NC
(Sayısal Kontrol, dijital kontrol, sayısal kontrol olarak anılır), yalnızca operatörün kendisi tarafından programlanabilen, makine ve diğer cihazların çalışmasını kontrol etmek için ayrık dijital bilgilerin kullanılması anlamına gelir.
CNC
CNC teknolojisi uygulaması
CNC teknolojisinin gelişimi oldukça hızlıdır, bu da kalıp işleme verimliliğini büyük ölçüde artırır ve daha hızlı işlem hızına sahip CPU, CNC teknolojisinin gelişiminin çekirdeğini oluşturur. CPU'nun iyileştirilmesi yalnızca bilgi işlem hızının iyileştirilmesi değildir, hızın kendisi de CNC teknolojisinin diğer yönlerden geliştirilmesini içerir. Son yıllarda CNC teknolojisindeki bu kadar büyük değişiklikler nedeniyle, CNC teknolojisinin kalıp imalat endüstrisindeki mevcut uygulamalarını gözden geçirmemiz bizim için değerlidir.
resim
Program bloğu işleme süresi ve diğerleri CPU işleme hızındaki artış ve yüksek hızlı CPU'ların CNC üreticileri tarafından son derece entegre CNC sistemlerine uygulanması nedeniyle, CNC'nin performansı önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Daha hızlı, daha duyarlı sistemler, yalnızca daha yüksek program işleme hızlarından daha fazlasını sağlar. Aslında, bir parça programını oldukça yüksek bir hızda işleyebilen bir sistem, düşük hızlı bir işleme sistemi gibi davranabilir çünkü tam olarak çalışan bir CNC sistemi bile, işleme hızını sınırlayan bir darboğaza dönüşebilecek bazı potansiyel sorunlara sahiptir.
Şu anda çoğu kalıp fabrikası, yüksek hızlı işlemenin işleme programlarının kısa işleme süresinden daha fazlasını gerektirdiğinin farkındadır. Birçok yönden, durum bir yarış arabası sürmeye benzer. En hızlı araba yarışı her zaman kazanır mı? Sıradan bir izleyici bile bir yarışın sonucunu etkileyen hızın yanı sıra birçok faktörün olduğunu bilir.
Her şeyden önce, sürücünün pist hakkındaki bilgisi çok önemlidir: köşeyi güvenli ve verimli bir şekilde geçmek için uygun şekilde yavaşlayabilmesi için keskin dönüşlerin olduğu yerleri bilmelidir. Kalıpların yüksek ilerleme hızlarında işlenmesi sürecinde, CNC'de işlenecek iz izleme teknolojisi, keskin eğrilerin bilgilerini önceden elde edebilir ve bu işlev aynı rolü oynar.
Aynı şekilde, sürücünün diğer sürücülerin eylemlerine ve belirsizliklerine duyarlılığı, CNC'deki servo geri bildirim sayısına benzer. CNC'deki servo geri bildirimi temel olarak konum geri bildirimi, hız geri bildirimi ve akım geri bildirimini içerir.
Sürücü pistte sürerken, hareketin tutarlılığı, frenlerin ve hızlanmanın ustaca yapılıp yapılamayacağı vb. sürücünün yerinde performansı üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir. Aynı şekilde, CNC sisteminin çan şeklindeki hızlanma/yavaşlama ve parçadan işlemeye izleme işlevleri, takım tezgahının yumuşak bir şekilde hızlanmasını sağlamak için ani hız değişiklikleri yerine yavaş hızlanma/yavaşlamayı kullanır.
Bunun ötesinde, yarış arabaları ile CNC sistemleri arasında başka benzerlikler de var. Yarış arabası motorunun gücü, CNC'nin tahrik cihazı ve motoruna benzer, yarış arabasının ağırlığı, takım tezgahındaki hareketli bileşenlerin ağırlığı ile karşılaştırılabilir ve yarış arabasının sertliği ve gücü vardır. takım tezgahının mukavemetine ve sertliğine benzer. Bir CNC'nin belirli yol hatalarını düzeltme yeteneği, bir sürücünün arabayı şeritte tutma becerisine çok benzer.
Mevcut CNC'ye benzer başka bir durum da, en hızlı olmayan arabaların genellikle çok yönlü sürücüler gerektirmesidir. Geçmişte, yalnızca üst düzey CNC, yüksek hızda kesim yaparken yüksek işleme hassasiyetini garanti edebiliyordu. Bugün, orta sınıf ve düşük kaliteli CNC'ler, işi tatmin edici bir şekilde yapma yeteneğine sahiptir. Üst düzey CNC bugün mevcut olan en iyi performansa sahipken, kullandığınız düşük kaliteli CNC'nin kendi sınıfındaki üst düzey bir CNC ile aynı işleme özelliklerine sahip olma olasılığı da vardır. Geçmişte kalıp işlemede maksimum ilerleme hızını sınırlayan faktör CNC iken günümüzde takım tezgahının mekanik yapısıdır. Bir takım tezgahı zaten performans sınırındaysa, daha iyi bir CNC onu daha iyi yapmaz.
