NC
(Control numèric, anomenat CNC), es refereix a l'ús d'informació digital discreta per controlar el funcionament dels dispositius mecànics, que només pot ser programat pel propi operador.
CNC
Aplicacions de la tecnologia CNC
La tecnologia CNC s'ha desenvolupat ràpidament, la qual cosa ha millorat molt la productivitat del processament de motlles. Entre ells, la CPU més ràpida és el nucli del desenvolupament de la tecnologia CNC. La millora de la CPU no és només la millora de la velocitat de càlcul, sinó que també la velocitat en si implica la millora d'altres aspectes de la tecnologia CNC. És precisament perquè la tecnologia CNC ha experimentat canvis tan grans en els darrers anys que val la pena revisar l'aplicació actual de la tecnologia CNC en la indústria de fabricació de motlles.
El temps de processament de blocs i el rendiment d'altres CNC s'han millorat significativament a causa de l'augment de la velocitat de processament de la CPU i els fabricants de CNC que apliquen CPU d'alta-velocitat als sistemes CNC altament integrats. Els sistemes més ràpids i sensibles aconsegueixen més que velocitats de processament de programes més altes. De fet, un sistema que pot processar programes de processament de peces a una velocitat relativament alta també pot ser com un sistema de processament de baixa-velocitat durant el funcionament, perquè fins i tot un sistema CNC totalment funcional té alguns problemes potencials que poden convertir-se en un coll d'ampolla que limita la velocitat de processament. La majoria de botigues de motlles ara s'adonen que el mecanitzat d'alta-velocitat requereix més que temps de processament curts. En molts aspectes, la situació és similar a la de conduir un cotxe de carreres. El cotxe més ràpid guanya la cursa? Fins i tot un observador casual de la cursa sap que hi ha molts factors, a part de la velocitat, que influeixen en el resultat de la cursa. En primer lloc, el coneixement de la pista del conductor és important: ha de saber on són els girs pronunciats per poder frenar adequadament i passar les corbes amb seguretat i eficàcia. En el procés de mecanitzat de motlles a altes velocitats d'avanç, la tecnologia de seguiment de la trajectòria pendent del CNC pot obtenir informació sobre l'aparició de corbes pronunciades amb antelació, que juga un paper similar. De la mateixa manera, la sensibilitat del controlador a les accions d'altres controladors i factors incerts és similar al nombre de retroalimentació de servo al CNC. La retroalimentació de servo al CNC inclou principalment la retroalimentació de posició, la retroalimentació de velocitat i la retroalimentació actual. Quan el conductor circula per la pista, la consistència de l'acció, si pot frenar i accelerar amb habilitat, etc., tenen un impacte molt important en el rendiment-del-spot del conductor. De la mateixa manera, l'acceleració/desacceleració en forma de campana i el seguiment del camí que s'ha de processar en un sistema CNC fan servir una acceleració/desacceleració lenta en lloc de canvis bruscos de velocitat per garantir una acceleració suau de la màquina-eina.
Més enllà d'això, hi ha altres similituds entre els cotxes de carreres i els sistemes CNC. La potència d'un motor de cotxe de carreres és similar a la unitat d'accionament i el motor d'un CNC, el pes d'un cotxe de carreres es pot comparar amb el pes de les peces mòbils d'una màquina-eina i la rigidesa i la força d'un cotxe de carreres són similars a la força i la rigidesa d'una màquina-eina. La capacitat d'un CNC per corregir errors de recorregut específics és molt similar a la capacitat d'un conductor per controlar el cotxe dins del carril.
Una altra similitud amb els CNC actuals és que els cotxes de carreres que no són els més ràpids sovint requereixen conductors ben-arrodonits. En el passat, només els CNC-de gamma alta podien aconseguir una gran precisió de mecanitzat mentre tallaven a altes velocitats. Actualment, les funcions dels CNC de gamma mitjana i baixa-també poden completar el treball de manera satisfactòria. Tot i que els CNC-de gamma alta tenen el millor rendiment disponible actualment, també és possible que el CNC-de gamma baixa que utilitzeu tingui les mateixes característiques de mecanitzat que el CNC-de gamma alta de la mateixa gamma de productes. Antigament, el factor que limitava la velocitat màxima d'alimentació del processament de motlles era el CNC, avui és l'estructura mecànica de la màquina-eina. Un CNC millor no millorarà el rendiment quan la màquina-eina ja està al seu límit de rendiment.
