Können Sie den Unterschied zwischen NC und CNC erkennen?

NC
(Numerische Steuerung, kurz CNC) bezieht sich auf die Verwendung diskreter digitaler Informationen zur Steuerung des Betriebs von Maschinen und anderen Geräten, die nur vom Bediener selbst programmiert werden können
CNC
Anwendung der CNC-Technologie

Die Entwicklung der CNC-Technologie schreitet recht schnell voran, was die Produktivität der Formenbearbeitung erheblich verbessert hat. Unter ihnen sind CPUs mit schnellerer Rechengeschwindigkeit der Kern der Entwicklung der CNC-Technologie. Die Verbesserung der CPU bedeutet nicht nur eine Verbesserung der Rechengeschwindigkeit, sondern die Geschwindigkeit selbst beinhaltet auch die Verbesserung der CNC-Technologie in anderen Aspekten. Gerade weil sich die CNC-Technologie in den letzten Jahren so stark verändert hat, lohnt es sich, einen Blick auf die aktuelle Anwendung der CNC-Technologie im Formenbau zu werfen.

Programmblock-Verarbeitungszeit und andere Faktoren Da die CPU-Verarbeitungsgeschwindigkeit zunimmt und CNC-Hersteller Hochgeschwindigkeits-CPUs in hochintegrierten CNC-Systemen einsetzen, hat sich die CNC-Leistung deutlich verbessert. Ein reaktionsfähigeres, reaktionsfähigeres System erreicht mehr als nur höhere Programmverarbeitungsgeschwindigkeiten. Tatsächlich kann ein System, das Teileprogramme mit relativ hoher Geschwindigkeit verarbeiten kann, auch wie ein langsames Verarbeitungssystem funktionieren, da selbst ein voll funktionsfähiges CNC-System einige potenzielle Probleme aufweist, die zu Einschränkungen führen können. Engpass bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit.

Derzeit sind sich die meisten Formenbauer darüber im Klaren, dass die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mehr erfordert als nur eine kurze Bearbeitungszeit des Bearbeitungsprogramms. In vielerlei Hinsicht ähnelt die Situation dem Fahren eines Rennwagens. Gewinnt immer das schnellste Auto das Rennen? Selbst ein gelegentlicher Zuschauer eines Autorennens weiß, dass es neben der Geschwindigkeit noch viele andere Faktoren gibt, die den Ausgang eines Rennens beeinflussen.

Zunächst einmal ist es wichtig, dass der Fahrer die Strecke kennt: Er muss wissen, wo sich die scharfen Kurven befinden, um angemessen zu bremsen und diese sicher und effizient zu bewältigen. Bei der Bearbeitung von Formen mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten kann die in der CNC zu verarbeitende Bahnüberwachungstechnologie im Voraus Informationen über das Auftreten scharfer Kurven erhalten, und diese Funktion spielt die gleiche Rolle.

Ebenso ähnelt die Reaktionsfähigkeit eines Fahrers auf andere Fahrerbewegungen und -unsicherheiten dem Ausmaß der Servorückmeldung in einer CNC. Die Servorückmeldung in der CNC umfasst hauptsächlich Positionsrückmeldung, Geschwindigkeitsrückmeldung und Stromrückmeldung.

Wenn ein Fahrer auf der Strecke fährt, haben die Konsistenz seiner Bewegungen und die Fähigkeit, geschickt zu bremsen und zu beschleunigen, einen sehr wichtigen Einfluss auf die Leistung des Fahrers auf der Stelle. In ähnlicher Weise verwenden die glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsfunktionen und die Überwachungsfunktionen der zu verarbeitenden Bahn des CNC-Systems eine langsame Beschleunigung/Verzögerung anstelle plötzlicher Geschwindigkeitsänderungen, um eine gleichmäßige Beschleunigung der Werkzeugmaschine sicherzustellen.
Darüber hinaus gibt es weitere Gemeinsamkeiten zwischen Rennwagen und CNC-Systemen. Die Leistung des Rennmotors ähnelt der des CNC-Antriebsgeräts und Motors. Das Gewicht des Rennwagens ist vergleichbar mit dem Gewicht der beweglichen Komponenten in der Werkzeugmaschine. Die Steifigkeit und Festigkeit des Rennwagens ähneln der Festigkeit und Steifigkeit der Werkzeugmaschine. Die Fähigkeit der CNC, pfadspezifische Fehler zu korrigieren, ist der Fähigkeit eines Fahrers, ein Auto auf der Spur zu halten, sehr ähnlich.

