NC
(Numerieke besturing, ook wel CNC genoemd) verwijst naar het gebruik van discrete digitale informatie om de werking van machines en andere apparaten te besturen, die alleen door de operator zelf kunnen worden geprogrammeerd
CNC
CNC-technologietoepassing
De ontwikkeling van CNC-technologie gaat vrij snel, wat de productiviteit van de matrijsverwerking aanzienlijk heeft verbeterd. Onder hen vormt een CPU met hogere rekensnelheid de kern van de ontwikkeling van CNC-technologie. De verbetering van de CPU is niet alleen de verbetering van de rekensnelheid, maar de snelheid zelf houdt ook de verbetering van de CNC-technologie in andere aspecten in. Juist omdat de CNC-technologie de afgelopen jaren zulke grote veranderingen heeft ondergaan, is het de moeite waard om stil te staan bij de huidige toepassing van CNC-technologie in de matrijzenbouwindustrie.
Verwerkingstijd van programmablokken en andere Naarmate de CPU-verwerkingssnelheid toeneemt en CNC-fabrikanten snelle CPU's toepassen op sterk geïntegreerde CNC-systemen, zijn de CNC-prestaties aanzienlijk verbeterd. Een responsiever, responsiever systeem bereikt meer dan alleen hogere programmaverwerkingssnelheden. In feite kan een systeem dat onderdeelprogramma's met relatief hoge snelheid kan verwerken, ook werken als een langzaam verwerkingssysteem, omdat zelfs een volledig functioneel CNC-systeem een aantal potentiële problemen heeft die beperkingen kunnen worden. Knelpunt van verwerkingssnelheid.
Momenteel realiseren de meeste matrijzenfabrieken zich dat snelle bewerking meer vergt dan alleen een korte verwerkingstijd van het bewerkingsprogramma. In veel opzichten is de situatie vergelijkbaar met het besturen van een raceauto. Wint de snelste auto altijd de race? Zelfs een occasionele toeschouwer van een autorace weet dat er naast snelheid nog veel meer factoren zijn die de uitkomst van een race beïnvloeden.
In de eerste plaats is de kennis van het circuit van belang: hij moet weten waar de scherpe bochten zich bevinden om op de juiste wijze te kunnen vertragen en deze veilig en efficiënt te kunnen nemen. Bij het verwerken van mallen met hoge voedingssnelheden kan de trajectbewakingstechnologie die in de CNC moet worden verwerkt vooraf informatie verkrijgen over het verschijnen van scherpe bochten, en deze functie speelt dezelfde rol.
Op dezelfde manier is de reactiesnelheid van een bestuurder op andere bewegingen en onzekerheden van de bestuurder vergelijkbaar met de hoeveelheid servofeedback in een CNC. Servofeedback in CNC omvat voornamelijk positiefeedback, snelheidsfeedback en stroomfeedback.
Wanneer een coureur over het circuit rijdt, hebben de consistentie van zijn bewegingen en de vraag of hij vakkundig kan remmen en accelereren een zeer belangrijke invloed op de prestaties van de coureur ter plaatse. Op dezelfde manier gebruiken de klokvormige acceleratie/deceleratie- en te verwerken trajectbewakingsfuncties van het CNC-systeem langzame acceleratie/deceleratie in plaats van plotselinge snelheidsveranderingen om een soepele acceleratie van de werktuigmachine te garanderen.
Daarnaast zijn er nog meer overeenkomsten tussen racewagens en CNC-systemen. Het vermogen van de racemotor is vergelijkbaar met het CNC-aandrijfapparaat en de motor. Het gewicht van de racewagen is vergelijkbaar met het gewicht van de bewegende onderdelen in de werktuigmachine. De stijfheid en sterkte van de racewagen zijn vergelijkbaar met de sterkte en stijfheid van de werktuigmachine. Het vermogen van de CNC om padspecifieke fouten te corrigeren lijkt sterk op het vermogen van een bestuurder om een auto op zijn rijstrook te houden.