Característiques intrínseques dels sistemes CNC
Aquestes són algunes de les característiques bàsiques del CNC que s'utilitzen actualment en el processament de motlles:
1. Interpolació de corbes i superfícies no-B-Racionals Uniformes (NURBS)
Aquesta tecnologia utilitza la interpolació al llarg d'una corba en lloc d'ajustar la corba amb una sèrie de línies rectes curtes. L'aplicació d'aquesta tecnologia s'ha tornat força habitual. Molts programes CAM que s'utilitzen actualment a la indústria del motlle ofereixen una opció per generar programes de peces en format d'interpolació NURBS. Al mateix temps, els CNC potents també proporcionen capacitats d'interpolació de cinc-eixos i funcions relacionades. Aquestes característiques milloren la qualitat de l'acabat superficial, milloren la suavitat del funcionament del motor, augmenten les velocitats de tall i redueixen els programes de processament de peces.
2. Unitats d'instrucció més petites
La majoria dels sistemes CNC transmeten instruccions de moviment i posicionament a l'eix de la màquina-eina en unitats de no menys d'1 micra. Després d'aprofitar al màxim l'augment de la potència de processament de la CPU, la unitat d'instrucció mínima d'alguns sistemes CNC pot arribar fins i tot a 1 nanòmetre (0,000001 mm). Després que la unitat d'instruccions es redueixi 1000 vegades, es pot aconseguir una precisió de mecanitzat més gran, cosa que pot fer que el motor funcioni més sense problemes. El bon funcionament del motor permet que algunes màquines-eina funcionin a una major acceleració sense augmentar la vibració del llit.
3. Acceleració/desacceleració de la corba de campana
També es coneix com a acceleració/desacceleració de la corba S-o control de fluència. En comparació amb l'ús d'acceleració lineal, aquest mètode pot aconseguir un millor efecte d'acceleració de les màquines-eina. En comparació amb altres mètodes d'acceleració, inclosos els mètodes lineals i exponencials, el mètode de la corba de campana pot aconseguir errors de posicionament més petits.
4. Seguiment de la trajectòria de processament
Aquesta tecnologia s'ha utilitzat àmpliament i té moltes diferències de rendiment que distingeixen la forma en què funciona en sistemes de control de gamma baixa-de la de sistemes de control de gamma alta-. En general, el CNC utilitza la supervisió de la trajectòria de mecanitzat per pre-processar el programa per garantir un millor control de l'acceleració/desacceleració. En funció del rendiment dels diferents CNC, el nombre de blocs de programa necessaris per al seguiment de la trajectòria de mecanitzat oscil·la entre dos i centenars, que depèn principalment del temps mínim de mecanitzat del programa de peça i de la constant de temps d'acceleració/desacceleració. En termes generals, per complir els requisits de tramitació calen almenys quinze blocs de programes de seguiment de la trajectòria de tramitació.5. Servocontrol digital El desenvolupament dels servosistemes digitals és tan ràpid que la majoria dels fabricants de màquines-eina trien aquest sistema com a sistema de servocontrol per a màquines-eina. Després d'utilitzar aquest sistema, el CNC pot controlar el servosistema més oportunament i el control CNC de les màquines-eina es fa més precís. El paper del servosistema digital és el següent: 1) La velocitat de mostreig del bucle de corrent augmentarà i la millora del control del bucle de corrent reduirà l'augment de temperatura del motor. D'aquesta manera, no només es pot allargar la vida útil del motor, sinó que també es pot reduir la calor transferida al cargol de boles, millorant així la precisió del cargol. A més, la velocitat de mostreig més ràpida també pot augmentar el guany del bucle de velocitat, cosa que ajuda a millorar el rendiment general de la màquina-eina.2) Com que molts CNC nous utilitzen seqüències d'alta velocitat-per connectar-se al bucle de servo, el CNC pot obtenir més informació de treball del motor i del dispositiu d'accionament mitjançant l'enllaç de comunicació. Això pot millorar el rendiment del manteniment de la màquina-eina.3) La retroalimentació contínua de la posició permet un processament d'alta-precisió a una-alimentació d'alta velocitat. La velocitat d'operació CNC més ràpida