Eine andere Situation, die der aktuellen CNC ähnelt, besteht darin, dass Rennwagen, die nicht die schnellsten sind, oft Fahrer mit umfassenden Fähigkeiten erfordern. In der Vergangenheit konnten nur High-End-CNC-Maschinen eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit beim Schneiden mit hoher Geschwindigkeit gewährleisten. Heutzutage sind CNC-Maschinen der mittleren und unteren Preisklasse in der Lage, die Arbeit zufriedenstellend zu erledigen. Obwohl eine High-End-CNC die derzeit beste verfügbare Leistung bietet, besteht auch die Möglichkeit, dass die von Ihnen verwendete Low-End-CNC die gleichen Verarbeitungseigenschaften aufweist wie die High-End-CNC in ähnlichen Produkten. War früher die CNC der Faktor, der die maximale Vorschubgeschwindigkeit bei der Formenbearbeitung begrenzte, so ist es heute der mechanische Aufbau der Werkzeugmaschine. Wenn die Werkzeugmaschine bereits an ihrer Leistungsgrenze ist, wird eine bessere CNC die Leistung nicht weiter steigern. Wesentliche Eigenschaften von Picture-CNC-Systemen

Im Folgenden sind einige grundlegende CNC-Merkmale im aktuellen Formenbearbeitungsprozess aufgeführt:

1. Ungleichmäßige rationale B-Spline-Interpolation (NURBS) gekrümmter Oberflächen

Diese Technologie nutzt die Interpolation entlang einer Kurve, anstatt eine Reihe kurzer gerader Linien zur Anpassung an die Kurve zu verwenden. Die Anwendung dieser Technologie ist weit verbreitet. Viele derzeit in der Formenindustrie verwendete CAM-Software bieten die Möglichkeit, Teileprogramme im NURBS-Interpolationsformat zu generieren. Gleichzeitig bietet die leistungsstarke CNC auch Fünf-Achsen-Interpolationsfunktionen und zugehörige Features. Diese Eigenschaften erhöhen die Qualität der Oberflächengüte, verbessern einen gleichmäßigeren Motorbetrieb, erhöhen die Schnittgeschwindigkeit und ermöglichen kleinere Teileprogramme.

2. Kleinere Unterrichtseinheit

Die meisten CNC-Systeme übertragen Bewegungs- und Positionierungsanweisungen in Einheiten von nicht weniger als 1 Mikrometer an die Werkzeugmaschinenspindel. Nachdem die Verbesserung der CPU-Rechenleistung voll ausgenutzt wurde, kann die kleinste Befehlseinheit einiger CNC-Systeme sogar 1 Nanometer (0,000001 mm) erreichen. Nachdem die Befehlseinheit um das 1000-fache reduziert wurde, kann eine höhere Verarbeitungsgenauigkeit erreicht werden und der Motor kann ruhiger laufen. Der reibungslose Betrieb des Motors ermöglicht es einigen Werkzeugmaschinen, mit höheren Beschleunigungen zu laufen, ohne dass die Bettvibration zunimmt.

3. Beschleunigung/Verzögerung der Glockenkurve

Wird auch S-Kurven-Beschleunigung/Verzögerung oder Kriechkontrolle genannt. Im Vergleich zur linearen Beschleunigungsmethode kann mit dieser Methode eine bessere Beschleunigungswirkung der Werkzeugmaschine erzielt werden. Im Vergleich zu anderen Beschleunigungsmethoden, einschließlich linearer und exponentieller Methoden, können mit der Glockenkurvenmethode kleinere Positionierungsfehler erzielt werden.

