NC
(Numerical Control, označované ako CNC) sa vzťahuje na použitie diskrétnych digitálnych informácií na riadenie prevádzky strojov a iných zariadení, ktoré môže naprogramovať iba samotný operátor.
CNC
Aplikácia CNC technológie
Vývoj CNC technológie je pomerne rýchly, čo výrazne zlepšilo produktivitu spracovania foriem. Medzi nimi CPU s vyššou výpočtovou rýchlosťou je jadrom vývoja CNC technológie. Zlepšenie CPU nie je len zlepšenie výpočtovej rýchlosti, ale samotná rýchlosť zahŕňa aj zlepšenie CNC technológie v iných aspektoch. Práve preto, že CNC technológia prešla v posledných rokoch takými veľkými zmenami, si zaslúži náš prehľad o súčasnom použití CNC technológie v priemysle výroby foriem.
Čas spracovania programových blokov a iné Ako sa zvyšuje rýchlosť spracovania CPU a výrobcovia CNC používajú vysokorýchlostné CPU na vysoko integrované CNC systémy, výkon CNC sa výrazne zlepšil. Pohotovejší a pohotovejší systém dosahuje viac než len vyššiu rýchlosť spracovania programu. V skutočnosti systém, ktorý dokáže spracovávať programy dielov relatívne vysokou rýchlosťou, môže tiež fungovať ako systém pomalého spracovania, pretože aj plne funkčný CNC systém má určité potenciálne problémy, ktoré sa môžu stať obmedzeniami. Prekážka rýchlosti spracovania.
V súčasnosti si väčšina fabrík na výrobu foriem uvedomuje, že vysokorýchlostné obrábanie si vyžaduje viac ako len krátky čas spracovania programu obrábania. V mnohom je situácia podobná jazde v pretekárskom aute. Vyhrá preteky vždy najrýchlejšie auto? Aj občasný divák automobilových pretekov vie, že okrem rýchlosti je veľa faktorov, ktoré ovplyvňujú výsledok pretekov.
V prvom rade je dôležitá znalosť trate vodiča: musí vedieť, kde sú ostré zákruty, aby mohol primerane spomaliť a bezpečne a efektívne ich zdolať. V procese spracovania foriem pri vysokých rýchlostiach posuvu môže technológia sledovania trajektórie, ktorá sa má spracovať v CNC, vopred získať informácie o výskyte ostrých kriviek a táto funkcia zohráva rovnakú úlohu.
Podobne aj odozva vodiča na iné pohyby a neistoty vodiča je podobná množstvu spätnej väzby serva v CNC. Servospätná väzba v CNC zahŕňa hlavne spätnú väzbu polohy, spätnú väzbu rýchlosti a prúdovú spätnú väzbu.
Keď vodič jazdí po trati, dôslednosť jeho pohybov a to, či dokáže zručne brzdiť a zrýchľovať, má veľmi dôležitý vplyv na výkon vodiča na mieste. Podobne aj funkcie zrýchlenia/spomalenia v tvare zvona a sledovania trajektórie, ktorá sa má spracovať, systému CNC využívajú pomalé zrýchlenie/spomalenie namiesto náhlych zmien rýchlosti, aby sa zabezpečilo plynulé zrýchlenie obrábacieho stroja.
Okrem toho existujú ďalšie podobnosti medzi pretekárskymi autami a CNC systémami. Výkon pretekárskeho motora je podobný CNC hnaciemu zariadeniu a motoru. Hmotnosť pretekárskeho auta je porovnateľná s hmotnosťou pohyblivých komponentov v obrábacom stroji. Tuhosť a pevnosť pretekárskeho auta sú podobné pevnosti a tuhosti obrábacieho stroja. Schopnosť CNC opraviť chyby špecifické pre trasu je veľmi podobná schopnosti vodiča udržať auto vo svojom jazdnom pruhu.
