NC
(בקרה נומרית, המכונה CNC) מתייחס לשימוש במידע דיגיטלי דיסקרטי כדי לשלוט בפעולת מכונות והתקנים אחרים, שניתן לתכנת רק על ידי המפעיל עצמו
CNC
יישום טכנולוגיית CNC
הפיתוח של טכנולוגיית CNC הוא די מהיר, מה ששיפר מאוד את הפרודוקטיביות של עיבוד עובש. ביניהם, מעבד עם מהירות מחשוב מהירה יותר הוא הליבה של פיתוח טכנולוגיית CNC. שיפור המעבד אינו רק שיפור מהירות המחשוב, אלא המהירות עצמה כרוכה גם בשיפור טכנולוגיית ה-CNC בהיבטים נוספים. דווקא בגלל שטכנולוגיית ה-CNC עברה שינויים כה גדולים בשנים האחרונות, היא ראויה לסקירה שלנו לגבי היישום הנוכחי של טכנולוגיית CNC בתעשיית ייצור התבניות.
זמן עיבוד בלוק תוכניות ואחרים ככל שמהירות עיבוד המעבד עולה ויצרני CNC מיישמים מעבדים מהירים למערכות CNC משולבות במיוחד, ביצועי CNC השתפרו באופן משמעותי. מערכת מגיבה ומגיבה יותר משיגה יותר מסתם מהירויות עיבוד גבוהות יותר של תוכניות. למעשה, מערכת שיכולה לעבד תוכניות חלקים במהירות גבוהה יחסית עשויה לפעול גם כמו מערכת עיבוד איטית, מכיוון שאפילו למערכת CNC מתפקדת במלואה יש כמה בעיות פוטנציאליות שעלולות להפוך למגבלות. צוואר בקבוק של מהירות עיבוד.
כיום, רוב מפעלי התבניות מבינים שעיבוד עיבוד מהיר דורש יותר מסתם זמן עיבוד קצר של תוכניות עיבוד. במובנים רבים, המצב דומה לנהיגה במכונית מירוץ. האם המכונית המהירה ביותר תמיד מנצחת במירוץ? אפילו צופה מדי פעם במירוץ מכוניות יודע שיש הרבה גורמים מלבד מהירות המשפיעים על תוצאות המירוץ.
קודם כל, הכרת המסלול של הנהג חשובה: עליו לדעת היכן נמצאים הפניות החדות כדי להאט את הקצב בצורה מתאימה ולהתנהל בהן בצורה בטוחה ויעילה. בתהליך עיבוד תבניות במהירויות הזנה גבוהות, טכנולוגיית ניטור המסלולים לעיבוד ב-CNC יכולה לקבל מראש מידע על הופעת עקומות חדות, ופונקציה זו ממלאת את אותו תפקיד.
כמו כן, ההיענות של הנהג לתנועות ואי-ודאות אחרות של הנהג דומה לכמות משוב הסרוו ב-CNC. משוב סרוו ב-CNC כולל בעיקר משוב מיקום, משוב מהירות ומשוב נוכחי.
כאשר נהג נוסע מסביב למסלול, לעקביות התנועות שלו והאם הוא יכול לבלום ולהאיץ במיומנות יש השפעה חשובה מאוד על ביצועי הנהג במקום. באופן דומה, פונקציות האצה/האטה בצורת פעמון וניטור המסלול שיש לעיבוד של מערכת ה-CNC משתמשות בהאצה/האטה איטית במקום בשינויי מהירות פתאומיים כדי להבטיח האצה חלקה של כלי המכונה.
בנוסף, ישנם קווי דמיון נוספים בין מכוניות מירוץ ומערכות CNC. כוחו של מנוע המירוצים דומה להתקן ולמנוע הנעה CNC. משקלה של מכונית המירוץ דומה למשקל הרכיבים הנעים בכלי המכונה. הקשיחות והחוזק של מכונית המירוצים דומים לחוזק ולקשיחות של כלי המכונה. היכולת של ה-CNC לתקן שגיאות ספציפיות לנתיב דומה מאוד ליכולת של נהג לשמור על מכונית בנתיב שלה.
