NC
(Чифрове керування, відоме як ЧПК) стосується використання дискретної цифрової інформації для керування роботою машин та інших пристроїв, які може програмувати лише сам оператор.
ЧПК
Застосування технології ЧПК
Технологія ЧПК розвивається досить швидко, що значно підвищило продуктивність обробки форм. Серед них центральний процесор із вищою швидкістю обчислень є ядром розвитку технології ЧПК. Удосконалення центрального процесора — це не лише підвищення швидкості обчислень, але й сама швидкість передбачає вдосконалення технології ЧПК в інших аспектах. Саме тому, що технологія ЧПК зазнала таких великих змін за останні роки, варто розглянути поточне застосування технології ЧПК у промисловості виробництва форм.
Час обробки програмного блоку та інше. Оскільки швидкість обробки ЦП зростає, а виробники ЧПК застосовують високошвидкісні ЦП у високоінтегрованих системах ЧПК, продуктивність ЧПК значно покращилася. Чуйніша система забезпечує більше, ніж просто вищу швидкість обробки програм. Насправді система, яка може обробляти програми деталей із відносно високою швидкістю, також може працювати як повільна система обробки, оскільки навіть повністю функціональна система ЧПК має деякі потенційні проблеми, які можуть стати обмеженнями. Вузьке місце швидкості обробки.
В даний час більшість заводів по виробництву форм усвідомлюють, що високошвидкісна обробка вимагає не тільки короткого часу обробки програми обробки. Багато в чому ситуація схожа на водіння гоночного автомобіля. Чи завжди виграє гонку найшвидший автомобіль? Навіть випадковий глядач автомобільних перегонів знає, що на результат перегонів, крім швидкості, впливає багато факторів.
Перш за все, важливе знання водієм траси: він повинен знати, де знаходяться круті повороти, щоб належним чином уповільнити швидкість і пройти їх безпечно та ефективно. У процесі обробки прес-форм на високих швидкостях подачі технологія моніторингу траєкторії, що обробляється в ЧПУ, може заздалегідь отримати інформацію про появу різких кривих, і ця функція відіграє ту ж роль.
Подібним чином, реакція драйвера на інші рухи водія та невизначеність подібна до кількості зворотного зв’язку сервоприводу в ЧПК. Зворотний зв'язок сервоприводу в ЧПУ в основному включає зворотний зв'язок за положенням, зворотний зв'язок по швидкості та зворотний зв'язок по струму.
Коли водій їздить по трасі, послідовність його рухів і те, чи вміє він вміло гальмувати та прискорюватися, мають дуже важливий вплив на продуктивність водія на місці. Подібним чином функції прискорення/уповільнення у формі дзвона та моніторингу траєкторії, що підлягає обробці, системи ЧПК використовують повільне прискорення/уповільнення замість різких змін швидкості, щоб забезпечити плавне прискорення верстата.
Крім того, є й інші подібності між гоночними автомобілями та системами ЧПУ. Потужність гоночного двигуна подібна до приводу ЧПУ та двигуна. Вага гоночного автомобіля порівнянна з вагою рухомих компонентів верстата. Жорсткість і міцність гоночного автомобіля подібні до міцності і жорсткості верстата. Здатність ЧПК виправляти помилки, характерні для шляху, дуже схожа на здатність водія тримати автомобіль на смузі руху.
