NC
(Controle Numérico, denominado CNC) refere-se ao uso de informações digitais discretas para controlar o funcionamento de máquinas e outros dispositivos, que só podem ser programados pelo próprio operador
CNC
Aplicação de tecnologia CNC
O desenvolvimento da tecnologia CNC é bastante rápido, o que melhorou muito a produtividade do processamento de moldes. Entre eles, CPU com velocidade de computação mais rápida é o núcleo do desenvolvimento da tecnologia CNC. A melhoria da CPU não é apenas a melhoria da velocidade de computação, mas a própria velocidade também envolve a melhoria da tecnologia CNC em outros aspectos. Precisamente porque a tecnologia CNC passou por grandes mudanças nos últimos anos, vale a pena revisar a aplicação atual da tecnologia CNC na indústria de fabricação de moldes.
Tempo de processamento de bloco de programa e outros À medida que a velocidade de processamento da CPU aumenta e os fabricantes de CNC aplicam CPUs de alta velocidade a sistemas CNC altamente integrados, o desempenho do CNC melhora significativamente. Um sistema mais responsivo e responsivo alcança mais do que apenas velocidades mais altas de processamento de programas. Na verdade, um sistema que pode processar programas de peças a uma velocidade relativamente alta também pode funcionar como um sistema de processamento lento, porque mesmo um sistema CNC totalmente funcional apresenta alguns problemas potenciais que podem se tornar limitações. Gargalo da velocidade de processamento.
Atualmente, a maioria das fábricas de moldes percebe que a usinagem em alta velocidade requer mais do que apenas um curto tempo de processamento do programa de usinagem. Em muitos aspectos, a situação é semelhante à de dirigir um carro de corrida. O carro mais rápido sempre vence a corrida? Mesmo um espectador ocasional de uma corrida de automóveis sabe que existem muitos fatores além da velocidade que influenciam o resultado de uma corrida.
Em primeiro lugar, o conhecimento da pista por parte do condutor é importante: ele deve saber onde estão as curvas fechadas para poder desacelerar adequadamente e negociá-las com segurança e eficiência. No processo de processamento de moldes em altas velocidades de avanço, a tecnologia de monitoramento de trajetória a ser processada no CNC pode obter antecipadamente informações sobre o aparecimento de curvas acentuadas, e esta função desempenha o mesmo papel.
Da mesma forma, a capacidade de resposta de um driver a outros movimentos e incertezas do driver é semelhante à quantidade de feedback do servo em um CNC. O feedback servo no CNC inclui principalmente feedback de posição, feedback de velocidade e feedback de corrente.
Quando um piloto conduz na pista, a consistência dos seus movimentos e se ele consegue travar e acelerar habilmente têm um impacto muito importante no desempenho do piloto no local. Da mesma forma, as funções de aceleração/desaceleração em forma de sino e monitoramento de trajetória a ser processada do 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 corrida é semelhante ao dispositivo e motor de acionamento CNC. O peso do carro de corrida é comparável ao peso dos componentes móveis da máquina-ferramenta. A rigidez e a resistência do carro de corrida são semelhantes à resistência e à rigidez da máquina-ferramenta. A capacidade do CNC de corrigir erros específicos do caminho é muito semelhante à capacidade do motorista de manter um carro em sua pista.
Outra situação semelhante ao CNC atual é que os carros de corrida que não são os mais rápidos muitas vezes exigem pilotos com habilidades abrangentes. No passado, apenas CNC de última geração poderia garantir alta precisão de usinagem durante o corte em alta velocidade. Hoje, os CNCs de médio e baixo custo têm a capacidade de realizar o trabalho de forma satisfatória. Embora o CNC de última geração tenha o melhor desempenho disponível atualmente, também existe a possibilidade de que o CNC de baixo custo que você usa tenha as mesmas características de processamento que o CNC de ponta em produtos similares. No passado, o fator que limitava a velocidade máxima de avanço para o processamento do molde era o CNC, mas hoje é a estrutura mecânica da máquina-ferramenta. Quando a máquina-ferramenta já está no seu limite de desempenho, um CNC melhor não melhorará mais o desempenho. Características intrínsecas dos sistemas CNC de imagem
A seguir estão algumas características básicas do CNC no atual processo de processamento de moldes:
1. Interpolação B-spline racional não uniforme (NURBS) de superfícies curvas
Esta tecnologia utiliza interpolação ao longo de uma curva, em vez de utilizar uma série de linhas retas curtas para ajustar a curva. 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, o poderoso CNC também oferece funções de interpolação de cinco eixos e recursos relacionados. Essas propriedades aumentam a qualidade dos acabamentos superficiais, melhoram a operação mais suave do motor, aumentam as velocidades de corte e permitem programas de peças menores.
2. Unidade de instrução menor
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 a melhoria no poder de processamento da CPU, a menor unidade de instrução de alguns sistemas CNC pode chegar até a 1 nanômetro (0.000001mm). Depois que a unidade de comando for reduzida em 1000 vezes, maior precisão de processamento pode ser obtida e o motor pode funcionar com mais suavidade. A operação suave do motor permite que algumas máquinas-ferramentas funcionem em acelerações mais altas sem aumentar a vibração da cama.
