NC
(Kawalan Berangka, dirujuk sebagai CNC) merujuk kepada penggunaan maklumat digital diskret untuk mengawal operasi mesin dan peranti lain, yang hanya boleh diprogramkan oleh pengendali sendiri.
CNC
Aplikasi teknologi CNC
Perkembangan teknologi CNC agak pesat, yang telah meningkatkan produktiviti pemprosesan acuan. Antaranya, CPU dengan kelajuan pengkomputeran yang lebih pantas merupakan teras pembangunan teknologi CNC. Peningkatan CPU bukan sahaja peningkatan kelajuan pengkomputeran, tetapi kelajuan itu sendiri juga melibatkan peningkatan teknologi CNC dalam aspek lain. Tepat kerana teknologi CNC telah mengalami perubahan yang begitu hebat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, adalah wajar kami mengkaji semula aplikasi semasa teknologi CNC dalam industri pembuatan acuan.
Masa Pemprosesan Blok Program dan Lain-lain Apabila kelajuan pemprosesan CPU meningkat dan pengeluar CNC menggunakan CPU berkelajuan tinggi pada sistem CNC yang sangat bersepadu, prestasi CNC telah meningkat dengan ketara. Sistem yang lebih responsif dan responsif mencapai lebih daripada sekadar kelajuan pemprosesan program yang lebih tinggi. Malah, sistem yang boleh memproses program bahagian pada kelajuan yang agak tinggi juga mungkin beroperasi seperti sistem pemprosesan yang perlahan, kerana sistem CNC yang berfungsi sepenuhnya mempunyai beberapa masalah yang berpotensi yang mungkin menjadi batasan. Halangan kelajuan pemprosesan.
Pada masa ini, kebanyakan kilang acuan menyedari bahawa pemesinan berkelajuan tinggi memerlukan lebih daripada masa pemprosesan program pemesinan yang singkat. Dalam banyak cara, keadaannya sama seperti memandu kereta lumba. Adakah kereta terpantas sentiasa memenangi perlumbaan? Malah penonton sekali-sekala perlumbaan kereta tahu bahawa terdapat banyak faktor selain kelajuan yang mempengaruhi keputusan perlumbaan.
Pertama sekali, pengetahuan pemandu tentang trek adalah penting: dia mesti tahu di mana selekoh tajam untuk memperlahankan dengan sewajarnya dan merundingkannya dengan selamat dan cekap. Dalam proses pemprosesan acuan pada kelajuan suapan yang tinggi, teknologi pemantauan trajektori yang akan diproses dalam CNC boleh mendapatkan maklumat tentang penampilan lengkung tajam terlebih dahulu, dan fungsi ini memainkan peranan yang sama.
Begitu juga, tindak balas pemandu terhadap pergerakan pemandu lain dan ketidakpastian adalah serupa dengan jumlah maklum balas servo dalam CNC. Maklum balas servo dalam CNC terutamanya termasuk maklum balas kedudukan, maklum balas kelajuan dan maklum balas semasa.
Apabila pemandu memandu di sekeliling trek, ketekalan pergerakannya dan sama ada dia boleh membrek dan memecut dengan mahir mempunyai kesan yang sangat penting terhadap prestasi pemandu di tempat kejadian. Begitu juga, fungsi pecutan/penyahpecutan berbentuk loceng dan fungsi pemantauan trajektori yang akan diproses bagi sistem CNC menggunakan pecutan/penyahpecutan perlahan dan bukannya perubahan kelajuan secara mengejut untuk memastikan pecutan lancar alatan mesin.
Selain itu, terdapat persamaan lain antara kereta lumba dan sistem CNC. Kuasa enjin lumba adalah serupa dengan peranti dan motor pemacu CNC. Berat kereta lumba adalah setanding dengan berat komponen yang bergerak dalam alat mesin. Kekakuan dan kekuatan kereta lumba adalah serupa dengan kekuatan dan kekukuhan alat mesin. Keupayaan CNC untuk membetulkan ralat khusus laluan sangat serupa dengan keupayaan pemandu untuk mengekalkan kereta di lorongnya.
