NC
(בקרה נומרית, המכונה CNC), מתייחסת לשימוש במידע דיגיטלי דיסקרטי כדי לשלוט על פעולתם של מכשירים מכניים, שניתן לתכנת רק על ידי המפעיל עצמו
CNC
יישומי טכנולוגיית CNC
טכנולוגיית CNC התפתחה במהירות, מה ששיפר מאוד את הפרודוקטיביות של עיבוד עובש. ביניהם, המעבד המהיר יותר הוא הליבה של פיתוח טכנולוגיית CNC. שיפור המעבד אינו רק שיפור מהירות המחשוב, אלא גם המהירות עצמה כרוכה בשיפור היבטים אחרים של טכנולוגיית CNC. דווקא בגלל שטכנולוגיית ה-CNC עברה שינויים כה גדולים בשנים האחרונות, כדאי לבחון את היישום הנוכחי של טכנולוגיית CNC בתעשיית ייצור התבניות.
זמן עיבוד בלוקים וביצועי CNC אחרים שופרו באופן משמעותי עקב העלייה במהירות עיבוד המעבד ויצרני CNC מיישמים מעבדים-במהירות גבוהה על מערכות CNC משולבות מאוד. מערכות מהירות ורגישות יותר משיגות יותר מסתם מהירויות עיבוד תוכניות גבוהות יותר. למעשה, מערכת שיכולה לעבד תוכניות לעיבוד חלקים במהירות גבוהה יחסית עשויה להיות כמו מערכת עיבוד- נמוכה במהלך הפעולה, מכיוון שאפילו למערכת CNC מתפקדת במלואה יש כמה בעיות פוטנציאליות שעלולות להפוך לצוואר בקבוק המגביל את מהירות העיבוד. רוב חנויות התבניות מבינות כעת שעיבוד-במהירות גבוהה דורש יותר מסתם זמני עיבוד קצרים. במובנים רבים, המצב דומה לנהיגה במכונית מירוץ. האם המכונית המהירה ביותר מנצחת במירוץ? אפילו צופה במירוץ מזדמן יודע שיש הרבה גורמים מלבד מהירות המשפיעים על תוצאות המירוץ. ראשית, הכרת המסלול של הנהג חשובה: עליו לדעת היכן נמצאים הפניות החדות כדי שיוכל להאט בצורה מתאימה ולעבור את הפינות בצורה בטוחה ויעילה. בתהליך של עיבוד תבניות בקצבי הזנה גבוהים, טכנולוגיית ניטור המסלול הממתינה של ה-CNC יכולה לקבל מראש מידע על התרחשות עקומות חדות, הממלא תפקיד דומה. באופן דומה, רגישות הנהג לפעולות של נהגים אחרים ולגורמים לא ודאיים דומה למספר הפידבקים של הסרוו ב-CNC. משוב סרוו ב-CNC כולל בעיקר משוב מיקום, משוב מהירות ומשוב זרם. כאשר הנהג נוסע מסביב למסלול, לעקביות הפעולה, האם הוא יכול לבלום ולהאיץ במיומנות וכו', יש השפעה חשובה מאוד על הביצועים-של הנהג במקום-. באופן דומה, האצה/האטה בצורת הפעמון והניטור של הנתיב המיועד לעיבוד במערכת CNC משתמשים בהאצה/האטה אטית במקום בשינויי מהירות פתאומיים כדי להבטיח האצה חלקה של כלי המכונה.
מעבר לכך, יש קווי דמיון נוספים בין מכוניות מירוץ ומערכות CNC. הכוח של מנוע מכונית מירוץ דומה ליחידת ההנעה והמנוע של CNC, ניתן להשוות את משקלה של מכונית מירוץ למשקל החלקים הנעים במכונה, והקשיחות והחוזק של מכונית מירוץ דומים לחוזק ולקשיחות של כלי מכונה. היכולת של CNC לתקן שגיאות נתיב ספציפיות דומה מאוד ליכולת של נהג לשלוט במכונית בתוך הנתיב.
