NC
(Numerical Control, más néven CNC) diszkrét digitális információk felhasználását jelenti a gépek és egyéb eszközök működésének vezérlésére, amelyeket csak a kezelő maga programozhat.
CNC
CNC technológia alkalmazása
A CNC technológia fejlődése meglehetősen gyors, ami nagymértékben javította a formafeldolgozás termelékenységét. Közülük a gyorsabb számítási sebességű CPU a CNC technológia fejlesztésének magja. A CPU fejlesztése nemcsak a számítási sebesség javítását jelenti, hanem maga a sebesség is magában foglalja a CNC technológia fejlesztését más szempontból is. Éppen azért, mert a CNC technológia az elmúlt években nagy változásokon ment keresztül, érdemes áttekinteni a CNC technológia jelenlegi alkalmazását a szerszámgyártó iparban.
Programblokk feldolgozási idő és egyebek Ahogy a CPU feldolgozási sebessége nő, és a CNC gyártók nagy sebességű CPU-kat alkalmaznak a magasan integrált CNC rendszerekhez, a CNC teljesítménye jelentősen javult. Egy érzékenyebb, reszponzívabb rendszer nem csupán nagyobb programfeldolgozási sebességet ér el. Valójában egy olyan rendszer, amely viszonylag nagy sebességgel képes feldolgozni az alkatrészprogramokat, lassú feldolgozó rendszerként is működhet, mert még egy teljesen működőképes CNC rendszerben is vannak olyan problémák, amelyek korlátokká válhatnak. A feldolgozási sebesség szűk keresztmetszete.
Jelenleg a legtöbb formagyár felismeri, hogy a nagy sebességű megmunkálás nem csupán rövid megmunkálási program-feldolgozási időt igényel. A helyzet sok szempontból hasonlít egy versenyautó vezetéséhez. Mindig a leggyorsabb autó nyeri a versenyt? Még egy autóverseny alkalmi nézője is tudja, hogy a sebességen kívül számos tényező befolyásolja a verseny kimenetelét.
Mindenekelőtt fontos a sofőr pályaismerete: tudnia kell, hol vannak az éles kanyarok, hogy megfelelően lelassíthasson, és biztonságosan és hatékonyan tudjon haladni. A nagy előtolási sebességű öntőformák feldolgozása során a CNC-ben feldolgozandó pályafigyelő technológia előre tájékozódhat az éles ívek megjelenéséről, és ez a funkció is ezt a szerepet tölti be.
Hasonlóképpen, a vezető reagálása a vezető egyéb mozgásaira és bizonytalanságaira hasonló a CNC szervo-visszacsatolási mennyiségéhez. A CNC szervo-visszacsatolása főként pozíció-visszajelzést, sebesség-visszacsatolást és aktuális visszajelzést tartalmaz.
Amikor egy pilóta körbehajt a pályán, mozgásának következetessége és az, hogy ügyesen tud-e fékezni és gyorsítani, nagyon fontos hatással van a pilóta helyszíni teljesítményére. Hasonlóan, a CNC rendszer harang alakú gyorsítás/lassítás és feldolgozandó pálya felügyeleti funkciói is lassú gyorsítást/lassítást használnak a hirtelen sebességváltozások helyett, hogy biztosítsák a szerszámgép zökkenőmentes gyorsulását.
Ezen kívül más hasonlóságok is vannak a versenyautók és a CNC rendszerek között. A versenymotor teljesítménye hasonló a CNC meghajtó eszközéhez és motorjához. A versenyautó súlya a szerszámgépben lévő mozgó alkatrészek súlyához hasonlítható. A versenyautó merevsége és szilárdsága hasonló a szerszámgép szilárdságához és merevségéhez. A CNC azon képessége, hogy kijavítsa az útvonal-specifikus hibákat, nagyon hasonlít a vezető azon képességére, hogy az autót a sávjában tartsa.
