NC
(Kontrol Numerik, kontrol digital, disebut sebagai kontrol numerik), mengacu pada penggunaan informasi digital diskrit untuk mengontrol pengoperasian mesin dan perangkat lain, yang hanya dapat diprogram oleh operator itu sendiri.
CNC
aplikasi teknologi CNC
Perkembangan teknologi CNC cukup pesat, yang sangat meningkatkan produktivitas pemrosesan cetakan, dan CPU dengan kecepatan operasi yang lebih cepat adalah inti dari pengembangan teknologi CNC. Peningkatan CPU tidak hanya peningkatan kecepatan komputasi, tetapi kecepatan itu sendiri juga melibatkan peningkatan teknologi CNC di aspek lainnya. Justru karena perubahan besar dalam teknologi CNC dalam beberapa tahun terakhir, penting bagi kami untuk meninjau penerapan teknologi CNC saat ini di industri pembuatan cetakan.
gambar
Waktu pemrosesan blok program dan lainnya Karena peningkatan kecepatan pemrosesan CPU dan penerapan CPU berkecepatan tinggi ke sistem CNC yang sangat terintegrasi oleh pabrikan CNC, kinerja CNC telah meningkat secara signifikan. Sistem yang lebih cepat dan lebih responsif memungkinkan lebih dari sekadar kecepatan pemrosesan program yang lebih tinggi. Faktanya, sebuah sistem yang dapat memproses program bagian pada kecepatan yang cukup tinggi dapat berperilaku seperti sistem pemrosesan kecepatan rendah karena bahkan sistem CNC yang berfungsi penuh memiliki beberapa masalah potensial yang dapat menjadi hambatan yang membatasi kecepatan pemrosesan.
Saat ini, sebagian besar pabrik cetakan menyadari bahwa pemesinan berkecepatan tinggi membutuhkan lebih dari waktu pemrosesan program pemesinan yang singkat. Dalam banyak hal, situasinya mirip dengan mengendarai mobil balap. Apakah mobil tercepat selalu memenangkan perlombaan? Bahkan penonton sesekali tahu bahwa ada banyak faktor selain kecepatan yang memengaruhi hasil balapan.
Pertama-tama, pengetahuan pengemudi tentang trek sangat penting: dia harus tahu di mana ada belokan tajam, sehingga dia bisa mengerem dengan tepat untuk melewati tikungan dengan aman dan efisien. Dalam proses pemrosesan cetakan dengan laju umpan tinggi, teknologi pemantauan lintasan yang akan diproses di CNC dapat memperoleh informasi kurva tajam terlebih dahulu, dan fungsi ini memainkan peran yang sama.
Demikian pula, kepekaan pengemudi terhadap tindakan dan ketidakpastian pengemudi lain serupa dengan jumlah umpan balik servo di CNC. Umpan balik servo di CNC terutama mencakup umpan balik posisi, umpan balik kecepatan, dan umpan balik arus.
Saat pengemudi berkendara di trek, konsistensi aksi, apakah rem dan akselerasi bisa terampil, dll. Berdampak sangat penting pada performa pengemudi di tempat. Demikian pula, akselerasi/deselerasi berbentuk lonceng dan fungsi pemantauan track-to-process dari sistem CNC menggunakan akselerasi/deselerasi lambat alih-alih perubahan kecepatan mendadak untuk memastikan akselerasi yang mulus dari alat mesin.
Di luar itu, ada kesamaan lain antara mobil balap dan sistem CNC. Kekuatan mesin mobil balap mirip dengan perangkat penggerak dan motor CNC, bobot mobil balap dapat dibandingkan dengan bobot komponen yang bergerak di alat mesin, dan kekakuan serta kekuatan mobil balap adalah mirip dengan kekuatan dan kekakuan alat mesin. Kemampuan CNC untuk memperbaiki kesalahan jalur tertentu sangat mirip dengan kemampuan pengemudi untuk menjaga mobil tetap di dalam jalur.
Situasi lain yang mirip dengan CNC saat ini adalah mobil-mobil yang bukan yang tercepat seringkali membutuhkan pengemudi yang berpengetahuan luas. Di masa lalu, hanya CNC kelas atas yang dapat menjamin akurasi pemesinan tinggi saat memotong dengan kecepatan tinggi. Saat ini, CNC kelas menengah dan kelas bawah memiliki kemampuan untuk melakukan pekerjaan dengan memuaskan. Meskipun CNC kelas atas memiliki kinerja terbaik yang tersedia saat ini, ada juga kemungkinan bahwa CNC kelas bawah yang Anda gunakan memiliki karakteristik pemrosesan yang sama dengan CNC kelas atas di kelasnya. Di masa lalu, faktor yang membatasi laju pengumpanan maksimum pemrosesan cetakan adalah CNC, tetapi hari ini adalah struktur mekanis alat mesin. Di mana alat mesin sudah mencapai batas kinerjanya, CNC yang lebih baik tidak akan membuatnya lebih baik.
