НК
(Цифрово управление, наричано CNC) се отнася до използването на дискретна цифрова информация за управление на работата на машини и други устройства, които могат да бъдат програмирани само от самия оператор
ЦПУ
Приложение на CNC технологията
Развитието на CNC технологията е доста бързо, което значително подобри производителността на обработката на матрицата. Сред тях CPU с по-висока изчислителна скорост е в основата на развитието на CNC технологията. Подобряването на CPU не е само подобряване на изчислителната скорост, но самата скорост включва и подобряване на CNC технологията в други аспекти. Точно защото CNC технологията претърпя толкова големи промени през последните години, заслужава да направим преглед на текущото приложение на CNC технологията в индустрията за производство на форми.
Време за обработка на програмни блокове и други Тъй като скоростта на обработка на CPU се увеличава и производителите на CNC прилагат високоскоростни CPU към силно интегрирани CNC системи, производителността на CNC се подобрява значително. Една по-отзивчива, отзивчива система постига повече от просто по-високи скорости на обработка на програмата. Всъщност система, която може да обработва програми за детайли с относително висока скорост, може също да работи като бавна система за обработка, тъй като дори една напълно функционална CNC система има някои потенциални проблеми, които могат да се превърнат в ограничения. Тесното място на скоростта на обработка.
Понастоящем повечето фабрики за формовъчни форми осъзнават, че високоскоростната обработка изисква повече от просто кратко време за обработка на програмата за обработка. В много отношения ситуацията е подобна на шофирането на състезателна кола. Винаги ли най-бързата кола печели състезанието? Дори случаен зрител на автомобилно състезание знае, че има много фактори освен скоростта, които влияят на резултата от състезанието.
На първо място, познаването на пистата на водача е важно: той трябва да знае къде са острите завои, за да намали скоростта по подходящ начин и да ги преодолее безопасно и ефективно. В процеса на обработка на форми при високи скорости на подаване, технологията за наблюдение на траекторията, която ще се обработва в CNC, може да получи предварително информация за появата на остри криви и тази функция играе същата роля.
По същия начин, отзивчивостта на водача към други движения и несигурност на водача е подобна на количеството серво обратна връзка в CNC. Серво обратната връзка в CNC включва главно обратна връзка за позиция, обратна връзка за скорост и обратна връзка по ток.
Когато един пилот кара по пистата, последователността на неговите движения и дали той може умело да спира и ускорява, имат много важно влияние върху представянето на водача на място. По подобен начин функциите за следене на камбанообразното ускорение/забавяне и траекторията, която трябва да бъде обработена, на CNC системата използват бавно ускорение/забавяне вместо внезапни промени в скоростта, за да осигурят плавно ускорение на машинния инструмент.
Освен това има и други прилики между състезателните коли и CNC системите. Мощността на състезателния двигател е подобна на CNC задвижващото устройство и двигателя. Теглото на състезателната кола е сравнимо с теглото на движещите се компоненти в машината. Твърдостта и здравината на състезателната кола са подобни на здравината и твърдостта на машинния инструмент. Способността на CNC да коригира грешки, специфични за пътя, е много подобна на способността на водача да задържи кола в лентата си.