Ďalšia situácia podobná súčasnému CNC je, že tie pretekárske autá, ktoré nie sú najrýchlejšie, často vyžadujú vodičov s komplexnými schopnosťami. V minulosti len špičkové CNC mohlo zabezpečiť vysokú presnosť obrábania pri rezaní vysokou rýchlosťou. Stredné a nízke CNC systémy dnes majú schopnosť vykonávať prácu uspokojivo. Hoci špičkové CNC má najlepší výkon, aký je v súčasnosti dostupný, existuje aj možnosť, že low-end CNC, ktoré používate, má rovnaké charakteristiky spracovania ako high-end CNC v podobných produktoch. V minulosti bol faktorom, ktorý obmedzoval maximálnu rýchlosť posuvu pri spracovaní foriem, CNC, no dnes je to mechanická konštrukcia obrábacieho stroja. Keď je obrábací stroj už na svojom výkonovom limite, lepšie CNC už výkon nezlepší. Vnútorné charakteristiky obrázkových CNC systémov
Nižšie sú uvedené niektoré základné charakteristiky CNC v súčasnom procese spracovania foriem:
1. Nerovnomerná racionálna B-spline (NURBS) interpolácia zakrivených plôch
Táto technológia využíva interpoláciu pozdĺž krivky namiesto použitia série krátkych priamych čiar na prispôsobenie krivky. Aplikácia tejto technológie sa stala pomerne bežnou. Mnohé CAM softvéry, ktoré sa v súčasnosti používajú v priemysle foriem, poskytujú možnosť generovať programy dielov v interpolačnom formáte NURBS. Výkonné CNC súčasne poskytuje aj päťosové interpolačné funkcie a súvisiace funkcie. Tieto vlastnosti zvyšujú kvalitu povrchových úprav, zlepšujú hladší chod motora, zvyšujú rezné rýchlosti a umožňujú menšie súčiastky.
2. Menšia inštrukčná jednotka
Väčšina CNC systémov prenáša pokyny na pohyb a polohovanie na vreteno obrábacieho stroja v jednotkách nie menších ako 1 mikrón. Po plnom využití zlepšenia výkonu procesora môže najmenšia inštrukčná jednotka niektorých CNC systémov dokonca dosiahnuť 1 nanometer (0,000001 mm). Po 1000-násobnom znížení riadiacej jednotky je možné dosiahnuť vyššiu presnosť spracovania a motor môže bežať plynulejšie. Hladký chod motora umožňuje niektorým obrábacím strojom bežať pri vyšších zrýchleniach bez zvýšenia vibrácií lôžka.
3. Zrýchlenie/spomalenie zvonovej krivky
Nazýva sa aj zrýchlenie/spomalenie v S-krivke alebo ovládanie plazenia. V porovnaní s metódou lineárneho zrýchlenia môže táto metóda dosiahnuť lepší účinok zrýchlenia obrábacieho stroja. V porovnaní s inými metódami zrýchlenia, vrátane lineárnych a exponenciálnych metód, môže metóda zvonovej krivky dosiahnuť menšie chyby polohovania.
4. Monitorovanie stôp, ktoré sa majú spracovať
Táto technológia je široko používaná a má množstvo výkonnostných rozdielov, ktoré odlišujú spôsob, akým funguje v nižších riadiacich systémoch od spôsobu, akým funguje v špičkových riadiacich systémoch. Všeobecne povedané, CNC implementuje predspracovanie programu prostredníctvom sledovania trajektórie obrábania, aby sa zabezpečila lepšia kontrola zrýchlenia/spomalenia. V závislosti od výkonu rôznych CNC sa počet programových blokov potrebných na sledovanie trajektórie, ktorá sa má spracovať, pohybuje od dvoch do stoviek, čo závisí hlavne od minimálneho času spracovania partprogramu a časovej konštanty zrýchlenia/spomalenia. Všeobecne povedané, na splnenie požiadaviek na spracovanie je potrebných najmenej pätnásť programových blokov sledovania trajektórie, ktoré sa majú spracovať.
5. Digitálne servo riadenie
Vývoj digitálnych servosystémov je taký rýchly, že väčšina výrobcov obrábacích strojov volí tento systém ako servo riadiaci systém pre obrábacie stroje. Po použití tohto systému môže CNC riadiť servosystém včasnejšie a CNC riadenie obrábacieho stroja sa tiež stáva presnejším.
Funkcie digitálneho servosystému sú nasledovné:
1) Rýchlosť vzorkovania prúdovej slučky sa zvýši spolu so zlepšením riadenia prúdovej slučky, čím sa zníži nárast teploty motora. Týmto spôsobom je možné nielen predĺžiť životnosť motora, ale aj znížiť teplo prenášané na guľôčkovú skrutku, čím sa zlepší presnosť skrutky. Okrem toho zvýšenie rýchlosti vzorkovania môže tiež zvýšiť zisk rýchlostnej slučky, čo pomáha zlepšiť celkový výkon obrábacieho stroja.
2) Pretože mnoho nových CNC používa vysokorýchlostné sekvencie na pripojenie k servo slučkám, CNC môže získať viac pracovných informácií o motore a pohonnom zariadení prostredníctvom komunikačného spojenia. To zlepšuje výkon údržby obrábacieho stroja.