Karakteristik Intrinsik Sistem CNC
Berikut ini adalah beberapa karakteristik dasar CNC dalam proses pemrosesan cetakan saat ini:
1. Interpolasi kurva dan permukaan rasional B-spline (NURBS) yang tidak seragam
Teknik ini menggunakan interpolasi sepanjang kurva daripada serangkaian garis lurus pendek agar sesuai dengan kurva. Penerapan teknologi ini cukup umum. Banyak perangkat lunak CAM yang saat ini digunakan dalam industri perkakas menawarkan opsi untuk menghasilkan program bagian dalam format interpolasi NURBS. Pada saat yang sama, CNC yang kuat juga menyediakan fungsi interpolasi lima sumbu dan fitur terkait. Properti ini meningkatkan kualitas finishing permukaan, meningkatkan kehalusan operasi motor, meningkatkan kecepatan pemotongan, dan memungkinkan program bagian yang lebih kecil.
2. Unit instruksi yang lebih kecil
Sebagian besar sistem CNC mengirimkan perintah gerakan dan pemosisian ke spindel alat mesin dalam satuan tidak lebih kecil dari 1 mikron. Setelah memanfaatkan sepenuhnya keunggulan peningkatan daya pemrosesan CPU, unit instruksi minimum dari beberapa sistem CNC bahkan dapat mencapai 1 nanometer (0.000001mm). Setelah unit perintah dikurangi 1000 kali, akurasi pemesinan yang lebih tinggi dapat diperoleh, yang dapat membuat motor bekerja lebih lancar. Kelancaran motor memungkinkan beberapa peralatan mesin berjalan pada akselerasi yang lebih tinggi tanpa meningkatkan getaran alas.
3. Akselerasi/deselerasi kurva lonceng
Juga dikenal sebagai akselerasi/deselerasi kurva-S, atau kontrol creep. Dibandingkan dengan menggunakan metode akselerasi linier, metode ini dapat membuat alat mesin mendapatkan efek akselerasi yang lebih baik. Dibandingkan dengan metode percepatan lainnya, termasuk metode linier dan eksponensial, metode kurva lonceng dapat memperoleh kesalahan posisi yang lebih kecil.
4. Lacak pemantauan untuk diproses
Teknik ini banyak digunakan dan memiliki banyak perbedaan kinerja yang membedakan cara kerjanya di sistem kontrol tingkat rendah dari cara kerjanya di sistem kontrol tingkat tinggi. Secara umum, CNC menyadari preprocessing program dengan memantau lintasan pemrosesan, untuk memastikan kontrol akselerasi/deselerasi yang lebih baik. Menurut kinerja CNC yang berbeda, jumlah blok program yang diperlukan untuk memantau lintasan yang akan diproses bervariasi dari dua hingga ratusan, yang terutama bergantung pada waktu pemrosesan terpendek dari program bagian dan konstanta waktu percepatan/perlambatan. Secara umum, untuk memenuhi persyaratan pemrosesan, diperlukan setidaknya lima belas blok program pemantauan jalur yang akan diproses.
5. Kontrol servo digital
Perkembangan sistem servo digital sangat pesat sehingga sebagian besar produsen peralatan mesin memilih sistem ini sebagai sistem kontrol servo peralatan mesin. Setelah menggunakan sistem ini, CNC dapat mengontrol sistem servo lebih tepat waktu, dan kontrol CNC terhadap alat mesin menjadi lebih presisi.
Peran sistem servo digital adalah sebagai berikut:
1) Kecepatan pengambilan sampel loop arus akan ditingkatkan, yang bersama dengan peningkatan kontrol loop arus, akan mengurangi kenaikan suhu motor. Dengan cara ini, tidak hanya masa pakai motor dapat diperpanjang, tetapi juga panas yang ditransfer ke sekrup bola dapat dikurangi, sehingga meningkatkan keakuratan sekrup. Selain itu, kecepatan pengambilan sampel yang lebih cepat juga dapat meningkatkan perolehan loop kecepatan, yang dapat membantu meningkatkan kinerja alat mesin secara keseluruhan.
2) Karena banyak CNC baru menggunakan urutan kecepatan tinggi untuk terhubung ke loop servo, melalui tautan komunikasi, CNC dapat memperoleh lebih banyak informasi kerja motor dan drive. Ini meningkatkan pemeliharaan alat mesin.
