NC
(Numerical Control, edaspidi CNC) viitab diskreetse digitaalse teabe kasutamisele masinate ja muude seadmete töö juhtimiseks, mida saab programmeerida ainult operaator ise.
CNC
CNC tehnoloogia rakendus
CNC-tehnoloogia areng on üsna kiire, mis on oluliselt parandanud hallituse töötlemise tootlikkust. Nende hulgas on CNC-tehnoloogia arendamise tuumaks kiirema arvutuskiirusega protsessor. Protsessori täiustamine ei tähenda ainult arvutuskiiruse parandamist, vaid kiirus ise hõlmab ka CNC-tehnoloogia täiustamist muudes aspektides. Just seetõttu, et CNC-tehnoloogia on viimastel aastatel nii suuri muutusi teinud, väärib meie ülevaade CNC-tehnoloogia praegusest rakendusest valuvormide tootmises.
Programmiploki töötlemise aeg ja muud Kuna protsessori töötlemiskiirus suureneb ja CNC-tootjad rakendavad suurelt integreeritud CNC-süsteemidele kiireid protsessoreid, on CNC jõudlus oluliselt paranenud. Tundlikum ja reageerivam süsteem saavutab rohkem kui lihtsalt suurema programmitöötluskiiruse. Tegelikult võib süsteem, mis suudab töödelda osaprogramme suhteliselt suure kiirusega, toimida ka aeglase töötlemissüsteemina, sest isegi täielikult toimival CNC-süsteemil on võimalikke probleeme, mis võivad muutuda piiranguteks. Töötlemiskiiruse kitsaskoht.
Praegu mõistavad enamik vormitehaseid, et kiire mehaaniline töötlemine nõuab enamat kui lihtsalt lühikest töötlemisprogrammi töötlemisaega. Paljuski sarnaneb olukord võidusõiduautoga sõitmisega. Kas võistluse võidab alati kiireim auto? Isegi autoralli aeg-ajalt vaataja teab, et peale kiiruse on palju tegureid, mis mõjutavad võistluse tulemust.
Eelkõige on olulised juhi teadmised rajast: ta peab teadma, kus on järsud kurvid, et asjakohaselt aeglustada ning ohutult ja tõhusalt läbida. Vormide töötlemisel suurel etteandekiirusel saab CNC-s töödeldava trajektoori jälgimise tehnoloogiaga eelnevalt teavet teravate kõverate ilmnemise kohta ja see funktsioon mängib sama rolli.
Samamoodi on juhi reageerimine juhi muudele liikumistele ja ebakindlusele sarnane servo tagasiside hulgaga CNC-s. Servo tagasiside CNC-s sisaldab peamiselt positsiooni tagasisidet, kiiruse tagasisidet ja praegust tagasisidet.
Kui juht sõidab rajal ringi, mõjutab tema liigutuste järjepidevus ning oskus pidurdada ja kiirendada väga oluliselt juhi kohapealset sooritust. Samamoodi kasutavad CNC-süsteemi kellakujulised kiirendus/aeglustus ja töödeldava trajektoori jälgimise funktsioonid äkiliste kiirusmuutuste asemel aeglast kiirendust/aeglustumist, et tagada tööpingi sujuv kiirendus.
Lisaks on võidusõiduautode ja CNC-süsteemide vahel muid sarnasusi. Võidusõidumootori võimsus on sarnane CNC-ajami ja -mootoriga. Võidusõiduauto kaal on võrreldav tööpingis olevate liikuvate komponentide kaaluga. Võidusõiduauto jäikus ja tugevus on sarnased tööpingi tugevuse ja jäikusega. CNC võime parandada teespetsiifilisi vigu on väga sarnane juhi võimele hoida autot oma sõidurajal.
