NC
(Numerical Control, jota kutsutaan CNC:ksi) tarkoittaa erillisen digitaalisen tiedon käyttöä koneiden ja muiden laitteiden toiminnan ohjaamiseen, jonka voi ohjelmoida vain käyttäjä itse.
CNC
CNC-tekniikan sovellus
CNC-teknologian kehitys on melko nopeaa, mikä on parantanut huomattavasti muotinkäsittelyn tuottavuutta. Niistä nopeampi laskentanopeus on CNC-tekniikan kehityksen ydin. CPU:n parantaminen ei ole vain laskentanopeuden parantamista, vaan nopeuteen itsessään liittyy myös CNC-tekniikan parantaminen muilta osin. Juuri siksi, että CNC-tekniikka on kokenut niin suuria muutoksia viime vuosina, on syytä tarkastella CNC-tekniikan nykyistä sovellusta muottien valmistusteollisuudessa.
Ohjelmalohkojen käsittelyaika ja muut Kun suorittimen käsittelynopeus kasvaa ja CNC-valmistajat käyttävät nopeita suorittimia pitkälle integroituihin CNC-järjestelmiin, CNC:n suorituskyky on parantunut merkittävästi. Responsiivisemmalla järjestelmällä saavutetaan enemmän kuin vain suurempi ohjelmankäsittelynopeus. Itse asiassa järjestelmä, joka pystyy käsittelemään osaohjelmia suhteellisen suurella nopeudella, voi myös toimia kuten hidas prosessointijärjestelmä, koska jopa täysin toimivassa CNC-järjestelmässä on joitain mahdollisia ongelmia, jotka voivat muodostua rajoituksiksi. Käsittelynopeuden pullonkaula.
Tällä hetkellä useimmat muottitehtaat ymmärtävät, että nopea koneistus vaatii muutakin kuin vain lyhyen koneistusohjelman käsittelyajan. Tilanne on monella tapaa samanlainen kuin kilpa-autolla ajaminen. Voittaako nopein auto aina kilpailun? Jopa satunnainen autokilpailun katsoja tietää, että nopeuden lisäksi on monia tekijöitä, jotka vaikuttavat kilpailun lopputulokseen.
Ensinnäkin kuljettajan radan tuntemus on tärkeä: hänen on tiedettävä, missä jyrkät käännökset ovat, jotta se voi hidastaa vauhtia asianmukaisesti ja ajaa ne turvallisesti ja tehokkaasti. Muottien käsittelyssä suurilla syöttönopeuksilla CNC:ssä prosessoitava liikeradan valvontatekniikka voi saada etukäteen tietoa terävien käyrien esiintymisestä, ja tällä toiminnolla on sama rooli.
Samoin kuljettajan reagointikyky muihin kuljettajan liikkeisiin ja epävarmuustekijöihin on samanlainen kuin CNC:n servopalautteen määrä. CNC:n servopalaute sisältää pääasiassa paikkapalautteen, nopeuspalautteen ja virtapalautteen.
Kun kuljettaja ajaa radalla, hänen liikkeidensä johdonmukaisuudella ja taitavasti jarruttaa ja kiihdyttää, on erittäin suuri vaikutus kuljettajan suoritukseen paikan päällä. Vastaavasti CNC-järjestelmän kellomainen kiihdytys/hidastus ja prosessoitavan liikeradan valvontatoiminnot käyttävät hidasta kiihdytystä/hidastusta äkillisten nopeudenmuutosten sijaan varmistaakseen koneen tasaisen kiihtyvyyden.
Lisäksi kilpa-autojen ja CNC-järjestelmien välillä on muita yhtäläisyyksiä. Kilpamoottorin teho on samanlainen kuin CNC-käyttölaitteen ja moottorin. Kilpa-auton paino on verrattavissa työstökoneen liikkuvien komponenttien painoon. Kilpa-auton jäykkyys ja lujuus ovat samanlaisia kuin työstökoneen lujuus ja jäykkyys. CNC:n kyky korjata polkukohtaisia virheitä on hyvin samanlainen kuin kuljettajan kyky pitää auto kaistallaan.