Een andere situatie die vergelijkbaar is met de huidige CNC is dat racewagens die niet de snelste zijn, vaak bestuurders met uitgebreide vaardigheden vereisen. In het verleden kon alleen geavanceerde CNC een hoge bewerkingsnauwkeurigheid garanderen bij het snijden op hoge snelheid. Tegenwoordig beschikken mid- en low-end CNC's over de mogelijkheden om de klus naar tevredenheid te klaren. Hoewel high-end CNC de beste prestaties levert die momenteel beschikbaar zijn, bestaat de mogelijkheid dat de low-end CNC die u gebruikt dezelfde verwerkingseigenschappen heeft als de high-end CNC in vergelijkbare producten. Vroeger was de CNC de factor die de maximale voedingssnelheid voor matrijsverwerking beperkte, maar tegenwoordig is dat de mechanische structuur van de werktuigmachine. Wanneer de werktuigmachine al op zijn prestatielimiet zit, zal een betere CNC de prestaties niet verder verbeteren. Intrinsieke kenmerken van Picture CNC-systemen
Hieronder volgen enkele fundamentele CNC-kenmerken in het huidige matrijsverwerkingsproces:
1. Niet-uniforme rationele B-spline (NURBS) interpolatie van gebogen oppervlakken
Deze technologie maakt gebruik van interpolatie langs een curve, in plaats van een reeks korte rechte lijnen te gebruiken om in de curve te passen. De toepassing van deze technologie is vrij gebruikelijk geworden. Veel CAM-software die momenteel in de matrijsindustrie wordt gebruikt, biedt een optie om onderdeelprogramma's in NURBS-interpolatieformaat te genereren. Tegelijkertijd biedt de krachtige CNC ook vijfassige interpolatiefuncties en aanverwante functies. Deze eigenschappen verhogen de kwaliteit van de oppervlakteafwerking, verbeteren een soepelere motorwerking, verhogen de snijsnelheden en maken kleinere onderdeelprogramma's mogelijk.
2. Kleinere instructie-eenheid
De meeste CNC-systemen zenden bewegings- en positioneringsinstructies naar de spindel van de werktuigmachine in eenheden van niet minder dan 1 micron. Na optimaal gebruik te hebben gemaakt van de verbeterde CPU-verwerkingskracht, kan de kleinste instructie-eenheid van sommige CNC-systemen zelfs 1 nanometer (0.000001 mm) bereiken. Nadat de commando-eenheid met 1000 keer is verkleind, kan een hogere verwerkingsnauwkeurigheid worden verkregen en kan de motor soepeler draaien. Door de soepele werking van de motor kunnen sommige werktuigmachines met hogere versnellingen draaien zonder dat de bedtrilling toeneemt.
3. Belcurve acceleratie/deceleratie
Ook wel S-curve acceleratie/deceleratie of kruipcontrole genoemd. Vergeleken met de lineaire versnellingsmethode kan deze methode een beter versnellingseffect van de werktuigmachine bereiken. Vergeleken met andere versnellingsmethoden, waaronder lineaire en exponentiële methoden, kan de klokvormige curvemethode kleinere positioneringsfouten opleveren.
4. Monitoring van te verwerken tracks
Deze technologie wordt veel gebruikt en kent talloze prestatieverschillen die de manier waarop deze werkt in low-end besturingssystemen onderscheiden van de manier waarop deze werkt in high-end besturingssystemen. Over het algemeen implementeert CNC programmavoorbewerking door middel van bewerkingstrajectbewaking om een betere acceleratie-/deceleratiecontrole te garanderen. Afhankelijk van de prestaties van verschillende CNC's varieert het aantal programmablokken dat nodig is om het te verwerken traject te bewaken van twee tot honderden, wat voornamelijk afhangt van de minimale verwerkingstijd van het werkstukprogramma en de versnellings-/vertragingstijdconstante. Om aan de verwerkingseisen te voldoen zijn in het algemeen ten minste vijftien te verwerken trajectbewakingsprogrammablokken nodig.
5. Digitale servobesturing
De ontwikkeling van digitale servosystemen gaat zo snel dat de meeste fabrikanten van werktuigmachines dit systeem kiezen als servobesturingssysteem voor werktuigmachines. Na gebruik van dit systeem kan de CNC het servosysteem sneller besturen en wordt de besturing van de machine door de CNC ook nauwkeuriger.
De functies van het digitale servosysteem zijn als volgt:
1) De bemonsteringssnelheid van de stroomlus zal worden verhoogd, gekoppeld aan de verbetering van de stroomlusregeling, waardoor de temperatuurstijging van de motor wordt verminderd. Op deze manier kan niet alleen de levensduur van de motor worden verlengd, maar kan ook de warmte die naar de kogelomloopspindel wordt overgedragen worden verminderd, waardoor de nauwkeurigheid van de schroef wordt verbeterd. Bovendien kan het verhogen van de bemonsteringssnelheid ook de winst van de snelheidslus vergroten, wat de algehele prestaties van de werktuigmachine helpt verbeteren.
2) Omdat veel nieuwe CNC's snelle sequenties gebruiken om verbinding te maken met servolussen, kan de CNC via de communicatieverbinding meer werkinformatie over de motor en het aandrijfapparaat verkrijgen. Dit verbetert de onderhoudsprestaties van de werktuigmachine.
