NC
(Numerička kontrola, nazvana CNC) se odnosi na korištenje diskretnih digitalnih informacija za kontrolu rada strojeva i drugih uređaja, koje može programirati samo sam operater
CNC
Primena CNC tehnologije
Razvoj CNC tehnologije je prilično brz, što je uvelike poboljšalo produktivnost obrade kalupa. Među njima, CPU sa većom brzinom računara je srž razvoja CNC tehnologije. Poboljšanje CPU-a nije samo poboljšanje brzine računara, već i sama brzina uključuje poboljšanje CNC tehnologije u drugim aspektima. Upravo zato što je CNC tehnologija doživjela tako velike promjene posljednjih godina, vrijedno je našeg pregleda trenutne primjene CNC tehnologije u industriji proizvodnje kalupa.
Vrijeme obrade programskog bloka i ostalo Kako se brzina obrade procesora povećava i proizvođači CNC-a primjenjuju CPU velike brzine na visoko integrirane CNC sisteme, CNC performanse su se značajno poboljšale. Sistem koji bolje reaguje i reaguje postiže više od samo veće brzine obrade programa. Zapravo, sistem koji može obraditi programe dijelova relativno velikom brzinom također može raditi kao sistem za sporu obradu, jer čak i potpuno funkcionalan CNC sistem ima neke potencijalne probleme koji mogu postati ograničenja. Usko grlo brzine obrade.
Trenutno, većina fabrika kalupa shvata da obrada velike brzine zahteva više od kratkog vremena obrade programa obrade. Na mnogo načina, situacija je slična vožnji trkaćeg automobila. Da li najbrži auto uvijek pobjeđuje u utrci? Čak i povremeni gledalac automobilske trke zna da postoji mnogo faktora osim brzine koji utiču na ishod trke.
Prije svega, važno je vozačevo poznavanje staze: on mora znati gdje se nalaze oštri zavoji kako bi na odgovarajući način usporio i savladao ih sigurno i efikasno. U procesu obrade kalupa pri velikim brzinama dodavanja, tehnologija praćenja putanje koja se obrađuje u CNC-u može unaprijed dobiti informacije o izgledu oštrih krivina, a ova funkcija ima istu ulogu.
Slično tome, vozačeva reakcija na druge pokrete i nesigurnosti vozača je slična količini servo povratnih informacija u CNC-u. Servo povratna informacija u CNC-u uglavnom uključuje povratnu informaciju o položaju, povratnu informaciju o brzini i strujnu povratnu informaciju.
Kada vozač vozi po stazi, konzistentnost njegovih pokreta i to da li može vješto kočiti i ubrzavati imaju vrlo važan utjecaj na performanse vozača na licu mjesta. Slično, funkcije za ubrzanje/usporavanje u obliku zvona i funkcije praćenja putanje koje treba obraditi CNC sistema koriste sporo ubrzanje/usporavanje umjesto naglih promjena brzine kako bi se osiguralo glatko ubrzanje alatne mašine.
Osim toga, postoje i druge sličnosti između trkaćih automobila i CNC sistema. Snaga trkaćeg motora slična je CNC pogonskom uređaju i motoru. Težina trkačkog automobila je uporediva sa težinom pokretnih komponenti u alatnoj mašini. Krutost i snaga trkaćeg automobila slične su snazi i krutosti alatne mašine. CNC-ova sposobnost da ispravi greške specifične za putanju je vrlo slična sposobnosti vozača da zadrži automobil u svojoj traci.
