Северная Каролина
(числовое управление, именуемое ЧПУ) относится к использованию дискретной цифровой информации для управления работой машин и других устройств, которую может запрограммировать только сам оператор.
ЧПУ
Применение технологии ЧПУ
Развитие технологий ЧПУ происходит довольно быстро, что значительно повысило производительность обработки пресс-форм. Среди них процессор с более высокой скоростью вычислений является основой развития технологии ЧПУ. Улучшение ЦП — это не только улучшение скорости вычислений, но сама скорость также предполагает улучшение технологии ЧПУ в других аспектах. Именно потому, что за последние годы технология ЧПУ претерпела такие большие изменения, она достойна нашего обзора текущего применения технологии ЧПУ в индустрии изготовления пресс-форм.
Время обработки программного блока и другие параметры. Поскольку скорость обработки ЦП увеличивается, а производители ЧПУ применяют высокоскоростные ЦП в высокоинтегрированных системах ЧПУ, производительность ЧПУ значительно улучшилась. Более отзывчивая и отзывчивая система достигает большего, чем просто более высокую скорость обработки программы. Фактически, система, которая может обрабатывать программы обработки деталей с относительно высокой скоростью, может также работать как медленная система обработки, поскольку даже полнофункциональная система ЧПУ имеет некоторые потенциальные проблемы, которые могут стать ограничениями. Узкое место в скорости обработки.
В настоящее время большинство производителей пресс-форм осознают, что высокоскоростная обработка требует большего, чем просто сокращение времени обработки программы обработки. Во многом ситуация аналогична вождению гоночного автомобиля. Всегда ли самая быстрая машина выигрывает гонку? Даже случайный зритель автомобильных гонок знает, что, помимо скорости, на исход гонки влияет множество факторов.
Прежде всего, важно знание водителем трассы: он должен знать, где находятся крутые повороты, чтобы правильно тормозить и преодолевать их безопасно и эффективно. В процессе обработки пресс-форм на высоких скоростях подачи технология контроля траектории обработки в ЧПУ позволяет заранее получить информацию о появлении острых кривых, и эта функция играет ту же роль.
Аналогичным образом, реакция водителя на движения и неопределенности других водителей аналогична величине обратной связи сервопривода в ЧПУ. Обратная связь сервопривода в ЧПУ в основном включает в себя обратную связь по положению, обратную связь по скорости и обратную связь по току.
Когда гонщик ездит по трассе, согласованность его движений, а также умение умело тормозить и ускоряться оказывают очень важное влияние на его действия на месте. Аналогичным образом, функции колоколообразного ускорения/замедления и мониторинга траектории, подлежащей обработке, системы ЧПУ используют медленное ускорение/замедление вместо резких изменений скорости, чтобы обеспечить плавное ускорение станка.
Кроме того, между гоночными автомобилями и системами ЧПУ есть и другие сходства. Мощность гоночного двигателя аналогична мощности приводного устройства и двигателя с ЧПУ. Вес гоночного автомобиля сравним с весом движущихся частей станка. Жесткость и прочность гоночного автомобиля аналогичны прочности и жесткости станка. Способность ЧПУ исправлять ошибки, специфичные для маршрута, очень похожа на способность водителя удерживать автомобиль на своей полосе движения.
Другая ситуация, похожая на нынешнюю ЧПУ, заключается в том, что те гоночные автомобили, которые не являются самыми быстрыми, часто требуют от водителей всесторонних навыков. Раньше только высокопроизводительные системы ЧПУ могли обеспечить высокую точность обработки при резке на высокой скорости. Сегодня станки с ЧПУ среднего и низкого уровня имеют возможности выполнять работу удовлетворительно. Хотя высокопроизводительное ЧПУ имеет наилучшую производительность, доступную в настоящее время, существует также вероятность того, что низкопроизводительное ЧПУ, которое вы используете, будет иметь те же характеристики обработки, что и высокопроизводительное ЧПУ в аналогичных продуктах. Раньше фактором, ограничивавшим максимальную скорость подачи при обработке пресс-форм, было ЧПУ, но сегодня это механическая конструкция станка. Когда станок уже достиг предела своей производительности, лучшее ЧПУ не приведет к дальнейшему повышению производительности. Внутренние характеристики систем ЧПУ Picture
Ниже приведены некоторые основные характеристики ЧПУ в текущем процессе обработки пресс-форм:
1. Неравномерная рациональная B-сплайн (NURBS) интерполяция криволинейных поверхностей.
