NC
(Numerical Control, označované jako CNC) označuje použití diskrétních digitálních informací pro řízení provozu strojů a dalších zařízení, které může naprogramovat pouze samotný operátor.
CNC
Aplikace CNC technologie
Vývoj CNC technologie je poměrně rychlý, což výrazně zlepšilo produktivitu zpracování forem. Mezi nimi CPU s vyšší výpočetní rychlostí je jádrem vývoje CNC technologie. Zlepšení CPU není jen zlepšení výpočetní rychlosti, ale rychlost samotná zahrnuje i vylepšení CNC technologie v dalších aspektech. Právě proto, že CNC technologie prošla v posledních letech tak velkými změnami, si zaslouží naši recenzi současného uplatnění CNC technologie v průmyslu výroby forem.
Doba zpracování programového bloku a další S tím, jak se zvyšuje rychlost zpracování CPU a výrobci CNC používají vysokorychlostní CPU do vysoce integrovaných CNC systémů, výkon CNC se výrazně zlepšil. Pohotovější a citlivější systém dosahuje více než jen vyšších rychlostí zpracování programů. Ve skutečnosti může systém, který dokáže zpracovávat programy dílů relativně vysokou rychlostí, také fungovat jako systém pomalého zpracování, protože i plně funkční CNC systém má některé potenciální problémy, které se mohou stát omezeními. Úzké místo rychlosti zpracování.
V současnosti si většina továren na výrobu forem uvědomuje, že vysokorychlostní obrábění vyžaduje více než jen krátkou dobu zpracování obráběcího programu. V mnoha ohledech je situace podobná řízení závodního auta. Vyhraje závod vždy nejrychlejší auto? I občasný divák automobilového závodu ví, že kromě rychlosti je mnoho faktorů, které ovlivňují výsledek závodu.
Především je důležitá znalost tratě řidiče: musí vědět, kde jsou ostré zatáčky, aby mohl vhodně zpomalit a bezpečně a efektivně je projet. V procesu zpracování forem při vysokých rychlostech posuvu může technologie sledování trajektorie zpracovávané v CNC získat informace o vzhledu ostrých křivek předem a tato funkce hraje stejnou roli.
Podobně reakce řidiče na další pohyby a nejistoty řidiče je podobná množství zpětné vazby serva v CNC. Zpětná vazba serva v CNC zahrnuje především zpětnou vazbu polohy, zpětnou vazbu rychlosti a proudovou zpětnou vazbu.
Když řidič jede po trati, důslednost jeho pohybů a to, zda umí dovedně brzdit a zrychlovat, má velmi důležitý vliv na výkon řidiče na místě. Podobně funkce zrychlení/zpomalení ve tvaru zvonu a sledování trajektorie, která má být zpracována, systému CNC využívají pomalé zrychlení/zpomalení namísto náhlých změn rychlosti, aby bylo zajištěno plynulé zrychlení obráběcího stroje.
Kromě toho existují další podobnosti mezi závodními vozy a CNC systémy. Výkon závodního motoru je podobný jako u CNC pohonu a motoru. Hmotnost závodního vozu je srovnatelná s hmotností pohyblivých součástí v obráběcím stroji. Tuhost a pevnost závodního vozu je podobná pevnosti a tuhosti obráběcího stroje. Schopnost CNC opravovat chyby specifické pro trasu je velmi podobná schopnosti řidiče udržet auto ve svém jízdním pruhu.