Toinen nykyisen CNC:n kaltainen tilanne on, että ne kilpa-autot, jotka eivät ole nopeimpia, vaativat usein kuljettajia, joilla on kattavat taidot. Aiemmin vain huippuluokan CNC pystyi varmistamaan korkean koneistustarkkuuden leikkaamalla suurella nopeudella. Nykyään keskitason ja matalan luokan CNC:t pystyvät suorittamaan työnsä tyydyttävästi. Vaikka huippuluokan CNC:llä on paras tällä hetkellä saatavilla oleva suorituskyky, on myös mahdollista, että käyttämäsi halvemman luokan CNC:llä on samat käsittelyominaisuudet kuin vastaavien tuotteiden huippuluokan CNC:llä. Aiemmin muotinkäsittelyn maksimisyöttönopeutta rajoittava tekijä oli CNC, mutta nykyään se on koneen mekaaninen rakenne. Kun työstökone on jo suorituskyvyn rajalla, parempi CNC ei paranna suorituskykyä enempää. Picture CNC -järjestelmien luontaiset ominaisuudet
Seuraavassa on joitain CNC-perusominaisuuksia nykyisessä muotinkäsittelyprosessissa:
1. Epätasainen rationaalinen B-spline (NURBS) interpolointi kaareville pinnoille
Tämä tekniikka käyttää interpolointia käyrää pitkin sen sijaan, että käytettäisiin sarjaa lyhyitä suoria viivoja sovittamaan käyrä. Tämän tekniikan soveltamisesta on tullut melko yleistä. Monet muottiteollisuudessa tällä hetkellä käytetyt CAM-ohjelmistot tarjoavat mahdollisuuden tuottaa osaohjelmia NURBS-interpolaatiomuodossa. Samaan aikaan tehokas CNC tarjoaa myös viisiakseliset interpolointitoiminnot ja niihin liittyvät ominaisuudet. Nämä ominaisuudet parantavat pintakäsittelyn laatua, pehmentävät moottorin toimintaa, lisäävät leikkausnopeuksia ja mahdollistavat pienempiä kappaleohjelmia.
2. Pienempi ohjeyksikkö
Useimmat CNC-järjestelmät lähettävät liike- ja paikannusohjeet työstökoneen karalle vähintään 1 mikronin yksiköissä. Saatuaan täyden hyödyn suorittimen prosessointitehon parantumisesta joidenkin CNC-järjestelmien pienin käskyyksikkö voi saavuttaa jopa 1 nanometrin (0.000001mm). Kun komentoyksikköä on pienennetty 1000-kertaisesti, voidaan saavuttaa suurempi käsittelytarkkuus ja moottori voi toimia sujuvammin. Moottorin tasainen toiminta mahdollistaa joidenkin työstökoneiden käytön suuremmilla kiihtyvyyksillä lisäämättä alustan tärinää.
3. Kellokäyrän kiihtyvyys/hidastus
Kutsutaan myös S-käyrän kiihdytykseksi/hidastukseksi tai indeksoinnin ohjaukseksi. Verrattuna lineaariseen kiihdytysmenetelmään tällä menetelmällä voidaan saavuttaa parempi työstökoneen kiihdytysvaikutus. Verrattuna muihin kiihdytysmenetelmiin, mukaan lukien lineaariset ja eksponentiaaliset menetelmät, kellomainen käyrämenetelmä voi saavuttaa pienempiä paikannusvirheitä.
4. Käsiteltävien raitojen seuranta
Tätä tekniikkaa käytetään laajalti, ja siinä on lukuisia suorituskyvyn eroja, jotka erottavat tavan, jolla se toimii matalaluokkaisissa ohjausjärjestelmissä, ja tavasta, jolla se toimii korkealuokkaisissa ohjausjärjestelmissä. Yleisesti ottaen CNC toteuttaa ohjelman esikäsittelyn koneistusradan valvonnan avulla varmistaakseen paremman kiihtyvyyden/hidastuksen hallinnan. Eri CNC:iden suorituskyvystä riippuen prosessoitavan liikeradan valvontaan tarvittavien ohjelmalauseiden määrä vaihtelee kahdesta sataan, mikä riippuu pääasiassa koneistusohjelman minimikäsittelyajasta ja kiihtyvyys/hidastusaikavakiosta. Yleisesti ottaen käsittelyvaatimusten täyttämiseksi tarvitaan vähintään viisitoista prosessoitavaa liikeradan valvontaohjelmalohkoa.
