Caroline du Nord
(Commande Numérique, appelée CNC), fait référence à l'utilisation d'informations numériques discrètes pour contrôler le fonctionnement de dispositifs mécaniques, qui ne peuvent être programmées que par l'opérateur lui-même.
CNC
Applications de la technologie CNC
La technologie CNC s'est développée rapidement, ce qui a considérablement amélioré la productivité du traitement des moules. Parmi eux, le processeur plus rapide est au cœur du développement de la technologie CNC. L'amélioration du processeur ne consiste pas seulement à améliorer la vitesse de calcul, mais la vitesse elle-même implique également l'amélioration d'autres aspects de la technologie CNC. C'est précisément parce que la technologie CNC a subi de tels changements ces dernières années qu'il vaut la peine de revoir l'application actuelle de la technologie CNC dans l'industrie de la fabrication de moules.
Le temps de traitement des blocs et d'autres performances CNC ont été considérablement améliorés grâce à l'augmentation de la vitesse de traitement du processeur et aux fabricants de CNC appliquant des processeurs-haute vitesse à des systèmes CNC hautement intégrés. Les systèmes plus rapides et plus sensibles atteignent bien plus que des vitesses de traitement de programme plus élevées. En fait, un système capable de traiter des programmes de traitement de pièces à une vitesse relativement élevée peut également ressembler à un système de traitement à faible vitesse - pendant le fonctionnement, car même un système CNC entièrement fonctionnel présente des problèmes potentiels qui peuvent devenir un goulot d'étranglement limitant la vitesse de traitement. La plupart des ateliers de moulage réalisent désormais que l'usinage à grande vitesse-exige plus que de simples temps de traitement courts. À bien des égards, la situation est similaire à celle de conduire une voiture de course. La voiture la plus rapide gagne-t-elle la course ? Même un observateur de course occasionnel sait qu'il existe de nombreux facteurs autres que la vitesse qui influencent le résultat de la course. Premièrement, la connaissance du circuit par le pilote est importante : il doit savoir où se trouvent les virages serrés afin de pouvoir ralentir de manière appropriée et franchir les virages en toute sécurité et efficacement. Lors du processus d'usinage de moules à des vitesses d'avance élevées, la technologie de surveillance de trajectoire en attente de la CNC peut obtenir à l'avance des informations sur l'apparition de courbes prononcées, ce qui joue un rôle similaire. De même, la sensibilité du conducteur aux actions des autres conducteurs et aux facteurs incertains est similaire au nombre de rétroactions d'asservissement dans la CNC. Le retour d'asservissement dans la CNC comprend principalement le retour de position, le retour de vitesse et le retour de courant. Lorsque le pilote roule sur la piste, la cohérence de l'action, sa capacité à freiner et à accélérer habilement, etc., ont un impact très important sur les performances sur place du pilote. De même, l'accélération/décélération en forme de cloche et la surveillance de la trajectoire à traiter dans un système CNC utilisent une accélération/décélération lente au lieu de changements de vitesse brusques pour garantir une accélération douce de la machine-outil.
Au-delà de cela, il existe d’autres similitudes entre les voitures de course et les systèmes CNC. La puissance d'un moteur de voiture de course est similaire à l'unité d'entraînement et au moteur d'une CNC, le poids d'une voiture de course peut être comparé au poids des pièces mobiles d'une machine-outil, et la rigidité et la résistance d'une voiture de course sont similaires à la résistance et à la rigidité d'une machine-outil. La capacité d’une CNC à corriger des erreurs de trajectoire spécifiques est très similaire à la capacité d’un conducteur à contrôler la voiture dans la voie.
Une autre similitude avec les CNC actuelles est que les voitures de course qui ne sont pas les plus rapides nécessitent souvent des pilotes-complets. Dans le passé, seules-les CNC haut de gamme pouvaient atteindre une précision d'usinage élevée tout en coupant à des vitesses élevées. Aujourd'hui, les fonctions des CNC de milieu-et bas de gamme-peuvent également être en mesure d'accomplir le travail de manière satisfaisante. Bien que les CNC haut de gamme-offrent les meilleures performances actuellement disponibles, il est également possible que la CNC bas de gamme-que vous utilisez ait les mêmes caractéristiques d'usinage que la CNC haut de gamme-de la même gamme de produits. Dans le passé, le facteur limitant l'avance maximale du traitement des moules était la CNC, aujourd'hui c'est la structure mécanique de la machine-outil. Une meilleure CNC n’améliorera pas les performances lorsque la machine-outil est déjà à sa limite de performances.