CNC Sisteminin İçsel Özellikleri
Aşağıdakiler, mevcut kalıp işleme sürecindeki bazı temel CNC özellikleridir:
1. Eğrilerin ve yüzeylerin düzgün olmayan rasyonel B-spline (NURBS) enterpolasyonu
Teknik, eğriye uyması için bir dizi kısa düz çizgi yerine bir eğri boyunca enterpolasyon kullanır. Bu teknolojinin uygulaması oldukça yaygındır. Şu anda alet endüstrisinde kullanımda olan CAM yazılımlarının çoğu, NURBS enterpolasyon formatında parça programları oluşturma seçeneği sunar. Aynı zamanda güçlü CNC, beş eksenli enterpolasyon işlevi ve ilgili özellikler de sağlar. Bu özellikler, yüzey bitirme kalitesini iyileştirir, motor çalışmasının düzgünlüğünü iyileştirir, kesme hızlarını artırır ve daha küçük parça programlarına olanak tanır.
2. Daha küçük talimat birimi
Çoğu CNC sistemi, takım tezgahı iş miline hareket ve konumlandırma komutlarını 1 mikrondan küçük olmayan birimler halinde iletir. CPU işlem gücü iyileştirmesinin avantajlarından tam olarak yararlanıldıktan sonra, bazı CNC sistemlerinin minimum komut birimi 1 nanometreye (0.000001mm) bile ulaşabilir. Komut birimi 1000 kat azaltıldıktan sonra, motorun daha düzgün çalışmasını sağlayabilen daha yüksek işleme hassasiyeti elde edilebilir. Motorun düzgün çalışması, bazı takım tezgahlarının yatak titreşimini artırmadan daha yüksek ivmelerde çalışmasına izin verir.
3. Çan eğrisi hızlanma/yavaşlama
S-eğrisi hızlanma/yavaşlama veya sürünme kontrolü olarak da bilinir. Doğrusal hızlanma yöntemiyle karşılaştırıldığında, bu yöntem takım tezgahının daha iyi hızlanma etkisi elde etmesini sağlayabilir. Doğrusal ve üstel yöntemler de dahil olmak üzere diğer hızlandırma yöntemleriyle karşılaştırıldığında, çan eğrisi yöntemi daha küçük konumlandırma hataları elde edebilir.
4. İşlenecek parça izleme
Bu teknik yaygın olarak kullanılır ve düşük seviyeli kontrol sistemlerinde nasıl çalıştığını yüksek seviyeli kontrol sistemlerinde nasıl çalıştığından ayıran çok sayıda performans farkına sahiptir. Genel olarak konuşursak, CNC daha iyi hızlanma/yavaşlama kontrolü sağlamak için işleme yörüngesini izleyerek programın ön işlemesini gerçekleştirir. Farklı CNC'lerin performansına göre, işlenecek yörüngeyi izlemek için gereken program bloğu sayısı iki ila yüz arasında değişir; bu, esas olarak parça programının en kısa işleme süresine ve hızlanma/yavaşlama zaman sabitine bağlıdır. Genel olarak, işleme gereksinimlerini karşılamak için, işlenecek en az on beş iz izleme program bloğuna ihtiyaç vardır.
5. Dijital servo kontrolü
Dijital servo sisteminin gelişimi o kadar hızlı ki, çoğu takım tezgahı üreticisi bu sistemi takım tezgahlarının servo kontrol sistemi olarak seçiyor. Bu sistemi kullandıktan sonra, CNC servo sistemini daha zamanında kontrol edebilir ve CNC'nin takım tezgahı kontrolü daha hassas hale gelir.
Dijital servo sisteminin rolü aşağıdaki gibidir:
1) Akım döngüsünün örnekleme hızı artacak ve bu, akım döngüsü kontrolünün iyileştirilmesiyle birlikte motorun sıcaklık artışını azaltacaktır. Bu şekilde motorun ömrü uzatılabileceği gibi bilyalı vidaya aktarılan ısı da azaltılarak vidanın hassasiyeti artırılabilir. Ek olarak, daha yüksek örnekleme hızları, takım tezgahının genel performansını iyileştirmeye yardımcı olabilecek hız döngüsünün kazancını da artırabilir.
2) Birçok yeni CNC, iletişim bağlantısı yoluyla servo döngüsüne bağlanmak için yüksek hızlı diziler kullandığından, CNC motor ve sürücü hakkında daha fazla çalışma bilgisi elde edebilir. Bu, takım tezgahının bakımını kolaylaştırır.
