NC
(Numerička kontrola, digitalna kontrola, koja se naziva numerička kontrola), odnosi se na upotrebu diskretnih digitalnih informacija za kontrolu rada mašina i drugih uređaja, koje može programirati samo sam operater.
CNC
Primena CNC tehnologije
Razvoj CNC tehnologije je prilično brz, što uvelike poboljšava produktivnost obrade kalupa, a CPU sa većom brzinom rada 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 zbog tako velikih promjena u CNC tehnologiji posljednjih godina vrijedi napraviti osvrt na dosadašnju primjenu CNC tehnologije u industriji proizvodnje kalupa.
slika
Vrijeme obrade programskog bloka i drugo Zbog povećanja brzine obrade CPU-a i primjene CPU-a velike brzine na visoko integrirane CNC sisteme od strane CNC proizvođača, performanse CNC-a su značajno poboljšane. Brži sistemi sa većim odzivom omogućavaju više od samo veće brzine obrade programa. Zapravo, sistem koji može obraditi program dijelova prilično velikom brzinom može se ponašati kao sistem za obradu niske brzine jer čak i potpuno funkcionalan CNC sistem ima neke potencijalne probleme koji mogu postati usko grlo koje ograničava brzinu 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 zna da postoji mnogo faktora osim brzine koji utiču na ishod trke.
Prije svega, veoma je važno vozačevo poznavanje staze: on mora znati gdje ima oštrih skretanja, kako bi mogao na odgovarajući način usporiti kako bi bezbedno i efikasno prošao krivinu. U procesu obrade kalupa pri visokim brzinama pomaka, tehnologija praćenja staza koja se obrađuje u CNC-u može unaprijed dobiti informacije o oštrim krivinama, a ova funkcija igra istu ulogu.
Isto tako, osjetljivost vozača na akcije i neizvjesnosti drugih vozača je slična broju 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 akcije, da li kočnice i ubrzanje mogu biti vješti, itd. imaju vrlo važan utjecaj na vozačeve performanse na licu mjesta. Isto tako, funkcije ubrzanja/usporavanja u obliku zvona i praćenja od staze do procesa 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 motora trkaćih automobila slična je pogonskom uređaju i motoru CNC-a, težina trkaćeg automobila može se uporediti s težinom pokretnih komponenti u alatnoj mašini, a krutost i snaga trkaćeg automobila su slično snazi i krutosti alatne mašine. Sposobnost CNC-a da ispravi određene greške putanje je vrlo slična sposobnosti vozača da zadrži automobil unutar trake.
Druga situacija slična trenutnom CNC-u je da oni automobili koji nisu najbrži često zahtijevaju dobro zaokružene vozače. U prošlosti je samo vrhunski CNC mogao garantovati visoku preciznost obrade prilikom rezanja velikom brzinom. Danas, CNC uređaji srednjeg i nižeg ranga imaju sposobnost da obavljaju posao na zadovoljavajući način. Iako vrhunski CNC ima najbolje performanse dostupne danas, postoji i mogućnost da niski CNC koji koristite ima iste karakteristike obrade kao vrhunski CNC u svojoj klasi. U prošlosti, faktor koji je ograničavao maksimalnu brzinu obrade kalupa bio je CNC, ali danas je to mehanička struktura alatne mašine. Tamo gdje je alatna mašina već na granici performansi, bolji CNC ga neće učiniti ništa boljim.
Intrinzične karakteristike CNC sistema
Slijede neke osnovne CNC karakteristike u trenutnom procesu obrade kalupa:
1. Neujednačena racionalna B-spline (NURBS) interpolacija krivulja i površina
Tehnika koristi interpolaciju duž krivulje, a ne niz kratkih pravih linija kako bi se uklopila u krivu. Primjena ove tehnologije je prilično česta. Mnogi od CAM softvera koji se trenutno koriste u industriji alata nude opciju za generiranje programa dijelova u NURBS interpolacijskom formatu. U isto vrijeme, moćni CNC također pruža funkciju interpolacije s pet osa i povezane karakteristike. Ova svojstva poboljšavaju kvalitet završne obrade površine, poboljšavaju glatkoću rada motora, povećavaju brzinu rezanja i omogućavaju manje programe dijelova.
2. Manja jedinica za instrukcije
Većina CNC sistema prenosi komande kretanja i pozicioniranja vretenu alatne mašine u jedinicama ne manjim od 1 mikrona. Nakon što se u potpunosti iskoriste prednosti poboljšanja procesorske snage CPU-a, minimalna jedinica instrukcija 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, što može učiniti da motor radi glatko. Uglađen rad motora omogućava nekim alatnim mašinama da rade pri većim ubrzanjima bez povećanja vibracija ležaja.