מצב נוסף הדומה ל-CNC הנוכחי הוא שאותן מכוניות מירוץ שאינן המהירות ביותר דורשות לרוב נהגים עם כישורים מקיפים. בעבר, רק CNC מתקדם יכול היה להבטיח דיוק עיבוד גבוה תוך חיתוך במהירות גבוהה. כיום, למערכות CNC בינוניות ונמוכות יש את היכולות לבצע את העבודה בצורה משביעת רצון. למרות ש-CNC מתקדם יש את הביצועים הטובים ביותר הקיימים כיום, קיימת גם אפשרות של-CNC הנמוך שבהם אתה משתמש יש את אותם מאפייני עיבוד כמו ל-high-end במוצרים דומים. בעבר, הגורם שהגביל את מהירות ההזנה המקסימלית לעיבוד עובש היה ה-CNC, אך כיום זהו המבנה המכני של כלי המכונה. כאשר כלי המכונה כבר בגבול הביצועים שלו, CNC טוב יותר לא ישפר את הביצועים עוד יותר. מאפיינים מהותיים של מערכות תמונה CNC
להלן כמה מאפייני CNC בסיסיים בתהליך עיבוד העובש הנוכחי:
1. אינטרפולציה לא אחידה רציונלית B-spline (NURBS) של משטחים מעוקלים
טכנולוגיה זו משתמשת באינטרפולציה לאורך עקומה, במקום להשתמש בסדרה של קווים ישרים קצרים כדי להתאים לעקומה. היישום של טכנולוגיה זו הפך נפוץ למדי. תוכנות CAM רבות המשמשות כיום בתעשיית התבניות מספקות אפשרות ליצור תוכניות חלק בפורמט אינטרפולציה של NURBS. במקביל, ה-CNC החזק מספק גם פונקציות אינטרפולציה של חמישה צירים ותכונות קשורות. מאפיינים אלה מגדילים את איכות גימורי השטח, משפרים את פעולת המנוע חלקה יותר, מגבירים את מהירויות החיתוך ומאפשרים תוכניות חלקים קטנות יותר.
2. יחידת הדרכה קטנה יותר
רוב מערכות ה-CNC מעבירות הוראות תנועה ומיקום לציר כלי המכונה ביחידות של לא פחות מ-1 מיקרון. לאחר ניצול מלא של השיפור בכוח העיבוד של המעבד, יחידת ההוראות הקטנה ביותר של מערכות CNC מסוימות יכולה להגיע אפילו ל-1 ננומטר (0.000001 מ"מ). לאחר צמצום יחידת הפיקוד פי 1000, ניתן להשיג דיוק עיבוד גבוה יותר והמנוע יכול לפעול בצורה חלקה יותר. הפעולה החלקה של המנוע מאפשרת לכמה כלי מכונות לפעול בתאוצות גבוהות יותר מבלי להגביר את רטט המיטה.
3. האצה/האטה של עקומת פעמון
נקרא גם האצה/האטה של עקומת S, או בקרת זחילה. בהשוואה לשיטת האצה ליניארית, שיטה זו יכולה להשיג אפקט האצה טוב יותר של כלי המכונה. בהשוואה לשיטות האצה אחרות, כולל שיטות ליניאריות ואקספוננציאליות, שיטת העקומה בצורת פעמון יכולה להשיג שגיאות מיקום קטנות יותר.
4. ניטור מסלולים לעיבוד
טכנולוגיה זו נמצאת בשימוש נרחב ויש לה הבדלי ביצועים רבים המבדילים את אופן פעולתה במערכות בקרה נמוכות מהאופן שבו היא פועלת במערכות בקרה מתקדמות. באופן כללי, CNC מיישמת עיבוד מקדים של תוכנית באמצעות ניטור מסלולי עיבוד כדי להבטיח בקרת האצה/האטה טובה יותר. בהתאם לביצועים של CNCs שונים, מספר בלוקי התוכנית הנדרשים לניטור המסלול המיועד לעיבוד נע בין מאתיים למאות, אשר תלוי בעיקר בזמן העיבוד המינימלי של תוכנית החלק ובקבוע זמן האצה/האטה. באופן כללי, על מנת לעמוד בדרישות העיבוד, יש צורך בלפחות 15 בלוקים של תוכניות ניטור מסלולים שיש לעבד.
