NC
(Numerično krmiljenje, imenovano CNC) se nanaša na uporabo diskretnih digitalnih informacij za nadzor delovanja strojev in drugih naprav, ki jih lahko programira le operater sam
CNC
Uporaba CNC tehnologije
Razvoj CNC tehnologije je precej hiter, kar je močno izboljšalo produktivnost obdelave kalupov. Med njimi je CPE z večjo računalniško hitrostjo jedro razvoja CNC tehnologije. Izboljšanje CPE-ja ni le izboljšanje hitrosti računanja, ampak sama hitrost vključuje tudi izboljšanje CNC tehnologije v drugih vidikih. Ravno zato, ker je CNC tehnologija v zadnjih letih doživela tako velike spremembe, je vredno našega pregleda trenutne uporabe CNC tehnologije v industriji izdelave kalupov.
Čas obdelave programskega bloka in drugo Ker se hitrost obdelave CPE povečuje in proizvajalci CNC uporabljajo visokohitrostne CPE za visoko integrirane sisteme CNC, se je zmogljivost CNC znatno izboljšala. Bolj odziven, odziven sistem dosega več kot le višje hitrosti obdelave programov. Pravzaprav lahko sistem, ki lahko obdeluje obdelovalne programe z relativno visoko hitrostjo, deluje tudi kot počasen obdelovalni sistem, saj ima celo popolnoma delujoč CNC sistem nekaj potencialnih težav, ki lahko postanejo omejitve. Ozko grlo hitrosti obdelave.
Trenutno se večina tovarn kalupov zaveda, da hitra obdelava zahteva več kot le kratek čas obdelave obdelovalnega programa. V mnogih pogledih je situacija podobna vožnji z dirkalnim avtomobilom. Ali na dirki vedno zmaga najhitrejši avto? Tudi občasen gledalec avtomobilske dirke ve, da na izid dirke poleg hitrosti vpliva še veliko dejavnikov.
Najprej je pomembno voznikovo poznavanje steze: vedeti mora, kje so ostri zavoji, da lahko ustrezno upočasni in jih prevozi varno in učinkovito. V procesu obdelave kalupov pri visokih podajalnih hitrostih lahko tehnologija za spremljanje poti, ki se obdeluje v CNC-ju, vnaprej pridobi informacije o videzu ostrih krivulj in ta funkcija igra enako vlogo.
Podobno je voznikova odzivnost na druge voznikove premike in negotovosti podobna količini servo povratnih informacij v CNC. Servo povratne informacije v CNC vključujejo predvsem povratne informacije o položaju, povratne informacije o hitrosti in povratne informacije o toku.
Ko se voznik vozi po stezi, imata doslednost njegovih gibov in sposobnost spretnega zaviranja in pospeševanja zelo pomemben vpliv na voznikovo zmogljivost na mestu. Podobno, zvonasto pospeševanje/pojemanje in funkcije spremljanja poti, ki jih je treba obdelati, sistema CNC uporabljajo počasno pospeševanje/pojemanje namesto nenadnih sprememb hitrosti, da zagotovijo gladko pospeševanje obdelovalnega stroja.
Poleg tega obstajajo še druge podobnosti med dirkalnimi avtomobili in sistemi CNC. Moč dirkalnega motorja je podobna CNC pogonski napravi in motorju. Teža dirkalnika je primerljiva s težo gibljivih komponent v obdelovalnem stroju. Trdnost in trdnost dirkalnika sta podobni trdnosti in togosti obdelovalnega stroja. Sposobnost CNC-ja, da popravi napake, specifične za pot, je zelo podobna voznikovi sposobnosti, da obdrži avto na voznem pasu.