Caractéristiques intrinsèques des systèmes CNC
Voici quelques-unes des fonctionnalités CNC de base actuellement utilisées dans le traitement des moules :
1. Interpolation non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) des courbes et des surfaces
Cette technologie utilise l'interpolation le long d'une courbe plutôt que d'ajuster la courbe avec une série de courtes lignes droites. L'application de cette technologie est devenue assez courante. De nombreux logiciels de FAO actuellement utilisés dans l'industrie du moule offrent une option permettant de générer des programmes de pièces au format d'interpolation NURBS. Dans le même temps, de puissantes CNC offrent également des capacités d'interpolation sur cinq-axes et des fonctionnalités associées. Ces fonctionnalités améliorent la qualité de la finition des surfaces, améliorent la fluidité du fonctionnement du moteur, augmentent les vitesses de coupe et réduisent la taille des programmes de traitement des pièces.
2. Unités d'instruction plus petites
La plupart des systèmes CNC transmettent les instructions de mouvement et de positionnement à la broche de la machine-outil par unités d'au moins 1 micron. Après avoir pleinement profité de l'augmentation de la puissance de traitement du processeur, l'unité d'instruction minimale de certains systèmes CNC peut même atteindre 1 nanomètre (0,000001 mm). Une fois l'unité d'instruction réduite de 1 000 fois, une précision d'usinage plus élevée peut être obtenue, ce qui peut rendre le moteur plus fluide. Le fonctionnement fluide du moteur permet à certaines machines-outils de fonctionner à une accélération plus élevée sans augmenter les vibrations du banc.
3. Accélération/décélération de la courbe en cloche
Également connu sous le nom d'accélération/décélération de courbe en S - ou contrôle de fluage. Par rapport à l'utilisation de l'accélération linéaire, cette méthode permet d'obtenir un meilleur effet d'accélération des machines-outils. Par rapport à d'autres méthodes d'accélération, notamment les méthodes linéaires et exponentielles, la méthode de la courbe en cloche peut générer des erreurs de positionnement plus faibles.
4. Suivi de la trajectoire de traitement
Cette technologie a été largement utilisée et présente de nombreuses différences de performances qui distinguent son fonctionnement dans les systèmes de contrôle-bas de gamme de celui des systèmes de contrôle-haut de gamme. En général, la CNC utilise la surveillance de la trajectoire d'usinage pour pré-traiter le programme afin de garantir un meilleur contrôle de l'accélération/décélération. En fonction des performances des différentes CNC, le nombre de blocs de programme nécessaires au suivi de la trajectoire d'usinage varie de deux à plusieurs centaines, ce qui dépend principalement du temps minimum d'usinage du programme pièce et de la constante de temps d'accélération/décélération. D'une manière générale, au moins quinze blocs de programmes de surveillance de la trajectoire de traitement sont nécessaires pour répondre aux exigences de traitement.5. Asservissement numérique Le développement des systèmes d'asservissement numériques est si rapide que la plupart des fabricants de machines-outils choisissent ce système comme système d'asservissement pour les machines-outils. Après avoir utilisé ce système, la CNC peut contrôler le système d'asservissement plus rapidement et le contrôle CNC des machines-outils devient plus précis. Le rôle du système d'asservissement numérique est le suivant : 1) La vitesse d'échantillonnage de la boucle de courant sera augmentée et l'amélioration du contrôle de la boucle de courant réduira l'augmentation de la température du moteur. De cette façon, non seulement la durée de vie du moteur peut être prolongée, mais la chaleur transférée à la vis à billes peut également être réduite, améliorant ainsi la précision de la vis. De plus, la vitesse d'échantillonnage plus rapide peut également augmenter le gain de la boucle de vitesse, ce qui contribue à améliorer les performances globales de la machine-outil.2) Étant donné que de nombreuses nouvelles CNC utilisent des séquences à grande vitesse-pour se connecter à la boucle d'asservissement, la CNC peut obtenir plus d'informations de fonctionnement sur le moteur et le dispositif d'entraînement via la liaison de communication. Cela peut améliorer les performances de maintenance de la machine-outil.3) Le retour de position continu permet un traitement de haute -précision à une avance à grande