4. Überwachung der zu bearbeitenden Gleise

Diese Technologie ist weit verbreitet und weist zahlreiche Leistungsunterschiede auf, die die Funktionsweise in Low-End-Steuerungssystemen von der Funktionsweise in High-End-Steuerungssystemen unterscheiden. Im Allgemeinen implementiert CNC die Programmvorverarbeitung durch Überwachung der Bearbeitungsbahn, um eine bessere Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerung zu gewährleisten. Abhängig von der Leistung verschiedener CNCs liegt die Anzahl der zur Überwachung der abzuarbeitenden Bahnkurve erforderlichen Programmblöcke zwischen zwei und Hunderten, was hauptsächlich von der minimalen Bearbeitungszeit des Teileprogramms und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante abhängt. Im Allgemeinen sind zur Erfüllung der Verarbeitungsanforderungen mindestens fünfzehn zu verarbeitende Trajektorienüberwachungsprogrammblöcke erforderlich.

5. Digitale Servosteuerung

Die Entwicklung digitaler Servosysteme schreitet so schnell voran, dass die meisten Werkzeugmaschinenhersteller dieses System als Servosteuerungssystem für Werkzeugmaschinen wählen. Nach der Verwendung dieses Systems kann die CNC das Servosystem schneller steuern und auch die CNC-Steuerung der Werkzeugmaschine wird präziser.

Die Funktionen des digitalen Servosystems sind wie folgt:

1) Die Abtastgeschwindigkeit der Stromschleife wird erhöht, verbunden mit der Verbesserung der Stromschleifensteuerung, wodurch der Temperaturanstieg des Motors verringert wird. Auf diese Weise lässt sich nicht nur die Lebensdauer des Motors verlängern, sondern auch die auf die Kugelumlaufspindel übertragene Wärme reduzieren und so die Genauigkeit der Spindel verbessern. Darüber hinaus kann eine Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit auch die Verstärkung des Geschwindigkeitsregelkreises erhöhen, was zur Verbesserung der Gesamtleistung der Werkzeugmaschine beiträgt.
2) Da viele neue CNCs Hochgeschwindigkeitssequenzen zur Verbindung mit Servoschleifen verwenden, kann die CNC über die Kommunikationsverbindung mehr Arbeitsinformationen über den Motor und das Antriebsgerät erhalten. Dies verbessert die Wartungsleistung der Werkzeugmaschine.
3) Kontinuierliche Positionsrückmeldung ermöglicht hochpräzise Bearbeitung bei hohen Geschwindigkeiten. Durch die Beschleunigung der CNC-Betriebsgeschwindigkeit wird die Positionsrückmeldungsrate zu einem Engpass, der die Laufgeschwindigkeit von Werkzeugmaschinen einschränkt. Bei der herkömmlichen Rückkopplungsmethode wird die Rückkopplungsgeschwindigkeit durch den Signaltyp eingeschränkt, wenn sich die Abtastgeschwindigkeit des externen Encoders der CNC und der elektronischen Ausrüstung ändert. Durch die Verwendung einer seriellen Rückmeldung lässt sich dieses Problem gut lösen. Selbst wenn die Werkzeugmaschine mit sehr hohen Geschwindigkeiten läuft, wird eine präzise Rückmeldungsgenauigkeit erreicht.

6. Linearmotor

In den letzten Jahren haben sich die Leistung und Beliebtheit von Linearmotoren erheblich verbessert, sodass viele Bearbeitungszentren dieses Gerät übernommen haben. Bis heute hat Fanuc mindestens 1,000 Linearmotoren installiert. Einige der fortschrittlichen Technologien von GE Fanuc ermöglichen dem Linearmotor der Werkzeugmaschine eine maximale Ausgangskraft von 15.500 N und eine maximale Beschleunigung von 30 g. Der Einsatz anderer fortschrittlicher Technologien hat die Größe und das Gewicht von Werkzeugmaschinen reduziert und die Kühleffizienz erheblich verbessert. All diese technologischen Fortschritte verleihen Linearmotoren größere Vorteile als Rotationsmotoren: höhere Beschleunigungs-/Verzögerungsraten; genauere Positionierungskontrolle, höhere Steifigkeit; höhere Zuverlässigkeit; interne dynamische Bremsbewegung.