Інша ситуація, подібна до нинішнього CNC, полягає в тому, що ті гоночні автомобілі, які не є найшвидшими, часто потребують водіїв із всеосяжними навичками. У минулому лише високоякісні ЧПК могли забезпечити високу точність обробки під час різання на високій швидкості. Сьогодні ЧПК середнього та низького класу мають можливості виконувати роботу задовільно. Незважаючи на те, що високоякісні ЧПК мають найкращу доступну на даний момент продуктивність, існує ймовірність того, що низькоякісні ЧПК, які ви використовуєте, мають такі самі характеристики обробки, як і високоякісні ЧПК у подібних продуктах. У минулому чинником, який обмежував максимальну швидкість подачі для обробки прес-форм, був ЧПУ, але сьогодні це механічна структура верстата. Коли верстат уже на межі своєї продуктивності, кращий ЧПУ не покращить продуктивність далі. Внутрішні характеристики систем ЧПК Picture
Нижче наведено деякі основні характеристики ЧПК у поточному процесі обробки прес-форм:
1. Нерівномірна раціональна B-сплайн (NURBS) інтерполяція кривих поверхонь
Ця технологія використовує інтерполяцію вздовж кривої замість використання серії коротких прямих ліній для підгонки кривої. Застосування цієї технології стало досить поширеним. Багато програмного забезпечення CAM, яке зараз використовується в прес-формах, надають можливість генерувати програми деталей у форматі інтерполяції NURBS. У той же час потужний ЧПК також забезпечує п’ятиосьову інтерполяцію та пов’язані функції. Ці властивості підвищують якість обробки поверхні, покращують більш плавну роботу двигуна, збільшують швидкість різання та дозволяють виконувати менші програми обробки деталей.
2. Менший блок інструкцій
Більшість систем ЧПК передають інструкції щодо руху та позиціонування на шпиндель верстата в одиницях не менше ніж 1 мікрон. Після повного використання переваг удосконалення обчислювальної потужності ЦП найменший блок інструкцій деяких систем ЧПК може навіть досягати 1 нанометра (0.000001 мм). Після зменшення командного блоку в 1000 разів можна отримати вищу точність обробки і двигун може працювати більш плавно. Плавна робота двигуна дозволяє деяким верстатам працювати з більш високими прискореннями без збільшення вібрації станини.
3. Прискорення/уповільнення за кривою Белла
Також називається S-крива прискорення/уповільнення або керування повзучим рухом. У порівнянні з методом лінійного прискорення, цей метод може досягти кращого ефекту прискорення верстата. У порівнянні з іншими методами прискорення, включаючи лінійні та експоненціальні методи, метод дзвоноподібної кривої може досягти менших похибок позиціонування.
4. Моніторинг треків, що підлягають обробці
Ця технологія широко використовується та має численні відмінності в продуктивності, які відрізняють її роботу в системах керування нижчого рівня від того, як вона працює в системах керування високого рівня. Загалом ЧПК реалізує програмну попередню обробку через моніторинг траєкторії обробки, щоб забезпечити кращий контроль прискорення/уповільнення. Залежно від продуктивності різних ЧПК кількість програмних блоків, необхідних для моніторингу траєкторії, що обробляється, коливається від двох до сотень, що в основному залежить від мінімального часу обробки програми обробки деталей і постійної часу прискорення/уповільнення. Взагалі кажучи, щоб задовольнити вимоги до обробки, необхідно щонайменше п'ятнадцять програмних блоків моніторингу траєкторії для обробки.
5. Цифрове сервокерування
Розвиток цифрових сервосистем настільки швидкий, що більшість виробників верстатів обирають цю систему як систему сервокерування для верстатів. Після використання цієї системи ЧПК може більш своєчасно керувати сервосистемою, а також стає більш точним керування ЧПК верстатом.
Функції цифрової сервосистеми такі:
1) Швидкість вибірки контуру струму буде збільшена разом із покращенням керування контуром струму, тим самим зменшуючи підвищення температури двигуна. Таким чином можна не тільки подовжити термін служби двигуна, але й зменшити тепло, що передається кульковому гвинту, тим самим покращуючи точність гвинта. Крім того, збільшення швидкості вибірки також може збільшити посилення контуру швидкості, що допомагає покращити загальну продуктивність верстата.
2) Оскільки багато нових ЧПК використовують високошвидкісні послідовності для підключення до контурів сервоприводу, ЧПК може отримати більше робочої інформації про двигун і приводний пристрій через канал зв’язку. Це покращує експлуатаційні характеристики верстата.