vitesse-. La vitesse de fonctionnement plus rapide de la CNC fait du taux de retour de position un goulot d'étranglement limitant la vitesse de fonctionnement de la machine-outil. Dans la méthode de rétroaction traditionnelle, la vitesse de rétroaction est limitée par le type de signal à mesure que la vitesse d'échantillonnage de l'encodeur externe de la CNC et de l'équipement électronique change. Avec un retour en série, ce problème sera bien résolu. Même si la machine-outil fonctionne à une vitesse très élevée, une précision de retour précise peut être obtenue.6. Moteurs linéaires Ces dernières années, les performances et la popularité des moteurs linéaires ont été considérablement améliorées, c'est pourquoi de nombreux centres d'usinage ont adopté ce dispositif. À ce jour, Fanuc a installé au moins 1 000 moteurs linéaires. Certaines technologies avancées de GE Fanuc ont permis à la force de sortie maximale des moteurs linéaires des machines-outils d'être de 15 500 N et à l'accélération maximale de 30 g. L'application d'autres technologies avancées a réduit la taille des machines-outils, réduit leur poids et grandement amélioré l'efficacité du refroidissement. Toutes ces avancées technologiques rendent les moteurs linéaires plus avantageux que les moteurs rotatifs : taux d'accélération/décélération plus élevés ; contrôle de positionnement plus précis, rigidité plus élevée ; une plus grande fiabilité; freinage dynamique interne. Fonctionnalités supplémentaires externes : système CNC ouvert Les machines-outils utilisant des systèmes CNC ouverts se développent très rapidement. Les vitesses de communication des systèmes de communication actuellement disponibles sont relativement élevées, ce qui donne lieu à une variété de structures CNC ouvertes. La plupart des systèmes ouverts combinent l'ouverture d'un PC standard avec les fonctionnalités d'une CNC traditionnelle. Le plus grand avantage est que même si le matériel de la machine est obsolète, la CNC ouverte permet à ses performances d'évoluer avec la technologie et les exigences de traitement actuelles. Avec l'aide d'autres logiciels, d'autres fonctions peuvent être ajoutées à la CNC ouverte. Ces fonctions peuvent être étroitement liées au traitement des moules ou avoir peu à voir avec le traitement des moules. Généralement, le système CNC ouvert utilisé dans l'atelier de moulage présente les options de fonctions communes suivantes : communication réseau à faible coût ; Ethernet ; fonction de contrôle adaptatif ; interface pour connecter des lecteurs de codes à barres, des lecteurs de numéros de série d'outils et/ou des systèmes de numéros de série de palettes ; la possibilité de sauvegarder et de modifier un grand nombre de programmes de pièces ; la collecte d'informations de contrôle de programme stockées ; fonctions de gestion de fichiers ; Intégration de la technologie CAD/CAM et planification des ateliers ; interface de fonctionnement commune. Le dernier point est extrêmement important. Parce que le traitement des moules nécessite de plus en plus de CNC faciles à utiliser. Dans ce concept, il est très important que les différentes CNC aient la même interface de commande. D'une manière générale, les opérateurs de différentes machines-outils doivent être formés séparément car différents types de machines-outils et de machines produites par différents fabricants utilisent des interfaces CNC différentes. Les systèmes CNC ouverts créent la possibilité d'utiliser la même interface de commande CNC dans tout l'atelier. Désormais, les propriétaires de machines peuvent concevoir leur propre interface pour le fonctionnement de la CNC même s'ils ne connaissent pas le langage C. De plus, les contrôleurs de système ouvert permettent de définir différents paramètres de fonctionnement de la machine en fonction des besoins individuels. Cela permet aux opérateurs, aux programmeurs et au personnel de maintenance de s'installer en fonction de leurs besoins. Lors de l'utilisation, seules les informations spécifiques dont ils ont besoin apparaissent à l'écran. Cette approche peut réduire les affichages de pages inutiles et contribuer à simplifier le fonctionnement de la CNC. Usinage à cinq-axes L'usinage à cinq-axes est de plus en plus largement utilisé dans le processus de fabrication de moules complexes. Grâce à l'usinage à cinq axes, le nombre d'outils et/ou de machines-outils nécessaires pour usiner une pièce peut être réduit, le nombre d'équipements requis pour le processus d'usinage sera minimisé et