Satu lagi situasi yang serupa dengan CNC semasa ialah kereta lumba yang bukan yang terpantas selalunya memerlukan pemandu yang mempunyai kemahiran yang komprehensif. Pada masa lalu, hanya CNC mewah boleh memastikan ketepatan pemesinan yang tinggi semasa memotong pada kelajuan tinggi. Hari ini, CNC pertengahan dan rendah mempunyai keupayaan untuk menyelesaikan kerja dengan memuaskan. Walaupun CNC mewah mempunyai prestasi terbaik yang tersedia pada masa ini, terdapat juga kemungkinan bahawa CNC kelas rendah yang anda gunakan mempunyai ciri pemprosesan yang sama seperti CNC mewah dalam produk yang serupa. Pada masa lalu, faktor yang mengehadkan kelajuan suapan maksimum untuk pemprosesan acuan ialah CNC, tetapi hari ini ia adalah struktur mekanikal alat mesin. Apabila alat mesin sudah berada pada had prestasinya, CNC yang lebih baik tidak akan meningkatkan prestasi lagi. Ciri-ciri Intrinsik Sistem CNC Gambar
Berikut adalah beberapa ciri asas CNC dalam proses pemprosesan acuan semasa:
1. Interpolasi B-spline rasional (NURBS) rasional tidak seragam bagi permukaan melengkung
Teknologi ini menggunakan interpolasi sepanjang lengkung, dan bukannya menggunakan satu siri garis lurus pendek agar sesuai dengan lengkung. Penggunaan teknologi ini telah menjadi perkara biasa. Banyak perisian CAM yang kini digunakan dalam industri acuan menyediakan pilihan untuk menjana program bahagian dalam format interpolasi NURBS. Pada masa yang sama, CNC yang berkuasa juga menyediakan fungsi interpolasi lima paksi dan ciri berkaitan. Ciri-ciri ini meningkatkan kualiti kemasan permukaan, meningkatkan operasi motor yang lebih lancar, meningkatkan kelajuan pemotongan dan membolehkan program bahagian yang lebih kecil.
2. Unit arahan yang lebih kecil
Kebanyakan sistem CNC menghantar gerakan dan arahan kedudukan ke gelendong alat mesin dalam unit tidak kurang daripada 1 mikron. Selepas memanfaatkan sepenuhnya peningkatan dalam kuasa pemprosesan CPU, unit arahan terkecil bagi sesetengah sistem CNC malah boleh mencapai 1 nanometer (0.000001mm). Selepas unit arahan dikurangkan sebanyak 1000 kali, ketepatan pemprosesan yang lebih tinggi boleh diperolehi dan motor boleh berjalan dengan lebih lancar. Operasi lancar motor membolehkan beberapa alatan mesin berjalan pada pecutan yang lebih tinggi tanpa meningkatkan getaran katil.
3. Pecutan / nyahpecutan keluk loceng
Juga dipanggil pecutan/penyahpecutan lengkung S, atau kawalan merangkak. Berbanding dengan kaedah pecutan linear, kaedah ini boleh mencapai kesan pecutan yang lebih baik daripada alat mesin. Berbanding dengan kaedah pecutan lain, termasuk kaedah linear dan eksponen, kaedah lengkung berbentuk loceng boleh mencapai ralat kedudukan yang lebih kecil.
4. Pemantauan trek yang akan diproses
Teknologi ini digunakan secara meluas dan mempunyai banyak perbezaan prestasi yang membezakan cara ia berfungsi dalam sistem kawalan rendah daripada cara ia berfungsi dalam sistem kawalan mewah. Secara umumnya, CNC melaksanakan prapemprosesan program melalui pemantauan trajektori pemesinan untuk memastikan kawalan pecutan/nyahpecutan yang lebih baik. Bergantung pada prestasi CNC yang berbeza, bilangan blok program yang diperlukan untuk memantau trajektori yang akan diproses adalah antara dua hingga ratusan, yang bergantung terutamanya pada masa pemprosesan minimum program bahagian dan pemalar masa pecutan/nyahpecutan. Secara umumnya, untuk memenuhi keperluan pemprosesan, sekurang-kurangnya lima belas blok program pemantauan trajektori untuk diproses diperlukan.
5. Kawalan servo digital
Perkembangan sistem servo digital begitu pesat sehinggakan kebanyakan pengeluar alat mesin memilih sistem ini sebagai sistem kawalan servo untuk alatan mesin. Selepas menggunakan sistem ini, CNC boleh mengawal sistem servo dengan lebih tepat pada masanya, dan kawalan CNC terhadap alat mesin juga menjadi lebih tepat.
Fungsi sistem servo digital adalah seperti berikut:
1) Kelajuan pensampelan gelung semasa akan ditingkatkan, ditambah dengan peningkatan kawalan gelung semasa, dengan itu mengurangkan kenaikan suhu motor. Dengan cara ini, bukan sahaja hayat motor boleh dilanjutkan, malah haba yang dipindahkan ke skru bola juga boleh dikurangkan, dengan itu meningkatkan ketepatan skru. Di samping itu, meningkatkan kelajuan pensampelan juga boleh meningkatkan keuntungan gelung kelajuan, yang membantu meningkatkan prestasi keseluruhan alat mesin.
2) Memandangkan banyak CNC baharu menggunakan jujukan berkelajuan tinggi untuk menyambung ke gelung servo, CNC boleh mendapatkan lebih banyak maklumat berfungsi tentang motor dan peranti pemacu melalui pautan komunikasi. Ini meningkatkan prestasi penyelenggaraan alat mesin.