3) Безперервний зворотний зв'язок позиції дозволяє виконувати високоточну обробку на високих швидкостях. Прискорення швидкості роботи з ЧПК робить швидкість зворотного зв’язку позиції вузьким місцем, що обмежує швидкість роботи верстатів. У традиційному методі зворотного зв’язку, оскільки швидкість дискретизації зовнішнього кодера ЧПУ та електронного обладнання змінюється, швидкість зворотного зв’язку обмежується типом сигналу. Використовуючи послідовний зворотний зв'язок, ця проблема буде добре вирішена. Точна точність зворотного зв'язку досягається навіть тоді, коли верстат працює на дуже високих швидкостях.
6. Лінійний двигун
За останні роки продуктивність і популярність лінійних двигунів значно покращилися, тому багато обробних центрів взяли на озброєння цей пристрій. На сьогоднішній день Fanuc встановив щонайменше 1000 лінійних двигунів. Деякі з передових технологій GE Fanuc дозволяють лінійному двигуну на верстаті мати максимальну вихідну силу 15 500 Н і максимальне прискорення 30 g. Застосування інших передових технологій зменшило розмір і вагу верстатів і значно підвищило ефективність охолодження. Усі ці технологічні досягнення дають лінійним двигунам більші переваги порівняно з роторними: вищі швидкості прискорення/уповільнення; точніший контроль позиціонування, більш висока жорсткість; більш висока надійність; внутрішній динамічний гальмівний хід.
Зовнішні додаткові функції: Відкрита система ЧПУ
Верстати, що використовують відкриті системи ЧПУ, швидко розвиваються. Швидкості зв’язку наявних на даний момент систем зв’язку відносно високі, що призвело до появи різних типів відкритих структур ЧПУ. Більшість відкритих систем поєднують відкритість стандартного ПК із функціональністю традиційного ЧПК. Найбільша перевага цього полягає в тому, що навіть якщо апаратне забезпечення верстата застаріє, відкрите ЧПК все одно дозволяє змінювати його продуктивність відповідно до існуючих технологій і вимог до обробки. Інші функції можна додати до Open CNC за допомогою іншого програмного забезпечення. Ці властивості можуть бути тісно пов’язані з обробкою форми, або вони можуть мати мало спільного з обробкою форми. Як правило, відкрита система ЧПК, яка використовується в прес-формах, має такі загальні параметри функцій:
Недороге онлайн спілкування;
Ethernet;
Функція адаптивного контролю;
Інтерфейси для зчитувачів штрих-кодів, зчитувачів серійних номерів інструментів та/або систем серійних номерів палет;
Можливість збереження та редагування великої кількості програм обробки деталей;
Збір збереженої керуючої інформації програми;
Функція обробки файлів;
Інтеграція технології CAD/CAM і планування майстерні;
Універсальний робочий інтерфейс.
Цей останній пункт є надзвичайно важливим. Тому що зростає попит на прості в управлінні ЧПК у обробці форм. У цій концепції найважливішим є те, що різні ЧПК мають однаковий операційний інтерфейс. Загалом, операторів різних верстатів необхідно навчати окремо, оскільки різні типи верстатів, а також верстати, вироблені різними виробниками, використовують різні інтерфейси ЧПК. Відкриті системи ЧПК створюють можливість для всього цеху використовувати той самий інтерфейс керування ЧПК.
Тепер власники верстатів можуть створювати власний інтерфейс для операцій з ЧПК, навіть якщо вони не знають мови C. Крім того, контролер відкритої системи дозволяє встановлювати різні режими роботи машини відповідно до індивідуальних потреб. Це дозволяє операторам, програмістам і обслуговуючому персоналу налаштовувати параметри відповідно до власних потреб. Під час використання на екрані з’являється лише необхідна інформація. Застосування цього методу може зменшити непотрібне відображення сторінок і спростити операції ЧПК.