Друга ситуация, подобна на сегашното CNC, е, че онези състезателни автомобили, които не са най-бързите, често изискват шофьори с всеобхватни умения. В миналото само CNC от висок клас можеше да осигури висока точност на обработка при рязане с висока скорост. Днес CNC от среден и нисък клас имат възможностите да свършат работата задоволително. Въпреки че CNC от висок клас има най-добрата налична производителност в момента, съществува също така възможността CNC от нисък клас, което използвате, да има същите характеристики на обработка като CNC от висок клас в подобни продукти. В миналото факторът, който ограничаваше максималната скорост на подаване при обработка на матрици, беше ЦПУ, но днес това е механичната структура на машинния инструмент. Когато машинният инструмент вече е на границата на производителността си, по-доброто ЦПУ няма да подобри повече производителността. Вътрешни характеристики на Picture CNC системи
Следват някои основни CNC характеристики в текущия процес на обработка на матрицата:
1. Неравномерна рационална B-сплайн (NURBS) интерполация на извити повърхности
Тази технология използва интерполация по крива, вместо да използва поредица от къси прави линии, за да пасне на кривата. Приложението на тази технология стана доста често срещано. Много CAM софтуер, използван в момента в производството на форми, предоставят опция за генериране на програми за детайли във формат за интерполация NURBS. В същото време мощното ЦПУ също така предоставя функции за интерполация по пет оси и свързани функции. Тези свойства повишават качеството на повърхностните покрития, подобряват по-плавната работа на двигателя, увеличават скоростите на рязане и позволяват програми за по-малки части.
2. По-малък блок с инструкции
Повечето CNC системи предават инструкции за движение и позициониране към шпиндела на машинния инструмент в единици не по-малко от 1 микрон. След като се възползва напълно от подобрението в мощността на обработка на процесора, най-малката единица с инструкции на някои CNC системи може дори да достигне 1 нанометър (0.000001 mm). След като командният блок бъде намален с 1000 пъти, може да се постигне по-висока точност на обработка и двигателят може да работи по-плавно. Плавната работа на двигателя позволява на някои машинни инструменти да работят при по-високи ускорения без увеличаване на вибрациите на леглото.
3. Ускоряване/забавяне по камбанообразната крива
Нарича се още ускорение/забавяне на S-кривата или контрол на пълзенето. В сравнение с метода на линейно ускорение, този метод може да постигне по-добър ефект на ускорение на машинния инструмент. В сравнение с други методи за ускорение, включително линейни и експоненциални методи, методът на камбановидната крива може да постигне по-малки грешки при позициониране.
4. Мониторинг на следите за обработка
Тази технология се използва широко и има множество разлики в производителността, които разграничават начина, по който работи в системи за управление от нисък клас, от начина, по който работи в системи за управление от висок клас. Най-общо казано, CNC прилага програмна предварителна обработка чрез мониторинг на траекторията на обработка, за да осигури по-добро управление на ускорението/забавянето. В зависимост от производителността на различните CNC, броят на програмните блокове, необходими за наблюдение на траекторията, която трябва да се обработва, варира от два до стотици, което зависи главно от минималното време за обработка на програмата за детайли и времевата константа на ускорение/забавяне. Най-общо казано, за да се изпълнят изискванията за обработка, са необходими най-малко петнадесет програмни блока за наблюдение на траекторията, които трябва да бъдат обработени.
5. Цифрово серво управление
Развитието на дигиталните серво системи е толкова бързо, че повечето производители на металообработващи машини избират тази система като система за серво управление за машинни инструменти. След използването на тази система, CNC може да управлява серво системата по-навременно и контролът на CNC върху машинния инструмент също става по-прецизен.
Функциите на цифровата серво система са както следва:
1) Скоростта на вземане на проби от токовия контур ще бъде увеличена, заедно с подобряването на контрола на токовия контур, като по този начин ще се намали повишаването на температурата на двигателя. По този начин не само може да се удължи животът на двигателя, но и топлината, предадена на сферичния винт, може да се намали, като по този начин се подобри точността на винта. В допълнение, увеличаването на скоростта на вземане на проби може също да увеличи усилването на скоростния контур, което спомага за подобряване на цялостната производителност на машинния инструмент.
2) Тъй като много нови ЦПУ използват високоскоростни последователности за свързване към серво вериги, ЦПУ може да получи повече работна информация за двигателя и задвижващото устройство чрез комуникационната връзка. Това подобрява ефективността на поддръжката на машинния инструмент.