Druga situacija slična trenutnom CNC-u je da oni trkaći automobili koji nisu najbrži često zahtijevaju vozače sa sveobuhvatnim vještinama. U prošlosti je samo vrhunski CNC mogao osigurati visoku preciznost obrade prilikom rezanja velikom brzinom. Danas, CNC-ovi srednjeg i nižeg ranga imaju mogućnosti da posao obave na zadovoljavajući način. Iako vrhunski CNC ima najbolje performanse trenutno dostupne, postoji i mogućnost da jeftiniji CNC koji koristite ima iste karakteristike obrade kao i vrhunski CNC u sličnim proizvodima. U prošlosti je faktor koji je ograničavao maksimalnu brzinu uvlačenja za obradu kalupa bio CNC, ali danas je to mehanička struktura alatne mašine. Kada je alatna mašina već na granici performansi, bolji CNC neće dalje poboljšati performanse. Intrinzične karakteristike CNC sistema za slike
Slijede neke osnovne CNC karakteristike u trenutnom procesu obrade kalupa:
1. Neujednačena racionalna B-spline (NURBS) interpolacija zakrivljenih površina
Ova tehnologija koristi interpolaciju duž krivulje, umjesto da koristi niz kratkih pravih linija kako bi se uklopila u krivu. Primjena ove tehnologije postala je prilično uobičajena. Mnogi CAM softveri koji se trenutno koriste u industriji kalupa pružaju opciju za generiranje programa dijelova u NURBS interpolacijskom formatu. U isto vrijeme, moćni CNC također nudi petoosne interpolacijske funkcije i povezane karakteristike. Ova svojstva povećavaju kvalitetu završne obrade površine, poboljšavaju glatkiji rad motora, povećavaju brzinu rezanja i omogućavaju manje programe dijelova.
2. Manja jedinica za instrukcije
Većina CNC sistema prenosi upute za kretanje i pozicioniranje vretenu alatne mašine u jedinicama ne manjim od 1 mikrona. Nakon potpunog iskorištavanja prednosti poboljšanja procesorske snage CPU-a, najmanja instrukcijska jedinica nekih CNC sistema može doseći čak 1 nanometar (0.000001 mm). Nakon što se komandna jedinica smanji za 1000 puta, može se postići veća preciznost obrade i motor može raditi glatko. Gladan rad motora omogućava nekim alatnim mašinama da rade pri većim ubrzanjima bez povećanja vibracija ležaja.
3. Ubrzanje/usporavanje zvona krivulje
Naziva se i S-krivulja ubrzanje/usporavanje ili kontrola puzanja. U poređenju sa metodom linearnog ubrzanja, ovom metodom se može postići bolji efekat ubrzanja alatne mašine. U usporedbi s drugim metodama ubrzanja, uključujući linearne i eksponencijalne metode, metodom krivulje u obliku zvona mogu se postići manje greške pozicioniranja.
4. Praćenje staza koje treba obraditi
Ova tehnologija se široko koristi i ima brojne razlike u performansama koje razlikuju način na koji radi u nižim kontrolnim sistemima od načina na koji radi u vrhunskim kontrolnim sistemima. Uopšteno govoreći, CNC implementira prethodnu obradu programa kroz praćenje putanje obrade kako bi osigurao bolju kontrolu ubrzanja/usporavanja. Ovisno o performansama različitih CNC-ova, broj programskih blokova potrebnih za praćenje putanje koja se obrađuje kreće se od dvije do stotine, što uglavnom ovisi o minimalnom vremenu obrade programa obrade i vremenskoj konstanti ubrzanja/usporavanja. Uopšteno govoreći, da bi se ispunili zahtjevi obrade, potrebno je najmanje petnaest programskih blokova za praćenje putanje koje treba obraditi.
5. Digitalna servo kontrola
Razvoj digitalnih servo sistema je toliko brz da većina proizvođača alatnih mašina bira ovaj sistem kao servo upravljački sistem za alatne mašine. Nakon upotrebe ovog sistema, CNC može kontrolisati servo sistem na vreme, a CNC kontrola alatne mašine takođe postaje preciznija.
Funkcije digitalnog servo sistema su sljedeće:
1) Brzina uzorkovanja strujne petlje će se povećati, zajedno sa poboljšanjem kontrole strujne petlje, čime se smanjuje porast temperature motora. Na ovaj način ne samo da se može produžiti vijek trajanja motora, već se može smanjiti i toplina koja se prenosi na kuglični vijak, čime se poboljšava preciznost vijka. Osim toga, povećanje brzine uzorkovanja također može povećati pojačanje petlje brzine, što pomaže poboljšanju ukupnih performansi alatne mašine.
2) Budući da mnogi novi CNC-ovi koriste sekvence velike brzine za povezivanje sa servo petljama, CNC može dobiti više radnih informacija o motoru i pogonskom uređaju preko komunikacijske veze. Ovo poboljšava performanse održavanja alatne mašine.