le temps total d'usinage sera réduit. Les fonctions CNC deviennent de plus en plus puissantes, ce qui permet aux fabricants de CNC d'offrir davantage de fonctionnalités à cinq-axes. Des fonctionnalités qui n'étaient autrefois disponibles que sur les CNC-haut de gamme sont désormais également utilisées dans les produits-de milieu de gamme. Pour les fabricants qui n'ont jamais utilisé la technologie d'usinage à cinq-axes, l'application de ces fonctionnalités facilite l'usinage à cinq-axes. L'application de la technologie CNC actuelle à l'usinage à cinq-axes donne à l'usinage à cinq-axes les avantages suivants : Réduire le besoin d'outils spéciaux ; Autoriser le réglage des décalages d'outils une fois le programme de pièce terminé ; Soutenir la conception de programmes universels afin que les programmes post-traités puissent être utilisés de manière interchangeable entre différentes machines-outils ; Améliorer la qualité de finition ; Peut être utilisé pour des machines-outils de structures différentes, il n'est donc pas nécessaire de préciser dans le programme si c'est la broche ou la pièce qui tourne autour du point central. Parce que cela sera résolu par les paramètres CNC. Nous pouvons utiliser l'exemple de la compensation des fraises sphériques pour illustrer pourquoi cinq-axes sont particulièrement adaptés au traitement des moules. Lorsque la pièce et l'outil tournent autour de l'axe central, afin de compenser avec précision le décalage de la fraise sphérique, la CNC doit être capable d'ajuster dynamiquement la quantité de compensation de l'outil dans les directions X, Y et Z. Assurer la continuité du point de contact de l’outil est propice à l’amélioration de la qualité de finition. De plus, les utilisations de la CNC à cinq-axes se manifestent également par : les caractéristiques liées à la rotation de l'outil autour de la broche, les caractéristiques liées à la rotation de la pièce autour de la broche et les caractéristiques qui permettent à l'opérateur de modifier manuellement le vecteur de l'outil. Lorsque l'axe central de l'outil est utilisé comme axe de rotation, le décalage de longueur d'outil d'origine dans la direction de l'axe Z- sera divisé en composants dans les trois directions X, Y et Z. De plus, le décalage de diamètre d'origine de l'outil dans les directions des axes X et Y- est également divisé en composants dans les trois directions de X, Y et Z. Étant donné que l'outil peut avancer le long de l'axe de rotation dans le processus de coupe, tous ces décalages doivent être mis à jour dynamiquement pour tenir compte de la position de l'outil en constante évolution. Une autre fonctionnalité de la CNC appelée « programmation du point central de l'outil » permet aux programmeurs de définir la trajectoire et la vitesse du point central de l'outil. La CNC garantit que l'outil se déplace conformément au programme grâce à des commandes dans les directions de l'axe de rotation et de l'axe linéaire. Cette fonctionnalité fait que le point central de l'outil ne change plus avec le changement d'outil, ce qui signifie également : dans l'usinage à cinq-axes, le décalage de l'outil peut être directement saisi comme l'usinage à trois-axes, et le changement de longueur de l'outil peut à nouveau être pris en compte par la post-programmation. Cette caractéristique de mouvement de l'axe par rotation de la broche simplifie le post-traitement de la programmation des outils. En utilisant la même fonction, la machine-outil peut également obtenir un mouvement de rotation en faisant tourner la pièce autour de l'axe central. Les nouvelles CNC peuvent ajuster dynamiquement les décalages fixes et les axes de rotation pour correspondre au mouvement des pièces. Les systèmes CNC jouent également un rôle important lorsque les opérateurs avancent lentement manuellement la machine. Les nouveaux systèmes CNC permettent également aux axes d'avancer lentement dans la direction du vecteur outil et de changer la direction du vecteur pointe de l'outil sans changer la position de la pointe de l'outil (voir l'illustration ci-dessus). Ces fonctionnalités permettent aux opérateurs d'utiliser facilement la méthode de programmation 3+2 actuellement largement utilisée dans l'industrie des moules et des matrices lorsqu'ils utilisent des machines à cinq-axes. Cependant, à mesure que de nouvelles capacités d'usinage à cinq-axes sont progressivement développées et acceptées, les véritables machines de moules et de matrices à cinq-pourront devenir plus courantes.
