NC
(Numerical Control, referert til som CNC) refererer til bruken av diskret digital informasjon for å kontrollere driften av maskineri og andre enheter, som bare kan programmeres av operatøren selv
CNC
CNC-teknologiapplikasjon
Utviklingen av CNC-teknologi er ganske rask, noe som har forbedret produktiviteten til muggbehandling betydelig. Blant dem er CPU med raskere datahastighet kjernen i utviklingen av CNC-teknologi. Forbedringen av CPU er ikke bare forbedring av datahastighet, men selve hastigheten innebærer også forbedring av CNC-teknologi i andre aspekter. Nettopp fordi CNC-teknologien har gjennomgått så store endringer de siste årene, er den verdig vår gjennomgang av dagens anvendelse av CNC-teknologi i formproduksjonsindustrien.
Programblokkbehandlingstid og annet Ettersom prosessorhastigheten øker og CNC-produsenter bruker høyhastighets-CPUer på høyt integrerte CNC-systemer, har CNC-ytelsen forbedret seg betydelig. Et mer responsivt, responsivt system oppnår mer enn bare høyere programbehandlingshastigheter. Faktisk kan et system som kan behandle delprogrammer med relativt høy hastighet også fungere som et sakte prosesseringssystem, fordi selv et fullt funksjonelt CNC-system har noen potensielle problemer som kan bli begrensninger. Flaskehals for behandlingshastighet.
For tiden innser de fleste støpeformfabrikker at høyhastighetsmaskinering krever mer enn bare kort behandlingstid for bearbeidingsprogram. På mange måter ligner situasjonen på å kjøre en racerbil. Vinner alltid den raskeste bilen løpet? Selv en og annen tilskuer til et billøp vet at det er mange faktorer i tillegg til hastighet som påvirker resultatet av et løp.
For det første er førerens kunnskap om banen viktig: han må vite hvor de skarpe svingene er for å bremse på riktig måte og kjøre dem trygt og effektivt. I prosessen med å behandle støpeformer ved høye matehastigheter, kan baneovervåkingsteknologien som skal behandles i CNC få informasjon om utseendet til skarpe kurver på forhånd, og denne funksjonen spiller samme rolle.
På samme måte er en sjåførs respons på andre førerbevegelser og usikkerheter lik mengden servo-feedback i en CNC. Servo-tilbakemelding i CNC inkluderer hovedsakelig posisjons-tilbakemelding, hastighetstilbakemelding og strømtilbakemelding.
Når en sjåfør kjører rundt på banen, har konsistensen i bevegelsene hans og hvorvidt han kan bremse og akselerere dyktig, en svært viktig innvirkning på førerens ytelse på stedet. Tilsvarende bruker CNC-systemets klokkeformede akselerasjon/retardasjon og baneovervåkingsfunksjoner som skal behandles langsom akselerasjon/retardasjon i stedet for plutselige hastighetsendringer for å sikre jevn akselerasjon av maskinverktøyet.
I tillegg er det andre likheter mellom racerbiler og CNC-systemer. Kraften til racingmotoren ligner på CNC-drivenheten og motoren. Vekten til racerbilen er sammenlignbar med vekten av de bevegelige komponentene i verktøymaskinen. Stivheten og styrken til racerbilen er lik styrken og stivheten til maskinverktøyet. CNCs evne til å korrigere banespesifikke feil er svært lik en sjåførs evne til å holde en bil i kjørefeltet.