Egy másik, a jelenlegi CNC-hez hasonló helyzet az, hogy a nem a leggyorsabb versenyautók gyakran átfogó képességekkel rendelkező versenyzőket igényelnek. A múltban csak a csúcskategóriás CNC tudott nagy megmunkálási pontosságot biztosítani nagy sebességű vágás közben. Napjainkban a közép- és alsókategóriás CNC-k képesek a munkát kielégítően elvégezni. Bár a csúcskategóriás CNC a jelenleg elérhető legjobb teljesítményt nyújtja, fennáll annak a lehetősége is, hogy az Ön által használt alsó kategóriás CNC ugyanolyan feldolgozási jellemzőkkel rendelkezik, mint a hasonló termékek csúcskategóriás CNC-je. Korábban a CNC volt az a tényező, amely korlátozta a formafeldolgozás maximális előtolási sebességét, ma viszont a szerszámgép mechanikai szerkezete. Amikor a szerszámgép már a teljesítményhatáron van, a jobb CNC nem javítja tovább a teljesítményt. Képes CNC-rendszerek belső jellemzői
Íme néhány alapvető CNC-jellemző a jelenlegi formafeldolgozási folyamatban:
1. Íves felületek nem egységes racionális B-spline (NURBS) interpolációja
Ez a technológia egy görbe mentén interpolációt használ, ahelyett, hogy rövid egyenes vonalak sorozatát alkalmazná a görbe illesztéséhez. Ennek a technológiának az alkalmazása meglehetősen általánossá vált. Számos, a szerszámiparban jelenleg használt CAM szoftver lehetőséget biztosít alkatrészprogramok NURBS interpolációs formátumban történő előállítására. Ugyanakkor az erőteljes CNC öttengelyes interpolációs funkciókat és kapcsolódó funkciókat is biztosít. Ezek a tulajdonságok javítják a felületkezelés minőségét, javítják a motor egyenletesebb működését, növelik a vágási sebességet és lehetővé teszik a kisebb alkatrészprogramokat.
2. Kisebb oktatóegység
A legtöbb CNC rendszer a mozgási és pozicionálási utasításokat nem kisebb, mint 1 mikronos egységekben továbbítja a szerszámgép orsójának. A CPU feldolgozási teljesítményének javulásának teljes kihasználása után egyes CNC-rendszerek legkisebb utasítási egysége akár az 1 nanométert is elérheti (0.000001mm). A parancsegység 1000-szeres csökkentése után nagyobb feldolgozási pontosság érhető el, és a motor simábban működhet. A motor zökkenőmentes működése lehetővé teszi, hogy egyes szerszámgépek nagyobb gyorsulásokkal működjenek anélkül, hogy az ágyrezgés megnőne.
3. Haranggörbe gyorsulás/lassulás
Más néven S-görbe gyorsítás/lassítás vagy bejárásvezérlés. A lineáris gyorsítási módszerhez képest ezzel a módszerrel jobb gyorsulási hatás érhető el a szerszámgépen. Összehasonlítva más gyorsítási módszerekkel, beleértve a lineáris és exponenciális módszereket, a haranggörbe módszerrel kisebb pozicionálási hibák érhetők el.
4. A feldolgozandó pályák monitorozása
Ezt a technológiát széles körben használják, és számos teljesítménybeli különbséggel rendelkezik, amelyek megkülönböztetik az alsó kategóriás vezérlőrendszerek működését a felső kategóriás vezérlőrendszerek működésétől. Általánosságban elmondható, hogy a CNC program-előfeldolgozást valósít meg a megmunkálási pálya figyelésével, hogy biztosítsa a jobb gyorsítás/lassítás szabályozást. A különböző CNC-k teljesítményétől függően a feldolgozandó pálya figyeléséhez szükséges programmondatok száma kettőtől százig terjed, ami elsősorban az alkatrészprogram minimális feldolgozási idejétől és a gyorsítási/lassulási időállandótól függ. Általánosságban elmondható, hogy a feldolgozási követelmények teljesítéséhez legalább tizenöt feldolgozandó pályafigyelő programblokkra van szükség.
5. Digitális szervo vezérlés
A digitális szervorendszerek fejlődése olyan gyors, hogy a legtöbb szerszámgépgyártó ezt a rendszert választja a szerszámgépek szervovezérlő rendszereként. A rendszer használata után a CNC pontosabban tudja irányítani a szervorendszert, és a szerszámgép CNC általi vezérlése is precízebbé válik.
A digitális szervorendszer funkciói a következők:
1) Az áramhurok mintavételi sebessége megnövekszik, az áramhurok szabályozásának fejlesztésével párosulva, ezáltal csökkentve a motor hőmérséklet-emelkedését. Ezzel nem csak a motor élettartamát lehet meghosszabbítani, hanem a golyóscsavarnak átadott hőt is csökkenteni lehet, ezáltal javítva a csavar pontosságát. Ezenkívül a mintavételi sebesség növelése növelheti a sebességhurok erősítését is, ami hozzájárul a szerszámgép általános teljesítményének javításához.
2) Mivel sok új CNC nagy sebességű szekvenciákat használ a szervo hurokhoz való csatlakozáshoz, a CNC több működési információt szerezhet a motorról és a meghajtóeszközről a kommunikációs kapcsolaton keresztül. Ez javítja a szerszámgép karbantartási teljesítményét.