Эта технология использует интерполяцию вдоль кривой, а не серию коротких прямых линий, соответствующих кривой. 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 мощное ЧПУ также обеспечивает функции пятиосной интерполяции и сопутствующие функции. Эти свойства повышают качество обработки поверхности, улучшают плавность работы двигателя, увеличивают скорость резания и позволяют выполнять программы обработки деталей меньшего размера.
2. Меньший блок инструкций
Большинство систем ЧПУ передают инструкции по перемещению и позиционированию шпинделю станка с шагом не менее 1 микрона. После полного использования преимуществ повышения вычислительной мощности ЦП размер наименьшей единицы команд некоторых систем ЧПУ может даже достигать 1 нанометра (0.000001 мм). После уменьшения командного блока в 1000 раз можно получить более высокую точность обработки и двигатель может работать более плавно. Плавная работа двигателя позволяет некоторым станкам работать с более высокими ускорениями без увеличения вибрации станины.
3. Колоколообразная кривая ускорения/замедления.
Также называется ускорением/замедлением по S-образной кривой или управлением медленным движением. По сравнению с методом линейного ускорения этот метод позволяет добиться лучшего эффекта ускорения станка. По сравнению с другими методами ускорения, включая линейные и экспоненциальные методы, метод колоколообразной кривой позволяет добиться меньших ошибок позиционирования.
4. Мониторинг треков, подлежащих обработке.
Эта технология широко используется и имеет многочисленные различия в производительности, которые отличают ее работу в системах управления начального уровня от того, как она работает в системах управления высокого класса. Вообще говоря, ЧПУ реализует предварительную обработку программы посредством мониторинга траектории обработки, чтобы обеспечить лучший контроль ускорения/замедления. В зависимости от производительности различных ЧПУ количество программных кадров, необходимых для контроля обрабатываемой траектории, колеблется от двух до сотен, что в основном зависит от минимального времени обработки программы обработки детали и постоянной времени разгона/замедления. Вообще говоря, для удовлетворения требований обработки необходимо, по меньшей мере, пятнадцать блоков программы мониторинга траектории, подлежащих обработке.
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 более своевременно управлять сервосистемой, а управление станком с ЧПУ также становится более точным.
Функции цифровой сервосистемы следующие:
1) Скорость выборки токовой петли будет увеличена в сочетании с улучшением управления токовой петлей, тем самым уменьшая 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, увеличение скорости 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 сервоконтурам, ЧПУ может получать больше рабочей информации о двигателе и приводном устройстве через канал связи. Это улучшает эксплуатационные характеристики станка.
3) Непрерывная обратная связь по положению обеспечивает высокоточную обработку на высоких скоростях. 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. Точная точность обратной связи достигается даже тогда, когда станок работает на очень высоких скоростях.
6. Линейный двигатель
В последние годы производительность и популярность линейных двигателей значительно возросли, поэтому многие обрабатывающие центры внедрили это устройство. На сегодняшний день Fanuc установила как минимум 1000 линейный двигатель. Некоторые из передовых технологий GE Fanuc позволяют линейному двигателю станка развивать максимальную выходную силу 15 500 Н и максимальное ускорение 30 g. Применение других передовых технологий позволило уменьшить размер и вес станков и значительно повысить эффективность охлаждения. Все эти технологические достижения дают линейным двигателям большие преимущества по сравнению с роторными: более высокие скорости ускорения/замедления; более точный контроль позиционирования, более высокая жесткость; более высокая надежность; внутреннее динамическое торможение хода.
Внешние дополнительные возможности: Открытая система ЧПУ.
Станки с использованием открытых систем ЧПУ быстро развиваются. Скорости связи доступных в настоящее время систем связи относительно высоки, что приводит к появлению различных 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 оборудование станка устареет, открытое ЧПУ по-прежнему позволяет изменять его производительность в соответствии с существующими технологиями и требованиями к обработке. Другие функции 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. Обычно открытая система ЧПУ, используемая в литейном цехе, имеет следующие общие функциональные возможности:
Недорогие онлайн-коммуникации;
Ethernet;
Функция адаптивного управления;
Интерфейсы для считывателей штрих-кодов, считывателей серийных номеров инструментов и/или систем серийных номеров поддонов;
Возможность сохранять и редактировать большое количество программ обработки детали;
Сбор сохраненной управляющей информации программы;
Функция обработки файлов;
Интеграция технологий CAD/CAM и планирование цеха;
Универсальный рабочий интерфейс.