3. Aceleração/desaceleração da curva de sino
Também chamada de aceleração/desaceleração da curva S ou controle de rastreamento. Comparado com o método de aceleração linear, este método pode obter um melhor efeito de aceleração da máquina-ferramenta. Comparado com outros métodos de aceleração, incluindo métodos lineares e exponenciais, o método da curva em forma de sino pode atingir erros de posicionamento menores.
4. Monitoramento de faixas a serem processadas
Esta tecnologia é amplamente utilizada e possui inúmeras diferenças de desempenho que diferenciam a forma como funciona em sistemas de controle de baixo custo da forma como funciona em sistemas de controle de ponta. De modo geral, o CNC implementa o pré-processamento do programa por meio do monitoramento da trajetória de usinagem para garantir melhor controle de aceleração/desaceleração. Dependendo do desempenho dos diferentes CNCs, o número de blocos de programa necessários para monitorar a trajetória a ser processada varia de duas a centenas, o que depende principalmente do tempo mínimo de processamento do programa de peça e da constante de tempo de aceleração/desaceleração. De modo geral, para atender aos requisitos de processamento, são necessários pelo menos quinze blocos de programas de monitoramento de trajetória a serem processados.
5. Servo controle 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 de maneira mais oportuna, e o controle da máquina-ferramenta pelo CNC também se torna mais preciso.
As funções do sistema servo digital são as seguintes:
1) A velocidade de amostragem do circuito de corrente será aumentada, juntamente com a melhoria do controle do circuito de corrente, reduzindo assim o aumento de temperatura do motor. Desta forma, não só a vida útil do motor pode ser prolongada, mas o calor transferido para o fuso de esferas também pode ser reduzido, melhorando assim a precisão do parafuso. Além disso, aumentar a velocidade de amostragem também pode aumentar o ganho da malha de velocidade, o que ajuda a melhorar o desempenho geral da máquina-ferramenta.
2) Como muitos CNCs novos usam sequências de alta velocidade para conectar-se a loops de servo, o CNC pode obter mais informações de trabalho sobre o motor e o dispositivo de acionamento através do link de comunicação. Isso melhora o desempenho de manutenção da máquina-ferramenta.
3) O feedback contínuo da posição permite usinagem de alta precisão em altas velocidades. A aceleração da velocidade de operação do CNC faz com que a taxa de feedback de posição se torne um gargalo que restringe a velocidade de operação das máquinas-ferramentas. No método de feedback tradicional, conforme a velocidade de amostragem do codificador externo do CNC e do equipamento eletrônico muda, a velocidade de feedback é restrita pelo tipo de sinal. Usando feedback serial, esse problema será bem resolvido. A precisão do feedback é alcançada mesmo quando a máquina-ferramenta está funcionando em velocidades muito altas.
6. Motor linear
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 das tecnologias avançadas da GE Fanuc permitem que o motor linear da máquina-ferramenta tenha uma força máxima de saída de 15.500N e uma aceleração máxima de 30g. A aplicação de outras tecnologias avançadas reduziu o tamanho e o peso das máquinas-ferramentas e melhorou bastante a eficiência do resfriamento. Todos esses avanços tecnológicos conferem aos motores lineares maiores vantagens que os motores rotativos: maiores taxas de aceleração/desaceleração; controle de posicionamento mais preciso, maior rigidez; maior confiabilidade; movimento de frenagem dinâmica interna.
Recursos adicionais externos: Sistema CNC aberto
As máquinas-ferramentas que utilizam sistemas CNC abertos estão se desenvolvendo rapidamente. As velocidades de comunicação dos sistemas de comunicação disponíveis atualmente são relativamente altas, resultando no surgimento de vários tipos 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 disso é que mesmo que o hardware da máquina-ferramenta se torne obsoleto, o CNC aberto ainda permite que seu desempenho mude de acordo com a tecnologia existente e os requisitos de processamento. Outras funções podem ser adicionadas ao Open CNC com a ajuda de outro software. Essas propriedades podem estar intimamente relacionadas ao processamento do molde ou podem ter pouco a ver com o processamento do molde. Normalmente, o sistema CNC aberto usado na oficina de moldes tem as seguintes opções de funções comuns:
Comunicações online baratas;
Ethernet;
Função de controle adaptativo;
Interfaces para leitores de códigos de barras, leitores de números de série de ferramentas e/ou sistemas de números de série de paletes;
Capacidade de salvar e editar um grande número de programas de peças;
Coleta de informações armazenadas de controle de programa;
Função de processamento de arquivos;
Integração de tecnologia CAD/CAM e planejamento de oficina;
Interface operacional universal.