Externe Zusatzfunktionen: Offenes CNC-System

Werkzeugmaschinen mit offenen CNC-Systemen entwickeln sich rasant weiter. Die Kommunikationsgeschwindigkeiten derzeit verfügbarer Kommunikationssysteme sind relativ hoch, was zur Entstehung verschiedener Arten offener CNC-Strukturen führt. Die meisten offenen Systeme kombinieren die Offenheit eines Standard-PCs mit der Funktionalität einer herkömmlichen CNC. Der größte Vorteil davon besteht darin, dass die Leistung der offenen CNC auch dann, wenn die Hardware der Werkzeugmaschine veraltet ist, sich an bestehende Technologie- und Verarbeitungsanforderungen anpassen lässt. Mit Hilfe anderer Software können weitere Funktionen zu Open CNC hinzugefügt werden. Diese Eigenschaften können eng mit der Formverarbeitung zusammenhängen oder wenig mit der Formverarbeitung zu tun haben. Typischerweise verfügt das im Formenbau verwendete offene CNC-System über die folgenden allgemeinen Funktionsoptionen:

Kostengünstige Online-Kommunikation;
Ethernet;
Adaptive Steuerfunktion;
Schnittstellen für Barcode-Lesegeräte, Werkzeug-Seriennummern-Lesegeräte und/oder Paletten-Seriennummernsysteme;
Möglichkeit zum Speichern und Bearbeiten einer großen Anzahl von Teileprogrammen;
Sammlung gespeicherter Programmsteuerungsinformationen;
Dateiverarbeitungsfunktion;
Integration von CAD/CAM-Technologie und Werkstattplanung;
Universelle Bedienoberfläche.

Dieser letzte Punkt ist äußerst wichtig. Denn die Nachfrage nach einfach zu bedienenden CNC-Steuerungen in der Formenbearbeitung steigt. Das Wichtigste bei diesem Konzept ist, dass verschiedene CNCs über die gleiche Bedienoberfläche verfügen. Im Allgemeinen müssen Bediener verschiedener Werkzeugmaschinen separat geschult werden, da verschiedene Werkzeugmaschinentypen sowie Werkzeugmaschinen verschiedener Hersteller unterschiedliche CNC-Schnittstellen verwenden. Offene CNC-Systeme bieten der gesamten Werkstatt die Möglichkeit, die gleiche CNC-Steuerungsschnittstelle zu nutzen.

Jetzt können Werkzeugmaschinenbesitzer ihre eigene Schnittstelle für CNC-Operationen entwerfen, auch wenn sie die C-Sprache nicht beherrschen. Darüber hinaus ermöglicht die offene Systemsteuerung die Einstellung unterschiedlicher Maschinenbetriebsarten je nach individuellem Bedarf. Dadurch können Bediener, Programmierer und Wartungspersonal Einstellungen entsprechend ihren eigenen Anforderungen konfigurieren. Bei der Verwendung erscheinen nur die spezifischen Informationen, die sie benötigen, auf dem Bildschirm. Die Anwendung dieser Methode kann unnötige Seitenanzeigen reduzieren und zur Vereinfachung von CNC-Vorgängen beitragen.

Fünf-Achsen-Bearbeitung

Bei der Herstellung komplexer Formen findet die Anwendung der Fünf-Achs-Bearbeitung immer mehr Verbreitung. Durch die 5-Achsen-Bearbeitung kann die Anzahl der für die Bearbeitung eines Teils erforderlichen Werkzeuge bzw. Werkzeugmaschinen reduziert werden. Die Anzahl der für den Bearbeitungsprozess erforderlichen Geräte wird minimiert und gleichzeitig die Gesamtbearbeitungszeit verkürzt. CNCs werden immer leistungsfähiger, sodass CNC-Hersteller mehr Fünf-Achsen-Funktionen anbieten können.

Funktionen, die bisher nur in High-End-CNCs verfügbar waren, kommen nun auch in Mittelklasse-Produkten zum Einsatz. Für diejenigen Hersteller, die noch nie die Fünf-Achsen-Bearbeitungstechnologie eingesetzt haben, erleichtert die Anwendung dieser Funktionen die Fünf-Achsen-Bearbeitung. Die Anwendung aktueller CNC-Technologie auf die Fünf-Achsen-Bearbeitung bietet der Fünf-Achsen-Bearbeitung folgende Vorteile:

Reduzieren Sie den Bedarf an Spezialwerkzeugen;
Ermöglicht die Einstellung von Werkzeugversätzen nach Abschluss des Teileprogramms;
Unterstützen Sie den Entwurf universeller Programme, damit nachbearbeitete Programme austauschbar zwischen verschiedenen Werkzeugmaschinen verwendet werden können.
Verbessern Sie die Qualität der Endbearbeitung;
Es kann für Werkzeugmaschinen mit unterschiedlichem Aufbau verwendet werden, so dass es nicht notwendig ist, im Programm anzugeben, ob sich die Spindel oder das Werkstück um den Mittelpunkt dreht. Denn dies wird durch die Parameter der CNC gelöst.

