Северная Каролина
(Числовое управление, цифровое управление, именуемое числовым управлением), относится к использованию дискретной цифровой информации для управления работой машин и других устройств, которые могут быть запрограммированы только самим оператором.
ЧПУ
Применение технологии ЧПУ
Развитие технологии ЧПУ происходит довольно быстро, что значительно повышает производительность обработки пресс-форм, а процессор с более высокой скоростью работы является основой развития технологии ЧПУ. Улучшение ЦП — это не только повышение скорости вычислений, но и сама скорость также включает в себя улучшение технологии ЧПУ в других аспектах. Именно из-за таких больших изменений в технологии ЧПУ в последние годы нам стоит сделать обзор текущего применения технологии ЧПУ в производстве пресс-форм.
картина
Время обработки блока программы и др. Благодаря увеличению скорости обработки ЦП и применению производителями ЧПУ высокоскоростных ЦП в высокоинтегрированных системах ЧПУ производительность ЧПУ была значительно улучшена. Более быстрые и чувствительные системы обеспечивают не только более высокую скорость обработки программ. Фактически, система, которая может обрабатывать программу обработки детали с достаточно высокой скоростью, может вести себя как низкоскоростная система обработки, потому что даже полностью функционирующая система ЧПУ имеет некоторые потенциальные проблемы, которые могут стать узким местом, ограничивающим скорость обработки.
В настоящее время большинство производителей пресс-форм осознают, что высокоскоростная обработка требует не только короткого времени обработки программ обработки. Во многом ситуация похожа на вождение гоночного автомобиля. Всегда ли самая быстрая машина выигрывает гонку? Даже случайный зритель знает, что помимо скорости на исход гонки влияет множество факторов.
Во-первых, очень важно знание водителем трассы: он должен знать, где есть крутые повороты, чтобы он мог соответствующим образом затормозить, чтобы безопасно и эффективно пройти поворот. В процессе обработки пресс-форм на высоких скоростях подачи технология контроля дорожки, подлежащая обработке в ЧПУ, может заранее получать информацию о крутых кривых, и эта функция играет ту же роль.
Точно так же чувствительность водителя к действиям и неопределенности других водителей аналогична количеству обратных связей сервопривода в ЧПУ. Обратная связь сервопривода в ЧПУ в основном включает обратную связь по положению, обратную связь по скорости и обратную связь по току.
Когда водитель едет по трассе, последовательность действий, умелые ли тормоза и ускорение и т. д. имеют очень важное влияние на производительность водителя на месте. Аналогичным образом, колоколообразные функции ускорения/замедления и отслеживания пути к процессу системы ЧПУ используют медленное ускорение/замедление вместо внезапных изменений скорости, чтобы обеспечить плавное ускорение станка.
Помимо этого, между гоночными автомобилями и системами ЧПУ есть и другие сходства. Мощность двигателя гоночного автомобиля аналогична приводному устройству и двигателю ЧПУ, вес гоночного автомобиля можно сравнить с весом движущихся компонентов станка, а жесткость и прочность гоночного автомобиля равны аналогично прочности и жесткости станка. Способность ЧПУ исправлять определенные ошибки пути очень похожа на способность водителя удерживать автомобиль в пределах полосы движения.
Другая ситуация, похожая на нынешнюю ЧПУ, заключается в том, что для тех автомобилей, которые не являются самыми быстрыми, часто требуются разносторонние водители. В прошлом только высококлассное ЧПУ могло гарантировать высокую точность обработки при резке на высокой скорости. Сегодня ЧПУ среднего и низшего ценового сегмента способны удовлетворительно выполнять эту работу. Несмотря на то, что ЧПУ высшего класса обладает наилучшей производительностью, доступной на сегодняшний день, существует также вероятность того, что используемое вами ЧПУ бюджетного уровня будет иметь те же характеристики обработки, что и ЧПУ высшего класса в своем классе. В прошлом фактором, который ограничивал максимальную скорость подачи при обработке пресс-формы, было ЧПУ, но сегодня это механическая структура станка. Там, где станок уже находится на пределе своей производительности, улучшенное ЧПУ не сделает его лучше.
Внутренние характеристики системы ЧПУ
Ниже приведены некоторые основные характеристики ЧПУ в текущем процессе обработки пресс-форм:
1. Неравномерная рациональная B-сплайновая (NURBS) интерполяция кривых и поверхностей
В этом методе используется интерполяция вдоль кривой, а не серия коротких прямых линий для соответствия кривой. Применение этой технологии довольно распространено. Многие из программ CAM, используемых в настоящее время в инструментальной промышленности, предлагают возможность создания программ обработки деталей в формате интерполяции NURBS. В то же время мощное ЧПУ также обеспечивает функцию интерполяции по пяти осям и связанные с ней функции. Эти свойства улучшают качество обработки поверхности, улучшают плавность работы двигателя, увеличивают скорость резания и позволяют выполнять меньшие программы обработки деталей.