דמיון נוסף ל-CNC הנוכחיים הוא שאותן מכוניות מירוץ שאינן המהירות ביותר דורשות לעתים קרובות נהגים-מעוגלים היטב. בעבר, רק CNCs-מתקדמים יכלו להשיג דיוק עיבוד גבוה תוך חיתוך במהירויות גבוהות. כיום, הפונקציות של CNCs בטווח-בינוני ובטווח{5}}נמוך עשויות גם להיות מסוגלות להשלים את העבודה בצורה משביעת רצון. למרות שמכשירי CNC-מתקדמים הם בעלי הביצועים הטובים ביותר הזמינים כעת, ייתכן שגם ל-CNC-הנמוך שבהם אתה משתמש יש את אותם מאפייני עיבוד כמו ל-CNC-מתקדמים באותו טווח מוצרים. בעבר, הגורם המגביל את קצב ההזנה המקסימלי של עיבוד עובש היה ה-CNC, כיום זהו המבנה המכני של כלי המכונה. CNC טוב יותר לא ישפר את הביצועים כאשר כלי המכונה כבר בגבול הביצועים שלו.
תכונות פנימיות של מערכות CNC
להלן כמה מתכונות ה-CNC הבסיסיות המשמשות כיום בעיבוד עובש:
1. אינטרפולציה לא-אחידה רציונלית B-Spline (NURBS) של עקומות ומשטחים
טכנולוגיה זו משתמשת באינטרפולציה לאורך עקומה במקום להתאים לעקומה סדרה של קווים ישרים קצרים. היישום של טכנולוגיה זו הפך נפוץ למדי. תוכנות CAM רבות המשמשות כיום בתעשיית התבניות מספקות אפשרות ליצור תוכניות חלקים בפורמט אינטרפולציה של NURBS. במקביל, CNCs רבי עוצמה מספקים גם יכולות אינטרפולציה של חמש-צירים ותכונות קשורות. תכונות אלו משפרות את איכות גימור פני השטח, משפרות את החלקות של פעולת המנוע, מגדילות את מהירויות החיתוך והקטנות את תוכניות עיבוד החלקים.
2. יחידות הוראה קטנות יותר
רוב מערכות ה-CNC מעבירות הוראות תנועה ומיקום לציר כלי המכונה ביחידות של לא פחות מ-1 מיקרון. לאחר ניצול מלא של הגידול בכוח העיבוד של המעבד, יחידת ההוראות המינימלית של מערכות CNC מסוימות יכולה להגיע אפילו ל-1 ננומטר (0.000001 מ"מ). לאחר צמצום יחידת ההדרכה פי 1000, ניתן להגיע לדיוק עיבוד גבוה יותר, מה שיכול לגרום למנוע לפעול בצורה חלקה יותר. הפעולה החלקה של המנוע מאפשרת לחלק מהכלים לעבוד בתאוצה גבוהה יותר מבלי להגביר את הרטט של המיטה.
3. האצה/האטה של עקומת פעמון
ידוע גם בשם תאוצה/האטה של עקומת S{{0}, או בקרת זחילה. בהשוואה לשימוש בהאצה ליניארית, שיטה זו יכולה להשיג אפקט האצה טוב יותר של כלי מכונות. בהשוואה לשיטות האצה אחרות, כולל שיטות ליניאריות ואקספוננציאליות, שיטת עקומת הפעמון יכולה להשיג שגיאות מיקום קטנות יותר.