3) Sürekli konum geri bildirimi, yüksek ilerleme hızlarında yüksek hassasiyette işleme sağlar. CNC çalışma hızının hızlanması, konum geri bildiriminin hızını, takım tezgahlarının çalışma hızını kısıtlayan darboğaz haline getirir. Geleneksel geri besleme yönteminde, CNC'nin harici kodlayıcısının ve elektronik ekipmanın örnekleme hızı değiştikçe, geri besleme hızı sinyal tipi tarafından kısıtlanır. Seri geri bildirim kullanılarak, bu sorun iyi bir şekilde çözülecektir. Takım tezgahı yüksek hızlarda çalışırken bile gelişmiş geri bildirim doğruluğu elde edilir.
6. Doğrusal motor
Son yıllarda, lineer motorların çalışma performansı ve popülaritesi önemli ölçüde iyileştirildi, bu nedenle birçok işleme merkezi bu cihazı benimsedi. Fanuc şimdiye kadar en az 1,000 lineer motor kurdu. GE Fanuc'un bazı gelişmiş teknolojileri, takım tezgahı üzerindeki lineer motorun maksimum 15.500N çıkış kuvvetine ve maksimum 30g ivmeye sahip olmasını sağlar. Diğer gelişmiş teknolojilerin uygulanması, takım tezgahının boyutunu küçülttü, ağırlığını azalttı ve soğutma verimliliğini büyük ölçüde artırdı. Teknolojideki tüm bu gelişmeler lineer motorlara döner motorlardan daha fazla avantaj sağlar: daha yüksek hızlanma/yavaşlama oranları; daha doğru konumlandırma kontrolü, daha yüksek sertlik; daha yüksek güvenilirlik; dahili dinamik frenleme.
Harici ek özellikler: açık CNC sistemi
Açık CNC sistemlerini kullanan takım tezgahları çok hızlı gelişiyor. Şu anda, alternatif iletişim sisteminin iletişim hızı nispeten yüksektir, bu nedenle birçok açık CNC yapısı vardır. Çoğu açık sistem, standart bir PC'nin açıklığını geleneksel bir CNC'nin işlevselliği ile birleştirir. Bunun en büyük avantajı, takım tezgahının donanımı eski olsa bile, açık CNC'nin performansının mevcut teknoloji ve işleme gereksinimleriyle değişmesine izin vermesidir. Diğer yazılımların yardımıyla Open CNC'ye ek işlevler de eklenebilir. Bu özellikler, kalıp işleme ile yakından ilgili olabilir veya kalıp işleme ile çok az ilgisi olabilir. Tipik olarak, bir kalıphanede kullanılan açık bir CNC sistemi aşağıdaki ortak işlevsel seçeneklere sahiptir:
Ucuz ağ iletişimi;
Ethernet;
Uyarlanabilir kontrol işlevi;
Barkod okuyucular, takım seri numarası okuyucuları ve/veya palet seri numarası sistemleri için mevcut arayüzler;
Çok sayıda parça programını kaydetme ve düzenleme yeteneği;
Saklanan program bilgi toplanmasını kontrol eder;
dosya işleme işlevleri;
CAD/CAM teknolojisi ve atölye planlamasının entegrasyonu;
Ortak çalışma arayüzü.
Bu son nokta son derece önemlidir. Çünkü kalıp işlemede kullanımı kolay CNC'ye talep artıyor. Bu konseptte en önemli şey, farklı CNC'lerin aynı operatör arayüzüne sahip olmasıdır. Genel bir kural olarak, farklı takım tezgahlarının operatörleri ayrı ayrı eğitilmelidir, çünkü farklı takım tezgahları ve farklı üreticilerin tezgahları farklı CNC arayüzleri kullanır. Açık CNC sistemleri, tüm atölye için aynı CNC kontrol arayüzünü kullanma fırsatı yaratır.
Artık takım tezgahı sahipleri, C dilini bilmeseler bile CNC işlemi için kendi arayüzlerini tasarlayabilirler. Ek olarak, açık sistem kontrolörü, bireysel ihtiyaçlara göre farklı makine çalışma modlarının ayarlanmasına olanak tanır. Bu sayede operatörler, programcılar ve bakım personeli kendi gereksinimlerine göre kurulum yapabilir. Kullanımdayken, ekranda yalnızca ihtiyaç duydukları belirli bilgiler görünür. Bu yöntemin kullanılması gereksiz sayfa gösterimini azaltabilir ve CNC işleminin basitleştirilmesine yardımcı olabilir.
Beş eksenli işleme
Karmaşık kalıplar yapma sürecinde, beş eksenli işleme uygulaması giderek daha yaygın hale geliyor. Beş eksenli işleme kullanılarak, bir parçayı işlemek için gereken takım ve/veya takım tezgahı sayısı azaltılabilir, işleme süreci için gerekli ekipman sayısı en aza indirilir ve toplam işleme süresi de azaltılır. CNC'ler daha güçlü hale geliyor ve CNC üreticilerinin daha fazla beş eksen özelliği sunmasını sağlıyor.
