NC
(Điều khiển số, điều khiển kỹ thuật số, được gọi là điều khiển số), đề cập đến việc sử dụng thông tin kỹ thuật số rời rạc để điều khiển hoạt động của máy móc và các thiết bị khác, chỉ có thể được lập trình bởi chính người vận hành.
CNC
Ứng dụng công nghệ CNC
Sự phát triển của công nghệ CNC khá nhanh, giúp cải thiện đáng kể năng suất xử lý khuôn và CPU với tốc độ hoạt động nhanh hơn là cốt lõi của sự phát triển của công nghệ CNC. Việc cải thiện CPU không chỉ là cải thiện tốc độ tính toán mà bản thân tốc độ cũng liên quan đến việc cải tiến công nghệ CNC ở các khía cạnh khác. Chính vì những thay đổi to lớn như vậy của công nghệ CNC trong những năm gần đây, chúng tôi rất đáng để đánh giá về ứng dụng hiện tại của công nghệ CNC trong ngành sản xuất khuôn mẫu.
hình ảnh
Thời gian xử lý khối chương trình và các vấn đề khác Do tốc độ xử lý của CPU tăng lên và việc các nhà sản xuất CNC áp dụng CPU tốc độ cao cho các hệ thống CNC tích hợp cao, hiệu suất của CNC đã được cải thiện đáng kể. Các hệ thống nhanh hơn, phản hồi nhanh hơn không chỉ cho phép tốc độ xử lý chương trình cao hơn. Trên thực tế, một hệ thống có thể xử lý một chương trình chi tiết ở tốc độ khá cao có thể hoạt động giống như một hệ thống xử lý tốc độ thấp vì ngay cả một hệ thống CNC hoạt động đầy đủ cũng có một số vấn đề tiềm ẩn có thể trở thành nút cổ chai làm hạn chế tốc độ xử lý.
Hiện tại, hầu hết các nhà máy sản xuất khuôn đều nhận ra rằng gia công tốc độ cao đòi hỏi nhiều hơn là thời gian xử lý ngắn của các chương trình gia công. Theo nhiều cách, tình huống tương tự như lái một chiếc xe đua. Có phải chiếc xe nhanh nhất luôn giành chiến thắng trong cuộc đua? Ngay cả một khán giả không thường xuyên cũng biết rằng có nhiều yếu tố bên cạnh tốc độ ảnh hưởng đến kết quả của một cuộc đua.
Trước hết, kiến thức về đường đua của người lái xe là rất quan trọng: anh ta phải biết nơi có những khúc cua gấp để có thể giảm tốc độ một cách thích hợp nhằm vượt qua góc cua một cách an toàn và hiệu quả. Trong quá trình xử lý khuôn ở tốc độ nạp cao, công nghệ giám sát theo dõi được xử lý trong CNC có thể lấy trước thông tin về các đường cong sắc nét và chức năng này đóng vai trò tương tự.
Tương tự như vậy, độ nhạy của trình điều khiển đối với hành động và sự không chắc chắn của các trình điều khiển khác tương tự như số lượng phản hồi servo trong CNC. Phản hồi servo trong CNC chủ yếu bao gồm phản hồi vị trí, phản hồi tốc độ và phản hồi hiện tại.
Khi người lái xe lái xe quanh đường đua, tính nhất quán của hành động, phanh và tăng tốc có thể khéo léo hay không, v.v. có tác động rất quan trọng đến hiệu suất tại chỗ của người lái xe. Tương tự như vậy, các chức năng giám sát quá trình tăng/giảm tốc và hình chuông của hệ thống CNC sử dụng khả năng tăng tốc/giảm tốc chậm thay vì thay đổi tốc độ đột ngột để đảm bảo khả năng tăng tốc trơn tru của máy công cụ.
