NC
(Numerical Control, refereret til som CNC) henviser til brugen af diskret digital information til at styre driften af maskiner og andre enheder, som kun kan programmeres af operatøren selv
CNC
Anvendelse af CNC-teknologi
Udviklingen af CNC-teknologi er ret hurtig, hvilket i høj grad har forbedret produktiviteten af formbehandling. Blandt dem er CPU med hurtigere computerhastighed kernen i udviklingen af CNC-teknologi. Forbedringen af CPU er ikke kun forbedring af computerhastighed, men selve hastigheden involverer også forbedring af CNC-teknologi i andre aspekter. Netop fordi CNC-teknologien har gennemgået så store forandringer i de senere år, er den værdig til vores gennemgang af den nuværende anvendelse af CNC-teknologi i formfremstillingsindustrien.
Programblokbehandlingstid og andet Efterhånden som CPU-behandlingshastigheden øges, og CNC-producenter anvender højhastigheds-CPU'er til højt integrerede CNC-systemer, er CNC-ydeevnen forbedret betydeligt. Et mere responsivt, responsivt system opnår mere end blot højere programbehandlingshastigheder. Faktisk kan et system, der kan behandle delprogrammer ved en relativt høj hastighed, også fungere som et langsomt behandlingssystem, fordi selv et fuldt funktionelt CNC-system har nogle potentielle problemer, der kan blive begrænsninger. Flaskehals af behandlingshastighed.
På nuværende tidspunkt er de fleste formfabrikker klar over, at højhastighedsbearbejdning kræver mere end blot kort bearbejdningstid. På mange måder ligner situationen at køre en racerbil. Vinder den hurtigste bil altid løbet? Selv en lejlighedsvis tilskuer til et billøb ved, at der er mange faktorer udover hastighed, der påvirker resultatet af et løb.
Først og fremmest er førerens kendskab til banen vigtig: Han skal vide, hvor de skarpe sving er, for at sænke farten på passende vis og køre dem sikkert og effektivt. I processen med at behandle forme ved høje tilførselshastigheder kan baneovervågningsteknologien, der skal behandles i CNC'en, opnå information om udseendet af skarpe kurver på forhånd, og denne funktion spiller den samme rolle.
Ligeledes svarer en chaufførs reaktion på andre førerbevægelser og usikkerheder til mængden af servofeedback i en CNC. Servo-feedback i CNC omfatter hovedsageligt positionsfeedback, hastighedsfeedback og strømfeedback.
Når en kører kører rundt på banen, har konsistensen af hans bevægelser og om han kan bremse og accelerere dygtigt en meget vigtig indflydelse på førerens præstation på stedet. Tilsvarende bruger CNC-systemets klokkeformede acceleration/deceleration og baneovervågningsfunktioner, der skal behandles, langsom acceleration/deceleration i stedet for pludselige hastighedsændringer for at sikre jævn acceleration af værktøjsmaskinen.
Derudover er der andre ligheder mellem racerbiler og CNC-systemer. Kraften i racermotoren svarer til CNC-drevenheden og motoren. Vægten af racerbilen er sammenlignelig med vægten af de bevægelige komponenter i værktøjsmaskinen. Racerbilens stivhed og styrke svarer til værktøjsmaskinens styrke og stivhed. CNC'ens evne til at rette sti-specifikke fejl minder meget om en chaufførs evne til at holde en bil i sin vognbane.
En anden situation, der ligner den nuværende CNC, er, at de racerbiler, der ikke er de hurtigste, ofte kræver chauffører med omfattende færdigheder. Tidligere kunne kun high-end CNC sikre høj bearbejdningsnøjagtighed, mens der skæres ved høj hastighed. I dag har mid- og low-end CNC'er evnerne til at få arbejdet gjort tilfredsstillende. Selvom high-end CNC har den bedste ydeevne, der er tilgængelig i øjeblikket, er der også mulighed for, at den low-end CNC, du bruger, har de samme behandlingsegenskaber som high-end CNC'en i lignende produkter. Tidligere var den faktor, der begrænsede den maksimale fremføringshastighed til formbearbejdning, CNC'en, men i dag er det den mekaniske struktur af værktøjsmaskinen. Når værktøjsmaskinen allerede er ved sin ydeevnegrænse, vil bedre CNC ikke forbedre ydeevnen yderligere. Iboende egenskaber ved billed-CNC-systemer
Følgende er nogle grundlæggende CNC-karakteristika i den nuværende formbehandlingsproces:
1. Ikke-ensartet rationel B-spline (NURBS) interpolation af buede overflader
Denne teknologi bruger interpolation langs en kurve i stedet for at bruge en række korte lige linjer for at passe til kurven. Anvendelsen af denne teknologi er blevet ret almindelig. Mange CAM-software, der i øjeblikket anvendes i formindustrien, giver mulighed for at generere delprogrammer i NURBS-interpolationsformat. Samtidig giver den kraftfulde CNC også fem-akse interpolationsfunktioner og relaterede funktioner. Disse egenskaber øger kvaliteten af overfladefinish, forbedrer jævnere motordrift, øger skærehastigheder og muliggør mindre delprogrammer.