3) Nepretržitá spätná väzba polohy umožňuje vysoko presné obrábanie pri vysokých rýchlostiach. Zrýchlenie rýchlosti prevádzky CNC spôsobuje, že rýchlosť spätnej väzby polohy sa stáva prekážkou obmedzujúcou rýchlosť chodu obrábacích strojov. Pri tradičnej metóde spätnej väzby, keď sa mení rýchlosť vzorkovania externého kódovača CNC a elektronického zariadenia, je rýchlosť spätnej väzby obmedzená typom signálu. Pomocou sériovej spätnej väzby bude tento problém dobre vyriešený. Presná presnosť spätnej väzby je dosiahnutá aj vtedy, keď obrábací stroj beží pri veľmi vysokých rýchlostiach.
6. Lineárny motor
V posledných rokoch sa výkon a popularita lineárnych motorov výrazne zlepšili, takže mnohé obrábacie centrá prijali toto zariadenie. K dnešnému dňu spoločnosť Fanuc nainštalovala aspoň 1,000 lineárny motor. Niektoré z pokročilých technológií GE Fanuc umožňujú lineárnemu motoru na obrábacom stroji dosiahnuť maximálnu výstupnú silu 15 500 N a maximálne zrýchlenie 30 g. Aplikácia ďalších pokročilých technológií znížila veľkosť a hmotnosť obrábacích strojov a výrazne zlepšila účinnosť chladenia. Všetky tieto technologické pokroky poskytujú lineárnym motorom väčšie výhody ako rotačné motory: vyššie rýchlosti zrýchlenia/spomalenia; presnejšie ovládanie polohovania, vyššia tuhosť; vyššia spoľahlivosť; vnútorný dynamický brzdný pohyb.
Externé doplnkové funkcie: Otvorený CNC systém
Obrábacie stroje využívajúce otvorené CNC systémy sa rýchlo vyvíjajú. Komunikačné rýchlosti v súčasnosti dostupných komunikačných systémov sú pomerne vysoké, čo má za následok vznik rôznych typov otvorených CNC štruktúr. Väčšina otvorených systémov kombinuje otvorenosť štandardného PC s funkčnosťou tradičného CNC. Najväčšou výhodou toho je, že aj keď hardvér obrábacieho stroja zastará, otvorený CNC stále umožňuje meniť jeho výkon s existujúcou technológiou a požiadavkami na spracovanie. Ďalšie funkcie možno do Open CNC pridať pomocou iného softvéru. Tieto vlastnosti môžu úzko súvisieť so spracovaním foriem alebo môžu mať len málo spoločného so spracovaním foriem. Otvorený CNC systém používaný v lisovni má zvyčajne nasledujúce bežné funkčné možnosti:
Lacná online komunikácia;
Ethernet;
Funkcia adaptívneho riadenia;
Rozhrania pre čítačky čiarových kódov, čítačky sériových čísel nástrojov a/alebo systémy sériových čísel paliet;
Schopnosť ukladať a upravovať veľké množstvo súčiastok;
Zhromažďovanie uložených informácií o riadení programov;
Funkcia spracovania súborov;
Integrácia technológie CAD/CAM a plánovania dielní;
Univerzálne operačné rozhranie.
Tento posledný bod je mimoriadne dôležitý. Pretože sa zvyšuje dopyt po jednoducho ovládateľných CNC pri spracovaní foriem. V tomto koncepte je najdôležitejšie, že rôzne CNC majú rovnaké prevádzkové rozhranie. Vo všeobecnosti musia byť operátori rôznych obrábacích strojov vyškolení oddelene, pretože rôzne typy obrábacích strojov, ako aj obrábacie stroje vyrábané rôznymi výrobcami, používajú rôzne rozhrania CNC. Otvorené CNC systémy vytvárajú príležitosť pre celý obchod používať rovnaké CNC riadiace rozhranie.
Majitelia obrábacích strojov si teraz môžu navrhnúť svoje vlastné rozhranie pre CNC operácie, aj keď nepoznajú jazyk C. Okrem toho ovládač otvoreného systému umožňuje nastavenie rôznych prevádzkových režimov stroja podľa individuálnych potrieb. To umožňuje operátorom, programátorom a personálu údržby konfigurovať nastavenia podľa vlastných požiadaviek. Pri používaní sa na obrazovke zobrazujú iba špecifické informácie, ktoré potrebujú. Prijatie tejto metódy môže znížiť zbytočné zobrazovanie stránok a pomôcť zjednodušiť CNC operácie.