Druga situacija, podobna trenutnemu CNC-ju, je ta, da tisti dirkalni avtomobili, ki niso najhitrejši, pogosto zahtevajo voznike z obsežnimi spretnostmi. V preteklosti je lahko le vrhunski CNC zagotavljal visoko natančnost obdelave med rezanjem pri visoki hitrosti. Danes imajo CNC-ji srednjega in nižjega cenovnega razreda zmogljivosti za zadovoljivo opravljeno delo. Čeprav ima vrhunski CNC trenutno najboljšo zmogljivost, obstaja tudi možnost, da ima nizkocenovni CNC, ki ga uporabljate, enake lastnosti obdelave kot vrhunski CNC v podobnih izdelkih. V preteklosti je bil dejavnik, ki je omejeval največjo hitrost pomika pri obdelavi kalupov, CNC, danes pa je mehanska struktura obdelovalnega stroja. Ko je obdelovalni stroj že na meji zmogljivosti, boljši CNC ne bo več izboljšal zmogljivosti. Lastne značilnosti CNC sistemov Picture
Sledi nekaj osnovnih značilnosti CNC v trenutnem procesu obdelave kalupov:
1. Neenakomerna racionalna B-zlepka (NURBS) interpolacija ukrivljenih površin
Ta tehnologija uporablja interpolacijo vzdolž krivulje namesto niza kratkih ravnih črt, ki ustrezajo krivulji. Uporaba te tehnologije je postala precej pogosta. Številna programska oprema CAM, ki se trenutno uporablja v industriji kalupov, ponuja možnost generiranja delovnih programov v formatu interpolacije NURBS. Hkrati zmogljiv CNC omogoča tudi petosne interpolacijske funkcije in povezane funkcije. Te lastnosti povečajo kakovost površinske obdelave, izboljšajo bolj gladko delovanje motorja, povečajo hitrosti rezanja in omogočajo programe za manjše dele.
2. Manjša učna enota
Večina CNC sistemov prenaša navodila za gibanje in pozicioniranje na vreteno obdelovalnega stroja v enotah, ki niso manjše od 1 mikrona. Po popolnem izkoriščanju izboljšave procesorske moči CPE lahko najmanjša ukazna enota nekaterih sistemov CNC doseže celo 1 nanometer (0.000001mm). Ko se ukazna enota zmanjša za 1000-krat, je mogoče doseči večjo natančnost obdelave in motor lahko deluje bolj gladko. Gladko delovanje motorja omogoča, da nekatera obdelovalna orodja delujejo pri večjih pospeških brez povečanja vibracij postelje.
3. Pospešek/pojemek po zvonasti krivulji
Imenuje se tudi pospeševanje/pojemek S-krivulje ali nadzor plazenja. V primerjavi z metodo linearnega pospeševanja lahko ta metoda doseže boljši učinek pospeševanja strojnega orodja. V primerjavi z drugimi metodami pospeševanja, vključno z linearnimi in eksponentnimi metodami, lahko metoda zvončaste krivulje doseže manjše napake pri pozicioniranju.
4. Spremljanje sledi za obdelavo
Ta tehnologija se pogosto uporablja in ima številne razlike v zmogljivosti, ki razlikujejo način delovanja v nizkocenovnih krmilnih sistemih od načina delovanja v vrhunskih krmilnih sistemih. Na splošno CNC izvaja predprocesiranje programa s spremljanjem tirnice obdelave, da zagotovi boljši nadzor pospeševanja/pojemka. Odvisno od zmogljivosti različnih CNC-jev se število programskih blokov, potrebnih za spremljanje trajektorije, ki se obdeluje, giblje od dveh do sto, kar je v glavnem odvisno od minimalnega časa obdelave obdelovalnega programa in časovne konstante pospeševanja/pojemka. Na splošno je za izpolnitev zahtev obdelave potrebnih najmanj petnajst programskih blokov za spremljanje trajektorije, ki jih je treba obdelati.
5. Digitalni servo nadzor
Razvoj digitalnih servo sistemov je tako hiter, da večina proizvajalcev obdelovalnih strojev izbere ta sistem kot servo krmilni sistem za obdelovalne stroje. Po uporabi tega sistema lahko CNC bolj pravočasno krmili servo sistem, CNC-jevo krmiljenje strojnega orodja pa postane bolj natančno.
Funkcije digitalnega servo sistema so naslednje:
1) Hitrost vzorčenja tokovne zanke se bo povečala, skupaj z izboljšanjem nadzora tokovne zanke, s čimer se bo zmanjšal dvig temperature motorja. Na ta način se lahko ne samo podaljša življenjska doba motorja, ampak se lahko tudi zmanjša toplota, ki se prenaša na kroglični vijak, s čimer se izboljša natančnost vijaka. Poleg tega lahko povečanje hitrosti vzorčenja poveča tudi ojačenje hitrostne zanke, kar pomaga izboljšati splošno zmogljivost obdelovalnega stroja.
2) Ker veliko novih CNC-jev uporablja zaporedja visoke hitrosti za povezavo s servo zankami, lahko CNC prek komunikacijske povezave pridobi več delovnih informacij o motorju in pogonski napravi. To izboljša vzdrževalno zmogljivost obdelovalnega stroja.
