NC
(Control numeric, denumit CNC) se referă la utilizarea informațiilor digitale discrete pentru a controla funcționarea mașinilor și a altor dispozitive, care pot fi programate numai de operator însuși
CNC
Aplicația tehnologiei CNC
Dezvoltarea tehnologiei CNC este destul de rapidă, ceea ce a îmbunătățit foarte mult productivitatea prelucrării matriței. Printre acestea, CPU cu viteză de calcul mai mare este nucleul dezvoltării tehnologiei CNC. Îmbunătățirea CPU nu este doar îmbunătățirea vitezei de calcul, ci viteza în sine implică și îmbunătățirea tehnologiei CNC în alte aspecte. Tocmai pentru că tehnologia CNC a suferit schimbări atât de mari în ultimii ani, este demn de revizuirea noastră asupra aplicării actuale a tehnologiei CNC în industria de fabricare a matrițelor.
Timpul de procesare a blocurilor de program și altele Pe măsură ce viteza de procesare a procesorului crește și producătorii CNC aplică procesoare de mare viteză sistemelor CNC foarte integrate, performanța CNC s-a îmbunătățit semnificativ. Un sistem mai receptiv, receptiv, realizează mai mult decât viteze mai mari de procesare a programului. De fapt, un sistem care poate procesa programe de piese la o viteză relativ mare poate funcționa ca un sistem de procesare lent, deoarece chiar și un sistem CNC complet funcțional are unele probleme potențiale care pot deveni limitări. Gâtul de sticlă a vitezei de procesare.
În prezent, majoritatea fabricilor de matrițe realizează că prelucrarea de mare viteză necesită mai mult decât un timp scurt de procesare a programului de prelucrare. În multe privințe, situația este similară cu conducerea unei mașini de curse. Cea mai rapidă mașină câștigă întotdeauna cursa? Chiar și un spectator ocazional al unei curse de mașini știe că, pe lângă viteza, există mulți factori care influențează rezultatul unei curse.
În primul rând, cunoștințele șoferului despre pistă sunt importante: trebuie să știe unde sunt virajele strânse pentru a încetini în mod corespunzător și a le negocia în siguranță și eficient. În procesul de prelucrare a matrițelor la viteze mari de avans, tehnologia de monitorizare a traiectoriei care urmează să fie procesată în CNC poate obține în prealabil informații despre apariția curbelor ascuțite, iar această funcție joacă același rol.
De asemenea, reacția unui șofer la mișcările și incertitudinile altor șofer este similară cu cantitatea de feedback servo într-un CNC. Feedback-ul servo în CNC include în principal feedback de poziție, feedback de viteză și feedback curent.
Când un șofer conduce pe pistă, consistența mișcărilor sale și dacă poate frâna și accelera cu pricepere au un impact foarte important asupra performanței șoferului la fața locului. În mod similar, funcțiile de accelerare/decelerare în formă de clopot și de monitorizare a traiectoriei care urmează să fie procesate ale sistemului CNC utilizează accelerarea/decelerația lentă în loc de schimbări bruște de viteză pentru a asigura o accelerare lină a mașinii-unelte.
În plus, există și alte asemănări între mașinile de curse și sistemele CNC. Puterea motorului de curse este similară cu dispozitivul de antrenare CNC și cu motorul. Greutatea mașinii de curse este comparabilă cu greutatea componentelor în mișcare din mașina unealtă. Rigiditatea și rezistența mașinii de curse sunt similare cu rezistența și rigiditatea mașinii-unelte. Capacitatea CNC de a corecta erorile specifice traseului este foarte asemănătoare cu capacitatea șoferului de a menține o mașină pe banda sa.
