CAROLINA DEL NORTE
(Control Numérico, denominado CNC), se refiere al uso de información digital discreta para controlar el funcionamiento de dispositivos mecánicos, que sólo puede ser programado por el propio operador.
CNC
Aplicaciones de la tecnología CNC
La tecnología CNC se ha desarrollado rápidamente, lo que ha mejorado enormemente la productividad del procesamiento de moldes. Entre ellos, la CPU más rápida es el núcleo del desarrollo de la tecnología CNC. La mejora de la CPU no es sólo la mejora de la velocidad de cálculo, sino que también la velocidad misma implica la mejora de otros aspectos de la tecnología CNC. Precisamente porque la tecnología CNC ha experimentado cambios tan grandes en los últimos años, vale la pena revisar la aplicación actual de la tecnología CNC en la industria de fabricación de moldes.
El tiempo de procesamiento de bloques y otros rendimientos del CNC se han mejorado significativamente debido al aumento en la velocidad de procesamiento de la CPU y a que los fabricantes de CNC aplican CPU de alta-velocidad a sistemas CNC altamente integrados. Los sistemas más rápidos y sensibles logran algo más que velocidades de procesamiento de programas más altas. De hecho, un sistema que puede procesar programas de procesamiento de piezas a una velocidad relativamente alta también puede ser como un sistema de procesamiento de baja-velocidad durante la operación, porque incluso un sistema CNC completamente funcional tiene algunos problemas potenciales que pueden convertirse en un cuello de botella que limita la velocidad de procesamiento. La mayoría de los talleres de moldes ahora se dan cuenta de que el mecanizado de alta-velocidad requiere algo más que tiempos de procesamiento cortos. En muchos sentidos, la situación es similar a conducir un coche de carreras. ¿El coche más rápido gana la carrera? Incluso un observador casual de carreras sabe que hay muchos factores, además de la velocidad, que influyen en el resultado de la carrera. En primer lugar, el conocimiento de la pista por parte del conductor es importante: debe saber dónde están las curvas cerradas para poder reducir la velocidad adecuadamente y pasar las curvas de forma segura y eficiente. En el proceso de mecanizado de moldes a altas velocidades de avance, la tecnología de monitoreo de trayectoria pendiente del CNC puede obtener información sobre la aparición de curvas pronunciadas de antemano, lo que desempeña un papel similar. De manera similar, la sensibilidad del conductor a las acciones de otros conductores y a los factores inciertos es similar al número de retroalimentaciones de servo en el CNC. La retroalimentación servo en el CNC incluye principalmente retroalimentación de posición, retroalimentación de velocidad y retroalimentación de corriente. Cuando el conductor conduce por la pista, la consistencia de la acción, si puede frenar y acelerar con habilidad, etc., tienen un impacto muy importante en el rendimiento-en el lugar-del conductor. Del mismo modo, la aceleración/desaceleración en forma de campana y el monitoreo de la ruta a procesar en un sistema CNC utilizan una aceleración/desaceleración lenta en lugar de cambios repentinos de velocidad para garantizar una aceleración suave de la máquina herramienta.
Más allá de esto, existen otras similitudes entre los coches de carreras y los sistemas CNC. La potencia del motor de un coche de carreras es similar a la unidad motriz y el motor de un CNC, el peso de un coche de carreras se puede comparar con el peso de las piezas móviles de una máquina herramienta, y la rigidez y resistencia de un coche de carreras son similares a la resistencia y rigidez de una máquina herramienta. La capacidad de un CNC para corregir errores de trayectoria específicos es muy similar a la capacidad de un conductor para controlar el automóvil dentro del carril.
Otra similitud con los CNC actuales es que los autos de carreras que no son los más rápidos a menudo requieren conductores completos-. En el pasado, solo los CNC-de gama alta podían lograr una alta precisión de mecanizado mientras cortaban a altas velocidades. Hoy en día, las funciones de los CNC de gama media-y baja- también pueden completar el trabajo satisfactoriamente. Aunque los CNC-de gama alta tienen el mejor rendimiento disponible actualmente, también es posible que el CNC-de gama baja que utilice tenga las mismas características de mecanizado que el CNC-de gama alta de la misma gama de productos. En el pasado, el factor que limitaba la velocidad máxima de avance del procesamiento del molde era el CNC; hoy es la estructura mecánica de la máquina herramienta. Un mejor CNC no mejorará el rendimiento cuando la máquina herramienta ya esté en su límite de rendimiento.
