NC
(Controle Numérico, denominado CNC), refere-se ao uso de informações digitais discretas para controlar o funcionamento de dispositivos mecânicos, que só podem ser programados pelo próprio operador
CNC
Aplicações de tecnologia CNC
A tecnologia CNC desenvolveu-se rapidamente, o que melhorou muito a produtividade do processamento de moldes. Entre eles, a CPU mais rápida é o núcleo do desenvolvimento da tecnologia CNC. A melhoria da CPU não é apenas a melhoria da velocidade de computação, mas também a própria velocidade envolve a melhoria de outros aspectos da tecnologia CNC. É precisamente porque a tecnologia CNC sofreu grandes mudanças nos últimos anos que vale a pena rever a aplicação atual da tecnologia CNC na indústria de fabricação de moldes.
O tempo de processamento de blocos e outros desempenhos do CNC foram significativamente melhorados devido ao aumento na velocidade de processamento da CPU e aos fabricantes de CNC que aplicam CPUs de alta-velocidade em sistemas CNC altamente integrados. Sistemas mais rápidos e sensíveis alcançam mais do que apenas velocidades mais altas de processamento de programas. Na verdade, um sistema que pode processar programas de processamento de peças em uma velocidade relativamente alta também pode ser semelhante a um sistema de processamento de baixa-velocidade durante a operação, porque mesmo um sistema CNC totalmente funcional tem alguns problemas potenciais que podem se tornar um gargalo que limita a velocidade de processamento. A maioria das fábricas de moldes agora percebe que a usinagem em alta{5}}velocidade requer mais do que apenas curtos tempos de processamento. Em muitos aspectos, a situação é semelhante à de dirigir um carro de corrida. O carro mais rápido vence a corrida? Mesmo um observador casual de corrida sabe que existem muitos outros fatores além da velocidade que influenciam o resultado da corrida. Em primeiro lugar, o conhecimento da pista por parte do piloto é importante: ele deve saber onde estão as curvas fechadas para poder desacelerar adequadamente e passar pelas curvas com segurança e eficiência. No processo de usinagem de moldes em altas taxas de avanço, a tecnologia de monitoramento de trajetória pendente do CNC pode obter antecipadamente informações sobre a ocorrência de curvas acentuadas, o que desempenha um papel semelhante. Da mesma forma, a sensibilidade do driver às ações de outros drivers e fatores incertos é semelhante ao número de feedbacks de servo no CNC. O feedback servo no CNC inclui principalmente feedback de posição, feedback de velocidade e feedback de corrente. Quando o motorista dirige na pista, a consistência da ação, se ele consegue frear e acelerar habilmente, etc., têm um impacto muito importante no desempenho-no{15}}ponto do motorista. Da mesma forma, a aceleração/desaceleração em forma de sino e o monitoramento do caminho a ser processado em um sistema CNC usam aceleração/desaceleração lenta em vez de mudanças repentinas de velocidade para garantir uma aceleração suave da máquina-ferramenta.
Além disso, existem outras semelhanças entre carros de corrida e sistemas CNC. A potência do motor de um carro de corrida é semelhante à unidade de acionamento e ao motor de um CNC, o peso de um carro de corrida pode ser comparado ao peso das peças móveis de uma máquina-ferramenta e a rigidez e resistência de um carro de corrida são semelhantes à resistência e rigidez de uma máquina-ferramenta. A capacidade de um CNC de corrigir erros de trajetória específicos é muito semelhante à capacidade de um motorista de controlar o carro dentro da pista.
Outra semelhança com os CNCs atuais é que os carros de corrida que não são os mais rápidos geralmente exigem pilotos experientes. No passado, somente CNCs-de última geração conseguiam alcançar alta precisão de usinagem enquanto cortavam em altas velocidades. Hoje, as funções de CNCs de gama-média e-de gama baixa também podem ser capazes de concluir o trabalho de forma satisfatória. Embora os CNCs-de última geração tenham o melhor desempenho disponível atualmente, também é possível que o CNC-de baixo custo que você usa tenha as mesmas características de usinagem que o CNC-de ponta da mesma linha de produtos. Antigamente o fator que limitava o avanço máximo do processamento do molde era o CNC, hoje é a estrutura mecânica da máquina-ferramenta. Um CNC melhor não melhorará o desempenho quando a máquina-ferramenta já estiver no seu limite de desempenho.