2. Mindre instruktionsenhed
De fleste CNC-systemer overfører bevægelses- og positioneringsinstruktioner til værktøjsmaskinens spindel i enheder på ikke mindre end 1 mikron. Efter at have udnyttet forbedringen i CPU-processorkraft fuldt ud, kan den mindste instruktionsenhed i nogle CNC-systemer endda nå 1 nanometer (0.000001 mm). Efter at kommandoenheden er reduceret med 1000 gange, kan der opnås højere behandlingsnøjagtighed, og motoren kan køre mere jævnt. Den jævne drift af motoren gør det muligt for nogle værktøjsmaskiner at køre med højere accelerationer uden at øge sengens vibrationer.
3. Klokkekurveacceleration/deceleration
Også kaldet S-kurve acceleration/deceleration, eller crawl control. Sammenlignet med den lineære accelerationsmetode kan denne metode opnå en bedre accelerationseffekt af værktøjsmaskinen. Sammenlignet med andre accelerationsmetoder, herunder lineære og eksponentielle metoder, kan den klokkeformede kurvemetode opnå mindre positioneringsfejl.
4. Overvågning af spor, der skal behandles
Denne teknologi er meget udbredt og har adskillige ydelsesforskelle, der adskiller den måde, den fungerer på i low-end kontrolsystemer, fra den måde, den fungerer på i high-end kontrolsystemer. Generelt implementerer CNC programforbehandling gennem overvågning af bearbejdningsbane for at sikre bedre accelerations-/decelerationskontrol. Afhængigt af ydelsen af forskellige CNC'er varierer antallet af programblokke, der kræves for at overvåge den bane, der skal behandles, fra to til hundrede, hvilket hovedsageligt afhænger af den minimale behandlingstid for delprogrammet og accelerations-/decelerationstidskonstanten. Generelt for at opfylde behandlingskravene er der behov for mindst femten baneovervågningsprogramblokke, der skal behandles.
5. Digital servostyring
Udviklingen af digitale servosystemer går så hurtigt, at de fleste værktøjsmaskiner vælger dette system som servostyringssystem for værktøjsmaskiner. Efter at have brugt dette system kan CNC'en styre servosystemet på en mere rettidig måde, og CNC'ens styring af værktøjsmaskinen bliver også mere præcis.
Det digitale servosystems funktioner er som følger:
1) Samplingshastigheden af strømsløjfen vil blive øget, kombineret med forbedring af strømsløjfestyringen, og derved reducere motorens temperaturstigning. På denne måde kan ikke kun motorens levetid forlænges, men den varme, der overføres til kugleskruen, kan også reduceres, og derved forbedre skruens nøjagtighed. Derudover kan en forøgelse af prøvetagningshastigheden også øge forstærkningen af hastighedsløkken, hvilket hjælper med at forbedre værktøjsmaskinens overordnede ydeevne.
2) Da mange nye CNC'er bruger højhastighedssekvenser til at forbinde til servosløjfer, kan CNC'en få mere arbejdsinformation om motoren og drivenheden gennem kommunikationsforbindelsen. Dette forbedrer værktøjsmaskinens vedligeholdelsesydelse.
