NC
(Kawalan Berangka, kawalan digital, dirujuk sebagai kawalan berangka), 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 sangat meningkatkan produktiviti pemprosesan acuan, dan CPU dengan kelajuan operasi yang lebih pantas adalah teras pembangunan teknologi CNC. Peningkatan CPU bukan sahaja peningkatan kelajuan pengkomputeran, tetapi kelajuan itu sendiri juga melibatkan peningkatan teknologi CNC dalam aspek lain. Justru kerana perubahan besar dalam teknologi CNC dalam beberapa tahun kebelakangan ini, adalah berbaloi bagi kami untuk membuat semakan semula aplikasi semasa teknologi CNC dalam industri pembuatan acuan.
gambar
Masa pemprosesan blok program dan lain-lain Disebabkan peningkatan dalam kelajuan pemprosesan CPU dan penggunaan CPU berkelajuan tinggi pada sistem CNC yang sangat bersepadu oleh pengeluar CNC, prestasi CNC telah dipertingkatkan dengan ketara. Sistem yang lebih pantas dan responsif membolehkan lebih daripada sekadar kelajuan pemprosesan program yang lebih tinggi. Malah, sistem yang boleh memproses program bahagian pada kelajuan yang agak tinggi mungkin berkelakuan seperti sistem pemprosesan berkelajuan rendah kerana sistem CNC yang berfungsi sepenuhnya mempunyai beberapa masalah yang berpotensi yang mungkin menjadi halangan yang mengehadkan 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 tahu bahawa terdapat banyak faktor selain kelajuan yang mempengaruhi keputusan sesuatu perlumbaan.
Pertama sekali, pengetahuan pemandu tentang trek adalah sangat penting: dia mesti tahu di mana terdapat selekoh tajam, supaya dia boleh memperlahankan dengan sewajarnya untuk melepasi selekoh dengan selamat dan cekap. Dalam proses pemprosesan acuan pada kadar suapan yang tinggi, teknologi pemantauan trek yang akan diproses dalam CNC boleh mendapatkan maklumat lengkung tajam terlebih dahulu, dan fungsi ini memainkan peranan yang sama.
Begitu juga, sensitiviti pemandu terhadap tindakan dan ketidakpastian pemandu lain adalah serupa dengan bilangan 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 sekitar trek, ketekalan tindakan, sama ada brek dan pecutan boleh menjadi mahir, dsb. mempunyai kesan yang sangat penting terhadap prestasi pemandu di tempat. Begitu juga, fungsi pecutan/penyahpecutan berbentuk loceng dan fungsi pemantauan trek-ke-proses sistem CNC menggunakan pecutan/penyahpecutan perlahan dan bukannya perubahan kelajuan mengejut untuk memastikan pecutan lancar alatan mesin.
Selain itu, terdapat persamaan lain antara kereta lumba dan sistem CNC. Kuasa enjin kereta lumba adalah serupa dengan peranti pemanduan dan motor CNC, berat kereta lumba boleh dibandingkan dengan berat komponen yang bergerak dalam alat mesin, dan ketegaran dan kekuatan kereta lumba adalah sama dengan kekuatan dan ketegaran alat mesin. Keupayaan CNC untuk membetulkan ralat laluan tertentu sangat serupa dengan keupayaan pemandu untuk mengekalkan kereta di dalam lorong.
Satu lagi situasi yang serupa dengan CNC semasa ialah kereta yang bukan yang terpantas selalunya memerlukan pemandu yang lengkap. Pada masa lalu, hanya CNC mewah boleh menjamin ketepatan pemesinan yang tinggi semasa memotong pada kelajuan tinggi. Hari ini, CNC julat pertengahan dan rendah mempunyai keupayaan untuk melakukan kerja dengan memuaskan. Walaupun CNC mewah mempunyai prestasi terbaik yang tersedia pada hari ini, terdapat juga kemungkinan bahawa CNC kelas rendah yang anda gunakan mempunyai ciri pemprosesan yang sama seperti CNC mewah dalam kelasnya. Pada masa lalu, faktor yang mengehadkan kadar suapan maksimum 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 menjadikannya lebih baik.
