NC
(Commande numérique, appelée CNC) fait référence à l'utilisation d'informations numériques discrètes pour contrôler le fonctionnement de machines et d'autres appareils, qui ne peuvent être programmées que par l'opérateur lui-même.
CNC
Application de la technologie CNC
Le développement de la technologie CNC est assez rapide, ce qui a considérablement amélioré la productivité du traitement des moules. Parmi eux, les processeurs dotés d'une vitesse de calcul plus rapide sont au cœur du développement de la technologie CNC. L'amélioration du CPU n'est pas seulement l'amélioration de la vitesse de calcul, mais la vitesse elle-même implique également l'amélioration de la technologie CNC dans d'autres aspects. C'est précisément parce que la technologie CNC a subi de grands changements ces dernières années qu'elle mérite notre examen de l'application actuelle de la technologie CNC dans l'industrie de la fabrication de moules.
Temps de traitement des blocs de programme et autres À mesure que la vitesse de traitement du processeur augmente et que les fabricants de CNC appliquent des processeurs à grande vitesse à des systèmes CNC hautement intégrés, les performances du CNC se sont considérablement améliorées. Un système plus réactif et plus réactif permet d'obtenir bien plus que des vitesses de traitement de programme plus élevées. En fait, un système capable de traiter des programmes de pièces à une vitesse relativement élevée peut également fonctionner comme un système de traitement lent, car même un système CNC entièrement fonctionnel présente des problèmes potentiels qui peuvent devenir des limitations. Goulot d’étranglement de la vitesse de traitement.
À l'heure actuelle, la plupart des usines de moules se rendent compte que l'usinage à grande vitesse nécessite plus qu'un simple temps de traitement d'un programme d'usinage court. À bien des égards, la situation est similaire à celle de conduire une voiture de course. La voiture la plus rapide gagne-t-elle toujours la course ? Même un spectateur occasionnel d’une course automobile sait qu’il existe de nombreux facteurs autres que la vitesse qui influencent l’issue d’une course.
Tout d'abord, la connaissance du circuit par le conducteur est importante : il doit savoir où se trouvent les virages serrés afin de ralentir de manière appropriée et de les négocier de manière sûre et efficace. Lors du traitement des moules à des vitesses d'avance élevées, la technologie de surveillance de trajectoire à traiter dans la CNC peut obtenir à l'avance des informations sur l'apparition de courbes prononcées, et cette fonction joue le même rôle.
De même, la réactivité d'un conducteur aux autres mouvements et incertitudes du conducteur est similaire à la quantité de retour d'asservissement dans une CNC. Le retour d'asservissement dans la CNC comprend principalement le retour de position, le retour de vitesse et le retour de courant.
Lorsqu'un pilote roule sur la piste, la régularité de ses mouvements et sa capacité à freiner et à accélérer habilement ont un impact très important sur la performance sur place du pilote. De même, les fonctions d'accélération/décélération en forme de cloche et de surveillance de trajectoire à traiter du système CNC utilisent une accélération/décélération lente au lieu de changements de vitesse brusques pour assurer une accélération douce de la machine-outil.
En outre, il existe d’autres similitudes entre les voitures de course et les systèmes CNC. La puissance du moteur de course est similaire à celle du dispositif d'entraînement et du moteur CNC. Le poids de la voiture de course est comparable au poids des composants mobiles de la machine-outil. La rigidité et la résistance de la voiture de course sont similaires à celles de la machine-outil. La capacité de la CNC à corriger les erreurs spécifiques à une trajectoire est très similaire à la capacité d'un conducteur à maintenir une voiture dans sa voie.
Une autre situation similaire au CNC actuel est que les voitures de course qui ne sont pas les plus rapides nécessitent souvent des pilotes possédant des compétences complètes. Dans le passé, seules les CNC haut de gamme pouvaient garantir une précision d'usinage élevée tout en coupant à grande vitesse. Aujourd’hui, les CNC de milieu et bas de gamme ont les capacités nécessaires pour effectuer le travail de manière satisfaisante. Bien que la CNC haut de gamme offre les meilleures performances actuellement disponibles, il est également possible que la CNC bas de gamme que vous utilisez ait les mêmes caractéristiques de traitement que la CNC haut de gamme de produits similaires. Dans le passé, le facteur qui limitait la vitesse d'avance maximale pour le traitement des moules était la CNC, mais aujourd'hui, c'est la structure mécanique de la machine-outil. Lorsque la machine-outil est déjà à sa limite de performances, une meilleure CNC n’améliorera pas davantage les performances. Caractéristiques intrinsèques des systèmes CNC Picture
Voici quelques caractéristiques CNC de base dans le processus actuel de traitement des moules :
1. Interpolation B-spline rationnelle non uniforme (NURBS) de surfaces courbes
Cette technologie utilise l'interpolation le long d'une courbe, plutôt que d'utiliser une série de courtes lignes droites pour ajuster la courbe. 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, la puissante CNC fournit également des fonctions d'interpolation sur cinq axes et des fonctionnalités associées. Ces propriétés augmentent la qualité des finitions de surface, améliorent le fonctionnement plus fluide du moteur, augmentent les vitesses de coupe et permettent des programmes de pièces plus petits.
