mini|desno|250px|CNC glodalica s 5 osi ili obradni centar.
mini|desno|250px|Računalna upravljačka jedinica vodoravnog obradnog centra MCFH 40 CNC.
mini|desno|250px|Primjer CNC računalnog programa "Siemens Sinumerik".
mini|desno|250px|Industrijsko rezanje laserom čelika na CNC alatnom stroju.
CNC upravljanje, računalno numeričko upravljanje ili računalom podržano numeričko upravljanje (eng. computer numerical control) jest upravljanje alatnim strojevima pomoću posebnih kodiranih naredbi (instrukcija) programskog jezika G naredbe koje se učitavaju u upravljačkom računalu. U CNC sustavu mikroprocesor omogućuje izmjenu računalnog programa na samom stroju, a također je moguće provesti izmjene i tijekom strojne obrade predmeta. To svojstvo omogućuje veliku prilagodljivost u radu (fleksibilnost), uštedu u vremenu te je uvelike pridonijelo raširenosti upotrebe CNC strojeva.
Numeričko upravljanje ili NC upravljanje (eng. numerical control) je upravljanje alatnim strojevima pomoću posebnih kodiranih naredbi koje se učitavaju u upravljačku jedinicu stroja. U NC sustavu program se učitava u upravljačku jedinicu pomoću bušene trake, kartice ili diskete, a zatim se provodi obrada predmeta pri čemu operater na stroju nema mogućnost mijenjanja programa. Sve potrebne izmjene moraju se obaviti izvan stroja pa ponovno učitati program u upravljačku jedinicu stroja. Kratica NC koristi se za izvorno numeričko upravljanje. Mladen Bošnjaković: "Numeričko upravljani alatni strojevi", Školska knjiga, 2016.
Povijest Iako je razvoj numeričkog upravljanja alatnih strojeva vezan za mnoga inženjerska otkrića počevši od konstruiranja tokarilice s navojnim vretenom, primjene bušene trake za automatizaciju rada tkalačkih strojeva, razvoj servomotora, razvoj strojeva s mogućnošću ponavljanja obrade postupkom kopiranja, razvoj koordinatnih bušilica i drugog, u literaturi se navodi da je osnove numeričkog upravljanja postavio 1947. John T. Parsons (1913. – 2007.). Upotrebom bušene trake upravljao je pozicijom alata pri izradi lopatica helikopterskog propelera. Godine 1949. američka vojska sklopila je ugovor sa sveučilištem MIT za razvoj programirane glodalice. Troosna glodalica Cincinati Hydrotel predstavljena je 1952., a imala je elektromehaničko upravljanje (upravljačka jedinica) i koristila je bušenu traku. Iste godine počinje se koristiti naziv numeričko upravljanje (NC). Tadašnja upravljačka jedinica je bila veća od samog stroja.
U civilnoj industriji numeričko upravljanje započinje 1960-tih godina, a široka primjena u obliku računalnog numeričkog upravljanja (CNC) počinje 1972., odnosno desetak godina kasnije razvojem mikroprocesora. 1968. izrađen je prvi obradni centar (Kearney & Tracker). To je značilo veliki razvojni iskorak u numeričkom upravljanju alatnih strojeva jer mikroprocesor ugrađen u upravljačku jedinicu preuzima čitav niz posebnih zadataka kao što su viša razina interpolacije, ispravak (korekcija) geometrijskih odstupanja i tako dalje. Razvoj numerički upravljanih alatnih strojeva posebno je snažan u zadnjih dvadesetak godina zahvaljujući brzom razvoju mikroelektronike. U odnosu na klasične (konvencionalne) alatne strojeve značajna je promjena bila uvođenje zasebnih istosmjernih motora (servomotora) za pogon glavnog vretena i posmaka (suporta).
Automatizacija alatnih strojeva započela je ustvari vrlo rano, i to uglavnom u upravljanju brzinom rezanja, posmakom i izmjenjivanjem različitih vrsta alata. U početku su rješenja bila mehanička, ali nakon 1950., osobito od 1960., razvijali su se takozvani NC alatni strojevi (engl. Numerical Control), to jest numerički upravljani strojevi, dakle upravljani bušenim vrpcama, karticama ili magnetskim vrpcama, koje prema utvrđenom kodu aktiviraju sustav releja i servomehanizama, tako da su pojedini dijelovi procesa automatizirani. Međutim, ti su strojevi bili slabije prilagodljivosti (fleksibilnosti). Od 1970. u upravljanju alatnim strojevima upotrebljavaju se miniračunala ili mikroračunala. To su takozvani CNC alatni strojevi (engl. Computer Numerical Control). Ti se strojevi mogu vrlo lako prilagoditi za različite radnje jednostavnijom promjenom programa. Upravljački je dio jednostavniji, jeftiniji, održavanje je lakše pa je izradak točniji i gospodarski isplativiji. Sustav DNC (engl. Direct Numerical Control) obuhvaća nekoliko spregnutih CNC alatnih strojeva, vođenih većim središnjim računalom. Suvremeni CNC alatni strojevi imaju adaptivno upravljanje (povratnu vezu), kojim se štite stroj i alat od mogućeg oštećenja i postiže veća proizvodnost. Tako se, na primjer, zakretni moment glavne osovine (vratila) posebnim servouređajem održava unutar zadanih veličina (parametara).