3) Непрекъснатата обратна връзка за позиция позволява високо прецизна обработка при високи скорости. Ускоряването на скоростта на работа с ЦПУ прави скоростта на обратната връзка за позицията да се превърне в пречка, ограничаваща скоростта на работа на машинните инструменти. При традиционния метод за обратна връзка, тъй като скоростта на семплиране на външния енкодер на ЦПУ и електронното оборудване се променя, скоростта на обратната връзка е ограничена от типа на сигнала. Използвайки серийна обратна връзка, този проблем ще бъде добре решен. Прецизната точност на обратната връзка се постига дори когато машината работи на много високи скорости.
6. Линеен двигател
През последните години производителността и популярността на линейните двигатели се подобриха значително, така че много обработващи центрове възприеха това устройство. Към днешна дата Fanuc е инсталирал поне 1000 линейни мотора. Някои от усъвършенстваните технологии на GE Fanuc позволяват на линейния двигател на машинния инструмент да има максимална изходна сила от 15 500 N и максимално ускорение от 30 g. Прилагането на други модерни технологии намали размера и теглото на машинните инструменти и значително подобри ефективността на охлаждане. Всички тези технологични постижения дават на линейните двигатели по-големи предимства от ротационните двигатели: по-високи скорости на ускорение/забавяне; по-точен контрол на позиционирането, по-висока твърдост; по-висока надеждност; вътрешно динамично спирачно движение.
Външни допълнителни функции: Отворена CNC система
Машините, използващи отворени CNC системи, се развиват бързо. Скоростите на комуникация на наличните в момента комуникационни системи са сравнително високи, което води до появата на различни видове отворени CNC структури. Повечето отворени системи комбинират отвореността на стандартния компютър с функционалността на традиционното ЦПУ. Най-голямата полза от това е, че дори ако хардуерът на машинния инструмент остарее, отвореното ЦПУ все още позволява неговата производителност да се променя със съществуващите технологии и изисквания за обработка. Други функции могат да се добавят към Open CNC с помощта на друг софтуер. Тези свойства могат да бъдат тясно свързани с обработката на мухъл или могат да имат малко общо с обработката на мухъл. Обикновено отворената CNC система, използвана в цеха за формовки, има следните общи функционални опции:
Евтини онлайн комуникации;
Етернет;
Функция за адаптивно управление;
Интерфейси за четци на баркод, четци за сериен номер на инструменти и/или системи за сериен номер на палети;
Възможност за запазване и редактиране на голям брой части от програми;
Събиране на съхранена програмна контролна информация;
Функция за обработка на файлове;
Интегриране на CAD/CAM технология и планиране на цеха;
Универсален интерфейс за работа.
Тази последна точка е изключително важна. Тъй като има нарастващо търсене на лесни за управление ЦПУ при обработката на матрици. В тази концепция най-важното е различните ЦПУ да имат един и същ работен интерфейс. По принцип операторите на различни металорежещи машини трябва да бъдат обучавани поотделно, тъй като различните типове металорежещи машини, както и машините, произведени от различни производители, използват различни CNC интерфейси. Отворените CNC системи създават възможност целият магазин да използва един и същ CNC контролен интерфейс.
Сега собствениците на металорежещи машини могат да проектират свой собствен интерфейс за CNC операции, дори и да не знаят езика C. В допълнение, контролерът на отворената система позволява да се задават различни режими на работа на машината според индивидуалните нужди. Това позволява на операторите, програмистите и персонала по поддръжката да конфигурират настройките според собствените си изисквания. Когато се използва, на екрана се появява само конкретната информация, от която се нуждаят. Възприемането на този метод може да намали ненужното показване на страници и да помогне за опростяване на CNC операциите.
Пет осна обработка
В процеса на производство на сложни форми, приложението на петосна обработка става все по-широко разпространено. Използвайки обработка с пет оси, броят на инструментите и/или машинните инструменти, необходими за обработката на част, може да бъде намален. Броят на оборудването, необходимо за процеса на обработка, ще бъде сведен до минимум, докато общото време за обработка също ще бъде намалено. ЦПУ стават все по-способни, което позволява на производителите на ЦПУ да предлагат повече петосни функции.
