NC
(Controllo Numerico, denominato CNC), si riferisce all'uso di informazioni digitali discrete per controllare il funzionamento di dispositivi meccanici, che possono essere programmati solo dall'operatore stesso
CNC
Applicazioni della tecnologia CNC
La tecnologia CNC si è sviluppata rapidamente, il che ha notevolmente migliorato la produttività della lavorazione degli stampi. Tra questi, la CPU più veloce è il fulcro dello sviluppo della tecnologia CNC. Il miglioramento della CPU non significa solo il miglioramento della velocità di calcolo, ma anche la velocità stessa comporta il miglioramento di altri aspetti della tecnologia CNC. È proprio perché la tecnologia CNC ha subito cambiamenti così grandi negli ultimi anni che vale la pena esaminare l’attuale applicazione della tecnologia CNC nel settore della produzione di stampi.
Il tempo di elaborazione dei blocchi e altre prestazioni CNC sono stati notevolmente migliorati grazie all'aumento della velocità di elaborazione della CPU e ai produttori di CNC che applicano CPU ad alta-velocità a sistemi CNC altamente integrati. I sistemi più veloci e più sensibili raggiungono molto più che una semplice velocità di elaborazione dei programmi più elevata. In effetti, un sistema in grado di elaborare programmi di elaborazione di parti a una velocità relativamente elevata può anche essere come un sistema di elaborazione a bassa-velocità durante il funzionamento, perché anche un sistema CNC completamente funzionante presenta alcuni potenziali problemi che potrebbero diventare un collo di bottiglia che limita la velocità di elaborazione. La maggior parte dei produttori di stampi ora si rende conto che la lavorazione ad alta-velocità richiede molto più che semplici tempi di lavorazione. In molti sensi, la situazione è simile alla guida di un’auto da corsa. L’auto più veloce vince la gara? Anche un osservatore occasionale della gara sa che ci sono molti fattori diversi dalla velocità che influenzano l'esito della gara. Innanzitutto, la conoscenza della pista da parte del pilota è importante: deve sapere dove si trovano le curve strette in modo da poter rallentare in modo appropriato e superare le curve in modo sicuro ed efficiente. Nel processo di lavorazione degli stampi ad alte velocità di avanzamento, la tecnologia di monitoraggio della traiettoria in attesa del CNC può ottenere in anticipo informazioni sulla presenza di curve strette, che svolgono un ruolo simile. Allo stesso modo, la sensibilità del conducente alle azioni degli altri conducenti e ai fattori incerti è simile al numero di feedback servo nel CNC. Il feedback del servo nel CNC comprende principalmente il feedback di posizione, il feedback di velocità e il feedback di corrente. Quando il pilota guida in pista, la coerenza dell'azione, se riesce a frenare e accelerare abilmente, ecc., hanno un impatto molto importante sulle prestazioni del pilota sul-s-punto. Allo stesso modo, l'accelerazione/decelerazione a campana-e il monitoraggio del percorso da elaborare in un sistema CNC utilizzano un'accelerazione/decelerazione lenta invece di improvvisi cambiamenti di velocità per garantire un'accelerazione regolare della macchina utensile.
Oltre a ciò, ci sono altre somiglianze tra le auto da corsa e i sistemi CNC. La potenza del motore di un'auto da corsa è simile all'unità di azionamento e al motore di un CNC, il peso di un'auto da corsa può essere paragonato al peso delle parti mobili di una macchina utensile e la rigidità e la resistenza di un'auto da corsa sono simili alla resistenza e alla rigidità di una macchina utensile. La capacità di un CNC di correggere specifici errori di percorso è molto simile alla capacità di un conducente di controllare l'auto all'interno della corsia.
Un'altra somiglianza con gli attuali CNC è che le auto da corsa che non sono le più veloci spesso richiedono piloti a tutto tondo. In passato, solo i CNC-di fascia alta potevano raggiungere un'elevata precisione di lavorazione durante il taglio ad alte velocità. Oggi, anche le funzioni dei CNC di fascia media-e bassa-sono in grado di completare il lavoro in modo soddisfacente. Sebbene i CNC di fascia alta-abbiano le migliori prestazioni attualmente disponibili, è anche possibile che il CNC di fascia-bassa che utilizzi abbia le stesse caratteristiche di lavorazione del CNC di fascia alta-nella stessa gamma di prodotti. In passato il fattore limitante l'avanzamento massimo della lavorazione dello stampo era il CNC, oggi è la struttura meccanica della macchina utensile. Un CNC migliore non migliorerà le prestazioni quando la macchina utensile è già al limite delle prestazioni.