Päťosové obrábanie
V procese výroby zložitých foriem sa čoraz viac rozširuje aplikácia päťosového obrábania. Použitím päťosového obrábania je možné znížiť počet nástrojov a/alebo obrábacích strojov potrebných na spracovanie dielu. Počet zariadení potrebných na proces obrábania bude minimalizovaný, pričom sa zníži aj celkový čas obrábania. CNC sú čoraz schopnejšie, čo umožňuje výrobcom CNC ponúkať viac päťosových funkcií.
Funkcie, ktoré boli predtým dostupné iba v špičkových CNC, sa teraz používajú aj v produktoch strednej triedy. Pre tých výrobcov, ktorí nikdy nepoužívali technológiu päťosového obrábania, aplikácia týchto funkcií uľahčuje päťosové obrábanie. Aplikácia súčasnej CNC technológie na päťosové obrábanie poskytuje päťosové obrábanie nasledujúce výhody:
Znížte potrebu špeciálnych nástrojov;
Umožňuje nastavenie korekcií nástroja po dokončení part programu;
Podporovať návrh univerzálnych programov, aby sa následne spracované programy dali zameniť medzi rôznymi obrábacími strojmi;
Zlepšiť kvalitu konečnej úpravy;
Dá sa použiť pre obrábacie stroje s rôznou štruktúrou, takže nie je potrebné v programe udávať, či sa vreteno alebo obrobok otáča okolo stredového bodu. Lebo toto vyriešia parametre CNC.
Na príklade kompenzácie guľovej frézy môžeme ilustrovať, prečo je päťosý obzvlášť vhodný na spracovanie foriem. Aby bolo možné presne kompenzovať odsadenie guľovej frézy, keď sa súčiastka a nástroj otáčajú okolo stredovej osi otáčania, musí byť CNC schopný dynamicky upravovať hodnotu kompenzácie nástroja v smeroch X, Y a Z. Zabezpečenie kontinuity rezných kontaktných bodov nástroja je prospešné pre zlepšenie kvality dokončovania.
Okrem toho, päťosové použitie CNC zahŕňa funkcie súvisiace s otáčaním nástroja okolo vretena, funkcie súvisiace s otáčaním dielu okolo vretena a funkcie, ktoré umožňujú operátorovi manuálne meniť vektor nástroja.
Keď sa ako os otáčania použije stredová os nástroja, pôvodný posun dĺžky nástroja v smere osi Z sa rozdelí na komponenty v smeroch X, Y a Z. Okrem toho je pôvodný posun priemeru nástroja v smere osi X a Y tiež rozdelený na tri zložky v smere osi X, Y a Z. Pretože v technike rezania môže nástroj vykonávať posuvné pohyby v smere osi otáčania, všetky tieto odchýlky sa musia dynamicky aktualizovať, aby sa zohľadnila neustále sa meniaca orientácia nástroja.
Ďalšia funkcia CNC nazývaná "programovanie stredového bodu nástroja" umožňuje programátorom definovať dráhu a rýchlosť stredového bodu nástroja. CNC zabezpečuje pohyb nástroja podľa programu pomocou príkazov v smere osi otáčania a lineárnej osi. Táto funkcia zabraňuje zmene stredového bodu nástroja pri výmene nástroja. To tiež znamená, že pri päťosovom obrábaní môže byť offset nástroja priamo zadaný ako pri trojosovom obrábaní a môže byť tiež vysvetlený pomocou iného post-programu. Zmena dĺžky nástroja. Táto funkcia otáčania vretena na realizáciu osi pohybu zjednodušuje následné spracovanie programovania nástroja.
Pomocou rovnakej funkcie môže obrábací stroj tiež získať rotačný pohyb otáčaním obrobku okolo centrálnej osi otáčania. Novo vyvinutý CNC dokáže dynamicky upravovať pevné posuny a rotačné súradnicové osi tak, aby zodpovedali pohybu dielu. Keď operátori používajú manuálne metódy na dosiahnutie pomalého posuvu obrábacích strojov, CNC systém tiež zohráva dôležitú úlohu. Novo vyvinutý CNC systém tiež umožňuje pomalé posúvanie osi v smere vektora nástroja a tiež umožňuje zmenu smeru vektora hrotu nástroja bez zmeny polohy hrotu nástroja (pozri obrázok vyššie).
Tieto funkcie umožňujú operátorom pri používaní päťosových obrábacích strojov jednoducho používať metódu programovania 3+2, ktorá sa v súčasnosti bežne používa v priemysle foriem. Ako sa však postupne vyvíjajú a prijímajú nové možnosti päťosového obrábania, skutočné päťosové stroje na spracovanie foriem sa môžu stať bežnejšími.