Další situace podobná současnému CNC je, že ty závodní vozy, které nejsou nejrychlejší, často vyžadují řidiče s komplexními dovednostmi. V minulosti dokázalo vysokou přesnost obrábění při řezání vysokou rychlostí zajistit pouze špičkové CNC. Dnes mají CNC střední a nižší třídy schopnosti uspokojivě odvést práci. Ačkoli špičkové CNC má nejlepší výkon, jaký je v současnosti k dispozici, existuje také možnost, že low-end CNC, které používáte, má stejné zpracovatelské charakteristiky jako high-end CNC v podobných produktech. V minulosti byl faktorem, který omezoval maximální rychlost posuvu pro zpracování forem, CNC, ale dnes je to mechanická konstrukce obráběcího stroje. Když je obráběcí stroj již na svém výkonnostním limitu, lepší CNC výkon dále nezlepší. Vnitřní charakteristiky obrazových CNC systémů
Níže jsou uvedeny některé základní vlastnosti CNC v současném procesu zpracování forem:
1. Nejednotná racionální B-spline (NURBS) interpolace zakřivených ploch
Tato technologie používá interpolaci podél křivky místo použití řady krátkých rovných čar k přizpůsobení křivky. Aplikace této technologie se stala zcela běžnou. Mnoho CAM softwarů, které se v současnosti používají v průmyslu forem, poskytuje možnost generovat programy součástí v interpolačním formátu NURBS. Výkonné CNC zároveň poskytuje také pětiosé interpolační funkce a související funkce. Tyto vlastnosti zvyšují kvalitu povrchových úprav, zlepšují hladší chod motoru, zvyšují řezné rychlosti a umožňují menší výrobní programy.
2. Menší instrukční jednotka
Většina CNC systémů přenáší pokyny pro pohyb a polohování na vřeteno obráběcího stroje v jednotkách ne menších než 1 mikron. Po plném využití výhod zlepšeného výkonu procesoru může nejmenší instrukční jednotka některých CNC systémů dosáhnout dokonce 1 nanometru (0,000001 mm). Po 1000násobném snížení řídicí jednotky lze dosáhnout vyšší přesnosti zpracování a motor může běžet plynuleji. Hladký chod motoru umožňuje některým obráběcím strojům pracovat s vyššími zrychleními bez zvýšení vibrací lože.
3. Zrychlení/zpomalení zvonové křivky
Nazývá se také zrychlení/zpomalení v S-křivce nebo ovládání plížení. Ve srovnání s metodou lineárního zrychlení lze touto metodou dosáhnout lepšího účinku zrychlení obráběcího stroje. Ve srovnání s jinými metodami zrychlení, včetně lineárních a exponenciálních metod, může metoda zvonové křivky dosáhnout menších chyb polohování.
4. Monitorování stop, které mají být zpracovány
Tato technologie je široce používána a má četné výkonnostní rozdíly, které odlišují způsob, jakým funguje v řídicích systémech nižší třídy od způsobu, jakým funguje v řídicích systémech vyšší třídy. Obecně řečeno, CNC implementuje předzpracování programu prostřednictvím sledování trajektorie obrábění, aby bylo zajištěno lepší řízení zrychlení/zpomalení. V závislosti na výkonu různých CNC se počet programových bloků potřebných ke sledování trajektorie, která má být zpracována, pohybuje od dvou do stovek, což závisí především na minimální době zpracování partprogramu a časové konstantě zrychlení/zpomalení. Obecně řečeno, aby byly splněny požadavky na zpracování, je zapotřebí alespoň patnáct programových bloků sledování trajektorie, které mají být zpracovány.
5. Digitální servořízení
Vývoj digitálních servosystémů je tak rychlý, že většina výrobců obráběcích strojů volí tento systém jako servořízení pro obráběcí stroje. Po použití tohoto systému může CNC řídit servosystém včasnějším způsobem a řízení CNC obráběcího stroje se také zpřesní.
Funkce digitálního servosystému jsou následující:
1) Rychlost vzorkování proudové smyčky se zvýší spolu se zlepšením řízení proudové smyčky, čímž se sníží nárůst teploty motoru. Tímto způsobem lze nejen prodloužit životnost motoru, ale také snížit teplo přenášené na kuličkový šroub, a tím zlepšit přesnost šroubu. Navíc zvýšení rychlosti vzorkování může také zvýšit zisk rychlostní smyčky, což pomáhá zlepšit celkový výkon obráběcího stroje.
2) Vzhledem k tomu, že mnoho nových CNC používá vysokorychlostní sekvence pro připojení k servo smyčkám, CNC může získat více pracovních informací o motoru a hnacím zařízení prostřednictvím komunikačního spojení. To zlepšuje výkon údržby obráběcího stroje.
