NC
(Control numèric, anomenat CNC) es refereix a l'ús d'informació digital discreta per controlar el funcionament de la maquinària i altres dispositius, que només pot ser programat pel propi operador.
CNC
Aplicació de la tecnologia CNC
El desenvolupament de la tecnologia CNC és bastant ràpid, la qual cosa ha millorat molt la productivitat del processament de motlles. Entre ells, la CPU amb una velocitat de càlcul 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 la mateixa velocitat també implica la millora de la tecnologia CNC en altres aspectes. Precisament perquè la tecnologia CNC ha sofert tan grans canvis en els darrers anys, és digne de la nostra revisió de l'aplicació actual de la tecnologia CNC a la indústria de fabricació de motlles.
Temps de processament del bloc de programes i altres A mesura que augmenta la velocitat de processament de la CPU i els fabricants de CNC apliquen CPU d'alta velocitat a sistemes CNC altament integrats, el rendiment del CNC ha millorat significativament. Un sistema més sensible i sensible aconsegueix més que velocitats de processament de programes més altes. De fet, un sistema que pot processar programes de peces a una velocitat relativament alta també pot funcionar com un sistema de processament lent, perquè fins i tot un sistema CNC totalment funcional té alguns problemes potencials que poden convertir-se en limitacions. Coll d'ampolla de la velocitat de processament.
Actualment, la majoria de les fàbriques de motlles s'adonen que el mecanitzat d'alta velocitat requereix més que un temps de processament curt del programa de mecanitzat. En molts aspectes, la situació és similar a la de conduir un cotxe de carreres. El cotxe més ràpid sempre guanya la cursa? Fins i tot un espectador ocasional d'una cursa de cotxes sap que hi ha molts factors, a més de la velocitat, que influeixen en el resultat d'una cursa.
En primer lloc, el coneixement de la pista del conductor és important: ha de saber on es troben els girs pronunciats per frenar adequadament i negociar-los amb seguretat i eficàcia. En el procés de processament de motlles a altes velocitats d'alimentació, la tecnologia de control de trajectòria que s'ha de processar al CNC pot obtenir informació sobre l'aparició de corbes agudes amb antelació, i aquesta funció té el mateix paper.
De la mateixa manera, la resposta d'un conductor a altres moviments i incerteses del conductor és similar a la quantitat de retroalimentació del servo en un CNC. La retroalimentació de servo al CNC inclou principalment la retroalimentació de posició, la retroalimentació de velocitat i la retroalimentació actual.
Quan un conductor circula per la pista, la consistència dels seus moviments i si pot frenar i accelerar amb habilitat tenen un impacte molt important en el rendiment del conductor sobre el terreny. De la mateixa manera, les funcions d'acceleració/desacceleració en forma de campana i de seguiment de la trajectòria a processar del sistema CNC utilitzen una acceleració/desacceleració lenta en lloc de canvis bruscos de velocitat per garantir una acceleració suau de la màquina-eina.
A més, hi ha altres similituds entre els cotxes de carreres i els sistemes CNC. La potència del motor de carreres és similar al dispositiu d'accionament CNC i al motor. El pes del cotxe de carreres és comparable al pes dels components mòbils de la màquina-eina. La rigidesa i la força del cotxe de carreres són similars a la força i la rigidesa de la màquina-eina. La capacitat del CNC per corregir errors específics del camí és molt semblant a la capacitat d'un conductor per mantenir un cotxe al seu carril.
Una altra situació semblant a l'actual CNC és que aquells cotxes de carreres que no són els més ràpids requereixen sovint pilots amb habilitats completes. En el passat, només el CNC de gamma alta podia garantir una alta precisió de mecanitzat mentre es tallava a gran velocitat. Avui, els CNC de gamma mitjana i baixa tenen les capacitats per fer la feina de manera satisfactòria. Tot i que el CNC de gamma alta té el millor rendiment disponible actualment, també hi ha la possibilitat que el CNC de gamma baixa que utilitzeu tingui les mateixes característiques de processament que el CNC de gamma alta en productes similars. Antigament, el factor que limitava la velocitat màxima d'alimentació per al processament de motlles era el CNC, però avui és l'estructura mecànica de la màquina-eina. Quan la màquina-eina ja està al seu límit de rendiment, un millor CNC no millorarà més el rendiment. Característiques intrínseques dels sistemes CNC d'imatge
A continuació es mostren algunes característiques bàsiques del CNC en el procés actual de processament de motlles:
1. Interpolació B-spline racional no uniforme (NURBS) de superfícies corbes
Aquesta tecnologia utilitza la interpolació al llarg d'una corba, en lloc d'utilitzar una sèrie de línies rectes curtes per adaptar-se a la corba. 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, el potent CNC també proporciona funcions d'interpolació de cinc eixos i funcions relacionades. Aquestes propietats augmenten la qualitat dels acabats superficials, milloren el funcionament més suau del motor, augmenten la velocitat de tall i permeten programes de peces més petits.