3) Maklum balas kedudukan berterusan membolehkan pemesinan berketepatan tinggi pada kelajuan tinggi. Pecutan kelajuan operasi CNC menjadikan kadar maklum balas kedudukan menjadi hambatan yang menyekat kelajuan larian alatan mesin. Dalam kaedah maklum balas tradisional, apabila kelajuan pensampelan pengekod luaran CNC dan peralatan elektronik berubah, kelajuan maklum balas dihadkan oleh jenis isyarat. Menggunakan maklum balas bersiri, masalah ini akan diselesaikan dengan baik. Ketepatan maklum balas yang tepat dicapai walaupun alat mesin berjalan pada kelajuan yang sangat tinggi.
6. Motor linear
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, prestasi dan populariti motor linear telah meningkat dengan ketara, begitu banyak pusat pemesinan telah menggunakan peranti ini. Sehingga kini, Fanuc telah memasang sekurang-kurangnya 1,000 motor linear. Beberapa teknologi canggih GE Fanuc membolehkan motor linear pada alat mesin mempunyai daya keluaran maksimum 15,500N dan pecutan maksimum 30g. Penggunaan teknologi canggih yang lain telah mengurangkan saiz dan berat alatan mesin dan meningkatkan kecekapan penyejukan. Kesemua kemajuan teknologi ini memberikan motor linear kelebihan yang lebih besar daripada motor berputar: kadar pecutan/nyahpecutan yang lebih tinggi; kawalan kedudukan yang lebih tepat, kekakuan yang lebih tinggi; kebolehpercayaan yang lebih tinggi; pergerakan brek dinamik dalaman.
Ciri tambahan luaran: Sistem CNC terbuka
Alat mesin yang menggunakan sistem CNC terbuka sedang berkembang pesat. Kelajuan komunikasi sistem komunikasi yang ada pada masa ini agak tinggi, mengakibatkan kemunculan pelbagai jenis struktur CNC terbuka. Kebanyakan sistem terbuka menggabungkan keterbukaan PC standard dengan fungsi CNC tradisional. Faedah terbesar ini ialah walaupun perkakasan alat mesin menjadi usang, CNC terbuka masih membenarkan prestasinya berubah mengikut keperluan teknologi dan pemprosesan sedia ada. Fungsi lain boleh ditambah pada Open CNC dengan bantuan perisian lain. Sifat-sifat ini boleh berkait rapat dengan pemprosesan acuan, atau ia boleh mempunyai sedikit kaitan dengan pemprosesan acuan. Biasanya, sistem CNC terbuka yang digunakan di kedai acuan mempunyai pilihan fungsi biasa berikut:
Komunikasi dalam talian yang murah;
Ethernet;
Fungsi kawalan penyesuaian;
Antara muka untuk pembaca kod bar, alat pembaca nombor siri dan/atau sistem nombor siri palet;
Keupayaan untuk menyimpan dan mengedit sejumlah besar program bahagian;
Pengumpulan maklumat kawalan program yang disimpan;
Fungsi pemprosesan fail;
Integrasi teknologi CAD/CAM dan perancangan bengkel;
Antara muka operasi universal.
Perkara terakhir ini amat penting. Kerana terdapat peningkatan permintaan untuk CNC yang mudah dikendalikan dalam pemprosesan acuan. Dalam konsep ini, perkara yang paling penting ialah CNC yang berbeza mempunyai antara muka operasi yang sama. Secara amnya, pengendali alatan mesin yang berbeza mesti dilatih secara berasingan kerana pelbagai jenis alatan mesin, serta alatan mesin yang dihasilkan oleh pengeluar yang berbeza, menggunakan antara muka CNC yang berbeza. Sistem CNC terbuka mewujudkan peluang untuk seluruh kedai menggunakan antara muka kawalan CNC yang sama.
Kini, pemilik alatan mesin boleh mereka bentuk antara muka mereka sendiri untuk operasi CNC walaupun mereka tidak tahu bahasa C. Di samping itu, pengawal sistem terbuka membolehkan mod operasi mesin yang berbeza ditetapkan mengikut keperluan individu. Ini membolehkan pengendali, pengaturcara dan kakitangan penyelenggaraan untuk mengkonfigurasi tetapan mengikut keperluan mereka sendiri. Apabila digunakan, hanya maklumat khusus yang mereka perlukan muncul pada skrin. Mengguna pakai kaedah ini boleh mengurangkan paparan halaman yang tidak perlu dan membantu memudahkan operasi CNC.