3) Plynulá zpětná vazba polohy umožňuje vysoce přesné obrábění při vysokých rychlostech. Zrychlení rychlosti operace CNC způsobuje, že rychlost zpětné vazby polohy se stává překážkou omezující rychlost chodu obráběcích strojů. Při tradiční metodě zpětné vazby, jak se mění rychlost vzorkování externího kodéru CNC a elektronického zařízení, je rychlost zpětné vazby omezena typem signálu. Pomocí sériové zpětné vazby bude tento problém dobře vyřešen. Přesné přesnosti zpětné vazby je dosaženo i když obráběcí stroj běží velmi vysokou rychlostí.
6. Lineární motor
V posledních letech se výkon a popularita lineárních motorů výrazně zlepšily, takže mnoho obráběcích center přijalo toto zařízení. K dnešnímu dni Fanuc nainstaloval alespoň 1,000 lineární motory. Některé z pokročilých technologií GE Fanuc umožňují lineárnímu motoru na obráběcím stroji mít maximální výstupní sílu 15 500 N a maximální zrychlení 30 g. Aplikace dalších pokročilých technologií snížila velikost a hmotnost obráběcích strojů a výrazně zlepšila účinnost chlazení. Všechny tyto technologické pokroky poskytují lineárním motorům větší výhody než rotační motory: vyšší rychlosti zrychlení/zpomalení; přesnější ovládání polohování, vyšší tuhost; vyšší spolehlivost; vnitřní dynamický brzdný pohyb.
Externí doplňkové funkce: Otevřený CNC systém
Obráběcí stroje využívající otevřené CNC systémy se rychle vyvíjejí. Komunikační rychlosti v současnosti dostupných komunikačních systémů jsou poměrně vysoké, což má za následek vznik různých typů otevřených CNC struktur. Většina otevřených systémů kombinuje otevřenost standardního PC s funkčností tradičního CNC. Největší výhodou toho je, že i když hardware obráběcího stroje zastará, otevřené CNC stále umožňuje měnit jeho výkon podle stávající technologie a požadavků na zpracování. Další funkce lze do Open CNC přidat pomocí dalšího softwaru. Tyto vlastnosti mohou úzce souviset se zpracováním forem, nebo mohou mít se zpracováním forem jen málo společného. Otevřený CNC systém používaný v lisovně má obvykle následující běžné funkce:
Levná online komunikace;
Ethernet;
funkce adaptivního řízení;
Rozhraní pro čtečky čárových kódů, čtečky sériových čísel nástrojů a/nebo systémy sériových čísel palet;
Schopnost ukládat a upravovat velké množství programů dílů;
Shromažďování uložených informací o řízení programů;
Funkce zpracování souborů;
Integrace CAD/CAM technologie a plánování dílen;
Univerzální operační rozhraní.
Tento poslední bod je nesmírně důležitý. Protože se zvyšuje poptávka po jednoduše ovladatelných CNC při zpracování forem. V tomto konceptu je nejdůležitější, že různé CNC mají stejné provozní rozhraní. Obecně platí, že obsluha různých obráběcích strojů musí být školena odděleně, protože různé typy obráběcích strojů, stejně jako obráběcí stroje vyráběné různými výrobci, používají různá rozhraní CNC. Otevřené CNC systémy vytvářejí příležitost pro celý obchod používat stejné rozhraní CNC řízení.
Majitelé obráběcích strojů si nyní mohou navrhovat vlastní rozhraní pro CNC operace, i když neznají jazyk C. Otevřený systémový ovladač navíc umožňuje nastavit různé provozní režimy stroje podle individuálních potřeb. To umožňuje operátorům, programátorům a personálu údržby konfigurovat nastavení podle jejich vlastních požadavků. Při použití se na obrazovce zobrazí pouze konkrétní informace, které potřebují. Přijetí této metody může snížit zbytečné zobrazování stránek a pomoci zjednodušit CNC operace.