3. Ubrzanje/usporavanje zvona krivulje
Također poznat kao S-kriva ubrzanja/usporavanja ili kontrola puzanja. U poređenju sa upotrebom metode linearnog ubrzanja, ova metoda može učiniti da alatna mašina dobije bolji efekat ubrzanja. U poređenju s drugim metodama ubrzanja, uključujući linearne i eksponencijalne metode, metoda zvonaste krivulje može postići manje greške pozicioniranja.
4. Praćenje traga koje treba obraditi
Ova tehnika se široko koristi i ima brojne razlike u performansama koje razlikuju način na koji radi u kontrolnim sistemima niskog nivoa od načina na koji radi u kontrolnim sistemima visokog nivoa. Uopšteno govoreći, CNC ostvaruje prethodnu obradu programa praćenjem putanje obrade, kako bi se osigurala bolja kontrola ubrzanja/usporavanja. Prema performansama različitih CNC-ova, broj programskih blokova potrebnih za praćenje trajektorije koja se obrađuje varira od dvije do stotine, što uglavnom ovisi o najkraćem vremenu obrade programa obrade i vremenskoj konstanti ubrzanja/usporavanja. Uopšteno govoreći, da bi se ispunili zahtjevi obrade, potrebno je najmanje petnaest programskih blokova praćenja staza koje treba obraditi.
5. Digitalna servo kontrola
Razvoj digitalnog servo sistema je toliko brz da većina proizvođača alatnih mašina bira ovaj sistem kao servo upravljački sistem alatnih mašina. Nakon upotrebe ovog sistema, CNC može blagovremeno upravljati servo sistemom, a CNC kontrola alatne mašine je postala preciznija.
Uloga digitalnog servo sistema je sljedeća:
1) Brzina uzorkovanja strujne petlje će se povećati, što će zajedno sa poboljšanjem kontrole strujne petlje smanjiti 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, veće brzine uzorkovanja također mogu povećati pojačanje petlje brzine, što može pomoći u poboljšanju ukupnih performansi alatne mašine.
2) Budući da mnogi novi CNC-ovi koriste sekvence velike brzine za povezivanje sa servo petljom, preko komunikacijske veze, CNC može dobiti više radnih informacija o motoru i pogonu. Ovo poboljšava mogućnost održavanja alatne mašine.
3) Kontinuirana povratna informacija o položaju omogućava visoko preciznu obradu pri velikim brzinama posmaka. Ubrzanje radne brzine CNC-a čini da brzina povratne informacije o položaju 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. Sofisticirana tačnost povratne informacije postiže se čak i kada alatna mašina radi pri velikim brzinama.
6. Linearni motor
Posljednjih godina radni učinak i popularnost linearnih motora značajno su poboljšani, pa su mnogi obradni centri usvojili ovaj uređaj. Do sada je Fanuc instalirao najmanje 1,000 linearni motor. Neke napredne tehnologije 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 alatne mašine, smanjila njenu težinu i znatno poboljšala njenu efikasnost hlađenja. Sav ovaj napredak u tehnologiji daje linearnim motorima više 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 veoma brzo razvijaju. Trenutno je brzina komunikacije alternativnog komunikacijskog sistema relativno visoka, tako da postoji mnogo tipova otvorenih CNC struktura. Većina otvorenih sistema kombinuje otvorenost standardnog računara sa funkcionalnošću tradicionalnog CNC-a. Najveća prednost ovoga je da čak i ako je hardver alatne mašine zastareo, otvoreni CNC i dalje dozvoljava da se njegove performanse menjaju sa postojećom tehnologijom i zahtevima obrade. Dodatna funkcionalnost se također može dodati Open CNC-u uz pomoć drugog softvera. Ova svojstva mogu biti usko povezana s obradom kalupa ili nemaju mnogo veze s obradom kalupa. Tipično, otvoreni CNC sistem koji se koristi u kaluparnici ima sljedeće uobičajene funkcionalne opcije:
Jeftina mrežna komunikacija;
Ethernet;
Funkcija prilagodljive kontrole;
Dostupna sučelja za čitače bar kodova, čitače serijskih brojeva alata i/ili sisteme serijskih brojeva paleta;
Mogućnost pohranjivanja i uređivanja velikog broja programa obrade;
Pohranjeni program kontrolira prikupljanje informacija;
funkcije obrade datoteka;
Integracija CAD/CAM tehnologije i planiranje radionica;
Zajednički radni interfejs.