Caratteristiche intrinseche dei sistemi CNC
Ecco alcune delle funzionalità CNC di base attualmente utilizzate nella lavorazione degli stampi:
1. Interpolazione non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) di curve e superfici
Questa tecnologia utilizza l'interpolazione lungo una curva invece di adattare la curva con una serie di brevi linee rette. L'applicazione di questa tecnologia è diventata abbastanza comune. Molti software CAM attualmente utilizzati nel settore degli stampi offrono un'opzione per generare part program in formato di interpolazione NURBS. Allo stesso tempo, i potenti CNC forniscono anche funzionalità di interpolazione a cinque-assi e funzionalità correlate. Queste caratteristiche migliorano la qualità della finitura superficiale, migliorano la fluidità del funzionamento del motore, aumentano le velocità di taglio e riducono i programmi di lavorazione delle parti.
2. Unità didattiche più piccole
La maggior parte dei sistemi CNC trasmettono istruzioni di movimento e posizionamento al mandrino della macchina utensile in unità non inferiori a 1 micron. Sfruttando appieno l'aumento della potenza di elaborazione della CPU, l'unità minima di istruzione di alcuni sistemi CNC può raggiungere anche 1 nanometro (0,000001 mm). Dopo aver ridotto l'unità di istruzioni di 1000 volte, è possibile ottenere una maggiore precisione di lavorazione, che può far funzionare il motore in modo più fluido. Il funzionamento regolare del motore consente ad alcune macchine utensili di funzionare ad accelerazioni più elevate senza aumentare le vibrazioni del bancale.
3. Accelerazione/decelerazione della curva a campana
Noto anche come accelerazione/decelerazione della curva a S-o controllo dello scorrimento. Rispetto all'utilizzo dell'accelerazione lineare, questo metodo può ottenere un migliore effetto di accelerazione delle macchine utensili. Rispetto ad altri metodi di accelerazione, compresi i metodi lineare ed esponenziale, il metodo della curva a campana può raggiungere errori di posizionamento minori.
4. Monitoraggio della traiettoria di lavorazione
Questa tecnologia è stata ampiamente utilizzata e presenta molte differenze prestazionali che distinguono il modo in cui funziona nei sistemi di controllo di fascia bassa-da quello nei sistemi di controllo di fascia alta-. In generale, il CNC utilizza il monitoraggio della traiettoria di lavorazione per pre-elaborare il programma e garantire un migliore controllo di accelerazione/decelerazione. A seconda delle prestazioni dei diversi CNC, il numero di blocchi di programma necessari per il monitoraggio della traiettoria di lavorazione varia da due a centinaia, che dipende principalmente dal tempo di lavorazione minimo del programma pezzo e dalla costante di tempo di accelerazione/decelerazione. In generale, per soddisfare i requisiti di elaborazione sono necessari almeno quindici blocchi di programmi di monitoraggio del percorso di elaborazione.5. Servocontrollo digitale Lo sviluppo dei servosistemi digitali è così rapido che la maggior parte dei produttori di macchine utensili scelgono questo sistema come sistema di servocontrollo per macchine utensili. Dopo aver utilizzato questo sistema, il CNC può controllare il servosistema in modo più tempestivo e il controllo CNC delle macchine utensili diventa più preciso. Il ruolo del servosistema digitale è il seguente: 1) La velocità di campionamento del circuito di corrente verrà aumentata e il miglioramento del controllo del circuito di corrente ridurrà l'aumento di temperatura del motore. In questo modo, non solo è possibile prolungare la durata del motore, ma è anche possibile ridurre il calore trasferito alla vite a ricircolo di sfere, migliorando così la precisione della vite. Inoltre, una maggiore velocità di campionamento può anche aumentare il guadagno dell'anello di velocità, contribuendo a migliorare le prestazioni complessive della macchina utensile.2) Poiché molti nuovi CNC utilizzano sequenze ad alta-velocità per connettersi al circuito di servo, il CNC può ottenere più informazioni di funzionamento del motore e del dispositivo di azionamento attraverso il collegamento di comunicazione. Ciò può migliorare le prestazioni di manutenzione della macchina utensile.3) Il feedback continuo della posizione consente un'elaborazione ad alta-precisione con avanzamento ad alta-velocità. La maggiore velocità operativa del CNC rende il tasso di feedback della posizione un collo di bottiglia che limita la velocità operativa della macchina utensile. Nel metodo di feedback tradizionale, la velocità di feedback è limitata dal tipo di segnale poiché cambia la velocità di campionamento dell'encoder esterno del CNC e dell'apparecchiatura elettronica. Con il feedback seriale, questo problema sarà ben risolto. Anche se la macchina utensile funziona a una velocità molto elevata, è possibile ottenere una precisione di feedback precisa.6. Motori lineari Negli ultimi anni le prestazioni e la popolarità dei motori lineari sono migliorate notevolmente, per questo molti centri di lavoro hanno adottato questo dispositivo. Ad oggi Fanuc ha installato almeno 1.000 motori lineari. Alcune tecnologie avanzate di GE Fanuc hanno consentito che la forza di uscita massima dei motori lineari sulle macchine utensili sia di 15.500 N e l'accelerazione massima di 30 g. L'applicazione di altre tecnologie avanzate ha ridotto le dimensioni delle macchine utensili, ridotto il peso e migliorato notevolmente l'efficienza di raffreddamento. Tutti questi progressi tecnologici rendono i motori lineari più vantaggiosi rispetto ai motori rotativi: velocità di accelerazione/decelerazione più elevate; controllo del posizionamento più accurato, maggiore rigidità; maggiore affidabilità; frenatura dinamica interna.Caratteristiche aggiuntive esterne: sistema CNC aperto Le macchine utensili che utilizzano sistemi CNC aperti si stanno sviluppando molto rapidamente. Le velocità di comunicazione dei sistemi di comunicazione attualmente disponibili sono relativamente elevate, risultando in una varietà di strutture CNC aperte. La maggior parte dei sistemi aperti combina l'apertura di un PC standard con la funzionalità di un CNC tradizionale. Il vantaggio più grande è che, anche se l’hardware della macchina è obsoleto, il CNC aperto consente alle sue prestazioni di cambiare con la tecnologia attuale e i requisiti di lavorazione. Con l'aiuto di altri software è possibile aggiungere altre funzioni al CNC aperto. Queste funzioni possono essere strettamente correlate alla lavorazione dello stampo o avere poco a che fare con la lavorazione dello stampo. In generale, il sistema CNC aperto utilizzato nell'officina stampi presenta le seguenti opzioni di funzioni comuni: comunicazione di rete a basso-costo; Ethernet; funzione di controllo adattivo; interfaccia per il collegamento di lettori di codici a barre, lettori di matricole di utensili e/o sistemi di matricola di pallet; la possibilità di salvare e modificare un gran numero di part program; la raccolta di informazioni di controllo del programma memorizzate; funzioni di gestione dei file; Integrazione della tecnologia CAD/CAM e pianificazione dell'officina; interfaccia operativa comune. L'ultimo punto è estremamente importante. Perché la lavorazione degli stampi ha una domanda crescente di CNC facili da utilizzare. In questo concetto, è molto importante che diversi CNC abbiano la stessa interfaccia operativa. In generale, gli operatori di diverse macchine utensili devono essere formati separatamente perché diversi tipi di macchine utensili e macchine prodotte da diversi produttori utilizzano diverse interfacce CNC. I sistemi CNC aperti creano l'opportunità di utilizzare la stessa interfaccia di controllo CNC in tutta l'officina. Ora i proprietari delle macchine possono progettare la propria interfaccia per il funzionamento del CNC anche se non conoscono il linguaggio C. Inoltre, i controller del sistema aperto consentono di impostare diverse impostazioni di funzionamento della macchina in base alle esigenze individuali. Ciò consente agli operatori, ai programmatori e al personale di manutenzione di effettuare la configurazione in base alle proprie esigenze. Quando sono in uso, sullo schermo vengono visualizzate solo le informazioni specifiche di cui hanno bisogno. Questo approccio può ridurre le visualizzazioni di pagine non necessarie e contribuire a semplificare il funzionamento del CNC. Lavorazione a cinque-assi La lavorazione a cinque-assi sta diventando sempre più utilizzata nel processo di produzione di stampi complessi. Utilizzando la lavorazione a cinque-assi, il numero di utensili e/o macchine utensili necessari per lavorare una parte può essere ridotto, il numero di attrezzature necessarie per il processo di lavorazione sarà ridotto al minimo e il tempo di lavorazione totale sarà ridotto. Le funzioni CNC stanno diventando