Ngoài ra, còn có những điểm tương đồng khác giữa xe đua và hệ thống CNC. Sức mạnh của động cơ xe đua tương tự như thiết bị truyền động và động cơ của CNC, trọng lượng của xe đua có thể được so sánh với trọng lượng của các bộ phận chuyển động trong máy công cụ, và độ cứng và sức mạnh của xe đua là tương tự như độ bền và độ cứng của máy công cụ. Khả năng CNC sửa một số lỗi đường dẫn nhất định rất giống với khả năng của người lái xe để giữ xe trong làn đường.
Một tình huống khác tương tự như CNC hiện tại là những chiếc xe không phải là nhanh nhất thường yêu cầu những người lái xe giỏi. Trước đây, chỉ máy CNC cao cấp mới có thể đảm bảo độ chính xác gia công cao khi cắt ở tốc độ cao. Ngày nay, các máy CNC tầm trung và cấp thấp có khả năng thực hiện công việc một cách thỏa đáng. Mặc dù máy CNC cao cấp có hiệu suất tốt nhất hiện nay, nhưng cũng có khả năng máy CNC cấp thấp mà bạn đang sử dụng có các đặc điểm xử lý giống như máy CNC cao cấp cùng loại. Trước đây, yếu tố hạn chế tốc độ nạp tối đa của quá trình xử lý khuôn là CNC, nhưng ngày nay nó là cấu trúc cơ học của máy công cụ. Khi một máy công cụ đã đạt đến giới hạn hiệu suất của nó, thì một máy CNC tốt hơn sẽ không làm cho nó tốt hơn được nữa.
Đặc điểm nội tại của hệ thống CNC
Sau đây là một số đặc điểm cơ bản của CNC trong quy trình gia công khuôn hiện tại:
1. Nội suy B-spline hợp lý không đồng nhất (NURBS) của các đường cong và bề mặt
Kỹ thuật này sử dụng phép nội suy dọc theo một đường cong thay vì một loạt các đường thẳng ngắn để khớp với đường cong. Việc áp dụng công nghệ này khá phổ biến. Nhiều phần mềm CAM hiện đang được sử dụng trong ngành công cụ cung cấp tùy chọn để tạo các chương trình chi tiết ở định dạng nội suy NURBS. Đồng thời, máy CNC mạnh mẽ cũng cung cấp chức năng nội suy năm trục và các tính năng liên quan. Các đặc tính này cải thiện chất lượng hoàn thiện bề mặt, cải thiện độ trơn tru của hoạt động của động cơ, tăng tốc độ cắt và cho phép các chương trình chi tiết nhỏ hơn.
2. Đơn vị hướng dẫn nhỏ hơn
Hầu hết các hệ thống CNC truyền các lệnh chuyển động và định vị đến trục chính của máy công cụ theo đơn vị không nhỏ hơn 1 micron. Sau khi tận dụng hết lợi thế của việc cải thiện sức mạnh xử lý của CPU, đơn vị lệnh tối thiểu của một số hệ thống CNC thậm chí có thể đạt tới 1 nanomet (0.000001mm). Sau khi đơn vị lệnh giảm 1000 lần, có thể thu được độ chính xác gia công cao hơn, điều này có thể giúp động cơ chạy trơn tru hơn. Hoạt động trơn tru của động cơ cho phép một số máy công cụ chạy ở gia tốc cao hơn mà không làm tăng độ rung của giường.
3. Tăng/giảm tốc đường cong hình chuông
Còn được gọi là tăng/giảm tốc theo đường cong chữ S hoặc kiểm soát độ rão. So với việc sử dụng phương pháp gia tốc tuyến tính, phương pháp này có thể làm cho máy công cụ có hiệu ứng gia tốc tốt hơn. So với các phương pháp tăng tốc khác, bao gồm phương pháp tuyến tính và hàm mũ, phương pháp đường cong hình chuông có thể thu được sai số định vị nhỏ hơn.