4. ניטור מסלול עיבוד
טכנולוגיה זו הייתה בשימוש נרחב ויש לה הבדלי ביצועים רבים המבדילים את אופן הפעולה שלה במערכות בקרה-נמוכות מזו שבמערכות בקרה-מתקדמים. באופן כללי, CNC משתמש בניטור מסלולי עיבוד כדי-לעבד את התוכנית מראש כדי להבטיח בקרת האצה/האטה טובה יותר. בהתאם לביצועים של ה-CNCs השונים, מספר בלוקי התוכנית הנדרשים לניטור מסלול עיבוד נע בין מאתיים למאות, אשר תלוי בעיקר בזמן העיבוד המינימלי של תוכנית החלקים ובקבוע הזמן של האצה/האטה. באופן כללי, לפחות חמישה עשר בלוקים של תוכניות ניטור עבור מסלול העיבוד נדרשים כדי לעמוד בדרישות העיבוד.5. בקרת סרוו דיגיטלית הפיתוח של מערכות סרוו דיגיטליות הוא כה מהיר עד שרוב יצרני כלי המכונות בוחרים במערכת זו כמערכת בקרת סרוו לכלי מכונות. לאחר שימוש במערכת זו, CNC יכול לשלוט במערכת הסרוו בזמן יותר, ובקרת CNC של כלי מכונות הופכת מדויקת יותר.התפקיד של מערכת סרוו דיגיטלית הוא כדלקמן: 1) מהירות הדגימה של הלולאה הנוכחית תוגדל, והשיפור של בקרת לולאה הנוכחית יפחית את עליית הטמפרטורה של המנוע. בדרך זו, לא רק ניתן להאריך את חיי המנוע, אלא גם להפחית את החום המועבר לבורג הכדורי, ובכך לשפר את דיוק הבורג. בנוסף, מהירות הדגימה המהירה יותר יכולה גם להגביר את הרווח של לולאת המהירות, מה שעוזר לשפר את הביצועים הכוללים של כלי המכונה.2) מכיוון שהרבה CNCs חדשים משתמשים ברצפים במהירות- גבוהה כדי להתחבר ללולאת הסרוו, ה-CNC יכול לקבל מידע עבודה נוסף על המנוע וההתקן דרך קישור התקשורת. זה יכול לשפר את ביצועי התחזוקה של כלי המכונה.3) משוב רציף על מיקום מאפשר עיבוד{16}}בדיוק גבוה בהזנה-גבוהה. מהירות פעולת ה-CNC המהירה יותר הופכת את קצב משוב המיקום לצוואר בקבוק המגביל את מהירות הפעולה של הכלי. בשיטת המשוב המסורתית, מהירות המשוב מוגבלת על ידי סוג האות כאשר מהירות הדגימה של המקודד החיצוני של ה-CNC והציוד האלקטרוני משתנה. עם משוב סדרתי, בעיה זו תיפתר היטב. גם אם המכונה פועלת במהירות גבוהה מאוד, ניתן להשיג דיוק משוב מדויק.6. מנועים לינאריים בשנים האחרונות, הביצועים והפופולריות של מנועים ליניאריים שופרו משמעותית, ולכן מרכזי עיבוד רבים אימצו את המכשיר הזה. עד היום, Fanuc התקינה לפחות 1,000 מנועים לינאריים. כמה טכנולוגיות מתקדמות של GE Fanuc אפשרו את כוח הפלט המקסימלי של המנועים הליניאריים במכונות להיות 15,500N ואת התאוצה המקסימלית להיות 30g. היישום של טכנולוגיות מתקדמות אחרות הפחית את גודל כלי המכונה, הפחית את המשקל ושיפר מאוד את יעילות הקירור. כל ההתקדמות הטכנולוגית הללו הופכת את המנועים הליניאריים ליותר יתרונות מאשר מנועים סיבוביים: שיעורי האצה/האטה גבוהים יותר; בקרת מיקום מדויקת יותר, קשיחות גבוהה יותר; אמינות גבוהה יותר; בלימה