Северная Каролина
(ЧПУ), относится к использованию дискретной цифровой информации для управления работой механических устройств, которую может запрограммировать только сам оператор.
ЧПУ
Применение технологий ЧПУ
Технология ЧПУ быстро развивалась, что значительно повысило производительность обработки пресс-форм. Среди них более быстрый процессор является основой развития технологий ЧПУ. Улучшение ЦП — это не только улучшение скорости вычислений, но и сама скорость предполагает улучшение других аспектов технологии ЧПУ. Именно потому, что за последние годы технология ЧПУ претерпела такие большие изменения, стоит проанализировать текущее применение технологии ЧПУ в индустрии изготовления пресс-форм.
Время обработки блоков и другие характеристики ЧПУ были значительно улучшены благодаря увеличению скорости обработки ЦП и использованию производителями ЧПУ высокоскоростных-ЦП в высокоинтегрированных системах ЧПУ. Более быстрые и чувствительные системы достигают большего, чем просто более высокую скорость обработки программ. Фактически, система, которая может обрабатывать программы обработки деталей на относительно высокой скорости, также может быть похожа на низкоскоростную систему обработки во время работы, поскольку даже полностью функциональная система ЧПУ имеет некоторые потенциальные проблемы, которые могут стать узким местом, ограничивающим скорость обработки. Большинство мастерских по изготовлению пресс-форм теперь понимают, что высокоскоростная-обработка требует большего, чем просто короткое время обработки. Во многом ситуация аналогична вождению гоночного автомобиля. Выиграет ли гонку самая быстрая машина? Даже случайный наблюдатель за гонками знает, что на результат гонки влияет множество других факторов, помимо скорости. Во-первых, важно знание водителем трассы: он должен знать, где находятся крутые повороты, чтобы правильно затормозить и пройти повороты безопасно и эффективно. В процессе обработки пресс-форм на высоких скоростях подачи ожидающая технология мониторинга траектории ЧПУ может заранее получать информацию о возникновении острых кривых, что играет аналогичную роль. Аналогично чувствительность водителя к действиям других водителей и неопределенным факторам аналогична количеству сервообратных связей в ЧПУ. Сервообратная связь в ЧПУ в основном включает обратную связь по положению, обратную связь по скорости и обратную связь по току. Когда водитель ездит по трассе, последовательность действий, умение умело тормозить и ускоряться и т. д. оказывают очень важное влияние на поведение водителя на--точке движения. Аналогичным образом, колокол-ускорение/замедление и контроль пути обработки в системе ЧПУ используют медленное ускорение/замедление вместо резких изменений скорости, чтобы обеспечить плавное ускорение станка.
Помимо этого, есть и другие сходства между гоночными автомобилями и системами ЧПУ. Мощность двигателя гоночного автомобиля аналогична мощности привода и двигателя ЧПУ, вес гоночного автомобиля можно сравнить с весом движущихся частей станка, а жесткость и прочность гоночного автомобиля аналогичны прочности и жесткости станка. Способность ЧПУ исправлять определенные ошибки траектории очень похожа на способность водителя управлять автомобилем внутри полосы движения.
Еще одно сходство с современными ЧПУ заключается в том, что не самые быстрые гоночные автомобили часто требуют-разносторонних водителей. Раньше только высокотехнологичные станки с ЧПУ-могли достичь высокой точности обработки при резке на высоких скоростях. Сегодня функции ЧПУ среднего-и нижнего-класса также могут удовлетворительно выполнять работу. Несмотря на то, что высокопроизводительные ЧПУ-обеспечивают наилучшую производительность, доступную в настоящее время, также возможно, что используемое вами ЧПУ более низкого-класса имеет те же характеристики обработки, что и ЧПУ-высокопроизводительного класса в той же линейке продуктов. Раньше фактором, ограничивающим максимальную скорость подачи при обработке пресс-формы, был ЧПУ, сегодня это механическая конструкция станка. Лучшее ЧПУ не улучшит производительность, когда станок уже находится на пределе своей производительности.
Внутренние особенности систем ЧПУ
Вот некоторые основные функции ЧПУ, используемые в настоящее время при обработке пресс-форм:
1. Не-равномерный рациональный B-сплайн (NURBS) Интерполяция кривых и поверхностей
В этой технологии используется интерполяция вдоль кривой, а не сопоставление кривой серией коротких прямых линий. Применение этой технологии стало довольно распространенным. Многие программы CAM, используемые в настоящее время в производстве пресс-форм, предоставляют возможность генерировать программы обработки деталей в формате интерполяции NURBS. В то же время мощные ЧПУ также предоставляют возможности пяти-интерполяции и связанные с ними функции. Эти функции улучшают качество обработки поверхности, повышают плавность работы двигателя, увеличивают скорость резания и сокращают программы обработки деталей.