U Hrvatskoj tvornica Prvomajska iz Zagreba je prva nabavila numerički upravljanu konzolnu glodalicu 1969. (Sharmann FB100 s upravljačkom jedinicom Dekamat), a sama je počela serijski proizvoditi numerički upravljane strojeve od 1978. (kao na primjer glodalica G 301 NC).
Razlike između klasičnih i CNC alatnih strojeva Razlike između klasičnih i CNC alatnih strojeva su sljedeće: Pogon stroja – kod klasičnih strojeva radi se o skupnom pogonu, to jest jedan elektromotor pogoni i glavno vreteno i ostala gibanja radnog stola, dok kod CNC strojeva postoji jedan glavni elektromotor (obično asinkroni elektromotor) za pogon glavnog vretena a gibanje po osima ostvaruju posebni istosmjerni motori (3 servomotora). Upravljanje stroja – izvodi se kod klasičnih strojeva ručno ili strojno preko ručica za upravljanje dok CNC strojevi imaju upravljačku jedinicu (tipkovnicu i zaslon) i rade automatski preko računalnog programa. Mjerni sustav stroja – sastoji se od skale s noniusom (klasični stroj) ili preciznijeg linearnog sustava mjerenja (CNC stroj). Pomak radnog stola – ostvaruje se trapeznim navojnim vreteno (klasični stroj) ili kugličnim navojnim vretenom (CNC stroj). Zdravko Blažević: ”Programiranje CNC tokarilice i glodalice “, , učenje CNC programiranja na tokorilici i glodalici za srednje škole u Hrvatskoj, 2004.
Programiranje CNC stroja CNC stroj se programira programskim jezikom G naredbe ili G-kod (en) prema standardu DIN 66025. Kod CNC programiranja uvijek se kombinira riječ koja ima slovo (adresu) i brojčani izraz (primjer CNC riječi: G90). Više riječi tvori programsku rečenicu ili blok. Primjer CNC bloka: N10 G01 X123 Y55 Z-2 Kodna slova (adrese) nam kazuju način kodiranja i dijele se u: glavne naredbe: G naredbe određuje putanju alata, M naredbe su strojne naredbe, dopunske naredbe: F naredbe određuju brzina kretanja alata - pomak, posmak, N je redni broj naredbe, T je broj alata, X gibanje po osi X, Y gibanje po osi Y, Z gibanje po osi Z i tako dalje. Nakon izabrane glavne naredbe slijede, po potrebi, riječi dopunskih parametara upravljanja, jedna iza druge, uvijek odvojene najmanje jednim praznim mjestom. Dozvoljeno je pisanje komentara koji se odvajaju znakom ; (točka-zarez).
Struktura programa (Sinumerik 840D) Osim navedenih dozvoljeno je pisanje sljedećih znakova: %0 - %9999 glavni programi L1 – L999 potprogrami N0 – N9999 redni brojevi blokova.
Struktura program se sastoji od : broja programa uvodnih naredbi programskih cjelina ovisno o programskim koracima završetka programa.
Broj programa Glavni program može imati broj na primjer %101. Svrha je da se jednaki programi, koji se često koriste, mogu pohraniti kao podrutine (potprogrami). Kao takvi mogu biti pozivani i izvršavani koliko je potrebno. Ovim se pojednostavljuje programiranje.
Uvodne naredbe To su naredbe koje vrijede za cijelo vrijeme izvršavanja programa. Najčešće su to naredbe: G70 mjerni sustav u inčima G71 mjerni sustav u milimetrima G90 apsolutni mjerni sustav G91 inkrementni mjerni sustav G54 – G57 određene nul točke. Sistemski je određeno da su postavne vrijednosti naredbi G90 i G71.
Programske cjeline Programske cjeline smatraju se naredbe pojedinih dijelova programa koje su potrebne da se s nekim alatom obradi predviđeni dio obratka. Na primjer: N10 G01 X123 Y55 Z-2
Završetak programa Naredba M30 označava završetak glavnog programa.