3) Kontinuirana povratna informacija o položaju omogućava visoko preciznu obradu pri velikim brzinama. Ubrzanje CNC radne brzine čini da brzina povratne informacije o poziciji postane usko grlo koje ograničava brzinu rada alatnih mašina. U tradicionalnoj metodi povratne sprege, kako se brzina uzorkovanja vanjskog enkodera CNC-a i elektronske opreme mijenja, brzina povratne sprege je ograničena tipom signala. Koristeći serijske povratne informacije, ovaj problem će biti dobro riješen. Precizna tačnost povratne informacije postiže se čak i kada alatna mašina radi pri vrlo velikim brzinama.
6. Linearni motor
Posljednjih godina performanse i popularnost linearnih motora značajno su se poboljšali, pa su mnogi obradni centri usvojili ovaj uređaj. Fanuc je do danas instalirao najmanje 1,000 linearni motor. Neke od naprednih tehnologija GE Fanuc omogućavaju linearnom motoru na alatnoj mašini da ima maksimalnu izlaznu silu od 15.500N i maksimalno ubrzanje od 30g. Primena drugih naprednih tehnologija smanjila je veličinu i težinu alatnih mašina i značajno poboljšala efikasnost hlađenja. Sva ova tehnološka dostignuća daju linearnim motorima veće prednosti od rotacionih motora: veće stope ubrzanja/usporavanja; preciznija kontrola pozicioniranja, veća krutost; veća pouzdanost; unutrašnje dinamičko kočenje.
Eksterne dodatne karakteristike: Otvoreni CNC sistem
Alatne mašine koje koriste otvorene CNC sisteme se brzo razvijaju. Brzine komunikacije trenutno dostupnih komunikacijskih sistema su relativno visoke, što rezultira pojavom različitih tipova otvorenih CNC struktura. Većina otvorenih sistema kombinuje otvorenost standardnog računara sa funkcionalnošću tradicionalnog CNC-a. Najveća prednost ovoga je da čak i ako hardver alatnih mašina zastari, otvoreni CNC i dalje dozvoljava da se njegove performanse menjaju sa postojećom tehnologijom i zahtevima obrade. Ostale funkcije se mogu dodati Open CNC-u uz pomoć drugog softvera. Ova svojstva mogu biti usko povezana s obradom kalupa, ili mogu imati malo veze s obradom kalupa. Tipično, otvoreni CNC sistem koji se koristi u kaluparnici ima sljedeće uobičajene funkcije:
Jeftine komunikacije na mreži;
Ethernet;
Funkcija prilagodljive kontrole;
Sučelja za čitače barkodova, čitače serijskih brojeva alata i/ili sisteme serijskih brojeva paleta;
Sposobnost pohranjivanja i uređivanja velikog broja programa dijelova;
Prikupljanje pohranjenih informacija o kontroli programa;
Funkcija obrade datoteka;
Integracija CAD/CAM tehnologije i planiranje radionica;
Univerzalni operativni interfejs.
Ova poslednja tačka je izuzetno važna. Zato što postoji sve veća potražnja za CNC jednostavnim za rukovanje u obradi kalupa. U ovom konceptu, najvažnije je da različiti CNC-ovi imaju isti operativni interfejs. Općenito, rukovaoci različitih alatnih strojeva moraju se posebno obučavati jer različite vrste alatnih strojeva, kao i strojevi koje proizvode različiti proizvođači, koriste različita CNC sučelja. Otvoreni CNC sistemi stvaraju mogućnost da cijela radnja koristi isti CNC upravljački interfejs.
Sada vlasnici alatnih mašina mogu dizajnirati svoj vlastiti interfejs za CNC operacije čak i ako ne znaju C jezik. Osim toga, kontroler otvorenog sistema omogućava da se različiti režimi rada mašine podese prema individualnim potrebama. Ovo omogućava operaterima, programerima i osoblju za održavanje da konfigurišu postavke prema vlastitim zahtjevima. Kada su u upotrebi, na ekranu se pojavljuju samo određene informacije koje su im potrebne. Usvajanje ove metode može smanjiti nepotreban prikaz stranica i pomoći u pojednostavljenju CNC operacija.