3) Umpan balik posisi berkelanjutan memungkinkan pemesinan presisi tinggi pada laju umpan tinggi. Akselerasi kecepatan operasi CNC membuat kecepatan umpan balik posisi menjadi hambatan yang membatasi kecepatan kerja peralatan mesin. Dalam metode umpan balik tradisional, karena kecepatan pengambilan sampel enkoder eksternal CNC dan peralatan elektronik berubah, kecepatan umpan balik dibatasi oleh jenis sinyal. Menggunakan umpan balik serial, masalah ini akan diselesaikan dengan baik. Keakuratan umpan balik yang canggih dicapai bahkan saat alat mesin bekerja dengan kecepatan tinggi.
6. Motor linier
Dalam beberapa tahun terakhir, kinerja kerja dan popularitas motor linier telah meningkat secara signifikan, sehingga banyak pusat pemesinan mengadopsi perangkat ini. Sejauh ini, Fanuc telah memasang setidaknya 1,000 motor linier. Beberapa teknologi canggih GE Fanuc memungkinkan motor linier pada alat mesin memiliki gaya keluaran maksimum 15.500N dan akselerasi maksimum 30g. Penerapan teknologi canggih lainnya telah mengurangi ukuran alat mesin, mengurangi bobotnya, dan sangat meningkatkan efisiensi pendinginannya. Semua kemajuan teknologi ini memberi motor linier lebih banyak keuntungan daripada motor putar: tingkat akselerasi/deselerasi yang lebih tinggi; kontrol pemosisian yang lebih akurat, kekakuan yang lebih tinggi; keandalan yang lebih tinggi; pengereman dinamis internal.
Fitur tambahan eksternal: buka sistem CNC
Mesin perkakas yang menggunakan sistem CNC terbuka berkembang sangat pesat. Saat ini, kecepatan komunikasi sistem komunikasi alternatif relatif tinggi, sehingga terdapat banyak jenis struktur CNC terbuka. Sebagian besar sistem terbuka menggabungkan keterbukaan PC standar dengan fungsionalitas CNC tradisional. Keuntungan terbesar dari ini adalah meskipun perangkat keras alat mesin sudah usang, CNC terbuka masih memungkinkan kinerjanya berubah dengan teknologi dan persyaratan pemrosesan yang ada. Fungsionalitas tambahan juga dapat ditambahkan ke Open CNC dengan bantuan perangkat lunak lain. Properti ini dapat terkait erat dengan pemrosesan cetakan, atau tidak ada hubungannya dengan pemrosesan cetakan. Biasanya, sistem CNC terbuka yang digunakan di toko cetakan memiliki opsi fungsional umum berikut:
Komunikasi jaringan yang murah;
Ethernet;
Fungsi kontrol adaptif;
Antarmuka tersedia untuk pembaca barcode, pembaca nomor seri alat dan/atau sistem nomor seri palet;
Kemampuan untuk menyimpan dan mengedit sejumlah besar program bagian;
Program tersimpan mengontrol pengumpulan informasi;
fungsi pemrosesan file;
Integrasi teknologi CAD/CAM dan perencanaan bengkel;
Antarmuka operasi umum.
Poin terakhir ini sangat penting. Karena permintaan akan CNC yang mudah dioperasikan semakin meningkat dalam pemrosesan cetakan. Dalam konsep ini, yang terpenting adalah bahwa CNC yang berbeda memiliki antarmuka operator yang sama. Sebagai aturan umum, operator perkakas mesin yang berbeda harus dilatih secara terpisah karena jenis perkakas mesin yang berbeda, serta mesin dari produsen yang berbeda, menggunakan antarmuka CNC yang berbeda. Sistem CNC terbuka menciptakan peluang untuk menggunakan antarmuka kontrol CNC yang sama untuk seluruh lantai pabrik.
Sekarang, pemilik peralatan mesin dapat merancang antarmuka mereka sendiri untuk pengoperasian CNC meskipun mereka tidak mengetahui bahasa C. Selain itu, pengontrol sistem terbuka memungkinkan pengaturan mode operasi mesin yang berbeda sesuai dengan kebutuhan masing-masing. Dengan cara ini, operator, pemrogram, dan personel pemeliharaan dapat mengatur sesuai dengan kebutuhan mereka sendiri. Saat digunakan, hanya informasi spesifik yang mereka butuhkan yang muncul di layar. Menggunakan metode ini dapat mengurangi tampilan halaman yang tidak perlu dan membantu menyederhanakan pengoperasian CNC.