Teine praeguse CNC-ga sarnane olukord on see, et need võidusõiduautod, mis ei ole kõige kiiremad, nõuavad sageli igakülgsete oskustega juhte. Varem suutis ainult tipptasemel CNC tagada suure töötluse täpsuse suurel kiirusel lõikamisel. Tänapäeval on keskmise ja madala hinnaga CNC-d võimelised oma tööd rahuldavalt tegema. Kuigi tipptasemel CNC-l on praegu parim jõudlus, on ka võimalus, et teie kasutataval madala kvaliteediga CNC-l on samad töötlemisomadused kui sarnaste toodete tipptasemel CNC-l. Varem piiras vormi töötlemisel maksimaalset etteandekiirust CNC, kuid tänapäeval on selleks tööpingi mehaaniline struktuur. Kui tööpingi jõudlus on juba saavutatud, ei paranda parem CNC jõudlust veelgi. Pildi CNC-süsteemide olemuslikud omadused
Järgmised on mõned põhilised CNC omadused praeguses vormitöötlusprotsessis:
1. Kumerate pindade ebaühtlane ratsionaalne B-spline (NURBS) interpolatsioon
See tehnoloogia kasutab interpoleerimist piki kõverat, selle asemel, et kasutada kõvera sobitamiseks lühikesi sirgjooni. Selle tehnoloogia rakendamine on muutunud üsna tavaliseks. Paljud praegu vormitööstuses kasutatavad CAM-tarkvarad pakuvad võimalust genereerida osaprogramme NURBS-interpolatsioonivormingus. Samal ajal pakub võimas CNC ka viieteljelisi interpoleerimisfunktsioone ja nendega seotud funktsioone. Need omadused tõstavad pinnaviimistluse kvaliteeti, parandavad mootori sujuvamat tööd, suurendavad lõikekiirust ja võimaldavad väiksemaid osaprogramme.
2. Väiksem juhendamisüksus
Enamik CNC-süsteeme edastab liikumis- ja positsioneerimisjuhised tööpinkide spindlile vähemalt 1 mikroni suurustes ühikutes. Pärast protsessori töötlemisvõimsuse paranemise täielikku ärakasutamist võib mõne CNC-süsteemi väikseim käsuüksus ulatuda isegi 1 nanomeetrini (0.000001mm). Pärast käsuüksuse 1000-kordset vähendamist on võimalik saavutada suurem töötlemistäpsus ja mootor töötab sujuvamalt. Mootori sujuv töö võimaldab mõnel tööpinkil töötada suurema kiirendusega ilma voodi vibratsiooni suurendamata.
3. Kellakõvera kiirendus/aeglustus
Seda nimetatakse ka S-kõvera kiirenduseks/aeglustuseks või roomamise juhtimiseks. Võrreldes lineaarse kiirenduse meetodiga võib see meetod saavutada tööpingi parema kiirendusefekti. Võrreldes teiste kiirendusmeetoditega, sealhulgas lineaarsete ja eksponentsiaalsete meetoditega, võib kellakujulise kõvera meetodil saavutada väiksemaid positsioneerimisvigu.
4. Töödeldavate radade jälgimine
Seda tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt ja sellel on arvukalt toimivuserinevusi, mis eristavad selle toimimist madalate juhtimissüsteemide ja tipptasemel juhtimissüsteemide toimimisest. Üldiselt rakendab CNC programmi eeltöötlust töötlustrajektoori jälgimise kaudu, et tagada parem kiirenduse/aeglustuse juhtimine. Olenevalt erinevate CNC-de jõudlusest jääb töödeldava trajektoori jälgimiseks vajalike programmiplokkide arv kahest sajani, mis sõltub peamiselt töötlusprogrammi minimaalsest töötlemisajast ja kiirenduse/aeglustusaja konstandist. Üldiselt on töötlemisnõuete täitmiseks vaja vähemalt 15 töödeldavat trajektoori jälgimise programmiplokki.
5. Digitaalne servo juhtimine
Digitaalsete servosüsteemide areng on nii kiire, et enamik tööpinkide tootjaid valib selle süsteemi tööpinkide servojuhtimissüsteemiks. Pärast selle süsteemi kasutamist saab CNC servosüsteemi õigeaegselt juhtida ning ka tööpingi CNC juhtimine muutub täpsemaks.
Digitaalse servosüsteemi funktsioonid on järgmised:
1) Suurendatakse vooluahela diskreetimiskiirust koos vooluahela juhtimise täiustamisega, vähendades seeläbi mootori temperatuuri tõusu. Sel viisil ei saa mitte ainult pikendada mootori eluiga, vaid ka vähendada kuulkruvile ülekantavat soojust, parandades seeläbi kruvi täpsust. Lisaks võib diskreetimiskiiruse suurendamine suurendada ka kiirusahela võimendust, mis aitab parandada tööpingi üldist jõudlust.
2) Kuna paljud uued CNC-d kasutavad servoaasadega ühenduse loomiseks kiireid jadasid, saab CNC sidelingi kaudu rohkem tööteavet mootori ja ajami kohta. See parandab tööpingi hooldust.