Pětiosé obrábění
V procesu výroby složitých forem se stále více rozšiřuje aplikace pětiosého obrábění. Pomocí pětiosého obrábění lze snížit počet nástrojů a/nebo obráběcích strojů potřebných pro zpracování součásti. Počet zařízení potřebného pro proces obrábění bude minimalizován a zároveň se sníží celková doba obrábění. CNC jsou stále schopnější a umožňují výrobcům CNC nabízet více pětiosých funkcí.
Funkce, které byly dříve dostupné pouze u špičkových CNC strojů, se nyní používají také u produktů střední třídy. Těm výrobcům, kteří nikdy nepoužívali technologii pětiosého obrábění, aplikace těchto funkcí usnadňuje pětiosé obrábění. Použití současné CNC technologie na pětiosé obrábění dává pětiosému obrábění následující výhody:
Snižte potřebu speciálních nástrojů;
Umožňuje nastavení korekcí nástroje po dokončení partprogramu;
Podporujte návrh univerzálních programů, aby bylo možné programy po zpracování zaměnitelně mezi různými obráběcími stroji;
Zlepšit kvalitu povrchové úpravy;
Lze jej použít pro obráběcí stroje s různou strukturou, takže není nutné v programu udávat, zda se vřeteno nebo obrobek otáčí kolem středového bodu. Protože to vyřeší parametry CNC.
Na příkladu kompenzace kulové frézy můžeme ilustrovat, proč je pětiosá zvláště vhodná pro zpracování forem. Aby bylo možné přesně kompenzovat odsazení kulové frézy, když se součást a nástroj otáčí kolem centrální osy otáčení, musí být CNC schopno dynamicky upravit velikost kompenzace nástroje ve směrech X, Y a Z. Zajištění kontinuity řezných kontaktních bodů nástroje je přínosné pro zlepšení kvality dokončování.
Kromě toho použití pětiosého CNC zahrnuje funkce související s otáčením nástroje kolem vřetena, funkce související s otáčením součásti kolem vřetena a funkce, které umožňují obsluze ručně měnit vektor nástroje.
Když je středová osa nástroje použita jako osa otáčení, původní posunutí délky nástroje ve směru osy Z bude rozděleno na komponenty ve směrech X, Y a Z. Kromě toho je původní posunutí průměru nástroje ve směrech os X a Y také rozděleno do tří složek ve směrech os X, Y a Z. Protože v technice řezání může nástroj provádět posuvové pohyby ve směru osy otáčení, musí být všechny tyto offsety dynamicky aktualizovány, aby zohledňovaly neustále se měnící orientaci nástroje.
Další CNC funkce zvaná "programování středového bodu nástroje" umožňuje programátorům definovat dráhu a rychlost středového bodu nástroje. CNC zajišťuje, že se nástroj pohybuje podle programu pomocí příkazů ve směru osy rotace a lineární osy. Tato funkce zabraňuje změně středového bodu nástroje při výměně nástroje. To také znamená, že při pětiosém obrábění může být offset nástroje přímo zadán jako tříosé obrábění a může být také vysvětlen pomocí dalšího post-programu. Změna délky nástroje. Tato funkce otáčení vřetena pro realizaci osy pohybu zjednodušuje následné zpracování programování nástroje.
Pomocí stejné funkce může obráběcí stroj také získat rotační pohyb otáčením obrobku kolem centrální osy otáčení. Nově vyvinutý CNC může dynamicky upravovat pevné offsety a rotační souřadnicové osy tak, aby odpovídaly pohybu součásti. Když operátoři používají ruční metody k dosažení pomalého posuvu obráběcích strojů, hraje důležitou roli také CNC systém. Nově vyvinutý CNC systém také umožňuje pomalý posuv osy ve směru vektoru nástroje a také umožňuje změnu směru vektoru hrotu nástroje bez změny polohy hrotu nástroje (viz obrázek výše).
Tyto funkce umožňují operátorům při používání pětiosých obráběcích strojů snadno používat metodu programování 3+2, která se v současnosti široce používá v průmyslu forem. S postupným vývojem a přijímáním nových možností pětiosého obrábění se však skutečné pětiosé stroje na zpracování forem mohou stát běžnějšími.