2. Меньшие единицы инструкций
Большинство систем ЧПУ передают инструкции по перемещению и позиционированию шпинделю станка с шагом не менее 1 микрона. После полного использования преимуществ увеличения вычислительной мощности ЦП минимальная единица команд некоторых систем ЧПУ может даже достигать 1 нанометра (0,000001 мм). После сокращения блока инструкций в 1000 раз можно достичь более высокой точности обработки, что может обеспечить более плавную работу двигателя. Плавная работа двигателя позволяет некоторым станкам работать с более высоким ускорением без увеличения вибрации станины.
3. Колоколообразная кривая ускорения/замедления.
Также известно как ускорение/замедление по S-кривой или управление замедлением. По сравнению с использованием линейного ускорения этот метод позволяет добиться лучшего эффекта ускорения станков. По сравнению с другими методами ускорения, включая линейные и экспоненциальные методы, метод колоколообразной кривой позволяет добиться меньших ошибок позиционирования.
4. Мониторинг траектории обработки
Эта технология широко используется и имеет множество отличий в производительности, которые отличают ее работу в системах управления начального-класса от работы в системах управления-высокого уровня. Как правило, ЧПУ использует мониторинг траектории обработки для предварительной-обработки программы, чтобы обеспечить лучший контроль ускорения/замедления. В зависимости от производительности различных ЧПУ количество программных кадров, необходимых для контроля траектории обработки, колеблется от двух до сотен, что в основном зависит от минимального времени обработки программы обработки детали и постоянной времени ускорения/замедления. Вообще говоря, для удовлетворения требований обработки требуется не менее пятнадцати блоков программ мониторинга траектории обработки.5. Цифровое сервоуправление Развитие цифровых сервосистем настолько быстрое, что большинство производителей станков выбирают эту систему в качестве системы сервоуправления для станков. После использования этой системы ЧПУ может управлять сервосистемой более своевременно, а управление станками с ЧПУ становится более точным. Роль цифровой сервосистемы заключается в следующем: 1) Скорость выборки токового контура будет увеличена, а улучшение управления токовой петлей уменьшит повышение температуры двигателя. Таким образом, можно не только продлить срок службы двигателя, но и уменьшить тепло, передаваемое шарико-винтовой передаче, тем самым повышая точность винта. Кроме того, более высокая скорость выборки может также увеличить коэффициент усиления контура скорости, что помогает улучшить общую производительность станка. 2) Поскольку многие новые ЧПУ используют высокоскоростные последовательности для подключения к сервоконтуру, ЧПУ может получать больше рабочей информации о двигателе и приводном устройстве через канал связи. Это может улучшить эксплуатационные характеристики станка.3) Непрерывная обратная связь по положению обеспечивает высокую-точную обработку при высокой-скорости подачи. Более высокая скорость работы ЧПУ делает скорость обратной связи по положению узким местом, ограничивающим скорость работы станка. В традиционном методе обратной связи скорость обратной связи ограничивается типом сигнала, поскольку изменяется скорость выборки внешнего энкодера ЧПУ и электронного оборудования. Благодаря последовательной обратной связи эта проблема будет хорошо решена. Даже если станок работает на очень высокой скорости, можно добиться высокой точности обратной связи.6. Линейные двигатели В последние годы производительность и популярность линейных двигателей значительно улучшились, поэтому многие обрабатывающие центры внедрили это устройство. На сегодняшний день Fanuc установила не менее 1000 линейных двигателей. Некоторые передовые технологии GE Fanuc позволили добиться максимальной выходной силы линейных двигателей станков 15 500 Н и максимального ускорения 30 g. Применение других передовых технологий позволило уменьшить размеры станков, снизить вес и значительно повысить эффективность охлаждения. Все эти технологические достижения делают линейные двигатели более выгодными, чем роторные: более высокие скорости ускорения/замедления; более точный контроль позиционирования, более высокая жесткость; более высокая надежность; внутреннее динамическое торможение. Внешние дополнительные возможности: открытая система ЧПУ Станки с открытыми системами ЧПУ развиваются очень быстро. Скорость связи доступных в настоящее время систем связи относительно высока, что приводит к появлению множества открытых структур ЧПУ. Большинство открытых систем сочетают в себе открытость стандартного ПК с функциональностью традиционного ЧПУ. Самым большим преимуществом является то, что даже если аппаратное обеспечение станка устарело, открытое ЧПУ позволяет изменять его производительность в соответствии с текущими требованиями технологии и обработки. С помощью другого программного обеспечения в открытое ЧПУ можно добавить и другие функции. Эти функции могут быть тесно связаны с обработкой пресс-форм или иметь мало общего с обработкой пресс-форм. Как правило, открытая система ЧПУ, используемая в литейном цехе, имеет следующие общие функциональные возможности: недорогая-сетевая связь; Ethernet; функция адаптивного управления; интерфейс для подключения считывателей штрих-кода, считывателей серийных номеров инструментов и/или систем серийных номеров поддонов; возможность сохранять и редактировать большое количество программ обработки детали; сбор сохраненной управляющей информации программы; функции обработки файлов; Интеграция технологий CAD/CAM и планирование цехов; общий рабочий интерфейс. Последний пункт чрезвычайно важен. Потому что при обработке пресс-форм растет спрос на простые в эксплуатации станки с ЧПУ. В этой концепции наиболее важно, чтобы разные ЧПУ имели одинаковый рабочий интерфейс. Вообще говоря, операторов разных станков необходимо обучать отдельно, поскольку разные типы станков и станков разных производителей используют разные интерфейсы ЧПУ. Открытые системы ЧПУ дают возможность использовать один и тот же интерфейс управления ЧПУ во всем цехе. Теперь владельцы станков могут разработать собственный интерфейс для работы с ЧПУ, даже если они не знают языка C. Кроме того, контроллеры открытой системы позволяют устанавливать различные параметры работы машины в соответствии с индивидуальными потребностями. Это позволяет операторам, программистам и обслуживающему персоналу выполнять настройку в соответствии со своими требованиями. Во время использования на экране отображается только та информация, которая им нужна. Этот подход может уменьшить количество ненужных отображений страниц и упростить работу с ЧПУ. Пяти-осевая обработка Пяти-осевая обработка становится все более широко используемой в процессе изготовления сложных форм. Используя пяти-осевую обработку, можно уменьшить количество оснастки и/или станков, необходимых для обработки детали, количество оборудования, необходимого для процесса обработки, будет сведено к минимуму, а общее время обработки будет сокращено. Функции ЧПУ становятся все более мощными, что позволяет производителям ЧПУ предлагать больше функций пяти-осей. Функции, которые раньше были доступны только на ЧПУ-высокого класса, теперь также используются в изделиях среднего-класса. Для производителей, которые никогда не использовали технологию пяти-обработки, применение этих функций упрощает пяти-осевую обработку. Применение современной технологии ЧПУ для пяти-осевой обработки дает пяти-осную обработку следующие преимущества: Уменьшается потребность в специальных инструментах; Разрешить установку коррекции инструмента после завершения программы обработки детали; Поддерживать разработку универсальных программ, чтобы программы пост-обработки можно было взаимозаменяемо использовать на разных станках; Улучшить качество отделки; Может использоваться для станков различной конструкции, поэтому нет необходимости указывать в программе, вращается ли вокруг центральной точки шпиндель или заготовка. Потому что это будет решаться параметрами ЧПУ. Мы можем использовать пример компенсации сферических фрез, чтобы проиллюстрировать, почему пяти-оси особенно подходят для обработки пресс-форм. Когда деталь и инструмент вращаются вокруг центральной оси, чтобы точно компенсировать смещение сферической фрезы, ЧПУ должно иметь возможность динамически регулировать величину компенсации инструмента в направлениях X, Y и Z. Обеспечение непрерывности точки контакта инструмента способствует повышению качества отделочной обработки. Кроме того, использование пятиосевого ЧПУ также проявляется в: характеристиках, связанных с вращением инструмента вокруг шпинделя, характеристиках, связанных с вращением детали вокруг шпинделя, и характеристиках, которые позволяют оператору вручную изменять вектор инструмента. Когда центральная ось инструмента используется в качестве оси вращения, исходное смещение длины инструмента в направлении оси Z- будет разделено на компоненты в трех направлениях: X, Y и Z. Кроме того, исходное смещение диаметра инструмента в направлениях осей X и Y- также делится на компоненты в трех направлениях: X, Y и Z. Поскольку в процессе резания инструмент может подавать вдоль оси вращения, все эти смещения должны динамически обновляться, чтобы учитывать постоянно меняющееся положение инструмента. Другая функция ЧПУ, называемая «программирование центральной точки инструмента», позволяет программистам определять траекторию и скорость центральной точки инструмента. ЧПУ обеспечивает перемещение инструмента в соответствии с программой посредством команд в направлениях оси вращения и линейной оси. Благодаря этой функции центральная точка инструмента больше не меняется при смене инструмента, что также означает: при пяти-осевой обработке смещение инструмента можно вводить напрямую, как и при трех-обработке, а изменение длины инструмента можно снова учесть путем-программирования. Эта характеристика движения оси за счет вращения шпинделя упрощает пост-обработку программирования инструмента. Используя ту же функцию, станок также может получать вращательное движение, вращая заготовку вокруг центральной оси. Новые ЧПУ могут динамически регулировать фиксированные смещения и вращающиеся оси в соответствии с движением детали. Системы ЧПУ также играют важную роль, когда операторы вручную замедляют подачу станка. Новые системы ЧПУ также позволяют осям медленно подавать в направлении вектора инструмента и изменять направление вектора вершины инструмента без изменения положения вершины инструмента (см. рисунок выше). Эти функции упрощают операторам использование метода программирования 3+2, который в настоящее время широко используется в производстве пресс-форм и штампов при использовании пяти-осевых станков. Однако по мере того, как новые возможности пяти-осевой обработки постепенно разрабатываются и внедряются, настоящие пяти-осевые пресс-формы и штампы могут стать более распространенными.