fa que la velocitat de retroalimentació de la posició sigui un coll d'ampolla que restringeix la velocitat de funcionament de la màquina-eina. En el mètode de retroalimentació tradicional, la velocitat de retroalimentació està restringida pel tipus de senyal a mesura que canvia la velocitat de mostreig del codificador extern del CNC i de l'equip electrònic. Amb comentaris en sèrie, aquest problema es resoldrà bé. Fins i tot si la màquina-eina funciona a una velocitat molt alta, es pot aconseguir una precisió de retroalimentació precisa.6. Motors lineals En els últims anys, el rendiment i la popularitat dels motors lineals s'han millorat significativament, per la qual cosa molts centres de mecanitzat han adoptat aquest dispositiu. Fins ara, Fanuc ha instal·lat almenys 1.000 motors lineals. Algunes tecnologies avançades de GE Fanuc han permès que la força màxima de sortida dels motors lineals de les màquines-eina sigui de 15.500 N i l'acceleració màxima sigui de 30 g. L'aplicació d'altres tecnologies avançades ha reduït la mida de les màquines-eina, ha reduït el pes i ha millorat molt l'eficiència de refrigeració. Tots aquests avenços tecnològics fan que els motors lineals siguin més avantatjoses que els rotatius: majors velocitats d'acceleració/desacceleració; control de posicionament més precís, major rigidesa; major fiabilitat; frenada dinàmica interna. Característiques addicionals externes: sistema CNC obert Les màquines eina que utilitzen sistemes CNC oberts es desenvolupen molt ràpidament. Les velocitats de comunicació dels sistemes de comunicació disponibles actualment són relativament altes, donant lloc a una varietat d'estructures CNC obertes. La majoria de sistemes oberts combinen l'obertura d'un PC estàndard amb la funcionalitat d'un CNC tradicional. El major benefici és que, fins i tot si el maquinari de la màquina està obsolet, el CNC obert permet que el seu rendiment canviï amb la tecnologia i els requisits de processament actuals. Amb l'ajuda d'altres programaris, es poden afegir altres funcions al CNC obert. Aquestes funcions poden estar estretament relacionades amb el processament del motlle o tenir poc a veure amb el processament del motlle. En general, el sistema CNC obert que s'utilitza a la botiga de motlles té les següents opcions de funció comunes: comunicació de xarxa de baix-cost; Ethernet; funció de control adaptatiu; interfície per connectar lectors de codi de barres, lectors de números de sèrie d'eines i/o sistemes de números de sèrie de palets; la capacitat de desar i editar un gran nombre de programes de peces; la recopilació d'informació de control del programa emmagatzemat; funcions de gestió de fitxers; Integració de tecnologia CAD/CAM i planificació de tallers; interfície d'operació comuna. L'últim punt és extremadament important. Perquè el processament de motlles té una demanda creixent de CNCs fàcils d'utilitzar. En aquest concepte, és molt important que diferents CNC tinguin la mateixa interfície d'operació. En termes generals, els operadors de diferents màquines-eina s'han de formar per separat perquè diferents tipus de màquines-eina i màquines produïdes per diferents fabricants utilitzen diferents interfícies CNC. Els sistemes CNC oberts creen l'oportunitat d'utilitzar la mateixa interfície de control CNC a tota la botiga. Ara, els propietaris de màquines poden dissenyar la seva pròpia interfície per al funcionament del CNC, encara que no coneguin el llenguatge C. A més, els controladors de sistema obert permeten establir diferents configuracions de funcionament de la màquina segons les necessitats individuals. Això permet als operadors, programadors i personal de manteniment configurar-se segons els seus requisits. Quan s'utilitza, només apareix la informació específica que necessiten a la pantalla. Aquest enfocament pot reduir les visualitzacions de pàgines innecessàries i ajudar a simplificar el funcionament del CNC. Mecanitzat de cinc-eixos El mecanitzat de cinc-eixos s'utilitza cada cop més en el procés de fabricació de motlles complexos. Mitjançant el mecanitzat de cinc-eixos, es pot reduir el nombre d'eines i/o màquines-eina necessàries per mecanitzar una peça, es reduirà al mínim el nombre d'equips necessaris