4. Theo dõi giám sát cần xử lý
Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi và có nhiều điểm khác biệt về hiệu suất giúp phân biệt cách nó hoạt động trong các hệ thống điều khiển cấp thấp với cách nó hoạt động trong các hệ thống điều khiển cấp cao. Nói chung, CNC thực hiện tiền xử lý chương trình bằng cách giám sát quỹ đạo xử lý, để đảm bảo kiểm soát tăng/giảm tốc tốt hơn. Theo hiệu suất của các máy CNC khác nhau, số lượng khối chương trình cần thiết để giám sát quỹ đạo được xử lý thay đổi từ hai đến hàng trăm, chủ yếu phụ thuộc vào thời gian xử lý ngắn nhất của chương trình bộ phận và hằng số thời gian tăng/giảm tốc. Nói chung, để đáp ứng các yêu cầu xử lý, cần có ít nhất mười lăm khối chương trình giám sát đường ray được xử lý.
5. Điều khiển servo kỹ thuật số
Sự phát triển của hệ thống servo kỹ thuật số nhanh đến mức hầu hết các nhà sản xuất máy công cụ đều chọn hệ thống này làm hệ thống điều khiển servo của máy công cụ. Sau khi sử dụng hệ thống này, CNC có thể điều khiển hệ thống servo kịp thời hơn và việc điều khiển máy công cụ của CNC trở nên chính xác hơn.
Vai trò của hệ thống servo kỹ thuật số như sau:
1) Tốc độ lấy mẫu của vòng lặp hiện tại sẽ được tăng lên, cùng với việc cải thiện điều khiển vòng lặp hiện tại, sẽ làm giảm sự gia tăng nhiệt độ của động cơ. Bằng cách này, không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của động cơ mà còn có thể giảm nhiệt truyền đến vít bi, do đó cải thiện độ chính xác của vít. Ngoài ra, tốc độ lấy mẫu nhanh hơn cũng có thể làm tăng mức tăng của vòng vận tốc, điều này có thể giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của máy công cụ.
2) Do nhiều máy CNC mới sử dụng trình tự tốc độ cao để kết nối với vòng servo, thông qua liên kết truyền thông, máy CNC có thể thu được nhiều thông tin hoạt động hơn của động cơ và bộ truyền động. Điều này cải thiện khả năng bảo trì của máy công cụ.
3) Phản hồi vị trí liên tục cho phép gia công có độ chính xác cao ở tốc độ nạp cao. Việc tăng tốc độ vận hành CNC làm cho tốc độ phản hồi vị trí trở thành nút thắt cổ chai hạn chế tốc độ chạy của máy công cụ. Trong phương pháp phản hồi truyền thống, khi tốc độ lấy mẫu của bộ mã hóa bên ngoài của thiết bị điện tử và CNC thay đổi, tốc độ phản hồi bị hạn chế bởi loại tín hiệu. Sử dụng phản hồi nối tiếp, vấn đề này sẽ được giải quyết tốt. Độ chính xác phản hồi tinh vi đạt được ngay cả khi máy công cụ đang chạy ở tốc độ cao.
6. Động cơ tuyến tính
Trong những năm gần đây, hiệu suất làm việc và mức độ phổ biến của động cơ tuyến tính đã được cải thiện đáng kể nên nhiều trung tâm gia công đã áp dụng thiết bị này. Cho đến nay, Fanuc đã lắp đặt ít nhất 1,000 động cơ tuyến tính. Một số công nghệ tiên tiến của GE Fanuc giúp động cơ tuyến tính trên máy công cụ có lực đầu ra tối đa là 15.500N và gia tốc tối đa là 30g. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến khác đã làm giảm kích thước của máy công cụ, giảm trọng lượng và cải thiện đáng kể hiệu quả làm mát của nó. Tất cả những tiến bộ trong công nghệ này mang lại cho động cơ tuyến tính nhiều lợi thế hơn động cơ quay: tốc độ tăng/giảm tốc cao hơn; điều khiển định vị chính xác hơn, độ cứng cao hơn; độ tin cậy cao hơn; phanh động bên trong.