2. Unitat d'instrucció més petita
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 la millora de la potència de processament de la CPU, la unitat d'instrucció més petita d'alguns sistemes CNC pot arribar fins i tot a 1 nanòmetre (0,000001 mm). Després que la unitat de comandament es redueixi 1000 vegades, es pot obtenir una precisió de processament més alta i el motor pot funcionar més suaument. El bon funcionament del motor permet que algunes màquines-eina funcionin a acceleracions més elevades sense augmentar la vibració del llit.
3. Acceleració/desacceleració de la corba de campana
També s'anomena acceleració/desacceleració de la corba S o control de rastreig. En comparació amb el mètode d'acceleració lineal, aquest mètode pot aconseguir un millor efecte d'acceleració de la màquina-eina. En comparació amb altres mètodes d'acceleració, inclosos els mètodes lineals i exponencials, el mètode de corba en forma de campana pot aconseguir errors de posicionament més petits.
4. Seguiment de les pistes a tramitar
Aquesta tecnologia s'utilitza àmpliament i presenta nombroses diferències de rendiment que diferencien la seva manera de treballar en sistemes de control de gamma baixa de la forma en què funciona en sistemes de control de gamma alta. En termes generals, el CNC implementa el preprocessament del programa mitjançant el seguiment de la trajectòria de mecanitzat per garantir un millor control de l'acceleració/desacceleració. Depenent del rendiment dels diferents CNC, el nombre de blocs de programa necessaris per controlar la trajectòria a processar oscil·la entre dos i centenars, que depèn principalment del temps mínim de processament del programa de peces 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 trajectòries a tramitar.
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 d'una manera més oportuna i el control de la màquina-eina del CNC també es fa més precís.
Les funcions del servosistema digital són les següents:
1) La velocitat de mostreig del bucle de corrent augmentarà, juntament amb la millora del control del bucle de corrent, reduint així 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, augmentar la velocitat de mostreig 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 als bucles de servo, el CNC pot obtenir més informació de treball sobre el motor i el dispositiu d'accionament mitjançant l'enllaç de comunicació. Això millora el rendiment de manteniment de la màquina-eina.
3) La retroalimentació contínua de la posició permet un mecanitzat d'alta precisió a altes velocitats. L'acceleració de la velocitat de funcionament del CNC fa que la taxa de retroalimentació de la posició es converteixi en un coll d'ampolla que restringeix la velocitat de funcionament de les màquines-eina. En el mètode de retroalimentació tradicional, a mesura que canvia la velocitat de mostreig del codificador extern del CNC i l'equip electrònic, la velocitat de retroalimentació està restringida pel tipus de senyal. Utilitzant comentaris en sèrie, aquest problema es resoldrà bé. S'aconsegueix una precisió de retroalimentació precisa fins i tot quan la màquina-eina funciona a velocitats molt altes.
6. Motor lineal
En els últims anys, el rendiment i la popularitat dels motors lineals 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 de les tecnologies avançades de GE Fanuc permeten que el motor lineal de la màquina-eina tingui una força de sortida màxima de 15.500 N i una acceleració màxima de 30 g. L'aplicació d'altres tecnologies avançades ha reduït la mida i el pes de les màquines-eina i ha millorat molt l'eficiència de refrigeració. Tots aquests avenços tecnològics donen als motors lineals més avantatges que els rotatius: majors velocitats d'acceleració/desacceleració; control de posicionament més precís, major rigidesa; major fiabilitat; moviment de frenada dinàmica interna.
Característiques addicionals externes: Sistema CNC obert
Les màquines eina que utilitzen sistemes CNC oberts es desenvolupen ràpidament. Les velocitats de comunicació dels sistemes de comunicació disponibles actualment són relativament altes, donant lloc a l'aparició de diversos tipus d'estructures CNC obertes. La majoria dels sistemes oberts combinen l'obertura d'un PC estàndard amb la funcionalitat d'un CNC tradicional. El major benefici d'això és que fins i tot si el maquinari de la màquina-eina esdevé obsolet, el CNC obert encara permet que el seu rendiment canviï amb la tecnologia i els requisits de processament existents. Es poden afegir altres funcions a Open CNC amb l'ajuda d'un altre programari. Aquestes propietats poden estar estretament relacionades amb el processament del motlle, o poden tenir poc a veure amb el processament del motlle. Normalment, el sistema CNC obert utilitzat a la botiga de motlles té les següents opcions de funció comunes:
Comunicacions en línia barates;
Ethernet;
funció de control adaptatiu;
Interfícies per a lectors de codis de barres, lectors de números de sèrie d'eines i/o sistemes de números de sèrie de palets;
Capacitat per desar i editar un gran nombre de programes de peces;
Recollida d'informació de control del programa emmagatzemat;
funció de processament de fitxers;
Integració de tecnologia CAD/CAM i planificació de tallers;
Interfície operativa universal.