2. Меньший блок инструкций
Большинство систем ЧПУ передают команды движения и позиционирования на шпиндель станка с шагом не менее 1 микрона. После полного использования преимуществ повышения вычислительной мощности ЦП минимальная единица команд некоторых систем ЧПУ может достигать даже 1 нанометра (0,000001 мм). После того, как единица команды уменьшена в 1000 раз, можно получить более высокую точность обработки, что может сделать двигатель более плавным. Плавный ход двигателя позволяет некоторым станкам работать с более высокими ускорениями без увеличения вибрации станины.
3. Кривая ускорения/замедления колокола
Также известно как ускорение/замедление по S-образной кривой или управление ползучестью. По сравнению с использованием метода линейного ускорения, этот метод может улучшить эффект ускорения станка. По сравнению с другими методами ускорения, включая линейные и экспоненциальные методы, метод кривой нормального распределения позволяет получать меньшие ошибки позиционирования.
4. Отслеживание отслеживания для обработки
Этот метод широко используется и имеет множество различий в производительности, которые отличают то, как он работает в системах управления низкого уровня, от того, как он работает в системах управления высокого уровня. Вообще говоря, ЧПУ выполняет предварительную обработку программы, отслеживая траекторию обработки, чтобы обеспечить лучший контроль ускорения/замедления. В зависимости от производительности различных ЧПУ количество программных блоков, необходимых для контроля траектории обработки, варьируется от двух до сотен, что в основном зависит от кратчайшего времени обработки программы обработки детали и постоянной времени ускорения/замедления. Вообще говоря, чтобы соответствовать требованиям обработки, необходимо обрабатывать не менее пятнадцати блоков программы мониторинга дорожек.
5. Цифровое сервоуправление
Развитие цифровой сервосистемы происходит настолько быстро, что большинство производителей станков выбирают эту систему в качестве системы сервоуправления станков. После использования этой системы ЧПУ может более своевременно управлять сервосистемой, а управление ЧПУ станком стало более точным.
Роль цифровой сервосистемы заключается в следующем:
1) Скорость выборки токовой петли будет увеличена, что вместе с улучшением управления токовой петлей уменьшит нагрев двигателя. Таким образом, можно не только продлить срок службы двигателя, но и уменьшить тепло, передаваемое шарико-винтовой передаче, тем самым повысив точность винта. Кроме того, более высокая скорость дискретизации также может увеличить коэффициент усиления контура скорости, что может помочь улучшить общую производительность станка.
2) Поскольку многие новые ЧПУ используют высокоскоростные последовательности для подключения к контуру сервопривода, через канал связи ЧПУ может получить больше рабочей информации о двигателе и приводе. Это повышает ремонтопригодность станка.
3) Непрерывная обратная связь по положению обеспечивает высокоточную обработку при высоких скоростях подачи. Ускорение скорости работы ЧПУ приводит к тому, что скорость обратной связи по положению становится узким местом, ограничивающим скорость работы станков. В традиционном методе обратной связи при изменении скорости выборки внешнего энкодера ЧПУ и электронного оборудования скорость обратной связи ограничивается типом сигнала. Используя последовательную обратную связь, эта проблема будет хорошо решена. Высокая точность обратной связи достигается даже при работе станка на высоких скоростях.
6. Линейный двигатель
В последние годы рабочие характеристики и популярность линейных двигателей значительно улучшились, поэтому многие обрабатывающие центры приняли это устройство. На данный момент компания Fanuc установила не менее 1000 линейных двигателей. Некоторые передовые технологии GE Fanuc позволяют линейному двигателю на станке иметь максимальную выходную силу 15 500 Н и максимальное ускорение 30g. Применение других передовых технологий позволило уменьшить размер станка, уменьшить его вес и значительно повысить эффективность его охлаждения. Все эти технологические достижения дают линейным двигателям больше преимуществ, чем роторным двигателям: более высокие скорости ускорения/замедления; более точное управление позиционированием, более высокая жесткость; более высокая надежность; внутреннее динамическое торможение.
Внешние дополнительные возможности: открытая система ЧПУ
Станки с использованием открытых систем ЧПУ развиваются очень быстро. В настоящее время скорость передачи данных альтернативной системы связи относительно высока, поэтому существует много типов открытых структур ЧПУ. Большинство открытых систем сочетают в себе открытость стандартного ПК с функциональностью традиционного ЧПУ. Самым большим преимуществом этого является то, что даже если аппаратное обеспечение станка устарело, открытое ЧПУ по-прежнему позволяет изменять его производительность в соответствии с существующими технологиями и требованиями к обработке. Дополнительные функции также могут быть добавлены в Open CNC с помощью другого программного обеспечения. Эти свойства 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;
Доступны интерфейсы для считывателей штрих-кодов, считывателей серийных номеров инструментов и/или систем серийных номеров поддонов;
Возможность сохранять и редактировать большое количество программ обработки деталей;
Сохраненная программа управляет сбором информации;
функции обработки файлов;
Интеграция технологии CAD/CAM и планирование мастерской;
Общий рабочий интерфейс.