5. בקרת סרוו דיגיטלית
הפיתוח של מערכות סרוו דיגיטליות הוא כה מהיר עד שרוב יצרני כלי המכונות בוחרים במערכת זו כמערכת בקרת סרוו עבור מכונות. לאחר השימוש במערכת זו, ה-CNC יכול לשלוט על מערכת הסרוו בזמן יותר, וגם השליטה של ה-CNC בכלי המכונה הופכת מדויקת יותר.
הפונקציות של מערכת הסרוו הדיגיטלית הן כדלקמן:
1) מהירות הדגימה של הלולאה הנוכחית תוגדל, יחד עם שיפור בקרת הלולאה הנוכחית, ובכך תפחית את עליית הטמפרטורה של המנוע. בדרך זו, לא רק שניתן להאריך את חיי המנוע, אלא גם להפחית את החום המועבר לבורג הכדורי, ובכך לשפר את דיוק הבורג. בנוסף, הגדלת מהירות הדגימה יכולה גם להגדיל את הרווח של לולאת המהירות, מה שעוזר לשפר את הביצועים הכוללים של כלי המכונה.
2) מאחר ו-CNCs חדשים רבים משתמשים ברצפים במהירות גבוהה כדי להתחבר ללולאות סרוו, ה-CNC יכול לקבל מידע עבודה נוסף על המנוע והתקן ההנעה דרך קישור התקשורת. זה משפר את ביצועי התחזוקה של כלי המכונה.
3) משוב רציף על מיקום מאפשר עיבוד דיוק גבוה במהירויות גבוהות. האצת מהירות פעולת ה-CNC הופכת את קצב משוב המיקום לצוואר בקבוק המגביל את מהירות הריצה של כלי מכונות. בשיטת המשוב המסורתית, ככל שמהירות הדגימה של המקודד החיצוני של ה-CNC והציוד האלקטרוני משתנה, מהירות המשוב מוגבלת על ידי סוג האות. באמצעות משוב סדרתי, בעיה זו תיפתר היטב. דיוק משוב מדויק מושג גם כאשר כלי המכונה פועל במהירויות גבוהות מאוד.
6. מנוע לינארי
בשנים האחרונות, הביצועים והפופולריות של מנועים ליניאריים השתפרו משמעותית, ולכן מרכזי עיבוד רבים אימצו את המכשיר הזה. עד היום, Fanuc התקינה לפחות 1,000 מנועים לינאריים. חלק מהטכנולוגיות המתקדמות של GE Fanuc מאפשרות למנוע הליניארי בכלי המכונה לקבל כוח פלט מרבי של 15,500N ותאוצה מקסימלית של 30 גרם. היישום של טכנולוגיות מתקדמות אחרות הפחית את הגודל והמשקל של כלי מכונות ושיפר מאוד את יעילות הקירור. כל ההתקדמות הטכנולוגית הזו מעניקה למנועים ליניאריים יתרונות גדולים יותר ממנועים סיבוביים: קצבי האצה/האטה גבוהים יותר; בקרת מיקום מדויקת יותר, קשיחות גבוהה יותר; אמינות גבוהה יותר; מהלך בלימה דינמי פנימי.