Geçmişte sadece üst düzey CNC'lerin sahip olduğu işlevler artık orta sınıf ürünlerde de kullanılmaktadır. Eksen işleme teknolojisini hiç kullanmamış üreticiler için 5-bu özelliklerin uygulanması, 5-eksen işlemeyi kolaylaştırır. Beş eksenli işleme için mevcut CNC teknolojisinin kullanılması, beş eksenli işlemenin aşağıdaki avantajlara sahip olmasını sağlar:
Özel araçlara olan ihtiyacı azaltın;
Parça programı tamamlandıktan sonra takımın ofsetinin ayarlanmasına izin verilir;
Sonradan işlenmiş programların farklı takım tezgahları arasında birbirinin yerine kullanılabilmesi için genel programların tasarımını desteklemek;
Bitirme kalitesini artırın;
Farklı yapıdaki takım tezgahlarında kullanılabilir, böylece programda iş milinin mi yoksa iş parçasının mı merkez noktası etrafında döndüğünü belirtmeye gerek kalmaz. Çünkü CNC parametreleri ile çözülecektir.
Beş eksenin neden kalıp işleme için özellikle uygun olduğunu göstermek için küresel bir freze bıçağının telafisi örneğini kullanabiliriz. Parçalar ve takımlar pivot ekseni etrafında döndüğünde, küresel freze bıçağının ofsetini doğru bir şekilde telafi etmek için CNC, takımın telafi miktarını X, Y ve Z'nin üç yönünde dinamik olarak ayarlayabilmelidir. Aletin kesme noktasının sürekliliğinin sağlanması, bitirme kalitesinin iyileştirilmesine yardımcı olur.
Ek olarak, beş eksenli CNC'ler, bir aleti bir iş mili etrafında döndürmeyle ilgili özellikler, bir iş mili etrafında bir parçayı döndürmeyle ilgili özellikler ve operatörün alet vektörünü manuel olarak değiştirmesine izin veren özellikler için kullanışlıdır.
Takımın merkez ekseni dönme ekseni olarak kullanıldığında, Z ekseni yönündeki orijinal takım uzunluğu ofseti X, Y ve Z yönlerinde üç bileşene bölünecektir. Ek olarak, X ve Y ekseni yönlerindeki orijinal takım çapı ofseti de X, Y ve Z ekseni yönlerinde üç bileşene bölünür. Kesme mühendisliğinde takım dönme ekseni boyunca beslenebildiğinden, sürekli değişen takım yönünü hesaba katmak için tüm bu ofsetlerin dinamik olarak güncellenmesi gerekir.
CNC'nin "araç merkez noktası programlama" adı verilen başka bir özelliği, programcıların aracın yolunu ve merkez noktası hızını tanımlamasına olanak tanır. CNC, döner eksen ve doğrusal eksen yönündeki komutlarla takımın programa göre hareket etmesini sağlar. Bu özellik, takımın merkez noktasının artık takım değişikliği ile değişmemesini sağlar; bu, aynı zamanda beş eksenli işlemede, takımın ofsetinin üç eksenli işleme gibi doğrudan girilebileceği ve değişikliğin de girilebileceği anlamına gelir. takım uzunluğu ayrıca yeniden programlama ile açıklanabilir. İş milini döndürerek döner eksenin bu kinematiği, takım programlamanın sonradan işlenmesini basitleştirir.
Aynı işlevi kullanarak takım tezgahı, iş parçasını merkezi eksen etrafında döndürerek de dönme hareketi elde edebilir. Yeni geliştirilen CNC, sabit ofsetleri ve dönen koordinat eksenlerini dinamik olarak ayarlayarak parçanın hareketini eşleştirebilir. CNC sistemi, operatör takım tezgahının yavaş ilerlemesini manuel olarak uyguladığında da önemli bir rol oynar. Yeni geliştirilen CNC sistemi ayrıca eksenlerin takım vektörünün yönü boyunca yavaşça hareket ettirilmesine ve ayrıca takım burnunun konumunu değiştirmeden takım ucu vektörünün yönünün değiştirilmesine izin verir (yukarıdaki resme bakın).
Bu özellikler, operatörlerin beş eksenli işleme takımlarını kullanırken kalıp endüstrisinde yaygın olarak kullanılan 3 artı 2 programlama yöntemini kolayca kullanmalarını sağlar. Bununla birlikte, yeni beş eksenli işleme yetenekleri kademeli olarak geliştirilip kabul edildikçe, gerçek beş eksenli kalıp yapım makineleri daha yaygın hale gelebilir.