3) Neprekinjena povratna informacija o položaju omogoča visoko natančno obdelavo pri visokih hitrostih. Pospešek hitrosti delovanja CNC povzroči, da stopnja povratne informacije o položaju postane ozko grlo, ki omejuje hitrost delovanja obdelovalnih strojev. Pri tradicionalni metodi povratne informacije je hitrost vzorčenja zunanjega kodirnika CNC in elektronske opreme omejena z vrsto signala. Z uporabo serijske povratne informacije bo ta problem dobro rešen. Natančna natančnost povratne informacije je dosežena tudi, ko stroj deluje pri zelo visokih hitrostih.
6. Linearni motor
V zadnjih letih sta se zmogljivost in priljubljenost linearnih motorjev znatno izboljšali, zato je veliko obdelovalnih centrov sprejelo to napravo. Do danes je Fanuc namestil najmanj 1000 linearnih motorjev. Nekatere napredne tehnologije GE Fanuc omogočajo, da ima linearni motor na obdelovalnem stroju največjo izhodno silo 15.500 N in največji pospešek 30 g. Uporaba drugih naprednih tehnologij je zmanjšala velikost in težo obdelovalnih strojev ter močno izboljšala učinkovitost hlajenja. Vsi ti tehnološki napredki dajejo linearnim motorjem večje prednosti kot rotacijski motorji: višje stopnje pospeševanja/pojemka; natančnejši nadzor položaja, večja togost; večja zanesljivost; notranje dinamično zaviranje.
Zunanje dodatne funkcije: Odprt CNC sistem
Strojna orodja, ki uporabljajo odprte CNC sisteme, se hitro razvijajo. Komunikacijske hitrosti trenutno razpoložljivih komunikacijskih sistemov so relativno visoke, kar je povzročilo nastanek različnih vrst odprtih CNC struktur. Večina odprtih sistemov združuje odprtost standardnega osebnega računalnika s funkcionalnostjo tradicionalnega CNC-ja. Največja prednost tega je, da tudi če postane strojna oprema obdelovalnega stroja zastarela, odprti CNC še vedno omogoča, da se njegova zmogljivost spreminja z obstoječo tehnologijo in zahtevami obdelave. Druge funkcije je mogoče dodati v Open CNC s pomočjo druge programske opreme. Te lastnosti so lahko tesno povezane z obdelavo plesni ali pa nimajo veliko skupnega s predelavo plesni. Običajno ima odprt CNC sistem, ki se uporablja v kaluparski delavnici, naslednje skupne možnosti delovanja:
Poceni spletne komunikacije;
Ethernet;
Prilagodljiva krmilna funkcija;
Vmesniki za čitalnike črtne kode, čitalnike serijskih številk orodja in/ali sisteme serijskih številk palet;
Sposobnost shranjevanja in urejanja velikega števila delnih programov;
Zbiranje shranjenih programskih nadzornih informacij;
Funkcija obdelave datotek;
Integracija CAD/CAM tehnologije in načrtovanje delavnice;
Univerzalni operacijski vmesnik.
Ta zadnja točka je izjemno pomembna. Ker je vedno več povpraševanja po CNC-jih, ki so preprosti za uporabo, pri obdelavi kalupov. Pri tem konceptu je najbolj pomembno, da imajo različni CNC-ji enak operacijski vmesnik. Na splošno je treba upravljavce različnih strojnih orodij usposabljati ločeno, saj različne vrste strojnih orodij, kot tudi strojna orodja različnih proizvajalcev, uporabljajo različne CNC vmesnike. Odprti CNC sistemi ustvarjajo možnost, da celotna trgovina uporablja isti krmilni vmesnik CNC.
Zdaj lahko lastniki obdelovalnih strojev oblikujejo svoj vmesnik za CNC operacije, tudi če ne poznajo jezika C. Poleg tega krmilnik odprtega sistema omogoča nastavitev različnih načinov delovanja stroja glede na individualne potrebe. To omogoča operaterjem, programerjem in vzdrževalcem, da konfigurirajo nastavitve glede na lastne zahteve. Med uporabo se na zaslonu prikažejo samo določene informacije, ki jih potrebujejo. Sprejetje te metode lahko zmanjša nepotreben prikaz strani in pomaga poenostaviti CNC operacije.
