체크 안함
(숫자 제어, 디지털 제어, 수치 제어라고 함)는 기계 및 기타 장치의 작동을 제어하기 위해 이산 디지털 정보를 사용하는 것을 말하며, 이는 운영자 자신만 프로그래밍할 수 있습니다.
CNC
CNC 기술 적용
CNC 기술의 발전은 상당히 빨라 금형 가공의 생산성을 크게 향상시켰고, 더 빠른 작업 속도를 가진 CPU는 CNC 기술 발전의 핵심입니다. CPU의 향상은 컴퓨팅 속도의 향상뿐만 아니라 속도 자체도 다른 측면에서 CNC 기술의 향상을 포함합니다. 최근 몇 년간 CNC 기술의 큰 변화 때문에 금형 제조 산업에서 CNC 기술의 현재 적용을 검토하는 것이 가치가 있습니다.
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프로그램 블록 처리 시간 및 기타 CNC 제조업체의 고집적 CNC 시스템에 CPU 처리 속도 증가 및 고속 CPU 적용으로 인해 CNC의 성능이 크게 향상되었습니다. 더 빠르고 응답성이 뛰어난 시스템은 단순히 프로그램 처리 속도를 높이는 것 이상을 가능하게 합니다. 실제로 부품 프로그램을 상당히 빠른 속도로 처리할 수 있는 시스템은 저속 처리 시스템처럼 작동할 수 있습니다. 완전한 기능을 갖춘 CNC 시스템이라도 처리 속도를 제한하는 병목 현상이 될 수 있는 몇 가지 잠재적인 문제가 있기 때문입니다.
현재 대부분의 금형 공장은 고속 가공이 가공 프로그램의 짧은 처리 시간 이상을 필요로 한다는 것을 알고 있습니다. 여러 면에서 상황은 경주용 자동차를 운전하는 것과 유사합니다. 가장 빠른 자동차가 항상 경주에서 이기는가? 가끔씩 구경하는 사람도 경주 결과에 영향을 미치는 속도 외에 많은 요인이 있다는 것을 알고 있습니다.
우선, 트랙에 대한 운전자의 지식이 매우 중요합니다. 그는 코너를 안전하고 효율적으로 통과하기 위해 적절하게 감속할 수 있도록 급커브가 있는 곳을 알아야 합니다. 고이송으로 금형을 가공하는 과정에서 CNC에서 가공할 트랙 모니터링 기술은 급커브 정보를 미리 얻을 수 있으며 이 기능도 같은 역할을 한다.
마찬가지로 다른 운전자의 행동과 불확실성에 대한 운전자의 민감도는 CNC의 서보 피드백 수와 유사합니다. CNC의 서보 피드백에는 주로 위치 피드백, 속도 피드백 및 전류 피드백이 포함됩니다.
운전자가 트랙을 돌 때 동작의 일관성, 브레이크와 가속이 능숙할 수 있는지 여부 등은 운전자의 현장 성능에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 마찬가지로 CNC 시스템의 종 모양 가속/감속 및 트랙-투-프로세스 모니터링 기능은 공작 기계의 원활한 가속을 보장하기 위해 급격한 속도 변화 대신 느린 가속/감속을 사용합니다.
그 외에도 경주용 자동차와 CNC 시스템 사이에는 다른 유사점이 있습니다. 경주용 자동차 엔진의 동력은 CNC의 구동 장치 및 모터와 유사하며, 경주용 자동차의 무게는 공작 기계의 움직이는 부품의 무게와 비교할 수 있으며 경주용 자동차의 강성과 강도는 공작 기계의 강도와 강성과 비슷합니다. 특정 경로 오류를 수정하는 CNC의 기능은 운전자가 차선 내에서 자동차를 유지하는 기능과 매우 유사합니다.
현재 CNC와 유사한 또 다른 상황은 가장 빠르지 않은 자동차는 종종 다재다능한 운전자를 필요로 한다는 것입니다. 과거에는 하이엔드 CNC만이 고속으로 절단하면서 높은 가공 정확도를 보장할 수 있었습니다. 오늘날 중급 및 저가형 CNC는 작업을 만족스럽게 수행할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다. 하이엔드 CNC가 현재 사용 가능한 최고의 성능을 가지고 있지만 사용 중인 로우엔드 CNC가 동급의 하이엔드 CNC와 동일한 처리 특성을 가질 가능성도 있습니다. 과거에는 금형 가공의 최대 이송 속도를 제한하는 요인이 CNC였지만 오늘날에는 공작 기계의 기계적 구조입니다. 공작 기계가 이미 성능 한계에 도달한 경우 더 나은 CNC가 더 나은 성능을 제공하지는 않습니다.
CNC 시스템 고유의 특성
다음은 현재 금형 가공 공정의 몇 가지 기본 CNC 특성입니다.
1. 곡선과 표면의 비균일 합리적 B-스플라인(NURBS) 보간
이 기술은 곡선에 맞추기 위해 일련의 짧은 직선 대신 곡선을 따라 보간법을 사용합니다. 이 기술의 적용은 매우 일반적입니다. 현재 툴링 산업에서 사용 중인 많은 CAM 소프트웨어는 NURBS 보간 형식으로 부품 프로그램을 생성하는 옵션을 제공합니다. 동시에 강력한 CNC는 5축 보간 기능 및 관련 기능도 제공합니다. 이러한 특성은 표면 마감 품질을 개선하고, 모터 작동의 부드러움을 개선하고, 절삭 속도를 높이고, 더 작은 부품 프로그램을 가능하게 합니다.