Ova poslednja tačka je izuzetno važna. Jer potražnja za CNC lakim za rukovanje raste u obradi kalupa. U ovom konceptu, najvažnije je da različiti CNC-ovi imaju isti interfejs operatera. Općenito je pravilo da se operateri različitih alatnih mašina moraju posebno obučavati jer različite vrste alatnih mašina, kao i mašine različitih proizvođača, koriste različite CNC interfejse. Otvoreni CNC sistemi stvaraju mogućnost korištenja istog CNC upravljačkog interfejsa za cijelu radnju.
Sada vlasnici alatnih mašina mogu dizajnirati svoj vlastiti interfejs za CNC rad čak i ako ne znaju C jezik. Pored toga, kontroler otvorenog sistema omogućava podešavanje različitih režima rada mašine prema individualnim potrebama. Na ovaj način, operateri, programeri i osoblje za održavanje mogu postaviti prema vlastitim zahtjevima. Kada su u upotrebi, na ekranu se pojavljuju samo određene informacije koje su im potrebne. Korištenje ove metode može smanjiti nepotreban prikaz stranica i pomoći u pojednostavljenju CNC operacije.
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 će se svesti na minimum, a ukupno vrijeme obrade je također smanjeno. CNC uređaji postaju sve moćniji, omogućavajući proizvođačima CNC-a da ponude više funkcija s pet osa.
Funkcije koje su u prošlosti imali samo vrhunski CNC uređaji sada se koriste i u proizvodima srednjeg ranga. Za one proizvođače koji nikada nisu koristili 5-tehnologiju obrade osi, primjena ovih funkcija olakšava obradu 5-osi. Korištenje trenutne CNC tehnologije za petoosnu obradu omogućava petoosnu obradu da ima sljedeće prednosti:
Smanjite potrebu za specijalizovanim alatima;
Dozvoljeno je podesiti pomak alata nakon završetka obradnog programa;
Podržati dizajn opštih programa, tako da se programi koji su naknadno obrađeni mogu koristiti naizmenično između različitih alatnih mašina;
Poboljšati kvalitetu završne obrade;
Može se koristiti na alatnim mašinama različite strukture, tako da nije potrebno u programu precizirati da li se vreteno ili radni komad rotira oko središnje tačke. Jer će to biti riješeno CNC parametrima.
Možemo koristiti primjer kompenzacije sfernog glodala kako bismo ilustrirali zašto je petoosni posebno pogodan za obradu kalupa. Kada se dijelovi i alati rotiraju oko osi okretanja, kako bi se precizno kompenzirao pomak sfernog glodala, CNC mora biti u stanju dinamički podesiti iznos kompenzacije alata u tri smjera X, Y i Z. Osiguravanje kontinuiteta točke rezanja alata doprinosi poboljšanju kvaliteta završne obrade.
Dodatno, petoosni CNC-ovi su korisni za karakteristike povezane sa rotacijom alata oko vretena, karakteristike povezane sa rotacijom 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 tri 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 se u inženjeringu rezanja alat može uvlačiti duž ose rotacije, svi ovi pomaci moraju se dinamički ažurirati kako bi se uzela u obzir stalno mijenjanje orijentacije alata.
Još jedna karakteristika CNC-a nazvana "programiranje središnje točke alata" omogućava programerima da definiraju putanju i brzinu središnje točke alata. CNC osigurava da se alat kreće prema programu kroz komande u smjeru rotacijske i linearne ose. Ova karakteristika čini da se središnja točka alata više ne mijenja sa promjenom alata, što također znači da se kod obrade s pet osa, pomak alata može direktno unijeti kao kod obrade s tri ose, a promjena dužina alata se takođe može objasniti ponovnim naknadnim programiranjem. Ova kinematika rotacione ose rotacijom vretena pojednostavljuje naknadnu obradu programiranja alata.
Koristeći istu funkciju, alatna mašina također može postići rotacijsko kretanje rotirajući radni komad oko središnje ose. Novorazvijeni CNC može uskladiti kretanje dijela dinamičkim podešavanjem fiksnih pomaka i rotirajućih koordinatnih osa. CNC sistem takođe igra važnu ulogu kada rukovalac ručno sprovodi sporo pomeranje alatne mašine. Novorazvijeni CNC sistem takođe omogućava da se ose polako prelaze duž pravca vektora alata, kao i da se promeni smer vektora nosa alata bez promene položaja nosa alata (pogledajte ilustraciju iznad).
Ove karakteristike omogućavaju operaterima da lako koriste metodu programiranja 3 plus 2 koja se široko koristi u industriji kalupa kada koriste alate za obradu sa pet osa. Međutim, kako se postupno razvijaju i prihvaćaju nove petoosne mogućnosti strojne obrade, prave mašine za izradu kalupa s pet osa mogu postati sve češće.