Aquest darrer punt és molt important. Perquè hi ha una demanda creixent de CNC fàcil d'operar en el processament de motlles. En aquest concepte, el més important és que diferents CNC tinguin la mateixa interfície operativa. En general, els operadors de diferents màquines-eina s'han de formar per separat perquè els diferents tipus de màquines-eina, així com les màquines-eina produïdes per diferents fabricants, utilitzen diferents interfícies CNC. Els sistemes CNC oberts creen l'oportunitat perquè tota la botiga utilitzi la mateixa interfície de control CNC.
Ara, els propietaris de màquines-eina poden dissenyar la seva pròpia interfície per a operacions CNC, encara que no coneguin el llenguatge C. A més, el controlador del sistema obert permet configurar diferents modes de funcionament de la màquina segons les necessitats individuals. Això permet als operadors, programadors i personal de manteniment configurar els paràmetres segons els seus propis requisits. Quan s'utilitza, només apareix la informació específica que necessiten a la pantalla. L'adopció d'aquest mètode pot reduir la visualització de pàgines innecessàries i ajudar a simplificar les operacions CNC.
Mecanitzat de cinc eixos
En el procés de fabricació de motlles complexos, l'aplicació del mecanitzat de cinc eixos s'està generalitzant cada cop més. Mitjançant el mecanitzat de cinc eixos, es pot reduir el nombre d'eines i/o màquines eina necessàries per processar una peça. Es reduirà al mínim el nombre d'equips necessaris per al procés de mecanitzat, alhora que també es redueix el temps total de mecanitzat. Els CNC són cada cop més capaços, cosa que permet als fabricants de CNC oferir més funcions de cinc eixos.
Les funcions que abans només estaven disponibles en CNC de gamma alta ara també s'utilitzen en productes de gamma mitjana. Per als fabricants que mai han utilitzat la tecnologia de mecanitzat de cinc eixos, l'aplicació d'aquestes característiques 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 avantatges següents:
Reduir la necessitat d'eines especials;
Permet establir compensacions d'eines després de completar el programa de peces;
Donar suport al disseny de programes universals perquè els programes postprocessats es puguin utilitzar indistintament entre diferents màquines-eina;
Millorar la qualitat de l'acabat;
Es pot utilitzar per a màquines-eina amb diferents estructures, de manera que no cal indicar en el programa si el cargol o la peça gira al voltant del punt central. Perquè això es resoldrà amb els paràmetres del CNC.
Podem utilitzar l'exemple de compensació de la fresa de boles per il·lustrar per què els cinc eixos són especialment adequats per al processament de motlles. Per tal de compensar amb precisió el desplaçament de la fresa esfèrica quan la peça i l'eina giren al voltant de l'eix de pivot central, el CNC ha de ser capaç d'ajustar dinàmicament la quantitat de compensació de l'eina en les direccions X, Y i Z. Assegurar la continuïtat dels punts de contacte de tall de l'eina és beneficiós per millorar la qualitat de l'acabat.
A més, els usos del CNC de cinc eixos inclouen funcions relacionades amb la rotació de l'eina al voltant del cargol, funcions relacionades amb la rotació de la peça al voltant del cargol i funcions 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 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 tres components en les direccions dels eixos X, Y i Z. Com que en l'enginyeria de tall, l'eina pot fer moviments d'alimentació al llarg de la direcció de l'eix de rotació, tots aquests desplaçaments s'han d'actualitzar dinàmicament per tenir en compte l'orientació 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 segons el programa mitjançant ordres en la direcció de l'eix de rotació i l'eix lineal. Aquesta característica evita que el punt central de l'eina canviï amb el canvi d'eina. Això també significa que en el mecanitzat de cinc eixos, el desplaçament de l'eina es pot introduir directament com el mecanitzat de tres eixos, i també es pot explicar a través d'un altre programa posterior. Canvi de longitud de l'eina. Aquesta característica de girar l'eix per realitzar l'eix de moviment simplifica el postprocessament de la programació d'eines.
Utilitzant la mateixa funció, la màquina-eina també pot obtenir moviment de rotació girant la peça al voltant d'un eix de pivot central. El CNC recentment desenvolupat pot ajustar dinàmicament els desplaçaments fixos i els eixos de coordenades giratoris per adaptar-se al moviment de la peça. Quan els operadors utilitzen mètodes manuals per aconseguir una alimentació lenta de les màquines-eina, el sistema CNC també té un paper important. El nou sistema CNC desenvolupat també permet que l'eix avanci lentament en la direcció del vector de l'eina i també permet canviar 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 permeten als operadors utilitzar fàcilment el mètode de programació 3+2 que s'utilitza àmpliament actualment a la indústria del motlle quan utilitzen màquines-eina de cinc eixos. Tanmateix, a mesura que les noves capacitats de mecanitzat de cinc eixos es desenvolupen i s'accepten gradualment, les màquines de processament de motlles de cinc eixos poden ser més habituals.