Petoosna obrada
U procesu izrade složenih kalupa, primjena petoosne obrade postaje sve raširenija. Koristeći petoosnu obradu, broj alata i/ili alatnih strojeva potrebnih za obradu dijela može se smanjiti. Broj opreme potrebne za proces obrade bit će minimiziran, a ukupno vrijeme obrade je također smanjeno. CNC uređaji postaju sve sposobniji, omogućavajući proizvođačima CNC-a da ponude više funkcija s pet osa.
Funkcije koje su ranije bile dostupne samo u vrhunskom CNC-u sada se koriste i u proizvodima srednjeg ranga. Za one proizvođače koji nikada nisu koristili tehnologiju obrade s pet osa, primjena ovih karakteristika olakšava obradu pet osa. Primjena trenutne CNC tehnologije na petoosnu obradu daje petoosnoj obradi sljedeće prednosti:
Smanjite potrebu za posebnim alatima;
Omogućava postavljanje pomaka alata nakon završetka programa obrade;
Podrška dizajnu univerzalnih programa tako da se programi koji su naknadno obrađeni mogu koristiti naizmenično između različitih alatnih mašina;
Poboljšati kvalitetu završne obrade;
Može se koristiti za alatne strojeve različite strukture, tako da nije potrebno u programu naznačiti da li se vreteno ili radni komad okreću oko središnje točke. Jer će to biti riješeno parametrima CNC-a.
Možemo koristiti primjer kompenzacije kugličnog glodala da ilustriramo zašto je petoosni posebno pogodan za obradu kalupa. Da bi precizno kompenzirao pomak sfernog glodala kada se dio i alat rotiraju oko središnje osi okretanja, CNC mora biti u stanju dinamički podesiti iznos kompenzacije alata u smjeru X, Y i Z. Osiguravanje kontinuiteta kontaktnih točaka rezanja alata je korisno za poboljšanje kvaliteta završne obrade.
Pored toga, petoosni CNC koristi uključuju karakteristike koje se odnose na rotaciju alata oko vretena, karakteristike vezane za rotaciju dela oko vretena i karakteristike koje omogućavaju operateru da ručno promeni vektor alata.
Kada se centralna os alata koristi kao os rotacije, originalni pomak dužine alata u smjeru Z-ose podijelit će se na komponente u smjeru X, Y i Z. Osim toga, originalni pomak promjera alata u smjeru osi X i Y također je podijeljen na tri komponente u smjeru osi X, Y i Z. Budući da u inženjerstvu rezanja alat može vršiti pomake duž smjera ose rotacije, svi ovi pomaci moraju se dinamički ažurirati kako bi se uzela u obzir stalno mijenjanje orijentacije alata.
Još jedna CNC karakteristika pod nazivom "programiranje središnje tačke alata" omogućava programerima da definiraju putanju i brzinu središnje točke alata. CNC osigurava da se alat kreće u skladu s programom preko komandi u smjeru ose rotacije i linearne ose. Ova funkcija sprječava promjenu središnje točke alata s promjenom alata. To također znači da se kod petosne obrade pomak alata može direktno uneti kao kod troosne obrade, a može se objasniti i kroz drugi post-program. Promjena dužine alata. Ova karakteristika rotacije vretena radi realizacije ose kretanja pojednostavljuje naknadnu obradu programiranja alata.
Koristeći istu funkciju, alatna mašina također može postići rotacijsko kretanje rotacijom radnog komada oko središnje osovine okretanja. Novorazvijeni CNC može dinamički podesiti fiksne pomake i rotirajuće koordinatne ose kako bi odgovarao kretanju dijela. Kada operateri koriste ručne metode za postizanje sporog dodavanja alatnih mašina, CNC sistem takođe igra važnu ulogu. Novorazvijeni CNC sistem također omogućava osi da se polako kreće u smjeru vektora alata, a također omogućava promjenu smjera vektora vrha alata bez promjene položaja vrha alata (pogledajte ilustraciju iznad).
Ove karakteristike omogućavaju operaterima da lako koriste metodu programiranja 3+2 koja se trenutno široko koristi u industriji kalupa kada koriste alatne mašine sa pet osa. Međutim, kako se postupno razvijaju i prihvataju nove petoosne mogućnosti obrade, prave mašine za obradu kalupa sa pet osa mogu postati sve češće.