Функциите, които преди бяха налични само в CNC от висок клас, сега се използват и в продукти от среден клас. За онези производители, които никога не са използвали технология за петосна обработка, прилагането на тези функции прави обработката по пет оси по-лесна. Прилагането на текущата CNC технология за обработка по пет оси дава следните предимства на обработката по пет оси:
Намалете нуждата от специални инструменти;
Позволява да се задават корекции на инструмента след завършване на програмата за детайли;
Подкрепете дизайна на универсални програми, така че пост-обработените програми да могат да се използват взаимозаменяемо между различни машинни инструменти;
Подобряване на качеството на довършителните работи;
Може да се използва за металорежещи машини с различни структури, така че не е необходимо да се посочва в програмата дали шпинделът или детайлът се въртят около централната точка. Защото това ще се реши от параметрите на ЦПУ.
Можем да използваме примера с компенсацията на фрезата за топкова фреза, за да илюстрираме защо петосовият фрез е особено подходящ за обработка на матрици. За да компенсира точно отместването на сферичната фреза, когато детайлът и инструментът се въртят около централната ос на въртене, CNC трябва да може динамично да регулира размера на компенсация на инструмента в посоките X, Y и Z. Осигуряването на непрекъснатост на режещите контактни точки на инструмента е от полза за подобряване на качеството на завършване.
Освен това употребите с пет оси на CNC включват функции, свързани с въртене на инструмента около шпиндела, функции, свързани с въртене на детайла около шпиндела, и функции, които позволяват на оператора ръчно да променя вектора на инструмента.
Когато централната ос на инструмента се използва като ос на въртене, първоначалното изместване на дължината на инструмента в посоката на оста Z ще бъде разделена на компоненти в посоките X, Y и Z. В допълнение, първоначалното изместване на диаметъра на инструмента в посоките на осите X и Y също е разделено на три компонента в посоките на осите X, Y и Z. Тъй като в техниката на рязане инструментът може да прави движения на подаване по посоката на оста на въртене, всички тези отмествания трябва да бъдат динамично актуализирани, за да се отчете непрекъснато променящата се ориентация на инструмента.
Друга CNC функция, наречена „програмиране на централната точка на инструмента“, позволява на програмистите да определят пътя и скоростта на централната точка на инструмента. CNC гарантира, че инструментът се движи според програмата чрез команди в посоката на оста на въртене и линейната ос. Тази функция предотвратява промяната на централната точка на инструмента със смяната на инструмента. Това също така означава, че при обработка с пет оси отместването на инструмента може да бъде директно въведено като обработка с три оси и може също да бъде обяснено чрез друга пост-програма. Промяна в дължината на инструмента. Тази функция за въртене на шпиндела за реализиране на оста на движение опростява последващата обработка на програмирането на инструмента.
Използвайки същата функция, машинният инструмент може също да получи въртеливо движение чрез завъртане на детайла около централна ос на въртене. Новоразработеното ЦПУ може динамично да регулира фиксирани отмествания и въртящи се координатни оси, за да съответства на движението на детайла. Когато операторите използват ръчни методи за постигане на бавно подаване на машинни инструменти, CNC системата също играе важна роля. Новоразработената CNC система също така позволява на оста да се подава бавно в посоката на вектора на инструмента и също така позволява посоката на вектора на върха на инструмента да се променя, без да се променя позицията на върха на инструмента (вижте илюстрацията по-горе).
Тези функции позволяват на операторите лесно да използват метода за програмиране 3+2, който понастоящем се използва широко в производството на форми, когато използват металорежещи машини с пет оси. Въпреки това, тъй като новите възможности за обработка с пет оси постепенно се разработват и приемат, истинските машини за обработка на матрици с пет оси може да станат по-често срещани.