Recursos intrínsecos dos sistemas CNC
Aqui estão alguns dos recursos básicos do CNC usados atualmente no processamento de moldes:
1. Interpolação não-Racional B-Spline não uniforme (NURBS) de curvas e superfícies
Esta tecnologia utiliza interpolação ao longo de uma curva em vez de ajustar a curva com uma série de linhas retas curtas. A aplicação desta tecnologia tornou-se bastante comum. Muitos softwares CAM usados atualmente na indústria de moldes oferecem uma opção para gerar programas de peças no formato de interpolação NURBS. Ao mesmo tempo, CNCs avançados também oferecem recursos de interpolação de cinco eixos e recursos relacionados. Esses recursos melhoram a qualidade do acabamento superficial, melhoram a suavidade da operação do motor, aumentam as velocidades de corte e tornam os programas de processamento de peças menores.
2. Unidades de instrução menores
A maioria dos sistemas CNC transmite instruções de movimento e posicionamento ao fuso da máquina-ferramenta em unidades não inferiores a 1 mícron. Depois de aproveitar ao máximo o aumento no poder de processamento da CPU, a unidade mínima de instrução de alguns sistemas CNC pode chegar até a 1 nanômetro (0,000001 mm). Depois que a unidade de instrução é reduzida em 1000 vezes, uma maior precisão de usinagem pode ser alcançada, o que pode fazer o motor funcionar mais suavemente. O bom funcionamento do motor permite que algumas máquinas-ferramentas funcionem com maior aceleração sem aumentar a vibração da cama.
3. Aceleração/desaceleração da curva de sino
Também conhecido como aceleração/desaceleração da curva S-ou controle de deslocamento. Comparado com o uso de aceleração linear, este método pode obter um melhor efeito de aceleração de máquinas-ferramentas. Comparado com outros métodos de aceleração, incluindo métodos lineares e exponenciais, o método da curva em sino pode atingir erros de posicionamento menores.
4. Monitoramento de trajetória de processamento
Essa tecnologia tem sido amplamente usada e tem muitas diferenças de desempenho que distinguem a forma como ela funciona em sistemas de controle-de baixo custo daquela em sistemas de controle-de ponta. Em geral, o CNC usa o monitoramento da trajetória de usinagem para pré-processar o programa e garantir melhor controle de aceleração/desaceleração. Dependendo do desempenho dos diferentes CNCs, o número de blocos de programa necessários para o monitoramento da trajetória de usinagem varia de duas a centenas, o que depende principalmente do tempo mínimo de usinagem do programa de peça e da constante de tempo de aceleração/desaceleração. De modo geral, são necessários pelo menos quinze blocos de programas de monitoramento da trajetória de processamento para atender aos requisitos de processamento.5. Servocontrole digital O desenvolvimento de servossistemas digitais é tão rápido que a maioria dos fabricantes de máquinas-ferramenta escolhe esse sistema como sistema de servocontrole para máquinas-ferramentas. Depois de usar este sistema, o CNC pode controlar o sistema servo mais oportunamente e o controle CNC das máquinas-ferramentas se torna mais preciso. O papel do sistema servo digital é o seguinte: 1) A velocidade de amostragem do loop de corrente será aumentada e a melhoria do controle do loop de corrente reduzirá o aumento de temperatura do motor. Desta forma, não só a vida útil do motor pode ser prolongada, mas também o calor transferido para o fuso de esferas pode ser reduzido, melhorando assim a precisão do parafuso. Além disso, a velocidade de amostragem mais rápida também pode aumentar o ganho do loop de velocidade, o que ajuda a melhorar o desempenho geral da máquina-ferramenta.2) Como muitos novos CNCs usam sequências de alta-velocidade para se conectar ao loop servo, o CNC pode obter mais informações de trabalho do motor e do dispositivo de acionamento por meio do link de comunicação. Isso pode melhorar o desempenho de manutenção da máquina-ferramenta.3) O feedback contínuo da posição permite processamento de alta-precisão em alta-alimentação de velocidade. A velocidade de operação mais rápida do CNC torna a taxa de feedback de posição um gargalo que restringe a velocidade