Características intrínsecas de los sistemas CNC
Estas son algunas de las funciones básicas del CNC que se utilizan actualmente en el procesamiento de moldes:
1. Interpolación de curvas y superficies no-B-Spline racional uniforme (NURBS)
Esta tecnología utiliza la interpolación a lo largo de una curva en lugar de ajustar la curva con una serie de líneas rectas cortas. La aplicación de esta tecnología se ha vuelto bastante común. Muchos software CAM utilizados actualmente en la industria del molde ofrecen una opción para generar programas de piezas en formato de interpolación NURBS. Al mismo tiempo, los potentes CNC también ofrecen capacidades de interpolación de cinco-ejes y funciones relacionadas. Estas características mejoran la calidad del acabado de superficies, mejoran la suavidad del funcionamiento del motor, aumentan las velocidades de corte y reducen el tamaño de los programas de procesamiento de piezas.
2. Unidades de instrucción más pequeñas
La mayoría de los sistemas CNC transmiten instrucciones de movimiento y posicionamiento al husillo de la máquina herramienta en unidades de no menos de 1 micrón. Después de aprovechar al máximo el aumento en la potencia de procesamiento de la CPU, la unidad de instrucción mínima de algunos sistemas CNC puede llegar incluso a 1 nanómetro (0,000001 mm). Después de reducir la unidad de instrucción 1000 veces, se puede lograr una mayor precisión de mecanizado, lo que puede hacer que el motor funcione con mayor suavidad. El suave funcionamiento del motor permite que algunas máquinas herramienta funcionen a mayor aceleración sin aumentar la vibración de la plataforma.
3. Aceleración/desaceleración en curva de campana
También conocido como aceleración/desaceleración en curva S-o control de fluencia. En comparación con el uso de aceleración lineal, este método puede lograr un mejor efecto de aceleración de las máquinas herramienta. En comparación con otros métodos de aceleración, incluidos los métodos lineales y exponenciales, el método de curva de campana puede lograr errores de posicionamiento más pequeños.
4. Monitoreo de la trayectoria de procesamiento
Esta tecnología se ha utilizado ampliamente y tiene muchas diferencias de rendimiento que distinguen la forma en que funciona en los sistemas de control de gama baja-de la de los sistemas de control de gama alta-. En general, el CNC utiliza el monitoreo de la trayectoria de mecanizado para pre-procesar el programa y garantizar un mejor control de aceleración/desaceleración. Dependiendo del rendimiento de los diferentes CNC, el número de bloques de programa necesarios para el seguimiento de la trayectoria de mecanizado oscila entre dos y cientos, lo que depende principalmente del tiempo mínimo de mecanizado del programa de pieza y de la constante de tiempo de aceleración/desaceleración. En términos generales, se requieren al menos quince bloques de programas de seguimiento de la trayectoria de procesamiento para cumplir con los requisitos de procesamiento.5. Servocontrol digital El desarrollo de los servosistemas digitales es tan rápido que la mayoría de los fabricantes de máquinas herramienta eligen este sistema como sistema de servocontrol para máquinas herramienta. Después de usar este sistema, el CNC puede controlar el servosistema de manera más oportuna y el control CNC de las máquinas herramienta se vuelve más preciso. La función del servosistema digital es la siguiente: 1) La velocidad de muestreo del bucle actual aumentará y la mejora del control del bucle actual reducirá el aumento de temperatura del motor. De esta manera, no sólo se puede prolongar la vida útil del motor, sino que también se puede reducir el calor transferido al husillo de bolas, mejorando así la precisión del husillo. Además, la velocidad de muestreo más rápida también puede aumentar la ganancia del bucle de velocidad, lo que ayuda a mejorar el rendimiento general de la máquina herramienta.2) Dado que muchos CNC nuevos utilizan secuencias de alta-velocidad para conectarse al servo bucle, el CNC puede obtener más información de funcionamiento del motor y el dispositivo de accionamiento a través del enlace de comunicación. Esto puede mejorar el rendimiento del mantenimiento de la máquina herramienta.3) La retroalimentación continua de la posición permite un procesamiento de alta-precisión a alta-velocidad de avance. La velocidad de operación del CNC más rápida hace que la velocidad de retroalimentación de posición sea un cuello de