O altă situație similară cu actualul CNC este că acele mașini de curse care nu sunt cele mai rapide necesită adesea șoferi cu abilități cuprinzătoare. În trecut, numai CNC de ultimă generație putea asigura o precizie ridicată de prelucrare în timp ce tăia la viteză mare. Astăzi, CNC-urile medii și joase au capabilitățile de a face treaba în mod satisfăcător. Deși CNC high-end are cele mai bune performanțe disponibile în prezent, există și posibilitatea ca CNC-ul low-end pe care îl utilizați să aibă aceleași caracteristici de procesare ca și CNC-ul high-end în produse similare. În trecut, factorul care limita viteza maximă de avans pentru prelucrarea matriței era CNC-ul, dar astăzi este structura mecanică a mașinii-unelte. Când mașina-uneltă este deja la limita de performanță, un CNC mai bun nu va îmbunătăți performanța în continuare. Caracteristicile intrinseci ale sistemelor CNC de imagine
Următoarele sunt câteva caracteristici de bază CNC în procesul actual de prelucrare a matriței:
1. Interpolarea B-spline rațională neuniformă (NURBS) a suprafețelor curbe
Această tehnologie folosește interpolarea de-a lungul unei curbe, în loc să folosească o serie de linii drepte scurte pentru a se potrivi curbei. Aplicarea acestei tehnologii a devenit destul de comună. Multe programe CAM utilizate în prezent în industria matrițelor oferă o opțiune de a genera programe de piese în format de interpolare NURBS. În același timp, CNC puternic oferă, de asemenea, funcții de interpolare pe cinci axe și caracteristici aferente. Aceste proprietăți măresc calitatea finisajelor de suprafață, îmbunătățesc funcționarea mai lină a motorului, măresc vitezele de tăiere și permit programe de piese mai mici.
2. Unitate de instrucție mai mică
Majoritatea sistemelor CNC transmit instrucțiuni de mișcare și poziționare către axul mașinii-unelte în unități de nu mai puțin de 1 micron. După ce a profitat din plin de îmbunătățirea puterii de procesare a CPU, cea mai mică unitate de instrucțiuni a unor sisteme CNC poate ajunge chiar și la 1 nanometru (0,000001mm). După ce unitatea de comandă este redusă de 1000 de ori, se poate obține o precizie mai mare de procesare și motorul poate funcționa mai bine. Funcționarea lină a motorului permite unor mașini-unelte să funcționeze la accelerații mai mari fără a crește vibrația patului.
3. Accelerația/decelerația curbei clopot
De asemenea, numită accelerare/decelerare în curba în S sau control al târârii. În comparație cu metoda de accelerare liniară, această metodă poate obține un efect de accelerare mai bun al mașinii-unelte. În comparație cu alte metode de accelerare, inclusiv metode liniare și exponențiale, metoda curbei în formă de clopot poate obține erori de poziționare mai mici.
4. Monitorizarea pistelor de prelucrat
Această tehnologie este utilizată pe scară largă și are numeroase diferențe de performanță care diferențiază modul în care funcționează în sistemele de control low-end de modul în care funcționează în sistemele de control high-end. În general, CNC implementează preprocesarea programului prin monitorizarea traiectoriei de prelucrare pentru a asigura un control mai bun al accelerației/decelerației. În funcție de performanța diferitelor CNC-uri, numărul de blocuri de program necesare pentru a monitoriza traiectoria de prelucrat variază de la două la sute, care depinde în principal de timpul minim de procesare al programului piesei și de constanta de timp de accelerare/decelerare. În general, pentru a îndeplini cerințele de procesare, sunt necesare cel puțin cincisprezece blocuri de programe de monitorizare a traiectoriei care trebuie procesate.
5. Servo control digital
Dezvoltarea sistemelor servo digitale este atât de rapidă încât majoritatea producătorilor de mașini-unelte aleg acest sistem ca sistem de servocomandă pentru mașini-unelte. După utilizarea acestui sistem, CNC poate controla sistemul servo într-un mod mai oportun, iar controlul CNC al mașinii-unelte devine, de asemenea, mai precis.
Funcțiile servosistemului digital sunt următoarele:
1) Viteza de eșantionare a buclei de curent va fi crescută, împreună cu îmbunătățirea controlului buclei de curent, reducând astfel creșterea temperaturii motorului. În acest fel, nu numai că poate fi prelungită durata de viață a motorului, dar și căldura transferată la șurubul cu bile poate fi redusă, îmbunătățind astfel precizia șurubului. În plus, creșterea vitezei de eșantionare poate crește și câștigul buclei de viteză, ceea ce ajută la îmbunătățirea performanței generale a mașinii-unelte.
2) Deoarece multe CNC-uri noi folosesc secvențe de mare viteză pentru a se conecta la buclele servo, CNC poate obține mai multe informații de lucru despre motor și dispozitivul de acționare prin legătura de comunicație. Acest lucru îmbunătățește performanța de întreținere a mașinii-unelte.