En annen situasjon som ligner på dagens CNC er at de racerbilene som ikke er de raskeste ofte krever førere med omfattende ferdigheter. Tidligere var det bare avansert CNC som kunne sikre høy maskineringsnøyaktighet mens du kuttet med høy hastighet. I dag har mellom- og lavend CNC-er mulighetene til å få jobben gjort tilfredsstillende. Selv om high-end CNC har den beste ytelsen som er tilgjengelig for øyeblikket, er det også mulighet for at low-end CNC du bruker har samme prosesseringsegenskaper som high-end CNC i lignende produkter. Tidligere var faktoren som begrenset maksimal matehastighet for formbehandling CNC, men i dag er det den mekaniske strukturen til maskinverktøyet. Når verktøymaskinen allerede er på ytelsesgrensen, vil ikke bedre CNC forbedre ytelsen ytterligere. Iboende kjennetegn ved bilde CNC-systemer
Følgende er noen grunnleggende CNC-egenskaper i den nåværende formbehandlingsprosessen:
1. Ikke-uniform rasjonell B-spline (NURBS) interpolering av buede overflater
Denne teknologien bruker interpolasjon langs en kurve, i stedet for å bruke en rekke korte rette linjer for å passe til kurven. Anvendelsen av denne teknologien har blitt ganske vanlig. Mange CAM-programvare som for tiden brukes i formindustrien gir en mulighet til å generere delprogrammer i NURBS-interpolasjonsformat. Samtidig gir den kraftige CNC-en også fem-akse interpolasjonsfunksjoner og relaterte funksjoner. Disse egenskapene øker kvaliteten på overflatebehandlingen, forbedrer jevnere motordrift, øker skjærehastigheter og muliggjør mindre delprogrammer.
2. Mindre instruksjonsenhet
De fleste CNC-systemer overfører bevegelses- og posisjoneringsinstruksjoner til maskinverktøyets spindel i enheter på ikke mindre enn 1 mikron. Etter å ha utnyttet forbedringen i CPU-prosessorkraft fullt ut, kan den minste instruksjonsenheten i enkelte CNC-systemer til og med nå 1 nanometer (0.000001 mm). Etter at kommandoenheten er redusert med 1000 ganger, kan høyere prosesseringsnøyaktighet oppnås og motoren kan gå jevnere. Den jevne driften av motoren gjør at noen maskinverktøy kan kjøre med høyere akselerasjoner uten å øke lagvibrasjonen.
3. Klokkekurveakselerasjon/retardasjon
Også kalt S-kurve akselerasjon/retardasjon, eller crawl control. Sammenlignet med den lineære akselerasjonsmetoden, kan denne metoden oppnå bedre akselerasjonseffekt av maskinverktøyet. Sammenlignet med andre akselerasjonsmetoder, inkludert lineære og eksponentielle metoder, kan den klokkeformede kurvemetoden oppnå mindre posisjoneringsfeil.
4. Overvåking av spor som skal behandles
Denne teknologien er mye brukt og har mange ytelsesforskjeller som skiller måten den fungerer på i low-end kontrollsystemer fra måten den fungerer på i high-end kontrollsystemer. Generelt sett implementerer CNC programforbehandling gjennom maskineringsbaneovervåking for å sikre bedre akselerasjons-/retardasjonskontroll. Avhengig av ytelsen til forskjellige CNC-er, varierer antallet programblokker som kreves for å overvåke banen som skal behandles fra to til hundrevis, som hovedsakelig avhenger av minimumsbehandlingstiden til delprogrammet og akselerasjons-/retardasjonstidskonstanten. Generelt sett er det nødvendig med minst femten programblokker for baneovervåking som skal behandles for å oppfylle behandlingskravene.
5. Digital servokontroll
Utviklingen av digitale servosystemer går så raskt at de fleste maskinverktøyprodusenter velger dette systemet som servokontrollsystem for maskinverktøy. Etter å ha brukt dette systemet kan CNC kontrollere servosystemet på en mer tidsriktig måte, og CNCs kontroll av maskinverktøyet blir også mer presis.
Funksjonene til det digitale servosystemet er som følger:
1) Samplingshastigheten til strømsløyfen vil økes, kombinert med forbedring av strømsløyfekontrollen, og dermed redusere temperaturstigningen til motoren. På denne måten kan ikke bare levetiden til motoren forlenges, men varmen som overføres til kuleskruen kan også reduseres, og dermed forbedre nøyaktigheten til skruen. I tillegg kan økning av samplingshastigheten også øke forsterkningen av hastighetssløyfen, noe som bidrar til å forbedre den generelle ytelsen til maskinverktøyet.
2) Siden mange nye CNC-er bruker høyhastighetssekvenser for å koble til servoløkker, kan CNC-en få mer arbeidsinformasjon om motoren og drivenheten gjennom kommunikasjonsforbindelsen. Dette forbedrer vedlikeholdsytelsen til verktøymaskinen.