botella que restringe la velocidad de operación de la máquina herramienta. En el método de retroalimentación tradicional, la velocidad de retroalimentación está restringida por el tipo de señal a medida que cambia la velocidad de muestreo del codificador externo del CNC y del equipo electrónico. Con retroalimentación en serie, este problema quedará bien resuelto. Incluso si la máquina herramienta funciona a una velocidad muy alta, se puede lograr una precisión de retroalimentación precisa.6. Motores lineales En los últimos años, el rendimiento y la popularidad de los motores lineales han mejorado significativamente, por lo que muchos centros de mecanizado han adoptado este dispositivo. Hasta la fecha, Fanuc ha instalado al menos 1.000 motores lineales. Algunas tecnologías avanzadas de GE Fanuc han permitido que la fuerza de salida máxima de los motores lineales de las máquinas herramienta sea de 15.500 N y la aceleración máxima de 30 g. La aplicación de otras tecnologías avanzadas ha reducido el tamaño de las máquinas herramienta, ha reducido el peso y ha mejorado enormemente la eficiencia de refrigeración. Todos estos avances tecnológicos hacen que los motores lineales sean más ventajosos que los motores rotativos: mayores tasas de aceleración/desaceleración; control de posicionamiento más preciso, mayor rigidez; mayor confiabilidad; Frenado dinámico interno. Características adicionales externas: sistema CNC abierto Las máquinas herramienta que utilizan sistemas CNC abiertos se están desarrollando muy rápidamente. Las velocidades de comunicación de los sistemas de comunicación disponibles actualmente son relativamente altas, lo que da como resultado una variedad de estructuras CNC abiertas. La mayoría de los sistemas abiertos combinan la apertura de una PC estándar con la funcionalidad de un CNC tradicional. El mayor beneficio es que incluso si el hardware de la máquina está desactualizado, el CNC abierto permite que su rendimiento cambie con la tecnología y los requisitos de procesamiento actuales. Con la ayuda de otro software se pueden añadir otras funciones al CNC abierto. Estas funciones pueden estar estrechamente relacionadas con el procesamiento de moldes o tener poco que ver con el procesamiento de moldes. Generalmente, el sistema CNC abierto utilizado en el taller de moldes tiene las siguientes opciones de funciones comunes: comunicación de red de bajo costo-; Ethernet; función de control adaptativo; interfaz para conectar lectores de códigos de barras, lectores de números de serie de herramientas y/o sistemas de números de serie de paletas; la capacidad de guardar y editar una gran cantidad de programas de piezas; la recopilación de información de control de programas almacenada; funciones de manejo de archivos; integración de tecnología CAD/CAM y planificación de talleres; Interfaz de operación común. El último punto es extremadamente importante. Porque el procesamiento de moldes tiene una demanda cada vez mayor de CNC que sean fáciles de operar. En este concepto, lo más importante es que diferentes CNC tengan la misma interfaz de operación. En términos generales, los operadores de diferentes máquinas herramienta deben capacitarse por separado porque diferentes tipos de máquinas herramienta y máquinas producidas por diferentes fabricantes utilizan diferentes interfaces CNC. Los sistemas CNC abiertos crean la oportunidad de utilizar la misma interfaz de control CNC en todo el taller. Ahora, los propietarios de máquinas pueden diseñar su propia interfaz para la operación CNC incluso si no conocen el lenguaje C. Además, los controladores de sistema abierto permiten configurar diferentes configuraciones de operación de la máquina según las necesidades individuales. Esto permite a los operadores, programadores y personal de mantenimiento configurar según sus requisitos. Cuando está en uso, solo aparece en la pantalla la información específica que necesitan. Este enfoque puede reducir la visualización de páginas innecesarias y ayudar a simplificar la operación del CNC. Mecanizado de cinco-ejes El mecanizado de cinco-ejes se utiliza cada vez más en el proceso de fabricación de moldes complejos. Al utilizar el mecanizado de cinco-ejes, se puede reducir la cantidad de herramientas y/o máquinas herramienta necesarias para mecanizar una pieza, se minimizará la cantidad de equipos necesarios para el proceso de mecanizado y se reducirá el tiempo total de mecanizado. Las funciones de CNC son cada