5. Digitaalinen servo-ohjaus
Digitaalisten servojärjestelmien kehitys on niin nopeaa, että useimmat työstökoneiden valmistajat valitsevat tämän järjestelmän työstökoneiden servo-ohjausjärjestelmäksi. Tämän järjestelmän käytön jälkeen CNC pystyy ohjaamaan servojärjestelmää oikea-aikaisemmin, ja myös CNC:n työstökoneen ohjaus tarkentuu.
Digitaalisen servojärjestelmän toiminnot ovat seuraavat:
1) Virtasilmukan näytteenottonopeutta nostetaan yhdessä virtasilmukan ohjauksen parantamisen kanssa, mikä vähentää moottorin lämpötilan nousua. Tällä tavalla moottorin käyttöikää ei vain voida pidentää, vaan kuularuuviin siirtyvää lämpöä voidaan myös vähentää, mikä parantaa ruuvin tarkkuutta. Lisäksi näytteenottonopeuden lisääminen voi myös lisätä nopeussilmukan vahvistusta, mikä auttaa parantamaan työstökoneen yleistä suorituskykyä.
2) Koska monet uudet CNC:t käyttävät nopeita sekvenssejä muodostaakseen yhteyden servosilmukoihin, CNC voi saada lisää työtietoa moottorista ja käyttölaitteesta viestintälinkin kautta. Tämä parantaa työstökoneen huoltokykyä.
3) Jatkuva asennon palaute mahdollistaa erittäin tarkan koneistuksen suurilla nopeuksilla. CNC-toimintanopeuden kiihtyvyys tekee asennon takaisinkytkentänopeudesta työstökoneiden käyntinopeutta rajoittavan pullonkaulan. Perinteisessä takaisinkytkentämenetelmässä CNC:n ja elektronisten laitteiden ulkoisen kooderin näytteenottonopeuden muuttuessa takaisinkytkentänopeutta rajoittaa signaalityyppi. Sarjapalautteen avulla tämä ongelma ratkaistaan hyvin. Tarkka takaisinkytkentätarkkuus saavutetaan myös työstökoneen käydessä erittäin suurilla nopeuksilla.
6. Lineaarimoottori
Viime vuosina lineaarimoottorien suorituskyky ja suosio ovat parantuneet merkittävästi, joten monet koneistuskeskukset ovat ottaneet tämän laitteen käyttöön. Tähän mennessä Fanuc on asentanut vähintään 1,000 lineaarimoottoria. Jotkut GE Fanucin edistyneistä teknologioista mahdollistavat työstökoneen lineaarimoottorin maksimilähtövoiman 15 500 N ja 30 g:n maksimikiihtyvyyden. Muiden kehittyneiden teknologioiden soveltaminen on vähentänyt työstökoneiden kokoa ja painoa sekä parantanut huomattavasti jäähdytystehokkuutta. Kaikki nämä tekniset edistysaskeleet antavat lineaarisille moottoreille suurempia etuja kuin pyöriville moottoreille: korkeammat kiihtyvyys-/hidastumisnopeudet; tarkempi paikannusohjaus, suurempi jäykkyys; korkeampi luotettavuus; sisäinen dynaaminen jarrutusliike.