sempre più potenti, il che consente ai produttori di CNC di offrire più funzionalità a cinque-assi. Le funzionalità che una volta erano disponibili solo sui CNC di fascia alta-ora vengono utilizzate anche nei prodotti-di fascia media. Per i produttori che non hanno mai utilizzato la tecnologia di lavorazione a cinque-assi, l'applicazione di queste funzionalità semplifica la lavorazione a cinque-assi. L'applicazione dell'attuale tecnologia CNC alla lavorazione a cinque-assi offre alla lavorazione a cinque-assi i seguenti vantaggi: riduzione della necessità di utensili speciali; Consentire l'impostazione degli offset utensile dopo il completamento del part program; Supportare la progettazione di programmi universali in modo che i programmi post-elaborati possano essere utilizzati in modo intercambiabile tra diverse macchine utensili; Migliorare la qualità delle finiture; Può essere utilizzato per macchine utensili di diversa struttura, quindi non è necessario specificare nel programma se è il mandrino o il pezzo a ruotare attorno al punto centrale. Perché questo sarà risolto dai parametri CNC. Possiamo utilizzare l'esempio della compensazione per le frese sferiche per illustrare perché cinque-assi sono particolarmente adatti per la lavorazione di stampi. Quando la parte e l'utensile ruotano attorno all'asse centrale, per compensare accuratamente l'offset della fresa sferica, il CNC deve essere in grado di regolare dinamicamente la quantità di compensazione dell'utensile nelle direzioni X, Y e Z. Garantire la continuità del punto di contatto dell'utensile contribuisce a migliorare la qualità della finitura. Inoltre, gli usi del CNC a cinque-assi si manifestano anche in: caratteristiche relative alla rotazione dell'utensile attorno al mandrino, caratteristiche relative alla rotazione della parte attorno al mandrino e caratteristiche che consentono all'operatore di modificare manualmente il vettore dell'utensile. Quando l'asse centrale dell'utensile viene utilizzato come asse di rotazione, l'offset della lunghezza originale dell'utensile nella direzione dell'asse Z- verrà diviso in componenti nelle tre direzioni X, Y e Z. Inoltre, l'offset del diametro originale dell'utensile nelle direzioni degli assi X e Y- viene anch'esso diviso in componenti nelle tre direzioni X, Y e Z. Poiché l'utensile può avanzare lungo l'asse di rotazione nel processo di taglio, tutti questi offset devono essere aggiornati dinamicamente per tenere conto della posizione dell'utensile in continuo cambiamento. Un'altra caratteristica del CNC chiamata "programmazione del punto centrale dell'utensile" consente ai programmatori di definire il percorso e la velocità del punto centrale dell'utensile. Il CNC garantisce che l'utensile si muova secondo il programma attraverso comandi nelle direzioni dell'asse di rotazione e dell'asse lineare. Questa funzionalità fa sì che il punto centrale dell'utensile non cambi più con il cambio dell'utensile, il che significa anche: nella lavorazione a cinque-assi, l'offset dell'utensile può essere immesso direttamente come nella lavorazione a tre-assi e la modifica della lunghezza dell'utensile può essere presa in considerazione tramite la post-programmazione. Questa caratteristica di movimento dell'asse mediante rotazione del mandrino semplifica la post-elaborazione della programmazione dell'utensile. Utilizzando la stessa funzione, la macchina utensile può anche ottenere un movimento rotatorio ruotando il pezzo attorno all'asse centrale. I nuovi CNC possono regolare dinamicamente gli offset fissi e gli assi rotanti per adattarsi al movimento della parte. I sistemi CNC svolgono un ruolo importante anche quando gli operatori alimentano manualmente la macchina lentamente. I nuovi sistemi CNC consentono inoltre agli assi di avanzare lentamente nella direzione del vettore dell'utensile e di modificare la direzione del vettore della punta dell'utensile senza modificare la posizione della punta dell'utensile (vedere l'illustrazione sopra). Queste funzionalità semplificano l'utilizzo da parte degli operatori del metodo di programmazione 3+2 attualmente ampiamente utilizzato nel settore degli stampi e delle matrici quando si utilizzano macchine a cinque-assi. Tuttavia, man mano che le nuove funzionalità di lavorazione a cinque{95}}assi vengono gradualmente sviluppate e accettate, le vere macchine per stampi e matrici a cinque{96}}assi potrebbero diventare più comuni.