per al procés de mecanitzat i es reduirà el temps total de mecanitzat. Les funcions CNC són cada cop més potents, cosa que permet als fabricants de CNC oferir més funcions de cinc-eixos. Les funcions que abans només estaven disponibles als CNC-de gamma alta s'utilitzen ara també en productes-de gamma mitjana. Per als fabricants que no han utilitzat mai la tecnologia de mecanitzat de cinc-eixos, l'aplicació d'aquestes funcions facilita el mecanitzat de cinc-eixos. L'aplicació de la tecnologia CNC actual al mecanitzat de cinc-eixos ofereix al mecanitzat de cinc-eixos els següents avantatges: Reduir la necessitat d'eines especials; Permet que s'estableixin els desplaçaments d'eines un cop finalitzat el programa de peces; Donar suport al disseny de programes universals perquè els programes-postprocessats es puguin utilitzar de manera intercanviable entre diferents màquines-eina; Millorar la qualitat de l'acabat; Es pot utilitzar per a màquines-eina de diferents estructures, de manera que no cal especificar en el programa si es tracta de l'eix o de la peça que gira al voltant del punt central. Perquè això es resoldrà amb els paràmetres del CNC. Podem utilitzar l'exemple de compensació per a freses esfèriques per il·lustrar per què cinc-eixos són especialment adequats per al processament de motlles. Quan la peça i l'eina giren al voltant de l'eix central, per tal de compensar amb precisió el desplaçament de la fresa esfèrica, el CNC ha de ser capaç d'ajustar dinàmicament la quantitat de compensació de l'eina en les direccions X, Y i Z. Garantir la continuïtat del punt de contacte de l'eina és propici per millorar la qualitat de l'acabat. A més, els usos del CNC de cinc-eixos també es manifesten en: característiques relacionades amb la rotació de l'eina al voltant del cargol, característiques relacionades amb la rotació de la peça al voltant del cargol i característiques que permeten a l'operador canviar manualment el vector de l'eina. Quan s'utilitza l'eix central de l'eina com a eix de rotació, el desplaçament de la longitud de l'eina original en la direcció de l'eix Z-es dividirà en components en les tres direccions X, Y i Z. A més, el desplaçament del diàmetre de l'eina original en les direccions dels eixos X i Y- també es divideix en components en les tres direccions de rotació de l'eina, Y i Z. procés de tall, tots aquests desplaçaments s'han d'actualitzar dinàmicament per tenir en compte la posició de l'eina que canvia contínuament. Una altra característica del CNC anomenada "programació del punt central de l'eina" permet als programadors definir el camí i la velocitat del punt central de l'eina. El CNC assegura que l'eina es mou d'acord amb el programa mitjançant ordres en l'eix de rotació i direccions de l'eix lineal. Aquesta característica fa que el punt central de l'eina ja no canviï amb el canvi d'eina, el que també significa: en el mecanitzat de cinc-eixos, el desplaçament de l'eina es pot introduir directament com un mecanitzat de tres-eixos, i el canvi de longitud de l'eina es pot tenir en compte mitjançant la programació posterior-. Aquesta característica de moviment de l'eix mitjançant la rotació de l'eix simplifica el post-processament de la programació d'eines. Utilitzant la mateixa funció, la màquina-eina també pot obtenir moviment de rotació girant la peça al voltant de l'eix central. Els nous CNC poden ajustar dinàmicament els desplaçaments fixos i els eixos giratoris per fer coincidir el moviment de la peça. Els sistemes CNC també tenen un paper important quan els operadors alimenten manualment la màquina de manera lent. Els nous sistemes CNC també permeten que els eixos avancen lentament en la direcció del vector de l'eina i canvien la direcció del vector de la punta de l'eina sense canviar la posició de la punta de l'eina (vegeu la il·lustració anterior). Aquestes funcions faciliten als operadors l'ús del mètode de programació 3+2 que s'utilitza àmpliament actualment a la indústria de motlles i matrius quan utilitzen màquines de cinc-eixos. Tanmateix, a mesura que les noves capacitats de mecanitzat de cinc-eixos es desenvolupen i s'accepten gradualment, les màquines de motlle i matriu de cinc-veritables eixos poden ser més habituals.