П'ятиосьова обробка
У процесі виготовлення складних прес-форм все більшого поширення набуває п'ятиосьова обробка. Використовуючи п’ятиосьову обробку, можна зменшити кількість інструменту та/або верстатів, необхідних для обробки деталі. Кількість обладнання, необхідного для процесу обробки, буде мінімізовано, а загальний час обробки також зменшено. ЧПК стають дедалі більш потужними, що дозволяє виробникам ЧПК пропонувати більше п’ятиосьових функцій.
Функції, які раніше були доступні лише в високоякісних ЧПК, тепер також використовуються в продуктах середнього класу. Для тих виробників, які ніколи не використовували технологію п’ятиосьової обробки, застосування цих функцій полегшує п’ятиосьову обробку. Застосування поточної технології ЧПК до п’ятиосьової обробки дає п’ятиосьовій обробці такі переваги:
Зменшити потребу в спеціальних інструментах;
Дозволяє встановлювати корекції інструменту після завершення програми обробки деталей;
Підтримуйте розробку універсальних програм, щоб програми після обробки могли взаємозамінно використовуватися між різними верстатами;
Підвищення якості обробки;
Його можна використовувати для верстатів з різною конструкцією, так що не потрібно вказувати в програмі, шпиндель або заготовка обертається навколо центральної точки. Тому що це буде вирішено параметрами ЧПУ.
Ми можемо використати приклад компенсації кульової фрези, щоб проілюструвати, чому п’ятиосьова особливо підходить для обробки форм. Щоб точно компенсувати зсув сферичної фрези, коли деталь і інструмент обертаються навколо центральної осі повороту, ЧПК повинен мати можливість динамічно регулювати величину компенсації інструмента в напрямках X, Y і Z. Забезпечення безперервності контактних точок різання інструменту сприяє покращенню якості обробки.
Крім того, п’ятиосьове ЧПК використовує функції, пов’язані з обертанням інструменту навколо шпинделя, функції, пов’язані з обертанням деталі навколо шпинделя, а також функції, які дозволяють оператору вручну змінювати вектор інструменту.
Якщо центральна вісь інструмента використовується як вісь обертання, початкове зміщення довжини інструменту в напрямку осі Z буде розділено на компоненти в напрямках X, Y і Z. Крім того, оригінальне зміщення діаметра інструменту в напрямках осей X і Y також ділиться на три компоненти в напрямках осей X, Y і Z. Оскільки в техніці різання інструмент може здійснювати рухи подачі вздовж напрямку осі обертання, усі ці зсуви повинні динамічно оновлюватися для врахування безперервної зміни орієнтації інструменту.
Інша функція ЧПК під назвою «програмування центральної точки інструменту» дозволяє програмістам визначати шлях і швидкість центральної точки інструменту. ЧПК забезпечує рух інструменту відповідно до програми за допомогою команд у напрямку осі обертання та лінійної осі. Ця функція запобігає зміні центральної точки інструменту при зміні інструменту. Це також означає, що при п’ятиосьовій обробці зміщення інструмента можна вводити безпосередньо, як і при тривісній обробці, і це також можна пояснити за допомогою іншої пост-програми. Зміна довжини інструменту. Ця функція обертання шпинделя для реалізації осі руху спрощує постобробку програмування інструменту.
Використовуючи ту саму функцію, верстат також може отримати обертальний рух шляхом обертання заготовки навколо центральної поворотної осі. Нещодавно розроблений ЧПК може динамічно регулювати фіксовані зміщення та обертові осі координат відповідно до руху деталі. Коли оператори використовують ручні методи для досягнення повільної подачі верстатів, система ЧПК також відіграє важливу роль. Нещодавно розроблена система ЧПК також дозволяє осі повільно подавати в напрямку вектора інструменту, а також дозволяє змінювати напрямок вектора вершини інструмента без зміни положення вершини інструмента (див. малюнок вище).
Ці функції дозволяють операторам легко використовувати метод програмування 3+2, який наразі широко використовується у промисловості прес-форм під час використання п’ятиосьових верстатів. Однак у міру того, як нові можливості п’ятиосьової обробки поступово розробляються та приймаються, справжні п’ятиосьові верстати для обробки форм можуть стати більш поширеними.