Ulkoiset lisäominaisuudet: Avoin CNC-järjestelmä
Avoimia CNC-järjestelmiä käyttävät työstökoneet kehittyvät nopeasti. Tällä hetkellä saatavilla olevien viestintäjärjestelmien tiedonsiirtonopeudet ovat suhteellisen korkeat, mikä johtaa erityyppisten avoimien CNC-rakenteiden syntymiseen. Useimmissa avoimissa järjestelmissä yhdistyvät tavallisen PC:n avoimuus perinteisen CNC:n toimivuuteen. Suurin hyöty tästä on, että vaikka työstökoneiden laitteisto vanhentuu, avoin CNC mahdollistaa suorituskyvyn muuttumisen nykyisten teknologia- ja käsittelyvaatimusten mukaan. Muita toimintoja voidaan lisätä Open CNC:hen muiden ohjelmistojen avulla. Nämä ominaisuudet voivat liittyä läheisesti muottien käsittelyyn tai niillä voi olla vain vähän tekemistä muottien käsittelyn kanssa. Tyypillisesti muottipajassa käytetyllä avoimella CNC-järjestelmällä on seuraavat yleiset toimintovaihtoehdot:
Edullinen online-viestintä;
Ethernet;
Mukautuva ohjaustoiminto;
Liitännät viivakoodinlukijoita, työkalujen sarjanumerolukijoita ja/tai kuormalavojen sarjanumerojärjestelmiä varten;
Mahdollisuus tallentaa ja muokata suuria määriä osaohjelmia;
Tallennettujen ohjelmien ohjaustietojen kerääminen;
Tiedostojen käsittelytoiminto;
CAD/CAM-teknologian integrointi ja työpajasuunnittelu;
Universaali käyttöliittymä.
Tämä viimeinen kohta on erittäin tärkeä. Koska helposti käytettävälle CNC:lle on kasvava kysyntä muottien käsittelyssä. Tässä konseptissa tärkeintä on, että eri CNC:illä on sama käyttöliittymä. Yleensä eri työstökoneiden käyttäjiä on koulutettava erikseen, koska erityyppisissä työstökoneissa sekä eri valmistajien valmistamissa työstökoneissa on erilaisia CNC-rajapintoja. Avoimet CNC-järjestelmät luovat koko liikkeelle mahdollisuuden käyttää samaa CNC-ohjausrajapintaa.
Nyt työstökoneiden omistajat voivat suunnitella oman käyttöliittymänsä CNC-toimintoihin, vaikka he eivät osaa C-kieltä. Lisäksi avoimen järjestelmän ohjain mahdollistaa koneen eri toimintatilojen asettamisen yksilöllisten tarpeiden mukaan. Näin käyttäjät, ohjelmoijat ja huoltohenkilöstö voivat määrittää asetukset omien vaatimustensa mukaan. Käytön aikana näytöllä näkyy vain heidän tarvitsemansa tiedot. Tämän menetelmän ottaminen käyttöön voi vähentää tarpeetonta sivun näyttöä ja yksinkertaistaa CNC-toimintoja.
Viisiakselinen koneistus
Monimutkaisten muottien valmistusprosessissa viisiakselisen koneistuksen käyttö on yleistymässä. Viiden akselin koneistuksen avulla voidaan vähentää osan käsittelyyn tarvittavien työkalujen ja/tai työstökoneiden määrää. Koneistusprosessiin tarvittavien laitteiden määrä minimoidaan, samalla kun kokonaistyöstöaika lyhenee. CNC:t ovat tulossa yhä tehokkaammiksi, minkä ansiosta CNC-valmistajat voivat tarjota enemmän viisiakselisia ominaisuuksia.
Toimintoja, jotka olivat aiemmin saatavilla vain huippuluokan CNC:ssä, käytetään nyt myös keskitason tuotteissa. Niille valmistajille, jotka eivät ole koskaan käyttäneet viisiakselista työstötekniikkaa, näiden ominaisuuksien käyttö helpottaa viisiakselista koneistusta. Nykyisen CNC-tekniikan soveltaminen viisiakseliseen koneistukseen antaa viisiakseliselle koneistukselle seuraavat edut:
Vähennä erikoistyökalujen tarvetta;
Mahdollistaa työkalun siirtymien asettamisen koneistusohjelman suorittamisen jälkeen;
Tukea universaalien ohjelmien suunnittelua siten, että jälkikäsiteltyjä ohjelmia voidaan käyttää vaihtokelpoisesti eri työstökoneiden välillä;
Paranna viimeistelyn laatua;
Sitä voidaan käyttää erilaisilla rakenteellisilla työstökoneilla, joten ohjelmassa ei tarvitse ilmoittaa, pyöriikö kara vai työkappale keskipisteen ympäri. Koska tämä ratkaistaan CNC:n parametreilla.