תכונות נוספות חיצוניות: מערכת CNC פתוחה
כלי מכונות המשתמשים במערכות CNC פתוחות מתפתחות במהירות. מהירויות התקשורת של מערכות התקשורת הקיימות כיום הן גבוהות יחסית, וכתוצאה מכך נוצרים סוגים שונים של מבני CNC פתוחים. רוב המערכות הפתוחות משלבות את הפתיחות של מחשב סטנדרטי עם פונקציונליות של CNC מסורתי. היתרון הגדול ביותר של זה הוא שגם אם החומרה של כלי המכונה מתיישנת, CNC פתוח עדיין מאפשר לביצועים שלו להשתנות עם הטכנולוגיה הקיימות ודרישות העיבוד. ניתן להוסיף פונקציות נוספות ל-Open CNC בעזרת תוכנות אחרות. מאפיינים אלה יכולים להיות קשורים קשר הדוק לעיבוד עובש, או שיש להם קשר מועט לעיבוד עובש. בדרך כלל, למערכת CNC הפתוחה המשמשת בחנות התבניות יש את אפשרויות התפקוד הנפוצות הבאות:
תקשורת מקוונת זולה;
Ethernet;
פונקציית בקרה אדפטיבית;
ממשקים לקוראי ברקוד, קוראי מספרים סידוריים של כלים ו/או מערכות מספרים סידוריים של משטחים;
יכולת לשמור ולערוך מספר רב של תוכניות חלק;
איסוף מידע מאוחסן בקרת תוכנית;
פונקציית עיבוד קבצים;
שילוב של טכנולוגיית CAD/CAM ותכנון סדנאות;
ממשק הפעלה אוניברסלי.
נקודה אחרונה זו חשובה ביותר. מכיוון שיש ביקוש הולך וגובר ל-CNC פשוט לתפעול בעיבוד תבניות. בתפיסה זו, הדבר החשוב ביותר הוא ש-CNCs שונים בעלי אותו ממשק הפעלה. באופן כללי, יש להכשיר מפעילים של כלי מכונות שונים בנפרד מכיוון שסוגים שונים של כלי מכונות, כמו גם מכונות המיוצרות על ידי יצרנים שונים, משתמשים בממשקי CNC שונים. מערכות CNC פתוחות יוצרות את ההזדמנות עבור כל החנות להשתמש באותו ממשק בקרת CNC.
כעת, בעלי כלי מכונות יכולים לעצב ממשק משלהם עבור פעולות CNC גם אם הם לא יודעים את שפת C. בנוסף, בקר המערכת הפתוחה מאפשר להגדיר מצבי פעולה שונים של המכונה בהתאם לצרכים האישיים. זה מאפשר למפעילים, מתכנתים ואנשי תחזוקה להגדיר הגדרות בהתאם לדרישות שלהם. בעת השימוש, רק המידע הספציפי שהם צריכים מופיע על המסך. אימוץ שיטה זו יכול להפחית תצוגת דפים מיותרת ולעזור לפשט את פעולות CNC.
עיבוד חמישה צירים
בתהליך ייצור תבניות מורכבות, היישום של עיבוד חמישה צירים הולך ונפוצה יותר ויותר. באמצעות עיבוד חמישה צירים, ניתן להפחית את מספר כלי העבודה או/ו כלי המכונה הנדרשים לעיבוד חלק. מספר הציוד הנדרש לתהליך העיבוד יצומצם למינימום, בעוד שזמן העיבוד הכולל יצטמצם גם הוא. CNCs הופכים ליותר ויותר מסוגלים, ומאפשרים ליצרני CNC להציע יותר תכונות של חמישה צירים.
פונקציות שבעבר היו זמינות רק ב-CNC מתקדמים משמשות כעת גם במוצרים בינוניים. עבור אותם יצרנים שמעולם לא השתמשו בטכנולוגיית עיבוד חמישה צירים, היישום של תכונות אלה מקל על עיבוד חמישה צירים. יישום טכנולוגיית CNC עדכנית לעיבוד חמישה צירים נותן לעיבוד חמישה צירים את היתרונות הבאים:
להפחית את הצורך בכלים מיוחדים;
מאפשר להגדיר קיזוז כלי לאחר השלמת תוכנית החלקים;
תמכו בתכנון של תוכניות אוניברסליות כך שניתן יהיה להשתמש בתוכניות לאחר עיבוד להחלפה בין כלי מכונות שונים;
שפר את איכות הגימור;
ניתן להשתמש בו עבור מכונות עם מבנים שונים, כך שאין צורך לציין בתוכנית אם הציר או חומר העבודה מסתובבים סביב נקודת המרכז. כי זה ייפתר על ידי הפרמטרים של ה-CNC.