Pemesinan lima sumbu
Dalam proses pembuatan cetakan yang kompleks, penerapan pemesinan lima sumbu semakin meluas. Dengan menggunakan pemesinan lima sumbu, jumlah perkakas atau/dan perkakas mesin yang diperlukan untuk memproses suatu bagian dapat dikurangi, jumlah peralatan yang diperlukan untuk proses pemesinan akan dikurangi seminimal mungkin, dan total waktu pemesinan juga berkurang. CNC menjadi lebih kuat, memungkinkan pabrikan CNC untuk menawarkan lebih banyak fitur lima sumbu.
Fungsi yang dulunya hanya dimiliki oleh CNC kelas atas kini juga digunakan pada produk kelas menengah. Bagi pabrikan yang belum pernah menggunakan 5-teknologi pemesinan sumbu, penerapan fitur ini membuat 5-pemesinan sumbu menjadi lebih mudah. Menggunakan teknologi CNC saat ini untuk pemesinan lima sumbu memungkinkan pemesinan lima sumbu memiliki keuntungan sebagai berikut:
Mengurangi kebutuhan akan alat khusus;
Diperbolehkan untuk mengatur offset alat setelah menyelesaikan program bagian;
Mendukung desain program umum, sehingga program pasca-pemrosesan dapat digunakan secara bergantian di antara peralatan mesin yang berbeda;
Meningkatkan kualitas finishing;
Ini dapat digunakan pada perkakas mesin dengan struktur berbeda, sehingga tidak perlu menentukan dalam program apakah spindel atau benda kerja berputar di sekitar titik tengah. Karena itu akan diselesaikan oleh parameter CNC.
Kita dapat menggunakan contoh kompensasi pemotong penggilingan bulat untuk mengilustrasikan mengapa sumbu lima sangat cocok untuk pemrosesan cetakan. Saat bagian dan pahat berputar di sekitar sumbu pivot, untuk mengkompensasi offset pemotong sferis secara akurat, CNC harus dapat menyesuaikan jumlah kompensasi pahat secara dinamis dalam tiga arah X, Y, dan Z. Memastikan kontinuitas titik pemotongan alat kondusif untuk meningkatkan kualitas finishing.
Selain itu, CNC lima sumbu berguna untuk fitur yang terkait dengan memutar pahat di sekitar spindel, fitur yang terkait dengan memutar bagian di sekitar spindel, dan fitur yang memungkinkan operator mengubah vektor pahat secara manual.
Ketika sumbu tengah pahat digunakan sebagai sumbu rotasi, offset panjang pahat asli dalam arah sumbu Z akan dibagi menjadi tiga komponen dalam arah X, Y, dan Z. Selain itu, offset diameter pahat asli pada arah sumbu X dan Y juga dibagi menjadi tiga komponen pada arah sumbu X, Y, dan Z. Karena dalam teknik pemotongan pahat dapat diumpankan sepanjang sumbu rotasi, semua offset ini harus diperbarui secara dinamis untuk memperhitungkan orientasi pahat yang terus berubah.
Fitur lain dari CNC yang disebut "pemrograman titik pusat alat" memungkinkan pemrogram untuk menentukan jalur dan kecepatan titik pusat alat. CNC memastikan pahat bergerak sesuai program melalui perintah searah sumbu putar dan sumbu linier. Fitur ini membuat titik tengah pahat tidak lagi berubah dengan pergantian pahat, yang juga berarti bahwa dalam pemesinan lima sumbu, offset pahat dapat langsung dimasukkan seperti pemesinan tiga sumbu, dan perubahan panjang alat juga dapat dijelaskan dengan pasca-pemrograman lagi. Kinematika sumbu putar ini dengan memutar spindel menyederhanakan pasca-pemrosesan pemrograman alat.
Menggunakan fungsi yang sama, mesin perkakas juga dapat memperoleh gerak putar dengan memutar benda kerja di sekitar poros tengah. CNC yang baru dikembangkan mampu mencocokkan pergerakan bagian dengan menyesuaikan offset tetap secara dinamis dan memutar sumbu koordinat. Sistem CNC juga memainkan peran penting saat operator secara manual menerapkan pengumpanan lambat alat mesin. Sistem CNC yang baru dikembangkan juga memungkinkan sumbu dilintasi secara perlahan sepanjang arah vektor pahat, dan juga mengubah arah vektor hidung pahat tanpa mengubah posisi hidung pahat (lihat ilustrasi di atas).
Fitur-fitur ini memungkinkan operator untuk dengan mudah menggunakan metode pemrograman 3 plus 2 yang banyak digunakan dalam industri cetakan saat menggunakan alat pemesinan lima sumbu. Namun, karena kemampuan pemesinan lima sumbu yang baru secara bertahap dikembangkan dan diterima, mesin pembuat cetakan lima sumbu yang sebenarnya mungkin menjadi lebih umum.