3) Kontinuerlig posisjonstilbakemelding tillater høypresisjonsmaskinering ved høye hastigheter. Akselerasjonen av CNC-operasjonshastigheten gjør at tilbakemeldingshastigheten for posisjonen blir en flaskehals som begrenser kjørehastigheten til verktøymaskiner. I den tradisjonelle tilbakemeldingsmetoden, ettersom samplingshastigheten til den eksterne koderen til CNC og elektronisk utstyr endres, er tilbakemeldingshastigheten begrenset av signaltypen. Ved å bruke serietilbakemelding vil dette problemet være godt løst. Nøyaktig tilbakemeldingsnøyaktighet oppnås selv når verktøymaskinen kjører med svært høye hastigheter.
6. Lineær motor
De siste årene har ytelsen og populariteten til lineære motorer forbedret seg betydelig, så mange maskineringssentre har tatt i bruk denne enheten. Til dags dato har Fanuc installert minst 1,000 lineærmotor. Noen av GE Fanucs avanserte teknologier gjør at lineærmotoren på maskinverktøyet har en maksimal utgangskraft på 15 500N og en maksimal akselerasjon på 30g. Anvendelsen av andre avanserte teknologier har redusert størrelsen og vekten på verktøymaskiner og kraftig forbedret kjøleeffektiviteten. Alle disse teknologiske fremskrittene gir lineære motorer større fordeler enn rotasjonsmotorer: høyere akselerasjons-/retardasjonshastigheter; mer nøyaktig posisjonskontroll, høyere stivhet; høyere pålitelighet; intern dynamisk bremsebevegelse.
Eksterne tilleggsfunksjoner: Åpent CNC-system
Maskinverktøy som bruker åpne CNC-systemer utvikler seg raskt. Kommunikasjonshastighetene til tilgjengelige kommunikasjonssystemer er relativt høye, noe som resulterer i fremveksten av ulike typer åpne CNC-strukturer. De fleste åpne systemer kombinerer åpenheten til en standard PC med funksjonaliteten til en tradisjonell CNC. Den største fordelen med dette er at selv om maskinverktøyet blir foreldet, lar åpen CNC fortsatt ytelsen endre seg med eksisterende teknologi og prosesseringskrav. Andre funksjoner kan legges til Open CNC ved hjelp av annen programvare. Disse egenskapene kan være nært knyttet til muggbehandling, eller de kan ha lite med muggbehandling å gjøre. Vanligvis har det åpne CNC-systemet som brukes i formbutikken følgende vanlige funksjonsalternativer:
Rimelig nettkommunikasjon;
Ethernet;
Adaptiv kontrollfunksjon;
Grensesnitt for strekkodelesere, verktøyserienummerlesere og/eller palleserienummersystemer;
Evne til å lagre og redigere et stort antall delprogrammer;
Innsamling av lagret programkontrollinformasjon;
Filbehandlingsfunksjon;
Integrasjon av CAD/CAM-teknologi og planlegging av verksted;
Universelt betjeningsgrensesnitt.
Dette siste punktet er ekstremt viktig. Fordi det er en økende etterspørsel etter enkel å betjene CNC i formbehandling. I dette konseptet er det viktigste at forskjellige CNC-er har samme driftsgrensesnitt. Generelt må operatører av forskjellige verktøymaskiner trenes separat fordi forskjellige typer verktøymaskiner, samt maskinverktøy produsert av forskjellige produsenter, bruker forskjellige CNC-grensesnitt. Åpne CNC-systemer skaper muligheten for hele butikken til å bruke samme CNC-kontrollgrensesnitt.
Nå kan maskinverktøyseiere designe sitt eget grensesnitt for CNC-operasjoner selv om de ikke kan C-språket. I tillegg gjør den åpne systemkontrolleren det mulig å stille inn forskjellige maskindriftsmoduser i henhold til individuelle behov. Dette lar operatører, programmerere og vedlikeholdspersonell konfigurere innstillinger i henhold til deres egne krav. Når den er i bruk, vises bare den spesifikke informasjonen de trenger på skjermen. Å ta i bruk denne metoden kan redusere unødvendig sidevisning og bidra til å forenkle CNC-operasjoner.
Fem-akset maskinering
I prosessen med å produsere komplekse former, blir bruken av femakset maskinering mer og mer utbredt. Ved å bruke femakset maskinering kan antallet verktøy og/og maskinverktøy som kreves for å behandle en del reduseres. Antall utstyr som kreves for maskineringsprosessen vil bli minimert, samtidig som den totale maskineringstiden reduseres. CNC-er blir mer og mer dyktige, slik at CNC-produsenter kan tilby flere fem-akse funksjoner.