3) A folyamatos pozícióvisszacsatolás nagy pontosságú megmunkálást tesz lehetővé nagy sebességgel. A CNC-működési sebesség felgyorsulása a pozíció-visszacsatolási sebességet szűk keresztmetszetgé teszi, amely korlátozza a szerszámgépek futási sebességét. A hagyományos visszacsatolási módszernél a CNC és az elektronikus berendezések külső jeladójának mintavételezési sebességének változásával a visszacsatolási sebességet a jel típusa korlátozza. A soros visszacsatolás használatával ez a probléma jól megoldható lesz. Pontos visszacsatolási pontosság érhető el még akkor is, ha a szerszámgép nagyon nagy sebességgel működik.
6. Lineáris motor
Az elmúlt években a lineáris motorok teljesítménye és népszerűsége jelentősen javult, ezért sok megmunkálóközpont alkalmazta ezt az eszközt. A Fanuc a mai napig legalább 1,000 lineáris motort telepített. A GE Fanuc egyes fejlett technológiái lehetővé teszik, hogy a szerszámgépen lévő lineáris motor maximális kimenő ereje 15 500 N, maximális gyorsulása pedig 30 g. Más fejlett technológiák alkalmazása csökkentette a szerszámgépek méretét és súlyát, és nagymértékben javította a hűtési hatékonyságot. Mindezek a technológiai fejlesztések a lineáris motorok számára nagyobb előnyöket biztosítanak, mint a forgómotorok: nagyobb gyorsulás/lassulás; pontosabb pozicionálás szabályozás, nagyobb merevség; nagyobb megbízhatóság; belső dinamikus fékezés.
Külső kiegészítő funkciók: Nyitott CNC rendszer
A nyílt CNC rendszereket használó szerszámgépek rohamosan fejlődnek. A jelenleg elérhető kommunikációs rendszerek kommunikációs sebessége viszonylag nagy, ami különböző típusú nyitott CNC struktúrák megjelenését eredményezi. A legtöbb nyitott rendszer a szabványos PC nyitottságát a hagyományos CNC funkcionalitásával ötvözi. Ennek legnagyobb előnye, hogy még akkor is, ha a szerszámgép hardvere elavult, a nyitott CNC továbbra is lehetővé teszi, hogy a teljesítménye megváltozzon a meglévő technológiai és feldolgozási követelményeknek megfelelően. Az Open CNC-hez más funkciók is hozzáadhatók más szoftverek segítségével. Ezek a tulajdonságok szorosan összefügghetnek a formafeldolgozással, vagy nem sok közük lehet a formafeldolgozáshoz. A szerszámüzletben használt nyitott CNC rendszer általában a következő közös funkcióval rendelkezik:
Olcsó online kommunikáció;
Ethernet;
Adaptív vezérlési funkció;
Interfészek vonalkód-olvasókhoz, szerszámok sorozatszám-olvasóihoz és/vagy raklap-sorozatszám-rendszerekhez;
Lehetőség nagyszámú alkatrészprogram mentésére és szerkesztésére;
Tárolt programvezérlő információk gyűjtése;
Fájlfeldolgozási funkció;
CAD/CAM technológia integrációja és műhelytervezés;
Univerzális kezelőfelület.
Ez utóbbi pont rendkívül fontos. Mert egyre nagyobb az igény az egyszerűen kezelhető CNC-re a formafeldolgozásban. Ebben a koncepcióban az a legfontosabb, hogy a különböző CNC-k ugyanazzal a kezelőfelülettel rendelkezzenek. Általában a különböző szerszámgépek kezelőit külön kell képezni, mert a különböző típusú szerszámgépek, valamint a különböző gyártók által gyártott szerszámgépek eltérő CNC interfészt használnak. A nyitott CNC rendszerek lehetőséget adnak arra, hogy az egész üzlet ugyanazt a CNC vezérlőfelületet használja.
Mostantól a szerszámgép-tulajdonosok saját interfészt tervezhetnek a CNC műveletekhez, még akkor is, ha nem ismerik a C nyelvet. Ezenkívül a nyitott rendszerű vezérlő lehetővé teszi a különböző gépi üzemmódok egyedi igények szerinti beállítását. Ez lehetővé teszi a kezelők, programozók és karbantartó személyzet számára, hogy saját igényeiknek megfelelően konfigurálják a beállításokat. Használat közben csak a szükséges információk jelennek meg a képernyőn. Ennek a módszernek az alkalmazása csökkentheti a szükségtelen oldalmegjelenítést, és megkönnyítheti a CNC műveleteket.
Öttengelyes megmunkálás
A komplex formák gyártási folyamatában egyre inkább elterjedt az öttengelyes megmunkálás alkalmazása. Öttengelyes megmunkálással csökkenthető az alkatrész megmunkálásához szükséges szerszámok és/vagy szerszámgépek száma. A megmunkálási folyamathoz szükséges berendezések száma minimálisra csökken, miközben a teljes megmunkálási idő is csökken. A CNC-k egyre alkalmasabbakká válnak, így a CNC-gyártók több öttengelyes funkciót kínálhatnak.