Этот последний пункт чрезвычайно важен. Потому что спрос на простые в эксплуатации ЧПУ растет при обработке пресс-форм. В этой концепции самым важным является то, что разные ЧПУ имеют одинаковый операторский интерфейс. Как правило, операторы разных станков должны обучаться отдельно, потому что разные типы станков, а также станки разных производителей используют разные интерфейсы ЧПУ. Открытые системы ЧПУ дают возможность использовать один и тот же интерфейс управления ЧПУ для всего цеха.
Теперь владельцы станков могут разработать собственный интерфейс для работы с ЧПУ, даже если они не знают языка C. Кроме того, открытый системный контроллер позволяет устанавливать различные режимы работы машины в соответствии с индивидуальными потребностями. Таким образом, операторы, программисты и обслуживающий персонал могут настроить систему в соответствии со своими требованиями. При использовании на экране появляется только та информация, которая им нужна. Использование этого метода может уменьшить ненужное отображение страниц и упростить работу с ЧПУ.
Пятиосевая обработка
В процессе изготовления сложных форм все более широкое распространение получает применение пятикоординатной обработки. Используя пятиосную обработку, количество инструментов и/или станков, необходимых для обработки детали, может быть уменьшено, количество оборудования, необходимого для процесса обработки, будет сокращено до минимума, а также сокращено общее время обработки. ЧПУ становятся все более мощными, что позволяет производителям ЧПУ предлагать больше пятиосевых функций.
Функции, которыми в прошлом обладали только высокопроизводительные ЧПУ, теперь также используются в продуктах среднего класса. Для тех производителей, которые никогда не использовали технологию 5-осевой обработки, применение этих функций упрощает 5-осевую обработку. Использование современной технологии ЧПУ для пятиосевой обработки позволяет пятиосевой обработке иметь следующие преимущества:
Уменьшить потребность в специализированных инструментах;
Допускается задавать смещение инструмента после выполнения программы обработки детали;
Поддержка разработки общих программ, чтобы программы постобработки можно было взаимозаменяемо использовать на разных станках;
Улучшить качество отделки;
Его можно использовать на станках разной конструкции, благодаря чему не нужно указывать в программе, вращается шпиндель или заготовка вокруг центральной точки. Потому что это будет решаться параметрами ЧПУ.
Мы можем использовать пример компенсации сферической фрезы, чтобы проиллюстрировать, почему пятиосная обработка особенно подходит для обработки пресс-форм. Когда детали и инструменты вращаются вокруг оси вращения, чтобы точно компенсировать смещение сферической фрезы, ЧПУ должно иметь возможность динамически регулировать величину компенсации инструмента в трех направлениях X, Y и Z. Обеспечение непрерывности режущей кромки инструмента способствует повышению качества отделки.
Кроме того, пятиосевые ЧПУ полезны для функций, связанных с вращением инструмента вокруг шпинделя, функций, связанных с вращением детали вокруг шпинделя, и функций, 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 три компонента в направлениях X, Y и Z. Кроме того, исходное смещение диаметра инструмента в направлениях осей X и Y также делится на три компонента в направлениях осей X, Y и Z. Поскольку в технологии резки инструмент может подаваться вдоль оси вращения, все эти смещения должны динамически обновляться, чтобы учитывать постоянно меняющуюся ориентацию инструмента.
Другая функция ЧПУ, называемая «программирование центральной точки инструмента», позволяет программистам определять траекторию и скорость центральной точки инструмента. ЧПУ обеспечивает перемещение инструмента по программе посредством команд в направлении оси вращения и линейной оси. Благодаря этой функции центральная точка инструмента больше не меняется при смене инструмента, что также означает, что при пятиосевой обработке смещение инструмента можно вводить напрямую, как при трехосевой обработке, а изменение длина инструмента также может быть снова объяснена постпрограммированием. Такая кинематика поворотной оси за счет вращения шпинделя упрощает постобработку программирования инструмента.
Используя ту же функцию, станок также может получать вращательное движение, вращая заготовку вокруг центральной оси. Недавно разработанное ЧПУ может соответствовать движению детали, динамически регулируя фиксированные смещения и вращая оси координат. Система ЧПУ также играет важную роль, когда оператор вручную реализует медленную подачу станка. Недавно разработанная система ЧПУ позволяет также медленно перемещать оси вдоль направления вектора инструмента, а также изменять направление вектора вершины инструмента без изменения положения вершины инструмента (см. рисунок выше).
Эти функции позволяют операторам легко использовать метод программирования 3 плюс 2, широко используемый в производстве пресс-форм, при использовании пятиосевых обрабатывающих инструментов. Однако по мере того, как новые возможности пятиосевой обработки постепенно развиваются и внедряются, настоящие пятиосевые машины для изготовления пресс-форм могут стать более распространенными.