Ciri-ciri Intrinsik Sistem CNC
Berikut adalah beberapa ciri asas CNC dalam proses pemprosesan acuan semasa:
1. Interpolasi B-spline rasional tidak seragam (NURBS) bagi lengkung dan permukaan
Teknik ini menggunakan interpolasi sepanjang lengkung dan bukannya satu siri garis lurus pendek agar sesuai dengan lengkung. Penggunaan teknologi ini agak biasa. Banyak perisian CAM yang sedang digunakan dalam industri perkakas menawarkan 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 kelancaran operasi motor, meningkatkan kelajuan pemotongan, dan membolehkan program bahagian yang lebih kecil.
2. Unit arahan yang lebih kecil
Kebanyakan sistem CNC menghantar arahan gerakan dan kedudukan ke gelendong alat mesin dalam unit tidak lebih kecil daripada 1 mikron. Selepas menggunakan sepenuhnya kelebihan peningkatan kuasa pemprosesan CPU, unit arahan minimum bagi sesetengah sistem CNC malah boleh mencapai 1 nanometer (0.000001mm). Selepas unit arahan dikurangkan sebanyak 1000 kali, ketepatan pemesinan yang lebih tinggi boleh diperolehi, yang boleh menjadikan motor berjalan dengan lebih lancar. Kelancaran motor membolehkan beberapa alatan mesin berjalan pada pecutan yang lebih tinggi tanpa meningkatkan getaran katil.
3. Pecutan / nyahpecutan keluk loceng
Juga dikenali sebagai pecutan/penyahpecutan lengkung-S, atau kawalan rayapan. Berbanding dengan menggunakan kaedah pecutan linear, kaedah ini boleh menjadikan alat mesin mendapat kesan pecutan yang lebih baik. Berbanding dengan kaedah pecutan lain, termasuk kaedah linear dan eksponen, kaedah lengkung loceng boleh memperoleh ralat kedudukan yang lebih kecil.
4. Menjejaki pemantauan untuk diproses
Teknik ini digunakan secara meluas dan mempunyai banyak perbezaan prestasi yang membezakan cara ia berfungsi dalam sistem kawalan peringkat rendah daripada cara ia berfungsi dalam sistem kawalan peringkat tinggi. Secara umumnya, CNC merealisasikan prapemprosesan program dengan memantau trajektori pemprosesan, untuk memastikan kawalan pecutan/penyahpecutan yang lebih baik. Mengikut prestasi CNC yang berbeza, bilangan blok program yang diperlukan untuk memantau trajektori yang akan diproses berbeza dari dua hingga ratusan, yang bergantung terutamanya pada masa pemprosesan terpendek bagi program bahagian dan pemalar masa pecutan/pecutan. Secara umumnya, untuk memenuhi keperluan pemprosesan, sekurang-kurangnya lima belas blok program pemantauan trek untuk diproses diperlukan.
5. Kawalan servo digital
Perkembangan sistem servo digital begitu pesat sehingga kebanyakan pengeluar alat mesin memilih sistem ini sebagai sistem kawalan servo alat mesin. Selepas menggunakan sistem ini, CNC boleh mengawal sistem servo dengan lebih tepat pada masanya, dan kawalan CNC terhadap alat mesin menjadi lebih tepat.
Peranan sistem servo digital adalah seperti berikut:
1) Kelajuan pensampelan gelung semasa akan ditingkatkan, yang bersama-sama dengan penambahbaikan kawalan gelung semasa, akan mengurangkan kenaikan suhu motor. Dengan cara ini, bukan sahaja hayat motor boleh dilanjutkan, tetapi juga haba yang dipindahkan ke skru bola dapat dikurangkan, dengan itu meningkatkan ketepatan skru. Selain itu, kelajuan pensampelan yang lebih pantas juga boleh meningkatkan keuntungan gelung halaju, yang boleh membantu meningkatkan prestasi keseluruhan alat mesin.
2) Memandangkan banyak CNC baharu menggunakan jujukan berkelajuan tinggi untuk menyambung ke gelung servo, melalui pautan komunikasi, CNC boleh mendapatkan lebih banyak maklumat kerja motor dan pemacu. Ini meningkatkan kebolehselenggaraan alatan mesin.