de operação da máquina-ferramenta. No método de feedback tradicional, a velocidade de feedback é restrita pelo tipo de sinal à medida que a velocidade de amostragem do codificador externo do CNC e do equipamento eletrônico muda. Com feedback serial, esse problema será bem resolvido. Mesmo que a máquina-ferramenta funcione a uma velocidade muito alta, a precisão precisa do feedback pode ser alcançada.6. Motores lineares Nos últimos anos, o desempenho e a popularidade dos motores lineares melhoraram significativamente, por isso muitos centros de usinagem adotaram este dispositivo. Até o momento, a Fanuc instalou pelo menos 1.000 motores lineares. Algumas tecnologias avançadas da GE Fanuc permitiram que a força máxima de saída dos motores lineares em máquinas-ferramenta fosse de 15.500N e a aceleração máxima de 30g. A aplicação de outras tecnologias avançadas reduziu o tamanho das máquinas-ferramentas, reduziu o peso e melhorou muito a eficiência do resfriamento. Todos esses avanços tecnológicos tornam os motores lineares mais vantajosos que os motores rotativos: maiores taxas de aceleração/desaceleração; controle de posicionamento mais preciso, maior rigidez; maior confiabilidade; frenagem dinâmica interna.Características adicionais externas: sistema CNC aberto Máquinas-ferramentas que utilizam sistemas CNC abertos estão se desenvolvendo muito rapidamente. As velocidades de comunicação dos sistemas de comunicação disponíveis atualmente são relativamente altas, resultando em uma variedade de estruturas CNC abertas. A maioria dos sistemas abertos combina a abertura de um PC padrão com a funcionalidade de um CNC tradicional. O maior benefício é que mesmo que o hardware da máquina esteja desatualizado, o CNC aberto permite que seu desempenho mude de acordo com a tecnologia atual e os requisitos de processamento. Com a ajuda de outro software, outras funções podem ser adicionadas ao CNC aberto. Essas funções podem estar intimamente relacionadas ao processamento de moldes ou ter pouco a ver com o processamento de moldes. Geralmente, o sistema CNC aberto usado na moldagem tem as seguintes opções de função comuns: comunicação em rede-de baixo custo; Ethernet; função de controle adaptativo; interface para conexão de leitores de código de barras, leitores de números de série de ferramentas e/ou sistemas de números de série de paletes; a capacidade de salvar e editar um grande número de programas de peças; a coleta de informações de controle de programa armazenadas; funções de manipulação de arquivos; Integração de tecnologia CAD/CAM e planejamento de oficinas; interface de operação comum. O último ponto é extremamente importante. Porque o processamento de moldes tem uma demanda crescente por CNCs fáceis de operar. Neste conceito, o mais importante é que diferentes CNCs tenham a mesma interface de operação. De modo geral, os operadores de diferentes máquinas-ferramentas devem ser treinados separadamente porque diferentes tipos de máquinas-ferramentas e máquinas produzidas por diferentes fabricantes usam diferentes interfaces CNC. Os sistemas CNC abertos criam a oportunidade de usar a mesma interface de controle CNC em toda a oficina. Agora, os proprietários de máquinas podem projetar sua própria interface para operação CNC, mesmo que não conheçam a linguagem C. Além disso, os controladores de sistema aberto permitem definir diferentes configurações de operação da máquina de acordo com as necessidades individuais. Isto permite que operadores, programadores e pessoal de manutenção configurem de acordo com suas necessidades. Quando em uso, apenas as informações específicas necessárias aparecem na tela. Essa abordagem pode reduzir exibições desnecessárias de páginas e ajudar a simplificar a operação CNC. Usinagem de cinco-eixos A usinagem de cinco{52}}eixos está se tornando cada vez mais amplamente utilizada no processo de fabricação de moldes complexos. Usando a usinagem de cinco eixos, o número de ferramentas e/ou máquinas-ferramentas necessárias para usinar uma peça pode ser reduzido, o número de equipamentos necessários para o processo de usinagem será minimizado e o tempo total de usinagem será reduzido. As