Upravljačka jedinica Svaki CNC stroj upravlja se pomoću upravljačke jedinice i posebnog računalnog programa (softvera). Najčešće se, a također i u našim srednjim školama, koristi upravljačka jedinica SINUMERIK 840 D, a postoje i mnoge druge upravljačke jedinice kao što su: Allen Bradley, Cincinnati, Fanuc, Heidenhain, Fadal, Fagor, Mazak, Mitsubishi, Okuma, Sharnoa, Yasnac i tako dalje. Uglavnom računalni program WinNC, SINUMERIK 840D i upravljačka jedinica čine jednu jedinstvenu cjelinu kojom se provodi upravljanje CNC strojem.
Tipkovnica CNC stroja podijeljena je u više radnih (funkcionalnih) cjelina, a osnovna podjela je na: adresno-numeričku tipkovnicu, strojno-upravljačku tipkovnicu i i na okomite (na adresno-numeričkoj tipkovnici) i vodoravne (na strojno-upravljačkoj tipkovnici) funkcijske tipke koje mogu uključiti (aktivirati) trenutno ponuđeni zadatak s ekrana.
Adresno-numerička tipkovnica i vodoravna funkcijska tipkovnica se mogu mijenjati i ovise o upravljačkoj jedinici CNC stroja (na primjer Emco, Siemens, Fanuc ili Heidenhann).
Adresno-numerička tipkovnica Adresno-numerička tipkovnica se sastoji od alfa numeričkih znakova. Veći znakovi na tipki se unose direktno, dok se manji unose koristeći tipku SHIFT. Često upotrebljavane tipke su: tipka za unos (eng. Input) preuzima novu vrijednost, otvara i zatvara direktorij, otvara datoteku; tipka za uređivanje (eng. Edit); skok na kraj reda ili liste (eng. End); tipka izbora (aktiviraj – deaktiviraj) koja vrši izbor vrijednosti u tablicama ili poljima koji su već unaprijed određeni; brisanje unatrag (eng. Backcpace); list naprijed i list natrag; izbor prozora (kada je više radnih prozora na ekranu); prikaz informacija o trenutnom načinu rada (i); potvrda alarma – kada se pojavi poruka alarma u liniji alarma na osnovnom prozoru; okomito pomicanje kursora ili vodoravno pomicanje kursora.
Strojno-upravljačka tipkovnica Strojno-upravljačka tipkovnica se sastoji od više podgrupa upravljačkih funkcija: preskočeni blok se neće izvršiti (eng. SKIP); ispitivanje programa ili test (eng. DRY RUN); zaustavljanje programa kod naredbe M01 (eng. OPT STOP); ponovo namjestiti (eng. RESET); rad stroja blok po blok; zaustavljanje i izvršavanje programa (eng. STOP – crvena tipka / START – zelena tipka); ručno pokretanje alata po osima (strelice); zaustavljanje i pokretanje posmaka (eng. FEED STOP – crvena tipka / FEED START – zelena tipka); vrtnja (rotacija) glavnog radnog vretena (smanjivanje / 100% / povećavanje); zaustavljanje i pokretanje glavnog radnog vretena (eng. SPINDEL STOP – crvena tipka / SPINDEL START – zelena tipka); tipke koje su aktivne s napravama koje se mogu pridodati CNC stroju: tipka za pomak revolverske glave suporta tokarilice za jedno mjesto; tipka za uključivanje / isključivanje rashladne tekućine; preklopnik načina rada regulator brzine posmaka od 0 do 120 %.
Vodoravna funkcijska tipkovnica Često upotrebljavane tipke su: direktni skok u radno područje stroja; povratak u izbornik (meni); proširenje funkcijskih tipki; poziv glavnog izbornika (menija).
PC tipkovnica CNC stroja Osim tipkovnica CNC stroja moguće je korištenje standardne tipkovnice za osobno računalo. Za vrijeme rada računalnog programa moguće je i korištenje računalnog miša. Po pozicioniranju miša jednostrukim ili dvostrukim "klikom" lijeve tipke pozove se potrebna naredba.
Jednostruki klik lijevom tipkom znači: prozor u izborniku je aktivan; postavljane kursora na odabrano polje; promjena direktorija; pritisak na vodoravne ili okomite funkcijske tipke; otvaranje odabrane liste; aktiviranje ili deaktiviranje prekidača.
Dvostrukim klik lijevom tipkom znači: otvaranje direktorija; izbor lista; unos vrijednosti.
Klik desnom tipkom računalnog miša znači: prikaz radnih područja.