3) Continue positiefeedback maakt uiterst nauwkeurige bewerkingen bij hoge snelheden mogelijk. De versnelling van de CNC-bewerkingssnelheid zorgt ervoor dat de positiefeedback een knelpunt wordt dat de loopsnelheid van werktuigmachines beperkt. Bij de traditionele feedbackmethode wordt de feedbacksnelheid beperkt door het signaaltype wanneer de bemonsteringssnelheid van de externe encoder van de CNC en elektronische apparatuur verandert. Met behulp van seriële feedback kan dit probleem goed worden opgelost. Nauwkeurige feedbacknauwkeurigheid wordt bereikt, zelfs wanneer de werktuigmachine op zeer hoge snelheden draait.
6. Lineaire motor
De afgelopen jaren zijn de prestaties en populariteit van lineaire motoren aanzienlijk verbeterd, dus veel bewerkingscentra hebben dit apparaat overgenomen. Tot nu toe heeft Fanuc minimaal 1,000 lineaire motoren geïnstalleerd. Sommige van de geavanceerde technologieën van GE Fanuc zorgen ervoor dat de lineaire motor op de werktuigmachine een maximale uitgangskracht van 15.500 N en een maximale acceleratie van 30 g kan hebben. De toepassing van andere geavanceerde technologieën heeft de omvang en het gewicht van werktuigmachines verminderd en de koelefficiëntie aanzienlijk verbeterd. Al deze technologische ontwikkelingen geven lineaire motoren grotere voordelen dan rotatiemotoren: hogere acceleratie-/deceleratiesnelheden; nauwkeurigere positioneringscontrole, hogere stijfheid; hogere betrouwbaarheid; interne dynamische rembeweging.
Externe extra functies: Open CNC-systeem
Werktuigmachines die gebruik maken van open CNC-systemen ontwikkelen zich snel. De communicatiesnelheden van de momenteel beschikbare communicatiesystemen zijn relatief hoog, wat resulteert in de opkomst van verschillende soorten open CNC-structuren. De meeste open systemen combineren de openheid van een standaard pc met de functionaliteit van een traditionele CNC. Het grootste voordeel hiervan is dat zelfs als de hardware van de werktuigmachine verouderd raakt, open CNC nog steeds de prestaties ervan laat veranderen met de bestaande technologie en verwerkingsvereisten. Met behulp van andere software kunnen andere functies aan Open CNC worden toegevoegd. Deze eigenschappen kunnen nauw verband houden met matrijsverwerking, maar kunnen ook weinig te maken hebben met matrijsverwerking. Normaal gesproken heeft het open CNC-systeem dat in de matrijzenmakerij wordt gebruikt, de volgende algemene functieopties:
Goedkope online communicatie;
Ethernet;
Adaptieve besturingsfunctie;
Interfaces voor barcodelezers, serienummerlezers van gereedschappen en/of palletserienummersystemen;
Mogelijkheid om grote aantallen onderdeelprogramma's op te slaan en te bewerken;
Verzameling van opgeslagen programmabesturingsinformatie;
Bestandsverwerkingsfunctie;
Integratie van CAD/CAM-technologie en werkplaatsplanning;
Universele bedieningsinterface.
Dit laatste punt is uiterst belangrijk. Omdat er steeds meer vraag is naar eenvoudig te bedienen CNC-machines bij de matrijsbewerking. In dit concept is het belangrijkste dat verschillende CNC's dezelfde bedieningsinterface hebben. Over het algemeen moeten operators van verschillende werktuigmachines afzonderlijk worden opgeleid, omdat verschillende soorten werktuigmachines, evenals werktuigmachines geproduceerd door verschillende fabrikanten, verschillende CNC-interfaces gebruiken. Open CNC-systemen creëren de mogelijkheid voor de hele werkplaats om dezelfde CNC-besturingsinterface te gebruiken.
Nu kunnen eigenaren van werktuigmachines hun eigen interface voor CNC-bewerkingen ontwerpen, zelfs als ze de C-taal niet kennen. Bovendien maakt de open systeemcontroller het mogelijk verschillende bedrijfsmodi van de machine in te stellen op basis van individuele behoeften. Hierdoor kunnen operators, programmeurs en onderhoudspersoneel instellingen configureren volgens hun eigen vereisten. Tijdens gebruik verschijnt alleen de specifieke informatie die ze nodig hebben op het scherm. Het toepassen van deze methode kan onnodige paginaweergave verminderen en CNC-bewerkingen helpen vereenvoudigen.
Vijfassige bewerking
Bij het vervaardigen van complexe matrijzen wordt de toepassing van vijfassige bewerking steeds wijdverspreider. Door vijfassige bewerking te gebruiken, kan het aantal gereedschappen en/of werktuigmachines dat nodig is om een onderdeel te bewerken, worden verminderd. Het aantal benodigde apparatuur voor het bewerkingsproces wordt geminimaliseerd, terwijl ook de totale bewerkingstijd wordt verkort. CNC's worden steeds capabeler, waardoor CNC-fabrikanten meer vijfassige functies kunnen aanbieden.