אנו יכולים להשתמש בדוגמה של פיצוי חותך כרסום כדור כדי להמחיש מדוע חמישה צירים מתאים במיוחד לעיבוד עובש. על מנת לפצות במדויק על ההיסט של חותך הכרסום הכדורי כאשר החלק והכלי מסתובבים סביב ציר הציר המרכזי, ה-CNC חייב להיות מסוגל להתאים באופן דינמי את כמות הפיצוי של הכלי בכיווני X, Y ו-Z. הבטחת המשכיות של נקודות המגע החיתוך של הכלי מועילה לשיפור איכות הגימור.
בנוסף, שימושי CNC עם חמישה צירים כוללים תכונות הקשורות לסיבוב הכלי סביב הציר, תכונות הקשורות לסיבוב החלק סביב הציר, ותכונות המאפשרות למפעיל לשנות את וקטור הכלי באופן ידני.
כאשר הציר המרכזי של הכלי משמש כציר הסיבוב, היסט אורך הכלי המקורי בכיוון ציר Z יחולק לרכיבים בכיווני X, Y ו-Z. בנוסף, היסט קוטר הכלי המקורי בכיווני ציר X ו-Y מחולק גם הוא לשלושה מרכיבים בכיווני ציר X, Y ו-Z. מאחר שבהנדסת חיתוך, הכלי יכול לבצע תנועות הזנה לאורך כיוון ציר הסיבוב, יש לעדכן את כל ההיסטים הללו באופן דינמי כדי לקחת בחשבון את כיוון הכלי המשתנה ללא הרף.
תכונת CNC נוספת הנקראת "תכנות נקודת מרכז כלי" מאפשרת למתכנתים להגדיר את הנתיב ומהירות נקודת המרכז של הכלי. ה-CNC מבטיח שהכלי נע בהתאם לתוכנית באמצעות פקודות בכיוון ציר הסיבוב והציר הליניארי. תכונה זו מונעת מנקודת המרכז של הכלי להשתנות עם החלפת הכלי. זה גם אומר שבעיבוד חמישה צירים, ניתן להזין את ההיסט של הכלי ישירות כמו עיבוד של שלושה צירים, וניתן להסביר אותו גם באמצעות תוכנית נוספת. שינוי באורך הכלי. תכונה זו של סיבוב הציר כדי לממש את ציר התנועה מפשטת את העיבוד לאחר העיבוד של תכנות הכלים.
באמצעות אותה פונקציה, כלי המכונה יכול גם להשיג תנועה סיבובית על ידי סיבוב חומר העבודה סביב ציר ציר מרכזי. ה-CNC החדש שפותח יכול להתאים באופן דינמי קיזוזים קבועים וצירי קואורדינטות מסתובבים כדי להתאים לתנועת החלק. כאשר מפעילים משתמשים בשיטות ידניות כדי להשיג הזנה איטית של כלי מכונות, מערכת ה-CNC ממלאת גם תפקיד חשוב. מערכת ה-CNC החדשה שפותחה מאפשרת גם להזנה איטית של הציר לכיוון וקטור הכלי, וכן מאפשרת לשנות את כיוון וקטור קצה הכלי מבלי לשנות את מיקום קצה הכלי (ראה איור למעלה).
תכונות אלו מאפשרות למפעילים להשתמש בקלות בשיטת התכנות 3+2 הנפוצה כיום בתעשיית התבניות בעת שימוש במכונות חמישה צירים. עם זאת, כאשר יכולות עיבוד חמש צירים חדשות מפותחות ומתקבלות בהדרגה, מכונות אמיתיות לעיבוד תבניות חמש צירים עשויות להפוך לנפוצות יותר.