2. Unité d'instruction plus petite
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'amélioration de la puissance de traitement du processeur, la plus petite unité d'instruction de certains systèmes CNC peut même atteindre 1 nanomètre (0,000001 mm). Une fois l'unité de commande réduite de 1 000 fois, une précision de traitement plus élevée peut être obtenue et le moteur peut fonctionner plus facilement. Le fonctionnement fluide du moteur permet à certaines machines-outils de fonctionner à des accélérations plus élevées sans augmenter les vibrations du banc.
3. Accélération/décélération de la courbe en cloche
Également appelé accélération/décélération en courbe en S ou contrôle d'exploration. Par rapport à la méthode d'accélération linéaire, cette méthode permet d'obtenir un meilleur effet d'accélération de la machine-outil. Par rapport à d'autres méthodes d'accélération, notamment les méthodes linéaires et exponentielles, la méthode de la courbe en forme de cloche peut générer des erreurs de positionnement plus faibles.
4. Suivi des pistes à traiter
Cette technologie est largement utilisée et présente de nombreuses différences de performances qui différencient son fonctionnement dans les systèmes de contrôle bas de gamme de celui dans les systèmes de contrôle haut de gamme. D'une manière générale, la CNC met en œuvre un prétraitement du programme via la surveillance de la trajectoire d'usinage pour assurer un meilleur contrôle de l'accélération/décélération. En fonction des performances des différentes CNC, le nombre de blocs de programme nécessaires pour surveiller la trajectoire à traiter varie de deux à plusieurs centaines, ce qui dépend principalement du temps minimum de traitement du programme pièce et de la constante de temps d'accélération/décélération. D'une manière générale, pour répondre aux exigences de traitement, il faut au moins quinze blocs de programme de suivi de trajectoire à traiter.
5. servocommande numérique
Le développement des systèmes d'asservissement numériques est si rapide que la plupart des fabricants de machines-outils choisissent ce système comme système de servocommande pour les machines-outils. Après avoir utilisé ce système, la CNC peut contrôler le système d'asservissement plus rapidement et le contrôle de la machine-outil par la CNC devient également plus précis.
Les fonctions du système d'asservissement numérique sont les suivantes :
1) La vitesse d'échantillonnage de la boucle de courant sera augmentée, couplée à l'amélioration du contrôle de la boucle de courant, réduisant ainsi l'échauffement 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, l'augmentation de la vitesse d'échantillonnage 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 aux boucles d'asservissement, la CNC peut obtenir davantage d'informations de travail sur le moteur et le dispositif d'entraînement via la liaison de communication. Cela améliore les performances de maintenance de la machine-outil.
3) Le retour de position continu permet un usinage de haute précision à des vitesses élevées. L'accélération de la vitesse de fonctionnement de la CNC fait du taux de retour de position un goulot d'étranglement limitant la vitesse de fonctionnement des machines-outils. Dans la méthode de rétroaction traditionnelle, à mesure que la vitesse d'échantillonnage du codeur externe de la CNC et de l'équipement électronique change, la vitesse de rétroaction est limitée par le type de signal. Grâce au retour en série, ce problème sera bien résolu. Une précision de retour précise est obtenue même lorsque la machine-outil fonctionne à des vitesses très élevées.
6. Moteur linéaire
Ces dernières années, les performances et la popularité des moteurs linéaires se sont 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 des technologies avancées de GE Fanuc permettent au moteur linéaire de la machine-outil d'avoir une force de sortie maximale de 15 500 N et une accélération maximale de 30 g. L'application d'autres technologies avancées a réduit la taille et le poids des machines-outils et amélioré considérablement l'efficacité du refroidissement. Toutes ces avancées technologiques confèrent aux moteurs linéaires de plus grands avantages que les moteurs rotatifs : taux d'accélération/décélération plus élevés ; contrôle de positionnement plus précis, rigidité plus élevée ; une plus grande fiabilité ; mouvement de freinage dynamique interne.
Fonctionnalités supplémentaires externes : système CNC ouvert
Les machines-outils utilisant des systèmes CNC ouverts se développent rapidement. Les vitesses de communication des systèmes de communication actuellement disponibles sont relativement élevées, ce qui entraîne l'émergence de divers types 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-outil devient obsolète, la CNC ouverte permet toujours à ses performances d'évoluer en fonction des exigences technologiques et de traitement existantes. D'autres fonctions peuvent être ajoutées à Open CNC à l'aide d'autres logiciels. Ces propriétés peuvent être étroitement liées au traitement des moules, ou elles peuvent avoir peu à voir avec le traitement des moules. En règle générale, le système CNC ouvert utilisé dans l'atelier de moulage présente les options de fonctions communes suivantes :
Communications en ligne peu coûteuses ;
Ethernet ;
Fonction de contrôle adaptatif ;
Interfaces pour lecteurs de codes-barres, lecteurs de numéros de série d'outils et/ou systèmes de numéros de série de palettes ;
Possibilité de sauvegarder et de modifier un grand nombre de programmes de pièces ;
Collecte d'informations de contrôle de programme stockées ;
Fonction de traitement de fichiers ;
Intégration de la technologie CAD/CAM et planification des ateliers ;
Interface d'exploitation universelle.