Этот последний пункт чрезвычайно важен. Потому что растет спрос на простые в использовании ЧПУ для обработки пресс-форм. В этой концепции самое главное то, что разные ЧПУ имеют одинаковый рабочий интерфейс. В целом операторов разных станков необходимо обучать отдельно, поскольку разные типы станков, а также станки разных производителей используют разные интерфейсы ЧПУ. Открытые системы ЧПУ дают возможность всему цеху использовать один и тот же интерфейс управления ЧПУ.
Теперь владельцы станков могут разработать собственный интерфейс для операций с ЧПУ, даже если они не знают языка C. Кроме того, контроллер открытой системы позволяет устанавливать различные режимы работы машины в соответствии с индивидуальными потребностями. Это позволяет операторам, программистам и обслуживающему персоналу настраивать параметры в соответствии со своими требованиями. Во время использования на экране отображается только та информация, которая им нужна. Использование этого метода может уменьшить количество ненужных страниц и упростить операции с ЧПУ.
Пятиосевая обработка
В процессе изготовления сложных форм все большее распространение получает применение пятиосной обработки. Используя пятиосную обработку, можно уменьшить количество инструментов и/или станков, необходимых для обработки детали. Количество оборудования, необходимого для процесса обработки, будет сведено к минимуму, а общее время обработки также сократится. ЧПУ становятся все более функциональными, что позволяет производителям ЧПУ предлагать больше пятиосных функций.
Функции, которые ранее были доступны только в высокопроизводительных ЧПУ, теперь также используются в продуктах среднего класса. Для тех производителей, которые никогда не использовали технологию пятиосной обработки, применение этих функций упрощает пятиосную обработку. Применение современной технологии ЧПУ для пятиосной обработки дает пятиосной обработке следующие преимущества:
Уменьшить потребность в специальных инструментах;
Позволяет устанавливать коррекции инструмента после завершения программы обработки детали;
Поддерживать разработку универсальных программ, чтобы программы постобработки можно было взаимозаменяемо использовать на разных станках;
Улучшить качество отделки;
Его можно использовать для станков с разной конструкцией, так что не нужно указывать в программе, вращается ли шпиндель или заготовка вокруг центральной точки. Потому что это будет решаться параметрами ЧПУ.
Мы можем использовать пример компенсации шаровой фрезы, чтобы проиллюстрировать, почему пятиосная обработка особенно подходит для обработки пресс-форм. Чтобы точно компенсировать смещение сферической фрезы, когда деталь и инструмент вращаются вокруг центральной оси вращения, ЧПУ должно иметь возможность динамически регулировать величину компенсации инструмента в направлениях X, Y и Z. Обеспечение непрерывности режущих точек контакта инструмента способствует повышению качества отделочной обработки.
Кроме того, использование пятиосного ЧПУ включает функции, связанные с вращением инструмента вокруг шпинделя, функции, связанные с вращением детали вокруг шпинделя, а также функции, 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 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 технике резки инструмент может совершать перемещения подачи вдоль направления 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 согласно программе посредством команд в направлении оси вращения и линейной оси. Эта функция предотвращает изменение центральной точки инструмента при смене инструмента. Это также означает, что при пятиосевой обработке смещение инструмента можно вводить напрямую, как и при трехосной обработке, а также можно объяснить с помощью другой постпрограммы. Изменение длины инструмента. Эта особенность вращения шпинделя для реализации оси движения упрощает последующую обработку программирования инструмента.
Используя ту же функцию, станок также может получать вращательное движение, вращая заготовку вокруг центральной оси вращения. Недавно разработанное ЧПУ может динамически регулировать фиксированные смещения и вращающиеся оси координат в соответствии с движением детали. Когда операторы используют ручные методы для достижения медленной подачи станков, система ЧПУ также играет важную роль. Недавно разработанная система ЧПУ также позволяет оси медленно подавать в направлении вектора инструмента, а также позволяет изменять направление вектора вершины инструмента без изменения положения вершины инструмента (см. рисунок выше).
Эти функции позволяют операторам легко использовать метод программирования 3+2, который в настоящее время широко используется в производстве пресс-форм при использовании пятиосных станков. Однако по мере того, как новые возможности пятиосной обработки постепенно разрабатываются и внедряются, настоящие пятиосные станки для обработки пресс-форм могут стать более распространенными.