3) Pidev asendi tagasiside võimaldab ülitäpset töötlemist suurtel kiirustel. CNC töökiiruse kiirenemine muudab positsiooni tagasiside kiiruse kitsaskohaks, mis piirab tööpinkide töökiirust. Traditsioonilise tagasiside meetodi puhul, kuna CNC ja elektroonikaseadmete välise kodeerija diskreetimiskiirus muutub, piirab tagasiside kiirust signaali tüüp. Jadatagasiside abil saab see probleem hästi lahendatud. Täpne tagasiside täpsus saavutatakse isegi siis, kui tööpink töötab väga suurel kiirusel.
6. Lineaarmootor
Viimastel aastatel on lineaarmootorite jõudlus ja populaarsus märkimisväärselt paranenud, nii et paljud töötluskeskused on selle seadme kasutusele võtnud. Praeguseks on Fanuc paigaldanud vähemalt 1,000 lineaarmootorit. Mõned GE Fanuci täiustatud tehnoloogiad võimaldavad tööpingil oleva lineaarmootori maksimaalseks väljundjõuks 15 500 N ja maksimaalseks kiirenduseks 30 g. Muude arenenud tehnoloogiate rakendamine on vähendanud tööpinkide suurust ja kaalu ning oluliselt parandanud jahutuse efektiivsust. Kõik need tehnoloogilised edusammud annavad lineaarmootoritele suuremad eelised kui pöörlevatel mootoritel: suurem kiirendus/aeglustus; täpsem positsioneerimise juhtimine, suurem jäikus; kõrgem töökindlus; sisemine dünaamiline pidurduskäik.
Välised lisavõimalused: avatud CNC süsteem
Avatud CNC-süsteeme kasutavad tööpingid arenevad kiiresti. Praegu saadaolevate sidesüsteemide sidekiirused on suhteliselt suured, mille tulemuseks on erinevat tüüpi avatud CNC-struktuuride tekkimine. Enamik avatud süsteeme ühendab standardse personaalarvuti avatuse traditsioonilise CNC funktsionaalsusega. Selle suurim eelis on see, et isegi kui tööpinkide riistvara vananeb, võimaldab avatud CNC selle jõudlust olemasoleva tehnoloogia ja töötlemisnõuetega siiski muuta. Open CNC-le saab lisada muid funktsioone muu tarkvara abil. Need omadused võivad olla tihedalt seotud hallitusseente töötlemisega või neil võib olla vähe pistmist vormi töötlemisega. Tavaliselt on vormipoes kasutataval avatud CNC-süsteemil järgmised ühised funktsioonivalikud:
Odav võrgusuhtlus;
Ethernet;
Adaptiivne juhtimisfunktsioon;
Liidesed vöötkoodilugejatele, tööriistade seerianumbrite lugejatele ja/või kaubaaluste seerianumbrisüsteemidele;
Võimalus salvestada ja redigeerida suurel hulgal osaprogramme;
Salvestatud programmijuhtimisinfo kogumine;
Failide töötlemise funktsioon;
CAD/CAM tehnoloogia integreerimine ja töökoja planeerimine;
Universaalne operatsiooniliides.
See viimane punkt on äärmiselt oluline. Kuna hallituse töötlemisel kasvab nõudlus lihtsalt kasutatava CNC järele. Selle kontseptsiooni puhul on kõige olulisem, et erinevatel CNC-del oleks sama tööliides. Üldjuhul tuleb erinevate tööpinkide operaatoreid koolitada eraldi, sest erinevat tüüpi tööpinkidel, aga ka erinevate tootjate toodetud tööpinkidel kasutatakse erinevaid CNC liideseid. Avatud CNC süsteemid loovad võimaluse kogu kauplusel kasutada sama CNC juhtimisliidest.
Nüüd saavad tööpinkide omanikud CNC-toimingute jaoks oma liidese kujundada isegi siis, kui nad C-keelt ei oska. Lisaks võimaldab avatud süsteemi kontroller seadistada erinevaid masina töörežiime vastavalt individuaalsetele vajadustele. See võimaldab operaatoritel, programmeerijatel ja hoolduspersonalil seadistusi konfigureerida vastavalt oma vajadustele. Kasutamisel kuvatakse ekraanile ainult vajalik teave. Selle meetodi kasutuselevõtt võib vähendada tarbetut lehekülje kuvamist ja lihtsustada CNC-toiminguid.
Viieteljeline töötlemine
Keeruliste vormide valmistamise protsessis levib üha laiemalt viieteljelise töötluse rakendamine. Viieteljelise töötluse abil saab detaili töötlemiseks vajalike tööriistade ja/või tööpinkide arvu vähendada. Töötlemisprotsessiks vajalike seadmete arv minimeeritakse, samal ajal väheneb ka kogu töötlemisaeg. CNC-d muutuvad üha võimekamaks, võimaldades CNC-tootjatel pakkuda rohkem viieteljelisi funktsioone.