Azokat a funkciókat, amelyek korábban csak a csúcskategóriás CNC-ben voltak elérhetők, ma már a középkategóriás termékekben is alkalmazzák. Azon gyártók számára, akik soha nem alkalmaztak öttengelyes megmunkálási technológiát, ezen jellemzők alkalmazása megkönnyíti az öttengelyes megmunkálást. A jelenlegi CNC technológia öttengelyes megmunkálásra történő alkalmazása az öttengelyes megmunkálásnak a következő előnyöket nyújtja:
Csökkentse a speciális szerszámok szükségességét;
Lehetővé teszi a szerszámkorrekciók beállítását az alkatrészprogram befejezése után;
Univerzális programok tervezésének támogatása, hogy az utófeldolgozott programok felcserélhetően használhatók legyenek a különböző szerszámgépek között;
Javítja a befejezés minőségét;
Különböző szerkezetű szerszámgépekhez használható, így nem kell a programban jelezni, hogy az orsó vagy a munkadarab forog-e a középpont körül. Mert ezt a CNC paraméterei fogják megoldani.
A golyós maró-kompenzáció példájával szemléltethetjük, hogy az öttengely miért különösen alkalmas a formafeldolgozásra. Annak érdekében, hogy pontosan kompenzálja a gömbmaró eltolását, amikor az alkatrész és a szerszám a központi forgástengely körül forog, a CNC-nek képesnek kell lennie arra, hogy dinamikusan állítsa be a szerszám korrekciós mértékét X, Y és Z irányban. A szerszám forgácsolási érintkezési pontjainak folytonosságának biztosítása előnyös a simítás minőségének javításában.
Ezenkívül az öttengelyes CNC-használatok közé tartoznak a szerszám orsó körüli forgatásával kapcsolatos szolgáltatások, az alkatrész orsó körüli elforgatásával kapcsolatos szolgáltatások, valamint olyan szolgáltatások, amelyek lehetővé teszik a kezelő számára a szerszámvektor manuális megváltoztatását.
Ha a szerszám középső tengelyét használja forgástengelyként, az eredeti szerszámhossz-eltolás a Z tengely irányában X, Y és Z irányú komponensekre lesz felosztva. Ezenkívül az eredeti szerszámátmérő-eltolás az X és Y tengely irányában szintén három komponensre van osztva az X, Y és Z tengely irányában. Mivel a forgácsológépészetben a szerszám a forgástengely iránya mentén előtolást tud végezni, ezeket az eltolásokat dinamikusan frissíteni kell, hogy figyelembe vegyék a folyamatosan változó szerszámtájolást.
Egy másik CNC-funkció, az úgynevezett "szerszám középponti programozás", lehetővé teszi a programozóknak, hogy meghatározzák a szerszám útvonalát és középponti sebességét. A CNC biztosítja, hogy a szerszám a programnak megfelelően mozogjon parancsokkal a forgástengely és a lineáris tengely irányában. Ez a funkció megakadályozza, hogy a szerszám középpontja megváltozzon a szerszámcserével együtt. Ez azt is jelenti, hogy az öttengelyes megmunkálásnál a szerszám eltolása közvetlenül megadható, mint a háromtengelyes megmunkálásnál, és egy másik utóprogramon keresztül is megmagyarázható. Változás a szerszám hosszában. Az orsó forgatásának ez a funkciója a mozgástengely megvalósítása érdekében leegyszerűsíti a szerszámprogramozás utófeldolgozását.
Ugyanezt a funkciót használva a szerszámgép a munkadarab központi forgástengelye körüli elforgatásával is képes forgó mozgást elérni. Az újonnan kifejlesztett CNC képes dinamikusan beállítani a rögzített eltolásokat és a forgó koordinátatengelyeket az alkatrész mozgásának megfelelően. Amikor a kezelők manuális módszerekkel érik el a szerszámgépek lassú előtolását, a CNC rendszer is fontos szerepet játszik. Az újonnan kifejlesztett CNC rendszer lehetővé teszi a tengely lassú előtolását a szerszámvektor irányába, valamint lehetővé teszi a szerszámcsúcs vektor irányának megváltoztatását a szerszámcsúcs pozíciójának megváltoztatása nélkül (lásd a fenti ábrát).
Ezek a funkciók lehetővé teszik a kezelők számára, hogy öttengelyes szerszámgépek használatakor egyszerűen használják a jelenleg a szerszámiparban széles körben használt 3+2 programozási módszert. Az új öttengelyes megmunkálási képességek fokozatos kifejlesztésével és elfogadásával azonban a valódi öttengelyes szerszámfeldolgozó gépek egyre gyakoribbá válhatnak.