Voimme käyttää esimerkkiä kuulajyrsinterän kompensoinnista havainnollistamaan, miksi viisiakselinen soveltuu erityisen hyvin muottien käsittelyyn. Kompensoidakseen tarkasti pallojyrsimen siirtymän, kun osa ja työkalu pyörivät keskikääntöakselin ympäri, CNC:n on kyettävä dynaamisesti säätämään työkalun korjausmäärää X-, Y- ja Z-suunnissa. Työkalun leikkauskosketuspisteiden jatkuvuuden varmistaminen parantaa viimeistelyn laatua.
Lisäksi viisiakseliset CNC-käytöt sisältävät ominaisuuksia, jotka liittyvät työkalun pyörittämiseen karan ympäri, ominaisuuksia, jotka liittyvät osan pyörittämiseen karan ympäri, sekä ominaisuuksia, joiden avulla käyttäjä voi muuttaa työkaluvektoria manuaalisesti.
Kun työkalun keskiakselia käytetään pyörimisakselina, alkuperäinen työkalun pituussiirtymä Z-akselin suunnassa jaetaan komponenteiksi X-, Y- ja Z-suunnassa. Lisäksi alkuperäinen työkalun halkaisijan siirtymä X- ja Y-akselin suunnassa on jaettu kolmeen komponenttiin X-, Y- ja Z-akselin suunnassa. Koska leikkaustekniikassa työkalu voi tehdä syöttöliikkeitä pyörimisakselin suunnassa, kaikki nämä siirtymät on päivitettävä dynaamisesti jatkuvasti muuttuvan työkalun suunnan huomioon ottamiseksi.
Toinen CNC-ominaisuus, nimeltään "työkalun keskipisteen ohjelmointi", antaa ohjelmoijille mahdollisuuden määrittää työkalun polun ja keskipisteen nopeuden. CNC varmistaa, että työkalu liikkuu ohjelman mukaisesti käskyjen avulla pyörimisakselin ja lineaarisen akselin suunnassa. Tämä ominaisuus estää työkalun keskipisteen muuttumisen työkalun vaihdon myötä. Tämä tarkoittaa myös sitä, että viisiakselisessa koneistuksessa työkalun siirtymä voidaan syöttää suoraan kolmiakselisen koneistuksen tapaan, ja se voidaan myös selittää toisen jälkiohjelman kautta. Muutos työkalun pituudessa. Tämä ominaisuus pyörittää karaa liikeakselin toteuttamiseksi yksinkertaistaa työkalun ohjelmoinnin jälkikäsittelyä.
Samaa toimintoa käyttämällä työstökone voi myös saada pyörivää liikettä pyörittämällä työkappaletta keskikääntöakselin ympäri. Äskettäin kehitetty CNC voi dynaamisesti säätää kiinteitä siirtymiä ja pyöriviä koordinaattiakseleita kappaleen liikkeen mukaan. Kun käyttäjät käyttävät manuaalisia menetelmiä työstökoneiden hitaaseen syöttöön, myös CNC-järjestelmä on tärkeässä roolissa. Äskettäin kehitetty CNC-järjestelmä mahdollistaa myös akselin hitaasti syöttämisen työkaluvektorin suuntaan ja mahdollistaa myös työkalun kärkivektorin suunnan muuttamisen ilman työkalun kärjen asentoa (katso yllä oleva kuva).
Näiden ominaisuuksien avulla käyttäjät voivat helposti käyttää muottiteollisuudessa tällä hetkellä laajalti käytettyä ohjelmointimenetelmää 3+2 käytettäessä viisiakselisia työstökoneita. Kuitenkin, kun uusia viisiakselisia työstöominaisuuksia kehitetään ja hyväksytään vähitellen, todelliset viisiakseliset muottikäsittelykoneet voivat yleistyä.