Funksjoner som tidligere kun var tilgjengelig i high-end CNC, brukes nå også i mellomprodukter. For de produsentene som aldri har brukt femakset maskineringsteknologi, gjør bruken av disse funksjonene femakset maskinering enklere. Ved å bruke dagens CNC-teknologi på femakset maskinering gir femakset maskinering følgende fordeler:
Reduser behovet for spesialverktøy;
Lar verktøyforskyvninger angis etter fullført delprogram;
Støtt utformingen av universelle programmer slik at etterbehandlede programmer kan brukes om hverandre mellom forskjellige maskinverktøy;
Forbedre kvaliteten på etterbehandling;
Den kan brukes til verktøymaskiner med forskjellig struktur, slik at det ikke er nødvendig å angi i programmet om spindelen eller arbeidsstykket roterer rundt midtpunktet. Fordi dette vil bli løst av parametrene til CNC.
Vi kan bruke eksemplet med kulefreskompensasjon for å illustrere hvorfor femakse er spesielt egnet for formbehandling. For å nøyaktig kompensere for forskyvningen til den sfæriske fresen når delen og verktøyet roterer rundt den sentrale dreieaksen, må CNC-en dynamisk justere verktøyets kompensasjonsmengde i X-, Y- og Z-retningene. Å sikre kontinuiteten til skjærekontaktpunktene til verktøyet er fordelaktig for å forbedre kvaliteten på etterbehandlingen.
I tillegg inkluderer femakset CNC-bruk funksjoner relatert til å rotere verktøyet rundt spindelen, funksjoner relatert til å rotere delen rundt spindelen, og funksjoner som lar operatøren endre verktøyvektoren manuelt.
Når den sentrale aksen til verktøyet brukes som rotasjonsaksen, vil den opprinnelige verktøylengdeforskyvningen i Z-aksens retning deles inn i komponenter i X-, Y- og Z-retningene. I tillegg er den opprinnelige verktøydiameterforskyvningen i X- og Y-akseretningene også delt inn i tre komponenter i X-, Y- og Z-akseretningene. Siden i skjæreteknikk kan verktøyet foreta matebevegelser langs rotasjonsaksens retning, må alle disse forskyvningene oppdateres dynamisk for å ta hensyn til den kontinuerlige skiftende verktøyorienteringen.
En annen CNC-funksjon kalt "verktøysenterpunktprogrammering" lar programmerere definere banen og senterpunkthastigheten til verktøyet. CNC sikrer at verktøyet beveger seg i henhold til programmet gjennom kommandoer i retning av rotasjonsaksen og lineæraksen. Denne funksjonen forhindrer at senterpunktet til verktøyet endres når verktøyet endres. Dette betyr også at ved femakset bearbeiding kan forskyvningen til verktøyet legges inn direkte som treakset bearbeiding, og det kan også forklares gjennom et annet etterprogram. Endring i verktøylengde. Denne funksjonen med å rotere spindelen for å realisere bevegelsesaksen forenkler etterbehandlingen av verktøyprogrammering.
Ved å bruke samme funksjon kan maskinverktøyet også oppnå rotasjonsbevegelse ved å rotere arbeidsstykket rundt en sentral dreieakse. Den nyutviklede CNC-en kan dynamisk justere faste forskyvninger og roterende koordinatakser for å matche delens bevegelse. Når operatører bruker manuelle metoder for å oppnå langsom mating av maskinverktøy, spiller CNC-systemet også en viktig rolle. Det nyutviklede CNC-systemet lar også aksen mates sakte i retningen til verktøyvektoren, og lar også retningen til verktøyspissen endres uten å endre verktøyspissens posisjon (se illustrasjonen ovenfor).
Disse funksjonene gjør det mulig for operatører å enkelt bruke 3+2-programmeringsmetoden som for tiden er mye brukt i støpeformindustrien når de bruker fem-akset maskinverktøy. Men ettersom nye fem-akse maskineringsevner gradvis utvikles og aksepteres, kan ekte fem-akse formbehandlingsmaskiner bli mer vanlig.