Functies die voorheen alleen beschikbaar waren in high-end CNC, worden nu ook gebruikt in producten uit het middensegment. Voor fabrikanten die nog nooit vijfassige bewerkingstechnologie hebben gebruikt, maakt de toepassing van deze functies vijfassige bewerking eenvoudiger. Door de huidige CNC-technologie toe te passen op vijfassige bewerking, krijgt vijfassige bewerking de volgende voordelen:
Verminder de behoefte aan speciaal gereedschap;
Maakt het mogelijk gereedschapscorrecties in te stellen na voltooiing van het onderdeelprogramma;
Ondersteuning van het ontwerp van universele programma's, zodat nabewerkte programma's uitwisselbaar kunnen worden gebruikt tussen verschillende werktuigmachines;
Verbeter de kwaliteit van de afwerking;
Het kan worden gebruikt voor werktuigmachines met verschillende structuren, zodat het niet nodig is om in het programma aan te geven of de spil of het werkstuk rond het middelpunt draait. Omdat dit wordt opgelost door de parameters van de CNC.
We kunnen het voorbeeld van kogelfreescompensatie gebruiken om te illustreren waarom vijf-assig bijzonder geschikt is voor matrijsverwerking. Om de offset van de bolvormige frees nauwkeurig te compenseren wanneer het onderdeel en het gereedschap rond de centrale draaias roteren, moet de CNC in staat zijn om de compensatiehoeveelheid van het gereedschap dynamisch aan te passen in de X-, Y- en Z-richting. Het garanderen van de continuïteit van de snijcontactpunten van het gereedschap is gunstig voor het verbeteren van de kwaliteit van de afwerking.
Daarnaast omvatten vijfassige CNC-toepassingen functies die verband houden met het roteren van het gereedschap rond de spil, functies die verband houden met het roteren van het onderdeel rond de spil en functies waarmee de operator de gereedschapsvector handmatig kan wijzigen.
Wanneer de centrale as van het gereedschap als rotatie-as wordt gebruikt, wordt de oorspronkelijke gereedschapslengte-offset in de Z-asrichting verdeeld in componenten in de X-, Y- en Z-richting. Bovendien is de oorspronkelijke gereedschapsdiameteroffset in de X- en Y-asrichtingen ook verdeeld in drie componenten in de X-, Y- en Z-asrichtingen. Omdat het gereedschap in de snijtechniek voedingsbewegingen kan maken in de richting van de rotatie-as, moeten al deze offsets dynamisch worden bijgewerkt om rekening te houden met de voortdurend veranderende gereedschapsoriëntatie.
Met een andere CNC-functie genaamd "gereedschapsmiddelpuntprogrammering" kunnen programmeurs het pad en de middelpuntsnelheid van het gereedschap definiëren. De CNC zorgt ervoor dat het gereedschap via commando's volgens het programma beweegt in de richting van de rotatie-as en lineaire as. Deze functie voorkomt dat het middelpunt van het gereedschap verandert als u van gereedschap wisselt. Dit betekent ook dat bij vijfassige bewerking de offset van het gereedschap direct kan worden ingevoerd, net als bij drieassige bewerking, en dat deze ook via een ander postprogramma kan worden verklaard. Verandering in gereedschapslengte. Deze functie van het roteren van de spil om de bewegingsas te realiseren, vereenvoudigt de nabewerking van het programmeren van gereedschappen.
Met dezelfde functie kan de werktuigmachine ook een roterende beweging verkrijgen door het werkstuk rond een centrale draaias te draaien. De nieuw ontwikkelde CNC kan vaste offsets en roterende coördinatenassen dynamisch aanpassen aan de beweging van het onderdeel. Wanneer operators handmatige methoden gebruiken om een langzame aanvoer van werktuigmachines te bereiken, speelt het CNC-systeem ook een belangrijke rol. Het nieuw ontwikkelde CNC-systeem maakt het ook mogelijk dat de as langzaam in de richting van de gereedschapsvector beweegt, en maakt het ook mogelijk dat de richting van de gereedschapspuntvector wordt gewijzigd zonder de positie van de gereedschapspunt te veranderen (zie afbeelding hierboven).
Dankzij deze functies kunnen operators eenvoudig de 3+2 programmeermethode gebruiken die momenteel veel wordt gebruikt in de matrijsindustrie bij het gebruik van vijfassige werktuigmachines. Naarmate echter geleidelijk nieuwe vijfassige bewerkingsmogelijkheden worden ontwikkeld en geaccepteerd, kunnen echte vijfassige matrijsbewerkingsmachines steeds gebruikelijker worden.