3) Feedback-ul continuu al poziției permite prelucrarea de înaltă precizie la viteze mari. Accelerarea vitezei de funcționare CNC face ca rata de feedback de poziție să devină un blocaj care limitează viteza de funcționare a mașinilor-unelte. În metoda tradițională de feedback, pe măsură ce viteza de eșantionare a codificatorului extern al CNC și al echipamentului electronic se modifică, viteza de feedback este restricționată de tipul de semnal. Folosind feedback-ul serial, această problemă va fi bine rezolvată. Precizia exactă a feedback-ului este atinsă chiar și atunci când mașina-uneltă funcționează la viteze foarte mari.
6. Motor liniar
În ultimii ani, performanța și popularitatea motoarelor liniare s-au îmbunătățit semnificativ, așa că multe centre de prelucrare au adoptat acest dispozitiv. Până în prezent, Fanuc a instalat cel puțin 1,000 motoare liniare. Unele dintre tehnologiile avansate ale GE Fanuc permit motorului liniar al mașinii-unelte să aibă o forță maximă de ieșire de 15.500 N și o accelerație maximă de 30 g. Aplicarea altor tehnologii avansate a redus dimensiunea și greutatea mașinilor-unelte și a îmbunătățit mult eficiența de răcire. Toate aceste progrese tehnologice oferă motoarelor liniare avantaje mai mari decât motoarelor rotative: viteze mai mari de accelerație/decelerație; control de poziționare mai precis, rigiditate mai mare; fiabilitate mai mare; mișcare de frânare dinamică internă.
Caracteristici suplimentare externe: sistem CNC deschis
Mașinile-unelte care folosesc sisteme CNC deschise se dezvoltă rapid. Vitezele de comunicare ale sistemelor de comunicații disponibile în prezent sunt relativ mari, ceea ce duce la apariția diferitelor tipuri de structuri CNC deschise. Majoritatea sistemelor deschise combină deschiderea unui PC standard cu funcționalitatea unui CNC tradițional. Cel mai mare beneficiu al acestui lucru este că, chiar dacă hardware-ul mașinii-unelte devine învechit, CNC deschis permite totuși ca performanța sa să se schimbe odată cu tehnologia și cerințele de procesare existente. Alte funcții pot fi adăugate la Open CNC cu ajutorul altor software-uri. Aceste proprietăți pot fi strâns legate de prelucrarea matriței sau pot avea puțină legătură cu prelucrarea matriței. De obicei, sistemul CNC deschis utilizat în atelierul de matrițe are următoarele opțiuni comune de funcționare:
Comunicații online ieftine;
Ethernet;
Funcție de control adaptiv;
Interfețe pentru cititoare de coduri de bare, cititoare de numere de serie pentru scule și/sau sisteme de numere de serie pentru paleți;
Abilitatea de a salva și edita un număr mare de programe piese;
Colectare de informații de control al programelor stocate;
Funcția de procesare a fișierelor;
Integrarea tehnologiei CAD/CAM și planificarea atelierelor;
Interfață de operare universală.
Acest ultim punct este extrem de important. Pentru că există o cerere din ce în ce mai mare pentru CNC simplu de utilizat în prelucrarea matrițelor. În acest concept, cel mai important lucru este că diferite CNC-uri au aceeași interfață de operare. În general, operatorii diferitelor mașini-unelte trebuie să fie instruiți separat, deoarece diferite tipuri de mașini-unelte, precum și mașini-unelte produse de diferiți producători, utilizează interfețe CNC diferite. Sistemele CNC deschise creează posibilitatea ca întregul magazin să folosească aceeași interfață de control CNC.
Acum, proprietarii de mașini-unelte își pot proiecta propria interfață pentru operațiuni CNC, chiar dacă nu cunosc limbajul C. În plus, controlerul de sistem deschis permite setarea diferitelor moduri de funcționare a mașinii în funcție de nevoile individuale. Acest lucru permite operatorilor, programatorilor și personalului de întreținere să configureze setările în funcție de propriile cerințe. Când este utilizat, pe ecran apar doar informațiile specifice de care au nevoie. Adoptarea acestei metode poate reduce afișarea inutile a paginii și poate ajuta la simplificarea operațiunilor CNC.
Prelucrare pe cinci axe
În procesul de fabricare a matrițelor complexe, aplicarea prelucrării cu cinci axe devine din ce în ce mai răspândită. Folosind prelucrarea cu cinci axe, numărul de scule și/sau mașini-unelte necesare pentru prelucrarea unei piese poate fi redus. Numărul de echipamente necesare procesului de prelucrare va fi redus la minimum, în timp ce timpul total de prelucrare este, de asemenea, redus. CNC-urile devin din ce în ce mai capabile, permițând producătorilor de CNC să ofere mai multe caracteristici pe cinci axe.