דינמית פנימית. תכונות חיצוניות נוספות: מערכת CNC פתוחה כלי מכונה המשתמשים במערכות CNC פתוחות מתפתחות במהירות רבה. מהירויות התקשורת של מערכות התקשורת הזמינות כיום הן גבוהות יחסית, מה שמביא למגוון של מבני CNC פתוחים. רוב המערכות הפתוחות משלבות את הפתיחות של מחשב סטנדרטי עם פונקציונליות של CNC מסורתי. היתרון הגדול ביותר הוא שגם אם חומרת המכונה מיושנת, ה-CNC הפתוח מאפשר לביצועים שלה להשתנות עם הטכנולוגיה הנוכחית ודרישות העיבוד. בעזרת תוכנות אחרות ניתן להוסיף פונקציות נוספות ל-CNC הפתוח. פונקציות אלה יכולות להיות קשורות קשר הדוק לעיבוד עובש או שיש להן קשר מועט לעיבוד עובש. באופן כללי, למערכת ה-CNC הפתוחה המשמשת בחנות התבניות יש את אפשרויות הפונקציה הנפוצות הבאות: תקשורת רשת בעלות נמוכה-; Ethernet; פונקציית בקרה אדפטיבית; ממשק לחיבור קוראי ברקוד, קוראי מספרים סידוריים של כלים ו/או מערכות מספרים סידוריים של משטחים; היכולת לשמור ולערוך מספר רב של תוכניות חלק; איסוף מידע מאוחסן בקרת תוכנית; פונקציות טיפול בקבצים; שילוב טכנולוגיות CAD/CAM ותכנון סדנאות; ממשק פעולה נפוץ. הנקודה האחרונה חשובה ביותר. מכיוון שלעיבוד עובש יש ביקוש הולך וגובר ל-CNCs קלים לתפעול. בתפיסה זו, חשוב ביותר שלCNCs שונים יהיה ממשק פעולה זהה. באופן כללי, יש להכשיר מפעילים של כלי מכונות שונים בנפרד מכיוון שסוגים שונים של מכונות ומכונות המיוצרות על ידי יצרנים שונים משתמשים בממשקי CNC שונים. מערכות CNC פתוחות יוצרות את ההזדמנות להשתמש באותו ממשק בקרת CNC בכל החנות. כעת, בעלי מכונות יכולים לעצב ממשק משלהם לתפעול CNC גם אם הם לא יודעים שפת C. בנוסף, בקרי מערכת פתוחה מאפשרים להגדיר הגדרות תפעול שונות של המכונה בהתאם לצרכים האישיים. זה מאפשר למפעילים, מתכנתים ואנשי תחזוקה להתקין בהתאם לדרישותיהם. בעת השימוש, רק המידע הספציפי שהם צריכים מופיע על המסך. גישה זו יכולה להפחית תצוגות עמודים מיותרות ולעזור לפשט את פעולת ה-CNC. עיבוד של חמישה-צירים עיבוד של חמישה-צירים נעשה שימוש נרחב יותר ויותר בתהליך של ייצור תבניות מורכבות. באמצעות עיבוד של חמישה-צירים, ניתן לצמצם את מספר הכלים ו/או כלי המכונה הנדרשים לעיבוד חלק, מספר הציוד הנדרש לתהליך העיבוד יקטן, וזמן העיבוד הכולל יקטן. פונקציות CNC הופכות חזקות יותר ויותר, מה שמאפשר ליצרני CNC להציע יותר תכונות של חמש-צירים. תכונות שפעם היו זמינות רק ב-CNC-מתקדמים משמשות כעת גם במוצרים-בינוניים. עבור יצרנים שמעולם לא השתמשו בטכנולוגיית עיבוד חמישה-צירים, היישום של תכונות אלה מקל על עיבוד חמישה-צירים. יישום טכנולוגיית CNC הנוכחית על עיבוד חמישה-צירים נותן לעיבוד חמישה-צירים את היתרונות הבאים: צמצם את הצורך בכלים מיוחדים; אפשר להגדיר