vez más potentes, lo que permite a los fabricantes de CNC ofrecer más funciones de cinco-ejes. Las funciones que antes solo estaban disponibles en CNC-de gama alta ahora también se utilizan en productos-de gama media. Para los fabricantes que nunca han utilizado la tecnología de mecanizado de cinco-ejes, la aplicación de estas funciones facilita el mecanizado de cinco-ejes. La aplicación de la tecnología CNC actual al mecanizado de cinco-ejes proporciona al mecanizado de cinco-ejes las siguientes ventajas: Reduce la necesidad de herramientas especiales; Permitir que se establezcan compensaciones de herramientas una vez completado el programa de pieza; Apoyar el diseño de programas universales para que los programas pos-procesados puedan usarse indistintamente entre diferentes máquinas herramienta; Mejorar la calidad del acabado; Se puede utilizar para máquinas herramienta de diferentes estructuras, por lo que no es necesario especificar en el programa si es el husillo o la pieza la que gira alrededor del punto central. Porque esto lo solucionarán los parámetros del CNC. Podemos utilizar el ejemplo de compensación para fresas esféricas para ilustrar por qué cinco-ejes son particularmente adecuados para el procesamiento de moldes. Cuando la pieza y la herramienta giran alrededor del eje central, para compensar con precisión el desplazamiento de la fresa esférica, el CNC debe poder ajustar dinámicamente la cantidad de compensación de la herramienta en las direcciones X, Y y Z. Garantizar la continuidad del punto de contacto de la herramienta favorece la mejora de la calidad del acabado. Además, los usos del CNC de cinco-ejes también se manifiestan en: características relacionadas con la rotación de la herramienta alrededor del husillo, características relacionadas con la rotación de la pieza alrededor del husillo y características que permiten al operador cambiar manualmente el vector de la herramienta. Cuando el eje central de la herramienta se utiliza como eje de rotación, el desplazamiento de longitud original de la herramienta en la dirección del eje Z-se dividirá en componentes en las tres direcciones de X, Y y Z. Además, el desplazamiento del diámetro original de la herramienta en las direcciones de los ejes X e Y-también se divide en componentes en las tres direcciones de X, Y y Z. Dado que la herramienta puede avanzar a lo largo del eje de rotación en el proceso de corte, todos estos desplazamientos deben actualizarse dinámicamente para tener en cuenta la posición de la herramienta que cambia continuamente. Otra característica del CNC llamada "programación del punto central de la herramienta" permite a los programadores definir la trayectoria y la velocidad del punto central de la herramienta. El CNC asegura que la herramienta se mueva según el programa mediante comandos en las direcciones del eje de rotación y del eje lineal. Esta característica hace que el punto central de la herramienta ya no cambie con el cambio de la herramienta, lo que también significa: en el mecanizado de cinco-ejes, el desplazamiento de la herramienta se puede ingresar directamente como en el mecanizado de tres-ejes, y el cambio de longitud de la herramienta se puede contabilizar mediante la programación posterior-nuevamente. Esta característica de movimiento del eje al girar el husillo simplifica el pos-procesamiento de la programación de herramientas. Utilizando la misma función, la máquina herramienta también puede obtener un movimiento de rotación girando la pieza de trabajo alrededor del eje central. Los nuevos CNC pueden ajustar dinámicamente compensaciones fijas y ejes giratorios para adaptarse al movimiento de la pieza. Los sistemas CNC también desempeñan un papel importante cuando los operadores alimentan manualmente la máquina lentamente. Los nuevos sistemas CNC también permiten que los ejes avancen lentamente en la dirección del vector de la herramienta y cambien la dirección del vector de la punta de la herramienta sin cambiar la posición de la punta de la herramienta (consulte la ilustración de arriba). Estas características facilitan a los operadores el uso del método de programación 3+2 que actualmente se utiliza ampliamente en la industria de moldes y matrices cuando utilizan máquinas de cinco-ejes. Sin embargo, a medida que se desarrollan y aceptan gradualmente nuevas capacidades de mecanizado de cinco ejes, las verdaderas máquinas de moldes y troqueles de cinco ejes pueden volverse más comunes.