Các tính năng bổ sung bên ngoài: hệ thống CNC mở
Máy công cụ sử dụng hệ thống CNC mở đang phát triển rất nhanh. Hiện tại, tốc độ giao tiếp của hệ thống giao tiếp thay thế tương đối cao, do đó có nhiều loại cấu trúc CNC mở. Hầu hết các hệ thống mở đều kết hợp tính mở của PC tiêu chuẩn với chức năng của máy CNC truyền thống. Ưu điểm lớn nhất của điều này là ngay cả khi phần cứng của máy công cụ đã lỗi thời, CNC mở vẫn cho phép hiệu suất của nó thay đổi theo công nghệ và yêu cầu xử lý hiện có. Chức năng bổ sung cũng có thể được thêm vào Open CNC với sự trợ giúp của phần mềm khác. Các tính chất này có thể liên quan chặt chẽ đến quá trình xử lý khuôn hoặc ít liên quan đến quá trình xử lý khuôn. Thông thường, một hệ thống CNC mở được sử dụng trong cửa hàng khuôn mẫu có các tùy chọn chức năng phổ biến sau:
Truyền thông mạng rẻ tiền;
Ethernet;
Chức năng điều khiển thích nghi;
Các giao diện có sẵn cho đầu đọc mã vạch, đầu đọc số sê-ri dụng cụ và/hoặc hệ thống số sê-ri pallet;
Khả năng lưu và chỉnh sửa một số lượng lớn các chương trình phần;
Chương trình được lưu trữ kiểm soát việc thu thập thông tin;
chức năng xử lý tập tin;
Tích hợp công nghệ CAD/CAM và lập kế hoạch hội thảo;
Giao diện hoạt động chung.
Điểm cuối cùng này cực kỳ quan trọng. Do nhu cầu về máy CNC dễ vận hành ngày càng tăng trong gia công khuôn mẫu. Trong khái niệm này, điều quan trọng nhất là các máy CNC khác nhau có cùng giao diện vận hành. Theo nguyên tắc chung, người vận hành các máy công cụ khác nhau phải được đào tạo riêng vì các loại máy công cụ khác nhau, cũng như máy từ các nhà sản xuất khác nhau, sử dụng các giao diện CNC khác nhau. Các hệ thống CNC mở tạo cơ hội sử dụng cùng một giao diện điều khiển CNC cho toàn bộ khu vực cửa hàng.
Giờ đây, chủ sở hữu máy công cụ có thể thiết kế giao diện riêng cho hoạt động CNC của họ ngay cả khi họ không biết ngôn ngữ C. Ngoài ra, bộ điều khiển hệ thống mở cho phép cài đặt các chế độ hoạt động của máy khác nhau tùy theo nhu cầu cá nhân. Bằng cách này, người vận hành, lập trình viên và nhân viên bảo trì có thể thiết lập theo yêu cầu của riêng họ. Khi sử dụng, chỉ những thông tin cụ thể họ cần mới xuất hiện trên màn hình. Sử dụng phương pháp này có thể giảm hiển thị trang không cần thiết và giúp đơn giản hóa hoạt động CNC.
gia công năm trục
Trong quá trình chế tạo các khuôn phức tạp, việc ứng dụng gia công năm trục ngày càng trở nên phổ biến. Sử dụng gia công năm trục, số lượng dụng cụ hoặc/và máy công cụ cần thiết để gia công một bộ phận có thể giảm, số lượng thiết bị cần thiết cho quy trình gia công sẽ giảm đến mức tối thiểu và tổng thời gian gia công cũng giảm. Máy CNC đang trở nên mạnh mẽ hơn, cho phép các nhà sản xuất CNC cung cấp nhiều tính năng năm trục hơn.