קיזוז כלי לאחר השלמת תוכנית החלק; תמכו בעיצוב של תוכניות אוניברסליות, כך שניתן יהיה להשתמש בתוכניות שלאחר-עיבוד להחלפה בין כלי מכונה שונים; שפר את איכות הגימור; יכול לשמש עבור מכונות של מבנים שונים, ולכן אין צורך לציין בתוכנית אם זה הציר או חומר העבודה שמסתובב סביב נקודת המרכז. כי זה ייפתר על ידי פרמטרי CNC. אנו יכולים להשתמש בדוגמה של פיצוי עבור חותכי כרסום כדוריים כדי להמחיש מדוע חמישה צירים- מתאימים במיוחד לעיבוד עובש. כאשר החלק והכלי מסתובבים סביב הציר המרכזי, על מנת לפצות במדויק על ההיסט של חותך הכרסום הכדורי, ה-CNC חייב להיות מסוגל להתאים באופן דינמי את כמות פיצוי הכלי בכיווני X, Y ו-Z. הבטחת המשכיות של נקודת המגע של הכלי תורמת לשיפור איכות הגימור. בנוסף, השימושים ב-CNC של חמישה-צירים מתבטאים גם ב: מאפיינים הקשורים לסיבוב הכלי סביב הציר, מאפיינים הקשורים לסיבוב החלק סביב הציר, ומאפיינים המאפשרים למפעיל לשנות את וקטור הכלי באופן ידני. כאשר הציר המרכזי של הכלי משמש כציר הסיבוב, היסט אורך הכלי המקורי בכיוון ציר Z- יחולק לרכיבים בשלושת הכיוונים של X, Y ו-Z. בנוסף, היסט קוטר הכלי המקורי בכיווני ציר X ו-Y- מחולק גם הוא לרכיבים בשלושת הכיוונים של ה-X, Y, axi והזנת הכלי לאורך ה-X, Y, axi. יש לעדכן באופן דינמי את כל ההיסטים הללו כדי לתת את הדעת למיקום הכלי המשתנה ללא הרף. תכונה נוספת של CNC הנקראת "תכנות נקודת מרכז כלי" מאפשרת למתכנתים להגדיר את הנתיב ומהירות נקודת המרכז של הכלי. CNC מבטיח שהכלי נע בהתאם לתוכנית באמצעות פקודות בציר הסיבוב ובכיווני הציר הליניארי. תכונה זו גורמת לנקודת המרכז של הכלי לא להשתנות יותר עם השינוי של הכלי, מה שאומר גם: בעיבוד של חמישה-צירים, ניתן להזין את היסט הכלי ישירות כמו עיבוד של שלושה-צירים, וניתן לתת את הדעת על השינוי באורך הכלי על ידי תכנות- לאחר מכן. מאפיין תנועה זה של הציר על ידי סיבוב הציר מפשט את העיבוד שלאחר-תכנות הכלים. באמצעות אותה פונקציה, כלי המכונה יכול גם להשיג תנועה סיבובית על ידי סיבוב חומר העבודה סביב הציר המרכזי. CNCs חדשים יכולים להתאים באופן דינמי קיזוזים קבועים וצירים מסתובבים כדי להתאים את תנועת החלק. מערכות CNC ממלאות תפקיד חשוב גם כאשר מפעילים מאטים באופן ידני את המכונה. מערכות CNC חדשות גם מאפשרות לצירים להזין באיטיות בכיוון וקטור הכלי ולשנות את כיוון וקטור קצה הכלי מבלי לשנות את מיקום קצה הכלי (ראה האיור למעלה). תכונות אלו מקלות על מפעילים להשתמש בשיטת התכנות 3+2 הנפוצה כיום בתעשיית התבניות והתבנית בעת שימוש במכונות חמש-צירים. עם זאת, כאשר יכולות עיבוד של חמישה-צירים חדשות מפותחות ומתקבלות בהדרגה, מכונות תבניות ותבנית אמיתיות של חמישה-צירים עשויות להפוך לנפוצות יותר.