3) Kontinuerlig positionsfeedback muliggør højpræcisionsbearbejdning ved høje hastigheder. Accelerationen af CNC-driftshastigheden gør, at positionsfeedback-hastigheden bliver en flaskehals, der begrænser værktøjsmaskinernes kørehastighed. I den traditionelle feedback-metode, da samplingshastigheden for den eksterne encoder af CNC'en og elektronisk udstyr ændres, er feedbackhastigheden begrænset af signaltypen. Ved hjælp af seriel feedback vil dette problem blive godt løst. Præcis feedback-nøjagtighed opnås, selv når værktøjsmaskinen kører med meget høje hastigheder.
6. Lineær motor
I de seneste år er ydeevnen og populariteten af lineære motorer forbedret betydeligt, så mange bearbejdningscentre har taget denne enhed til sig. Til dato har Fanuc installeret mindst 1,000 lineærmotor. Nogle af GE Fanucs avancerede teknologier gør det muligt for den lineære motor på værktøjsmaskinen at have en maksimal udgangskraft på 15.500N og en maksimal acceleration på 30g. Anvendelsen af andre avancerede teknologier har reduceret størrelsen og vægten af værktøjsmaskiner og i høj grad forbedret køleeffektiviteten. Alle disse teknologiske fremskridt giver lineære motorer større fordele end roterende motorer: højere accelerations-/decelerationshastigheder; mere nøjagtig positioneringskontrol, højere stivhed; højere pålidelighed; intern dynamisk bremsebevægelse.
Eksterne yderligere funktioner: Åbent CNC-system
Værktøjsmaskiner, der anvender åbne CNC-systemer, udvikler sig hurtigt. Kommunikationshastighederne for aktuelt tilgængelige kommunikationssystemer er relativt høje, hvilket resulterer i fremkomsten af forskellige typer åbne CNC-strukturer. De fleste åbne systemer kombinerer åbenheden fra en standard pc med funktionaliteten fra en traditionel CNC. Den største fordel ved dette er, at selvom værktøjsmaskinens hardware bliver forældet, tillader åben CNC stadig dens ydeevne at ændre sig med eksisterende teknologi og behandlingskrav. Andre funktioner kan tilføjes til Open CNC ved hjælp af anden software. Disse egenskaber kan være tæt forbundet med formbehandling, eller de kan have lidt at gøre med formbehandling. Typisk har det åbne CNC-system, der bruges i formbutikken, følgende almindelige funktionsmuligheder:
Billig onlinekommunikation;
Ethernet;
Adaptiv kontrolfunktion;
Interfaces til stregkodelæsere, værktøjsserienummerlæsere og/eller palleserienummersystemer;
Evne til at gemme og redigere et stort antal delprogrammer;
Indsamling af lagret programkontrolinformation;
Filbehandlingsfunktion;
Integration af CAD/CAM-teknologi og workshopplanlægning;
Universelt betjeningsinterface.
Dette sidste punkt er ekstremt vigtigt. Fordi der er en stigende efterspørgsel efter enkel betjening CNC i formbearbejdning. I dette koncept er det vigtigste, at forskellige CNC'er har den samme betjeningsgrænseflade. Generelt skal operatører af forskellige værktøjsmaskiner uddannes separat, fordi forskellige typer værktøjsmaskiner, såvel som værktøjsmaskiner produceret af forskellige producenter, bruger forskellige CNC-grænseflader. Åbne CNC-systemer giver mulighed for, at hele butikken kan bruge den samme CNC-kontrolgrænseflade.
Nu kan ejere af værktøjsmaskiner designe deres egen grænseflade til CNC-operationer, selvom de ikke kan C-sproget. Derudover giver den åbne systemcontroller mulighed for at indstille forskellige maskindriftstilstande efter individuelle behov. Dette giver operatører, programmører og vedligeholdelsespersonale mulighed for at konfigurere indstillinger i henhold til deres egne krav. Når de er i brug, vises kun de specifikke oplysninger, de har brug for, på skærmen. Anvendelse af denne metode kan reducere unødvendig sidevisning og hjælpe med at forenkle CNC-operationer.
Fem-akset bearbejdning
I processen med at fremstille komplekse forme bliver anvendelsen af fem-akset bearbejdning mere og mere udbredt. Ved hjælp af fem-akset bearbejdning kan antallet af værktøj og/og værktøjsmaskiner, der kræves for at bearbejde en del, reduceres. Antallet af udstyr, der kræves til bearbejdningsprocessen, vil blive minimeret, samtidig med at den samlede bearbejdningstid reduceres. CNC'er bliver mere og mere dygtige, hvilket gør det muligt for CNC-producenter at tilbyde flere fem-akse funktioner.