Ce dernier point est extrêmement important. Parce qu'il existe une demande croissante de CNC simples à utiliser dans le traitement des moules. Dans ce concept, le plus important est que différentes CNC aient la même interface de commande. En général, les opérateurs de différentes machines-outils doivent être formés séparément car différents types de machines-outils, ainsi que les machines-outils produites par différents fabricants, utilisent des interfaces CNC différentes. Les systèmes CNC ouverts permettent à l'ensemble de l'atelier d'utiliser la même interface de commande CNC.
Désormais, les propriétaires de machines-outils peuvent concevoir leur propre interface pour les opérations CNC même s'ils ne connaissent pas le langage C. De plus, le contrôleur de système ouvert permet de définir différents modes de fonctionnement de la machine en fonction des besoins individuels. Cela permet aux opérateurs, aux programmeurs et au personnel de maintenance de configurer les paramètres selon leurs propres besoins. Lors de l'utilisation, seules les informations spécifiques dont ils ont besoin apparaissent à l'écran. L'adoption de cette méthode peut réduire l'affichage de pages inutiles et contribuer à simplifier les opérations CNC.
Usinage cinq axes
Dans le processus de fabrication de moules complexes, l’application de l’usinage à cinq axes est de plus en plus répandue. Grâce à l'usinage à cinq axes, le nombre d'outils et/ou de machines-outils nécessaires au traitement d'une pièce peut être réduit. Le nombre d'équipements requis pour le processus d'usinage sera minimisé, tandis que la durée totale d'usinage sera également réduite. Les CNC deviennent de plus en plus performantes, permettant aux fabricants de CNC d'offrir davantage de fonctionnalités à cinq axes.
Des fonctions qui n'étaient auparavant disponibles que dans 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 confère à l'usinage à cinq axes les avantages suivants :
Réduisez le besoin d’outils spéciaux ;
Permet de définir les 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 ;
Il peut être utilisé pour des machines-outils avec des structures différentes, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'indiquer dans le programme si la broche ou la pièce tourne autour du point central. Parce que cela sera résolu par les paramètres de la CNC.
Nous pouvons utiliser l'exemple de la compensation de la fraise à billes pour illustrer pourquoi le cinq axes est particulièrement adapté au traitement des moules. Afin de compenser avec précision le décalage de la fraise sphérique lorsque la pièce et l'outil tournent autour de l'axe de pivot central, 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 des points de contact de coupe de l’outil est bénéfique pour améliorer la qualité de finition.
De plus, les utilisations de la CNC à cinq axes incluent des fonctionnalités liées à la rotation de l'outil autour de la broche, des fonctionnalités liées à la rotation de la pièce autour de la broche et des fonctionnalités 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 directions X, Y et Z. De plus, le décalage original du diamètre de l'outil dans les directions des axes X et Y est également divisé en trois composants dans les directions des axes X, Y et Z. Étant donné que dans l'ingénierie de coupe, l'outil peut effectuer des mouvements d'avance dans la direction de l'axe de rotation, tous ces décalages doivent être mis à jour dynamiquement pour tenir compte de l'orientation changeante de l'outil.
Une autre fonctionnalité 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 le sens de l'axe de rotation et de l'axe linéaire. Cette fonctionnalité empêche le point central de l'outil de changer avec le changement d'outil. Cela signifie également que dans l'usinage à cinq axes, le décalage de l'outil peut être directement saisi comme dans l'usinage à trois axes, et qu'il peut également être expliqué via un autre post-programme. Modification de la longueur de l'outil. Cette fonctionnalité de rotation de la broche pour réaliser l'axe de mouvement 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 d'un axe de pivotement central. La CNC nouvellement développée peut ajuster dynamiquement les décalages fixes et les axes de coordonnées rotatifs pour correspondre au mouvement de la pièce. Lorsque les opérateurs utilisent des méthodes manuelles pour obtenir une avance lente des machines-outils, le système CNC joue également un rôle important. Le système CNC nouvellement développé permet également à l'axe d'avancer lentement dans la direction du vecteur outil, et permet également de modifier la direction du vecteur pointe de l'outil sans changer la position de la pointe de l'outil (voir illustration ci-dessus).
Ces fonctionnalités permettent aux opérateurs d'utiliser facilement la méthode de programmation 3+2 actuellement largement utilisée dans l'industrie du moule lors de l'utilisation de machines-outils à cinq axes. Cependant, à mesure que de nouvelles capacités d'usinage à cinq axes sont progressivement développées et acceptées, les véritables machines de traitement de moules à cinq axes pourraient devenir plus courantes.