Funktsioone, mis olid varem saadaval ainult tipptasemel CNC-s, kasutatakse nüüd ka keskklassi toodetes. Nende tootjate jaoks, kes pole kunagi viieteljelise töötlemise tehnoloogiat kasutanud, muudab nende funktsioonide rakendamine viieteljelise töötlemise lihtsamaks. Praeguse CNC-tehnoloogia rakendamine viieteljelisele töötlemisele annab viieteljelisele töötlemisele järgmised eelised:
Vähendada vajadust spetsiaalsete tööriistade järele;
Võimaldab määrata tööriista nihkeid pärast töötlusprogrammi täitmist;
Toetada universaalsete programmide kujundamist, et järeltöödeldud programme saaks erinevate tööpinkide vahel vaheldumisi kasutada;
Parandada viimistluse kvaliteeti;
Seda saab kasutada erineva ehitusega tööpinkide puhul, nii et programmis pole vaja näidata, kas spindel või toorik pöörleb ümber keskpunkti. Sest see lahendatakse CNC parameetritega.
Võime kasutada kuulfreesi kompenseerimise näidet, et illustreerida, miks viieteljeline on eriti sobiv vormi töötlemiseks. Sfäärilise freesi nihke täpseks kompenseerimiseks, kui detail ja tööriist pöörlevad ümber keskse pöördetelje, peab CNC suutma dünaamiliselt reguleerida tööriista kompensatsiooni suurust X-, Y- ja Z-suunas. Tööriista lõikepunktide järjepidevuse tagamine on kasulik viimistluse kvaliteedi parandamiseks.
Lisaks hõlmavad viieteljelised CNC-d funktsioonid, mis on seotud tööriista pöörlemisega ümber spindli, funktsioonid, mis on seotud detaili ümber spindli pööramisega, ja funktsioonid, mis võimaldavad operaatoril tööriista vektorit käsitsi muuta.
Kui pöörlemisteljena kasutatakse tööriista kesktelge, jagatakse algne tööriista pikkuse nihe Z-telje suunas komponentideks X-, Y- ja Z-suunas. Lisaks on tööriista algne läbimõõdu nihe X- ja Y-telje suunas jagatud kolmeks komponendiks X-, Y- ja Z-telje suundades. Kuna lõiketehnikas saab tööriist teha ettenihkeid piki pöörlemistelje suunda, tuleb kõiki neid nihkeid dünaamiliselt ajakohastada, et võtta arvesse tööriista pidevalt muutuvat orientatsiooni.
Teine CNC-funktsioon, mida nimetatakse "tööriista keskpunkti programmeerimiseks", võimaldab programmeerijatel määrata tööriista tee ja keskpunkti kiiruse. CNC tagab, et tööriist liigub vastavalt programmile käskude kaudu pöörlemistelje ja lineaartelje suunas. See funktsioon takistab tööriista keskpunkti muutumist tööriista vahetamisel. See tähendab ka seda, et viieteljelises töötluses saab tööriista nihke otse sisestada nagu kolmeteljelisel töötlusel ja seda saab selgitada ka mõne teise järelprogrammi kaudu. Tööriista pikkuse muutus. See spindli pööramise funktsioon liikumistelje realiseerimiseks lihtsustab tööriista programmeerimise järeltöötlust.
Sama funktsiooni kasutades saab tööpink saada ka pöörlevat liikumist, pöörates töödeldavat detaili ümber keskse pöördetelje. Äsja väljatöötatud CNC suudab dünaamiliselt reguleerida fikseeritud nihkeid ja pöörlevaid koordinaattelgesid, et need vastaksid detaili liikumisele. Kui operaatorid kasutavad tööpinkide aeglase etteande saavutamiseks käsitsi meetodeid, mängib olulist rolli ka CNC-süsteem. Värskelt välja töötatud CNC-süsteem võimaldab ka teljel aeglaselt ettenihkuda tööriista vektori suunas ning samuti võimaldab tööriista tipu vektori suunda muuta ilma tööriista tipu asendit muutmata (vt ülaltoodud joonist).
Need funktsioonid võimaldavad operaatoritel viieteljeliste tööpinkide kasutamisel hõlpsasti kasutada praegu vormitööstuses laialdaselt kasutatavat programmeerimismeetodit 3+2. Kuna aga uusi viieteljelisi töötlemisvõimalusi järk-järgult arendatakse ja aktsepteeritakse, võivad tõelised viieteljelised vormitöötlusmasinad muutuda levinumaks.