Este último ponto é extremamente importante. Porque há uma demanda crescente por CNC simples de operar no processamento de moldes. Neste conceito, o mais importante é que diferentes CNCs tenham a mesma interface de operação. Em geral, os operadores de diferentes máquinas-ferramentas devem ser treinados separadamente porque diferentes tipos de máquinas-ferramentas, bem como máquinas-ferramentas produzidas por diferentes fabricantes, utilizam diferentes interfaces CNC. Os sistemas CNC abertos criam a oportunidade para toda a oficina usar a mesma interface de controle CNC.
Agora, os proprietários de máquinas-ferramentas podem projetar sua própria interface para operações CNC, mesmo que não conheçam a linguagem C. Além disso, o controlador de sistema aberto permite definir diferentes modos de operação da máquina de acordo com as necessidades individuais. Isto permite que operadores, programadores e pessoal de manutenção definam as configurações de acordo com suas próprias necessidades. Quando em uso, apenas as informações específicas necessárias aparecem na tela. A adoção deste método pode reduzir a exibição desnecessária de páginas e ajudar a simplificar as operações CNC.
Usinagem de cinco eixos
No processo de fabricação de moldes complexos, a aplicação da usinagem de cinco eixos está se tornando cada vez mais difundida. Usando a usinagem de cinco eixos, o número de ferramentas e/ou máquinas-ferramentas necessárias para processar uma peça pode ser reduzido. O número de equipamentos necessários para o processo de usinagem será minimizado, enquanto o tempo total de usinagem também será reduzido. Os CNCs estão se tornando cada vez mais capazes, permitindo que os fabricantes de CNC ofereçam mais recursos de cinco eixos.
Funções que antes estavam disponíveis apenas em CNC de ponta agora também são utilizadas em produtos de médio porte. Para os fabricantes que nunca usaram a tecnologia de usinagem de cinco eixos, a aplicação desses recursos facilita a usinagem de cinco eixos. A aplicação da tecnologia CNC atual à usinagem de cinco eixos proporciona à usinagem de cinco eixos as seguintes vantagens:
Reduzir a necessidade de ferramentas especiais;
Permite definir os deslocamentos da ferramenta após a conclusão do programa de peça;
Apoiar o design de programas universais para que programas pós-processados possam ser usados de forma intercambiável entre diferentes máquinas-ferramentas;
Melhorar a qualidade do acabamento;
Pode ser utilizado para máquinas-ferramentas com diferentes estruturas, de forma que não seja necessário indicar no programa se o fuso ou a peça gira em torno do ponto central. Porque isso será resolvido pelos parâmetros do CNC.
Podemos usar o exemplo da compensação da fresa de esferas para ilustrar por que o cinco eixos é particularmente adequado para o processamento de moldes. Para compensar com precisão o deslocamento da fresa esférica quando a peça e a ferramenta giram em torno do eixo de rotação central, o CNC deve ser capaz de ajustar dinamicamente o valor de compensação da ferramenta nas direções X, Y e Z. Garantir a continuidade dos pontos de contato de corte da ferramenta é benéfico para melhorar a qualidade do acabamento.
Além disso, os usos do CNC de cinco eixos incluem recursos relacionados à rotação da ferramenta em torno do fuso, recursos relacionados à rotação da peça em torno do fuso e recursos 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 direções X, Y e Z. Além disso, o deslocamento original do diâmetro da ferramenta nas direções dos eixos X e Y também é dividido em três componentes nas direções dos eixos X, Y e Z. Como na engenharia de corte a ferramenta pode realizar movimentos de avanço ao longo da direção do eixo de rotação, todos esses deslocamentos devem ser atualizados dinamicamente para levar em conta a mudança contínua da orientação da ferramenta.
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 no sentido do eixo de rotação e do eixo linear. Este recurso evita que o ponto central da ferramenta mude com a troca da ferramenta. Isso também significa que na usinagem de cinco eixos, o deslocamento da ferramenta pode ser inserido diretamente como na usinagem de três eixos, e também pode ser explicado através de outro pós-programa. Alteração no comprimento da ferramenta. Este recurso de girar o fuso para realizar o eixo de movimento 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 de um eixo de rotação central. O CNC recém-desenvolvido pode ajustar dinamicamente deslocamentos fixos e eixos coordenados rotativos para corresponder ao movimento da peça. Quando os operadores usam métodos manuais para obter alimentação lenta de máquinas-ferramentas, o sistema CNC também desempenha um papel importante. O sistema CNC recentemente desenvolvido também permite que o eixo avance lentamente na direção do vetor da ferramenta e também permite que a direção do vetor da ponta da ferramenta seja alterada sem alterar a posição da ponta da ferramenta (veja a ilustração acima).
Esses recursos permitem que os operadores utilizem facilmente o método de programação 3+2 atualmente amplamente utilizado na indústria de moldes ao usar máquinas-ferramentas de cinco eixos. No entanto, à medida que novas capacidades de usinagem de cinco eixos são gradualmente desenvolvidas e aceitas, as verdadeiras máquinas de processamento de moldes de cinco eixos podem se tornar mais comuns.