3) Maklum balas kedudukan berterusan membolehkan pemesinan berketepatan tinggi pada kadar suapan yang tinggi. Pecutan kelajuan operasi CNC menjadikan kelajuan maklum balas kedudukan menjadi halangan 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 canggih dicapai walaupun alat mesin berjalan pada kelajuan tinggi.
6. Motor linear
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, prestasi kerja dan populariti motor linear telah dipertingkatkan dengan ketara, begitu banyak pusat pemesinan telah menggunakan peranti ini. Setakat ini, Fanuc telah memasang sekurang-kurangnya 1,000 motor linear. Sesetengah teknologi canggih GE Fanuc membolehkan motor linear pada alat mesin mempunyai daya keluaran maksimum 15,500N dan pecutan maksimum 30g. Penggunaan teknologi canggih lain telah mengecilkan saiz alat mesin, mengurangkan beratnya, dan meningkatkan kecekapan penyejukannya. Kesemua kemajuan dalam teknologi ini memberikan motor linear lebih banyak kelebihan berbanding motor berputar: kadar pecutan/pecutan yang lebih tinggi; kawalan kedudukan yang lebih tepat, kekakuan yang lebih tinggi; kebolehpercayaan yang lebih tinggi; brek dinamik dalaman.
Ciri tambahan luaran: sistem CNC terbuka
Alat mesin yang menggunakan sistem CNC terbuka berkembang dengan sangat pesat. Pada masa ini, kelajuan komunikasi sistem komunikasi alternatif agak tinggi, jadi terdapat banyak jenis struktur CNC terbuka. Kebanyakan sistem terbuka menggabungkan keterbukaan PC standard dengan fungsi CNC tradisional. Kelebihan terbesar ini ialah walaupun perkakasan alat mesin sudah lapuk, CNC terbuka masih membenarkan prestasinya berubah mengikut keperluan teknologi dan pemprosesan sedia ada. Fungsi tambahan juga boleh ditambah pada Open CNC dengan bantuan perisian lain. Sifat-sifat ini boleh berkait rapat dengan pemprosesan acuan, atau mempunyai sedikit kaitan dengan pemprosesan acuan. Biasanya, sistem CNC terbuka yang digunakan di kedai acuan mempunyai pilihan fungsi biasa berikut:
Komunikasi rangkaian yang murah;
Ethernet;
Fungsi kawalan penyesuaian;
Antara muka tersedia untuk pembaca kod bar, alat pembaca nombor siri dan/atau sistem nombor siri palet;
Keupayaan untuk menyimpan dan mengedit sebilangan besar program bahagian;
Program tersimpan mengawal pengumpulan maklumat;
fungsi pemprosesan fail;
Integrasi teknologi CAD/CAM dan perancangan bengkel;
Antara muka operasi biasa.
Perkara terakhir ini amat penting. Kerana permintaan untuk CNC yang mudah dikendalikan semakin meningkat dalam pemprosesan acuan. Dalam konsep ini, perkara yang paling penting ialah CNC yang berbeza mempunyai antara muka pengendali yang sama. Sebagai peraturan umum, pengendali alat mesin yang berbeza mesti dilatih secara berasingan kerana jenis alatan mesin yang berbeza, serta mesin daripada pengeluar yang berbeza, menggunakan antara muka CNC yang berbeza. Sistem CNC terbuka mencipta peluang untuk menggunakan antara muka kawalan CNC yang sama untuk seluruh lantai kedai.
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 membenarkan menetapkan mod operasi mesin yang berbeza mengikut keperluan individu. Dengan cara ini, pengendali, pengaturcara dan kakitangan penyelenggaraan boleh menyediakan mengikut keperluan mereka sendiri. Apabila digunakan, hanya maklumat khusus yang mereka perlukan muncul pada skrin. Menggunakan kaedah ini boleh mengurangkan paparan halaman yang tidak perlu dan membantu memudahkan operasi CNC.
