (5) Starten Sie die untere Bohrspindel und fahren Sie sie um 1/2 nach oben, um zu bohren. (6) Die untere Bohrspindel fährt zurück und die Spindel stoppt. (7) Die untere Bohrspindel fährt um 1/2 nach unten, um zu bohren. (8) Die untere Bohrspindel fährt zurück und die Spindel stoppt. (9) Das CNC-System prüft, ob die Bearbeitung abgeschlossen ist (j=n). Falls nicht (N), wird mit Schritt 3 fortgefahren. Falls abgeschlossen (Y), ist die Bearbeitung beendet. 4. Fazit: Durch die Modifizierung einer herkömmlichen Glasbohrmaschine und die Integration eines einfachen CNC-Systems werden Bearbeitungsfehler, die durch manuelle Positionierung entstehen, eliminiert. Im Vergleich zur manuellen Positionierung kann die Arbeitseffizienz um etwa das 15-Fache gesteigert, die körperliche Belastung der Mitarbeiter reduziert und somit eine hochpräzise automatisierte Steuerung des Glasbohrens realisiert werden.