Petosna obdelava
V procesu izdelave kompleksnih kalupov postaja uporaba petosne obdelave čedalje bolj razširjena. Z uporabo petosne obdelave je mogoče zmanjšati število orodij in/ali strojnih orodij, potrebnih za obdelavo dela. Število opreme, potrebne za proces strojne obdelave, bo zmanjšano, hkrati pa se bo zmanjšal tudi skupni čas strojne obdelave. CNC postajajo vedno bolj zmogljivi, kar proizvajalcem CNC omogoča, da ponudijo več petosnih funkcij.
Funkcije, ki so bile prej na voljo samo v vrhunskem CNC-ju, se zdaj uporabljajo tudi v izdelkih srednjega razreda. Za tiste proizvajalce, ki nikoli niso uporabljali petosne obdelovalne tehnologije, uporaba teh funkcij olajša petosno obdelavo. Uporaba trenutne CNC tehnologije za petosno obdelavo daje petosni obdelavi naslednje prednosti:
Zmanjšajte potrebo po posebnih orodjih;
Omogoča nastavitev odmikov orodja po zaključku obdelovalnega programa;
Podpora oblikovanju univerzalnih programov, tako da se lahko naknadno obdelani programi uporabljajo izmenično med različnimi strojnimi orodji;
Izboljšati kakovost končne obdelave;
Uporablja se lahko za obdelovalne stroje z različnimi strukturami, tako da v programu ni treba navesti, ali se vreteno ali obdelovanec vrti okoli središčne točke. Ker bodo to rešili parametri CNC.
Za ponazoritev, zakaj je petosno posebej primerno za obdelavo v kalupih, lahko uporabimo primer kompenzacije rezalnika krogličnega rezka. Za natančno kompenzacijo odmika sferičnega rezkalnika, ko se del in orodje vrtita okoli osrednje vrtilne osi, mora biti CNC sposoben dinamično prilagoditi količino kompenzacije orodja v smereh X, Y in Z. Zagotavljanje kontinuitete rezalnih kontaktnih točk orodja je koristno za izboljšanje kakovosti končne obdelave.
Poleg tega uporaba petosnega CNC vključuje funkcije, povezane z vrtenjem orodja okoli vretena, funkcije, povezane z vrtenjem dela okoli vretena, in funkcije, ki operaterju omogočajo ročno spreminjanje vektorja orodja.
Ko je osrednja os orodja uporabljena kot os vrtenja, bo prvotni odmik dolžine orodja v smeri osi Z razdeljen na komponente v smereh X, Y in Z. Poleg tega je originalni zamik premera orodja v smereh osi X in Y prav tako razdeljen na tri komponente v smereh osi X, Y in Z. Ker lahko v rezalni tehniki orodje izvaja podajalne premike vzdolž smeri vrtilne osi, je treba vse te odmike dinamično posodabljati, da se upošteva nenehno spreminjajoča se orientacija orodja.
Druga funkcija CNC, imenovana "programiranje središčne točke orodja", programerjem omogoča, da določijo pot in hitrost središčne točke orodja. CNC zagotavlja, da se orodje premika po programu preko ukazov v smeri rotacijske osi in linearne osi. Ta funkcija preprečuje, da bi se središčna točka orodja spreminjala z menjavo orodja. To tudi pomeni, da se lahko pri petosni obdelavi odmik orodja neposredno vnese kot pri triosni obdelavi, prav tako pa se lahko razloži z drugim postprogramom. Sprememba dolžine orodja. Ta funkcija vrtenja vretena za realizacijo osi gibanja poenostavlja naknadno obdelavo programiranja orodja.
Z isto funkcijo lahko obdelovalni stroj pridobi tudi rotacijsko gibanje z vrtenjem obdelovanca okoli osrednje vrtilne osi. Na novo razviti CNC lahko dinamično prilagaja fiksne odmike in vrtljive koordinatne osi, da se ujemajo z gibanjem dela. Kadar operaterji uporabljajo ročne metode za doseganje počasnega podajanja obdelovalnih strojev, igra pomembno vlogo tudi sistem CNC. Novo razviti sistem CNC omogoča tudi počasno podajanje osi v smeri vektorja orodja in omogoča tudi spreminjanje smeri vektorja konice orodja brez spreminjanja položaja konice orodja (glejte ilustracijo zgoraj).
Te funkcije operaterjem omogočajo preprosto uporabo metode programiranja 3+2, ki se trenutno pogosto uporablja v industriji kalupov pri uporabi petosnih obdelovalnih strojev. Ker pa se postopoma razvijajo in sprejemajo nove petosne obdelovalne zmogljivosti, lahko postanejo pravi petosni obdelovalni stroji pogostejši.