funções CNC estão se tornando cada vez mais poderosas, o que permite que os fabricantes de CNC ofereçam mais recursos de cinco{56}}eixos. Recursos que antes estavam disponíveis apenas em CNCs-de última geração agora também são usados em produtos-médios. Para fabricantes que nunca usaram a tecnologia de usinagem de cinco{61}}eixos, a aplicação desses recursos facilita a usinagem de cinco{62}}eixos. A aplicação da tecnologia CNC atual à usinagem de cinco{64}}eixos proporciona à usinagem de cinco{65}}eixos as seguintes vantagens: Reduz a necessidade de ferramentas especiais; Permitir que os deslocamentos da ferramenta sejam definidos após a conclusão do programa de peça; Apoiar o design de programas universais para que programas pós{66}}processados possam ser usados de forma intercambiável entre diferentes máquinas-ferramentas; Melhorar a qualidade do acabamento; Pode ser utilizado para máquinas-ferramentas de diferentes estruturas, portanto não há necessidade de especificar no programa se é o fuso ou a peça que gira em torno do ponto central. Porque isso será resolvido pelos parâmetros do CNC. Podemos usar o exemplo de compensação para fresas esféricas para ilustrar por que cinco eixos são particularmente adequados para processamento de moldes. Quando a peça e a ferramenta giram em torno do eixo central, para compensar com precisão o deslocamento da fresa esférica, o CNC deve ser capaz de ajustar dinamicamente o valor de compensação da ferramenta nas direções X, Y e Z. Garantir a continuidade do ponto de contato da ferramenta contribui para melhorar a qualidade do acabamento. Além disso, os usos do CNC de cinco eixos também se manifestam em: características relacionadas à rotação da ferramenta em torno do fuso, características relacionadas à rotação da peça em torno do fuso e características que permitem ao operador alterar manualmente o vetor da ferramenta. Quando o eixo central da ferramenta é usado como eixo de rotação, o deslocamento original do comprimento da ferramenta na direção do eixo Z-será dividido em componentes nas três direções de X, Y e Z. Além disso, o deslocamento do diâmetro da ferramenta original nas direções dos eixos-X e Y também é dividido em componentes nas três direções de X, Y e Z. Como a ferramenta pode avançar ao longo do eixo de rotação no processo de corte, todos esses deslocamentos devem ser atualizados dinamicamente para levar em conta a posição da ferramenta em constante mudança. Outro recurso do CNC chamado “programação do ponto central da ferramenta” permite que os programadores definam o caminho e a velocidade do ponto central da ferramenta. O CNC garante que a ferramenta se mova de acordo com o programa através de comandos nos sentidos do eixo de rotação e do eixo linear. Esse recurso faz com que o ponto central da ferramenta não mude mais com a mudança da ferramenta, o que também significa: na usinagem de cinco-eixos, o deslocamento da ferramenta pode ser inserido diretamente como na usinagem de três{83}}eixos, e a alteração do comprimento da ferramenta pode ser contabilizada novamente após a-programação. Essa característica de movimento do eixo ao girar o fuso simplifica o pós-processamento da programação da ferramenta. Usando a mesma função, a máquina-ferramenta também pode obter movimento rotacional girando a peça em torno do eixo central. Novos CNCs podem ajustar dinamicamente deslocamentos fixos e eixos rotativos para corresponder ao movimento da peça. Os sistemas CNC também desempenham um papel importante quando os operadores alimentam manualmente a máquina lentamente. Os novos sistemas CNC também permitem que os eixos avancem lentamente na direção do vetor da ferramenta e alterem a direção do vetor da ponta da ferramenta sem alterar a posição da ponta da ferramenta (veja a ilustração acima). Esses recursos facilitam aos operadores o uso do método de programação 3+2 atualmente amplamente utilizado na indústria de moldes e matrizes ao usar máquinas de cinco-eixos. No entanto, à medida que novos recursos de usinagem de cinco eixos são gradualmente desenvolvidos e aceitos, verdadeiras máquinas de moldes e matrizes de cinco eixos podem se tornar mais comuns.