Pemesinan lima paksi
Dalam proses pembuatan acuan kompleks, aplikasi pemesinan lima paksi semakin meluas. Menggunakan pemesinan lima paksi, bilangan perkakas atau/dan alatan mesin yang diperlukan untuk memproses sesuatu bahagian boleh dikurangkan. Bilangan peralatan yang diperlukan untuk proses pemesinan akan diminimumkan, manakala jumlah masa pemesinan juga dikurangkan. CNC menjadi lebih dan lebih berkebolehan, membolehkan pengeluar CNC menawarkan lebih banyak ciri lima paksi.
Fungsi yang sebelum ini hanya tersedia dalam CNC mewah kini turut digunakan dalam produk kelas pertengahan. Bagi pengeluar yang tidak pernah menggunakan teknologi pemesinan lima paksi, penerapan ciri-ciri ini memudahkan pemesinan lima paksi. Menggunakan teknologi CNC semasa pada pemesinan lima paksi memberikan pemesinan lima paksi kelebihan berikut:
Kurangkan keperluan untuk alat khas;
Membenarkan offset alat ditetapkan selepas melengkapkan program bahagian;
Menyokong reka bentuk program universal supaya program pasca-diproses boleh digunakan secara bergantian antara alat mesin yang berbeza;
Meningkatkan kualiti kemasan;
Ia boleh digunakan untuk alat mesin dengan struktur yang berbeza, supaya tidak perlu menunjukkan dalam program sama ada gelendong atau bahan kerja berputar di sekitar titik tengah. Kerana ini akan diselesaikan oleh parameter CNC.
Kita boleh menggunakan contoh pampasan pemotong penggilingan bola untuk menggambarkan mengapa paksi lima amat sesuai untuk pemprosesan acuan. Untuk mengimbangi pengimbangan pemotong pengilangan sfera dengan tepat apabila bahagian dan alat berputar di sekitar paksi pangsi pusat, CNC mesti dapat melaraskan jumlah pampasan alat secara dinamik dalam arah X, Y dan Z. Memastikan kesinambungan titik sentuhan pemotongan alat bermanfaat untuk meningkatkan kualiti kemasan.
Selain itu, penggunaan CNC lima paksi termasuk ciri yang berkaitan dengan memutar alat di sekeliling gelendong, ciri yang berkaitan dengan memutar bahagian di sekeliling gelendong, dan ciri yang membolehkan pengendali menukar vektor alat secara manual.
Apabila paksi pusat alat digunakan sebagai paksi putaran, panjang alat asal yang diimbangi dalam arah paksi Z akan dibahagikan kepada komponen dalam arah X, Y dan Z. Selain itu, pengimbang diameter alat asal dalam arah paksi X dan Y juga dibahagikan kepada tiga komponen dalam arah paksi X, Y dan Z. Oleh kerana dalam kejuruteraan pemotongan, alat boleh membuat pergerakan suapan sepanjang arah paksi putaran, semua offset ini mesti dikemas kini secara dinamik untuk mengambil kira orientasi alat yang sentiasa berubah.
Satu lagi ciri CNC yang dipanggil "pengaturcaraan titik pusat alat" membolehkan pengaturcara menentukan laluan dan kelajuan titik pusat alat. CNC memastikan alat bergerak mengikut program melalui arahan ke arah paksi putaran dan paksi linear. Ciri ini menghalang titik tengah alat daripada berubah dengan perubahan alat. Ini juga bermakna bahawa dalam pemesinan lima paksi, ofset alat boleh dimasukkan secara langsung seperti pemesinan tiga paksi, dan ia juga boleh dijelaskan melalui program pasca yang lain. Perubahan dalam panjang alat. Ciri memutar gelendong untuk merealisasikan paksi gerakan memudahkan pasca pemprosesan pengaturcaraan alat.
Menggunakan fungsi yang sama, alat mesin juga boleh mendapatkan gerakan putaran dengan memutarkan bahan kerja di sekeliling paksi pangsi pusat. CNC yang baru dibangunkan boleh melaraskan offset tetap dan paksi koordinat berputar secara dinamik untuk dipadankan dengan pergerakan bahagian tersebut. Apabila pengendali menggunakan kaedah manual untuk mencapai suapan perlahan alatan mesin, sistem CNC juga memainkan peranan penting. Sistem CNC yang baru dibangunkan juga membolehkan paksi menyuap secara perlahan ke arah vektor alat, dan juga membolehkan arah vektor hujung alat diubah tanpa mengubah kedudukan hujung alat (lihat ilustrasi di atas).
Ciri ini membolehkan pengendali menggunakan kaedah pengaturcaraan 3+2 dengan mudah yang kini digunakan secara meluas dalam industri acuan apabila menggunakan alatan mesin lima paksi. Walau bagaimanapun, apabila keupayaan pemesinan lima paksi baharu dibangunkan dan diterima secara beransur-ansur, mesin pemprosesan acuan lima paksi sebenar mungkin menjadi lebih biasa.