Am Beispiel der Kugelfräserkompensation können wir veranschaulichen, warum sich die Fünf-Achsen-Technik besonders für die Formenbearbeitung eignet. Um den Versatz des Kugelfräsers genau zu kompensieren, wenn sich Teil und Werkzeug um die zentrale Drehachse drehen, muss die CNC in der Lage sein, den Kompensationsbetrag des Werkzeugs in X-, Y- und Z-Richtung dynamisch anzupassen. Die Sicherstellung der Kontinuität der Schneidkontaktpunkte des Werkzeugs trägt zur Verbesserung der Qualität der Endbearbeitung bei.

Darüber hinaus umfassen fünfachsige CNC-Anwendungen Funktionen im Zusammenhang mit der Drehung des Werkzeugs um die Spindel, Funktionen im Zusammenhang mit der Drehung des Teils um die Spindel und Funktionen, die es dem Bediener ermöglichen, den Werkzeugvektor manuell zu ändern.

Wenn die Mittelachse des Werkzeugs als Rotationsachse verwendet wird, wird der ursprüngliche Werkzeuglängenversatz in Richtung der Z-Achse in Komponenten in X-, Y- und Z-Richtung aufgeteilt. Darüber hinaus wird der ursprüngliche Werkzeugdurchmesserversatz in X- und Y-Achsenrichtung auch in drei Komponenten in X-, Y- und Z-Achsenrichtung unterteilt. Da das Werkzeug in der Zerspanungstechnik Vorschubbewegungen entlang der Richtung der Rotationsachse ausführen kann, müssen alle diese Versätze dynamisch aktualisiert werden, um der sich ständig ändernden Werkzeugausrichtung Rechnung zu tragen.

Eine weitere CNC-Funktion namens „Tool Center Point Programming“ ermöglicht es Programmierern, den Weg und die Mittelpunktsgeschwindigkeit des Werkzeugs zu definieren. Die CNC sorgt dafür, dass sich das Werkzeug programmgemäß durch Befehle in Richtung der Rotationsachse und der Linearachse bewegt. Diese Funktion verhindert, dass sich der Mittelpunkt des Werkzeugs beim Wechsel des Werkzeugs ändert. Dies bedeutet auch, dass bei der Fünf-Achs-Bearbeitung der Versatz des Werkzeugs wie bei der Drei-Achs-Bearbeitung direkt eingegeben und auch durch ein anderes Nachprogramm erklärt werden kann. Änderung der Werkzeuglänge. Diese Funktion der Drehung der Spindel zur Realisierung der Bewegungsachse vereinfacht die Nachbearbeitung der Werkzeugprogrammierung.

Mit der gleichen Funktion kann die Werkzeugmaschine auch eine Drehbewegung erzeugen, indem sie das Werkstück um eine zentrale Drehachse dreht. Die neu entwickelte CNC kann feste Versätze und rotierende Koordinatenachsen dynamisch an die Bewegung des Teils anpassen. Wenn Bediener manuelle Methoden verwenden, um einen langsamen Vorschub von Werkzeugmaschinen zu erreichen, spielt das CNC-System ebenfalls eine wichtige Rolle. Das neu entwickelte CNC-System ermöglicht außerdem einen langsamen Vorschub der Achse in Richtung des Werkzeugvektors und ermöglicht außerdem die Änderung der Richtung des Werkzeugspitzenvektors, ohne die Position der Werkzeugspitze zu ändern (siehe Abbildung oben).

Diese Funktionen ermöglichen es Bedienern, die 3+2-Programmiermethode, die derzeit in der Formenindustrie weit verbreitet ist, bei der Verwendung von fünfachsigen Werkzeugmaschinen einfach zu nutzen. Da jedoch nach und nach neue Fünf-Achsen-Bearbeitungsfunktionen entwickelt und akzeptiert werden, werden echte Fünf-Achsen-Formbearbeitungsmaschinen möglicherweise immer häufiger eingesetzt.