Pemesinan lima paksi
Dalam proses membuat acuan yang kompleks, aplikasi pemesinan lima paksi semakin meluas. Menggunakan pemesinan lima paksi, bilangan perkakas atau/dan alat mesin yang diperlukan untuk memproses bahagian boleh dikurangkan, bilangan peralatan yang diperlukan untuk proses pemesinan akan dikurangkan kepada minimum, dan jumlah masa pemesinan juga dikurangkan. CNC menjadi lebih berkuasa, membolehkan pengeluar CNC menawarkan lebih banyak ciri lima paksi.
Fungsi yang hanya dimiliki oleh CNC mewah pada masa lalu kini turut digunakan dalam produk kelas pertengahan. Bagi pengilang yang tidak pernah menggunakan 5-teknologi pemesinan paksi, aplikasi ciri ini menjadikan 5-pemesinan paksi lebih mudah. Menggunakan teknologi CNC semasa untuk pemesinan lima paksi membolehkan pemesinan lima paksi mempunyai kelebihan berikut:
Kurangkan keperluan untuk alat khusus;
Ia dibenarkan untuk menetapkan offset alat selepas melengkapkan program bahagian;
Menyokong reka bentuk program umum, supaya program pasca diproses boleh digunakan secara bergantian antara alat mesin yang berbeza;
Meningkatkan kualiti kemasan;
Ia boleh digunakan pada alatan mesin dengan struktur yang berbeza, supaya tidak perlu menentukan dalam program sama ada gelendong atau bahan kerja berputar di sekitar titik tengah. Kerana ia akan diselesaikan oleh parameter CNC.
Kita boleh menggunakan contoh pampasan pemotong pengilangan sfera untuk menggambarkan mengapa paksi lima amat sesuai untuk pemprosesan acuan. Apabila bahagian dan alat berputar di sekeliling paksi pangsi, untuk mengimbangi secara tepat pengimbangan pemotong pengilangan sfera, CNC mesti dapat melaraskan jumlah pampasan alat secara dinamik dalam tiga arah X, Y dan Z. Memastikan kesinambungan titik pemotongan alat adalah kondusif untuk meningkatkan kualiti kemasan.
Selain itu, CNC lima paksi berguna untuk ciri yang berkaitan dengan memutar alat tentang gelendong, ciri yang dikaitkan dengan memutar bahagian tentang gelendong dan ciri yang membolehkan pengendali menukar vektor alat secara manual.
Apabila paksi pusat alat digunakan sebagai paksi putaran, panjang alat asal mengimbangi arah paksi-Z akan dibahagikan kepada tiga 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. Memandangkan dalam kejuruteraan pemotongan, alat boleh disuap di sepanjang 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 putar dan paksi linear. Ciri ini menjadikan titik tengah alat tidak lagi berubah dengan perubahan alat, yang juga bermakna bahawa dalam pemesinan lima paksi, ofset alat boleh dimasukkan secara langsung seperti pemesinan tiga paksi, dan perubahan panjang alat juga boleh dijelaskan dengan pengaturcaraan pasca sekali lagi. Kinematik paksi putar ini dengan memutar gelendong memudahkan pasca pemprosesan pengaturcaraan alat.
Menggunakan fungsi yang sama, alat mesin juga boleh mendapatkan gerakan berputar dengan memutarkan bahan kerja di sekeliling paksi tengah. CNC yang baru dibangunkan mampu memadankan pergerakan bahagian dengan melaraskan offset tetap dan paksi koordinat berputar secara dinamik. Sistem CNC juga memainkan peranan penting apabila pengendali melaksanakan suapan perlahan alat mesin secara manual. Sistem CNC yang baru dibangunkan juga membolehkan paksi dilalui secara perlahan mengikut arah vektor alat, dan juga untuk menukar arah vektor hidung alat tanpa mengubah kedudukan hidung alat (lihat ilustrasi di atas).
Ciri-ciri ini membolehkan pengendali mudah menggunakan kaedah pengaturcaraan 3 tambah 2 yang digunakan secara meluas dalam industri acuan apabila menggunakan alat pemesinan lima paksi. Walau bagaimanapun, apabila keupayaan pemesinan lima paksi baharu dibangunkan dan diterima secara beransur-ansur, mesin membuat acuan lima paksi sebenar mungkin menjadi lebih biasa.