Funktioner, der tidligere kun var tilgængelige i high-end CNC, bruges nu også i mellemprodukter. For de producenter, der aldrig har brugt fem-akset bearbejdningsteknologi, gør anvendelsen af disse funktioner fem-akset bearbejdning lettere. Anvendelse af den nuværende CNC-teknologi til femakset bearbejdning giver femakset bearbejdning følgende fordele:
Reducer behovet for specialværktøj;
Gør det muligt at indstille værktøjsforskydninger efter fuldførelse af delprogrammet;
Støtte design af universelle programmer, så efterbehandlede programmer kan bruges i flæng mellem forskellige værktøjsmaskiner;
Forbedre kvaliteten af efterbehandling;
Den kan bruges til værktøjsmaskiner med forskellig struktur, så det ikke er nødvendigt at angive i programmet, om spindlen eller emnet drejer rundt om midtpunktet. Fordi dette vil blive løst af CNC'ens parametre.
Vi kan bruge eksemplet med kuglefræserkompensation til at illustrere, hvorfor femakset er særligt velegnet til formbearbejdning. For nøjagtigt at kompensere for forskydningen af den kugleformede fræser, når delen og værktøjet roterer omkring den centrale drejeakse, skal CNC'en være i stand til dynamisk at justere værktøjets kompensationsmængde i X-, Y- og Z-retningerne. At sikre kontinuiteten i værktøjets skærende kontaktpunkter er gavnligt for at forbedre kvaliteten af efterbehandlingen.
Derudover omfatter fem-akse CNC-anvendelser funktioner relateret til at rotere værktøjet rundt om spindlen, funktioner relateret til at rotere delen omkring spindlen og funktioner, der tillader operatøren manuelt at ændre værktøjsvektoren.
Når værktøjets midterakse bruges som rotationsakse, vil den oprindelige værktøjslængdeforskydning i Z-aksens retning blive opdelt i komponenter i X-, Y- og Z-retningerne. Derudover er den oprindelige værktøjsdiameterforskydning i X- og Y-akseretningerne også opdelt i tre komponenter i X-, Y- og Z-akseretningerne. Da værktøjet i skæreteknik kan foretage fremføringsbevægelser langs rotationsaksens retning, skal alle disse forskydninger opdateres dynamisk for at tage højde for den konstant skiftende værktøjsorientering.
En anden CNC-funktion kaldet "værktøjscenterpunktsprogrammering" giver programmører mulighed for at definere værktøjets bane og centerpunkthastighed. CNC'en sikrer, at værktøjet bevæger sig i henhold til programmet gennem kommandoer i retning af rotationsaksen og den lineære akse. Denne funktion forhindrer værktøjets midtpunkt i at ændre sig med ændringen af værktøjet. Dette betyder også, at ved femakset bearbejdning kan værktøjets offset indlæses direkte som treakset bearbejdning, og det kan også forklares gennem et andet efterprogram. Ændring i værktøjslængde. Denne funktion med at rotere spindlen for at realisere bevægelsesaksen forenkler efterbehandlingen af værktøjsprogrammering.
Ved hjælp af samme funktion kan værktøjsmaskinen også opnå rotationsbevægelse ved at dreje emnet omkring en central drejeakse. Den nyudviklede CNC kan dynamisk justere faste forskydninger og roterende koordinatakser for at matche delens bevægelse. Når operatører bruger manuelle metoder til at opnå langsom fremføring af værktøjsmaskiner, spiller CNC-systemet også en vigtig rolle. Det nyudviklede CNC-system tillader også, at aksen langsomt fremføres i retning af værktøjsvektoren, og det gør det også muligt at ændre retningen af værktøjsspidsvektoren uden at ændre værktøjsspidspositionen (se illustrationen ovenfor).
Disse funktioner giver operatører mulighed for nemt at bruge 3+2-programmeringsmetoden, der i øjeblikket er meget udbredt i formindustrien, når de bruger fem-aksede værktøjsmaskiner. Men efterhånden som nye femaksede bearbejdningsfunktioner gradvist udvikles og accepteres, kan ægte femaksede formbearbejdningsmaskiner blive mere almindelige.