Funcțiile care anterior erau disponibile doar în CNC de ultimă generație sunt acum utilizate și în produsele de gamă medie. Pentru acei producători care nu au folosit niciodată tehnologia de prelucrare pe cinci axe, aplicarea acestor caracteristici facilitează prelucrarea pe cinci axe. Aplicarea tehnologiei CNC actuale la prelucrarea pe cinci axe oferă prelucrării pe cinci axe următoarele avantaje:
Reduceți nevoia de instrumente speciale;
Permite setarea decalajelor sculei după finalizarea programului piesei;
Sprijină proiectarea programelor universale, astfel încât programele post-procesate să poată fi utilizate în mod interschimbabil între diferite mașini-unelte;
Îmbunătățiți calitatea finisajului;
Poate fi folosit pentru mașini-unelte cu structuri diferite, astfel încât să nu fie necesar să se indice în program dacă axul sau piesa de prelucrat se rotește în jurul punctului central. Pentru că acest lucru va fi rezolvat de parametrii CNC.
Putem folosi exemplul de compensare a frezei cu bile pentru a ilustra de ce cele cinci axe sunt deosebit de potrivite pentru prelucrarea matriței. Pentru a compensa cu precizie decalajul frezei sferice atunci când piesa și unealta se rotesc în jurul axei centrale de pivotare, CNC-ul trebuie să poată ajusta dinamic valoarea de compensare a sculei în direcțiile X, Y și Z. Asigurarea continuității punctelor de contact de tăiere ale sculei este benefică pentru îmbunătățirea calității finisajului.
În plus, utilizările CNC pe cinci axe includ caracteristici legate de rotirea sculei în jurul axului, caracteristici legate de rotirea piesei în jurul axului și caracteristici care permit operatorului să schimbe manual vectorul sculei.
Când axa centrală a sculei este utilizată ca axă de rotație, decalajul original al lungimii sculei în direcția axei Z va fi împărțit în componente în direcțiile X, Y și Z. În plus, decalajul original al diametrului sculei în direcțiile axei X și Y este, de asemenea, împărțit în trei componente în direcțiile axei X, Y și Z. Deoarece în ingineria de tăiere, unealta poate face mișcări de avans de-a lungul direcției axei de rotație, toate aceste decalaje trebuie actualizate dinamic pentru a ține cont de schimbarea continuă a orientării sculei.
O altă caracteristică CNC numită „programarea punctului central al sculei” permite programatorilor să definească traseul și viteza punctului central al sculei. CNC asigură că scula se deplasează conform programului prin comenzi în direcția axei de rotație și a axei liniare. Această caracteristică împiedică schimbarea punctului central al sculei odată cu schimbarea instrumentului. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că în prelucrarea cu cinci axe, offset-ul sculei poate fi introdus direct ca prelucrarea cu trei axe și poate fi explicat și printr-un alt post-program. Modificarea lungimii sculei. Această caracteristică de rotire a axului pentru a realiza axa de mișcare simplifică post-procesarea programării sculei.
Folosind aceeași funcție, mașina unealtă poate obține, de asemenea, mișcare de rotație prin rotirea piesei de prelucrat în jurul unei axe de pivotare centrală. CNC nou dezvoltat poate ajusta dinamic offset-urile fixe și axele de coordonate rotative pentru a se potrivi cu mișcarea piesei. Atunci când operatorii folosesc metode manuale pentru a realiza avansarea lentă a mașinilor-unelte, sistemul CNC joacă, de asemenea, un rol important. Sistemul CNC nou dezvoltat permite, de asemenea, axei să avanseze lent în direcția vectorului sculei și, de asemenea, permite schimbarea direcției vectorului vârfului sculei fără a schimba poziția vârfului sculei (vezi ilustrația de mai sus).
Aceste caracteristici permit operatorilor să utilizeze cu ușurință metoda de programare 3+2 utilizată în prezent pe scară largă în industria matrițelor atunci când folosesc mașini-unelte cu cinci axe. Cu toate acestea, pe măsură ce noi capabilități de prelucrare pe cinci axe sunt dezvoltate și acceptate treptat, adevăratele mașini de prelucrare a matrițelor cu cinci axe pot deveni mai comune.