Những chức năng mà trước đây chỉ những máy CNC cao cấp mới có thì nay những sản phẩm tầm trung cũng được sử dụng. Đối với những nhà sản xuất chưa bao giờ sử dụng công nghệ gia công trục 5-, việc áp dụng các tính năng này giúp gia công trục 5-dễ dàng hơn. Sử dụng công nghệ CNC hiện tại để gia công năm trục cho phép gia công năm trục có những ưu điểm sau:
Giảm nhu cầu về các công cụ chuyên dụng;
Được phép đặt độ lệch của dao sau khi hoàn thành chương trình bộ phận;
Hỗ trợ thiết kế các chương trình chung để các chương trình sau xử lý có thể được sử dụng thay thế cho nhau giữa các máy công cụ khác nhau;
Nâng cao chất lượng hoàn thiện;
Nó có thể được sử dụng trên các máy công cụ có cấu trúc khác nhau, do đó không cần thiết phải chỉ định trong chương trình liệu trục chính hoặc phôi có quay quanh tâm hay không. Bởi vì nó sẽ được giải quyết bằng các thông số CNC.
Chúng ta có thể sử dụng ví dụ về bù của dao phay hình cầu để minh họa lý do tại sao năm trục đặc biệt phù hợp để xử lý khuôn. Khi các bộ phận và dụng cụ quay quanh trục xoay, để bù chính xác độ lệch của dao phay hình cầu, máy CNC phải có khả năng điều chỉnh động lượng bù của dụng cụ theo ba hướng X, Y và Z. Đảm bảo tính liên tục của điểm cắt của dụng cụ có lợi cho việc cải thiện chất lượng hoàn thiện.
Ngoài ra, máy CNC năm trục rất hữu ích cho các tính năng liên quan đến việc xoay một công cụ quanh trục xoay, các tính năng liên quan đến việc xoay một bộ phận quanh trục xoay và các tính năng cho phép người vận hành thay đổi vectơ công cụ theo cách thủ công.
Khi trục trung tâm của công cụ được sử dụng làm trục quay, độ lệch chiều dài công cụ ban đầu theo hướng trục Z sẽ được chia thành ba thành phần theo hướng X, Y và Z. Ngoài ra, độ lệch đường kính dao ban đầu theo hướng trục X và Y cũng được chia thành ba thành phần theo hướng trục X, Y và Z. Vì trong kỹ thuật cắt, dụng cụ có thể được nạp dọc theo trục quay, nên tất cả các độ lệch này phải được cập nhật động để tính đến hướng dụng cụ thay đổi liên tục.
Một tính năng khác của CNC được gọi là "lập trình điểm trung tâm công cụ" cho phép người lập trình xác định đường đi và tốc độ điểm trung tâm của công cụ. CNC đảm bảo dao di chuyển theo chương trình thông qua các lệnh theo hướng của trục quay và trục thẳng. Tính năng này làm cho điểm trung tâm của công cụ không còn thay đổi khi thay đổi công cụ, điều đó cũng có nghĩa là trong gia công năm trục, phần bù của công cụ có thể được nhập trực tiếp như gia công ba trục và thay đổi của chiều dài dao cũng có thể được giải thích bằng cách lập trình lại sau. Động học này của trục quay bằng cách xoay trục chính giúp đơn giản hóa quá trình xử lý hậu kỳ của lập trình công cụ.
Sử dụng chức năng tương tự, máy công cụ cũng có thể thu được chuyển động quay bằng cách xoay phôi xung quanh trục trung tâm. Máy CNC mới được phát triển có thể khớp với chuyển động của bộ phận bằng cách tự động điều chỉnh độ lệch cố định và trục tọa độ quay. Hệ thống CNC cũng đóng một vai trò quan trọng khi người vận hành thực hiện việc nạp chậm máy công cụ theo cách thủ công. Hệ thống CNC mới được phát triển cũng cho phép các trục di chuyển chậm dọc theo hướng của vectơ công cụ và cũng có thể thay đổi hướng của vectơ mũi dao mà không thay đổi vị trí của mũi dao (xem hình minh họa ở trên).
Các tính năng này cho phép người vận hành dễ dàng sử dụng phương pháp lập trình 3 cộng 2 được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp khuôn mẫu khi sử dụng các công cụ gia công năm trục. Tuy nhiên, khi các khả năng gia công năm trục mới dần được phát triển và chấp nhận, máy làm khuôn năm trục thực sự có thể trở nên phổ biến hơn.