2. 더 작은 명령어 단위
대부분의 CNC 시스템은 1미크론 이상의 단위로 공작 기계 스핀들에 동작 및 위치 지정 명령을 전송합니다. CPU 처리 능력 향상의 이점을 최대한 활용한 후 일부 CNC 시스템의 최소 명령 단위는 1나노미터(0.000001mm)까지 도달할 수 있습니다. 지령 단위를 1000배로 줄이면 더 높은 가공 정확도를 얻을 수 있어 모터가 더 원활하게 작동할 수 있습니다. 모터의 원활한 작동으로 일부 공작 기계는 베드 진동을 증가시키지 않고 더 높은 가속도에서 작동할 수 있습니다.
3. 벨 커브 가속/감속
S-곡선 가속/감속 또는 크립 제어라고도 합니다. 선형 가속 방법을 사용하는 것과 비교하여 이 방법은 공작 기계가 더 나은 가속 효과를 얻을 수 있습니다. 선형 및 지수 방법을 포함한 다른 가속 방법과 비교할 때 벨 곡선 방법은 더 작은 위치 지정 오류를 얻을 수 있습니다.
4. 처리할 트랙 모니터링
이 기술은 널리 사용되며 하위 수준 제어 시스템에서 작동하는 방식과 상위 수준 제어 시스템에서 작동하는 방식을 구분하는 수많은 성능 차이가 있습니다. 일반적으로 CNC는 더 나은 가속/감속 제어를 보장하기 위해 처리 궤적을 모니터링하여 프로그램의 전처리를 실현합니다. 서로 다른 CNC의 성능에 따라 처리할 궤적을 모니터링하는 데 필요한 프로그램 블록의 수는 2개에서 수백 개까지 다양하며 주로 부품 프로그램의 최단 처리 시간과 가속/감속 시정수에 따라 달라집니다. 일반적으로 처리 요구 사항을 충족하려면 처리할 트랙 모니터링 프로그램 블록이 최소 15개 필요합니다.
5. 디지털 서보 제어
디지털 서보 시스템의 발전은 매우 빠르기 때문에 대부분의 공작 기계 제조업체는 이 시스템을 공작 기계의 서보 제어 시스템으로 선택합니다. 이 시스템을 사용한 후 CNC는 보다 적시에 서보 시스템을 제어할 수 있으며 공작 기계에 대한 CNC의 제어가 더욱 정확해졌습니다.
디지털 서보 시스템의 역할은 다음과 같습니다.
1) 전류 루프의 샘플링 속도가 증가하여 전류 루프 제어의 개선과 함께 모터의 온도 상승을 감소시킵니다. 이러한 방식으로 모터의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 볼 나사로 전달되는 열을 줄일 수 있어 나사의 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 또한 더 빠른 샘플링 속도는 속도 루프의 이득을 증가시켜 공작 기계의 전반적인 성능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
2) 많은 새로운 CNC가 통신 링크를 통해 서보 루프에 연결하기 위해 고속 시퀀스를 사용하기 때문에 CNC는 모터 및 드라이브의 더 많은 작업 정보를 얻을 수 있습니다. 이것은 공작 기계의 유지 보수성을 향상시킵니다.
3) 지속적인 위치 피드백으로 높은 이송 속도에서 고정밀 가공이 가능합니다. CNC 작업 속도의 가속은 위치 피드백 속도를 공작 기계의 실행 속도를 제한하는 병목 현상으로 만듭니다. 전통적인 피드백 방법에서는 CNC 및 전자 장비의 외부 엔코더 샘플링 속도가 변경됨에 따라 신호 유형에 따라 피드백 속도가 제한됩니다. 직렬 피드백을 사용하면 이 문제가 잘 해결됩니다. 공작 기계가 고속으로 작동하는 경우에도 정교한 피드백 정확도가 달성됩니다.
6. 리니어 모터
최근 몇 년 동안 선형 모터의 작업 성능과 인기가 크게 향상되어 많은 머시닝 센터가 이 장치를 채택했습니다. 지금까지 Fanuc은 최소 1000 선형 모터를 설치했습니다. GE Fanuc의 일부 고급 기술은 공작 기계의 리니어 모터가 최대 15,500N의 출력과 30g의 최대 가속도를 가질 수 있도록 합니다. 다른 첨단 기술을 적용하여 공작 기계의 크기를 줄이고 무게를 줄였으며 냉각 효율을 크게 향상시켰습니다. 이러한 모든 기술 발전은 선형 모터에 회전 모터보다 더 많은 이점을 제공합니다. 더 정확한 위치 제어, 더 높은 강성; 더 높은 신뢰성; 내부 동적 제동.
외부 추가 기능: 개방형 CNC 시스템
개방형 CNC 시스템을 사용하는 공작 기계는 매우 빠르게 발전하고 있습니다. 현재 대체 통신 시스템의 통신 속도는 상대적으로 높기 때문에 많은 유형의 개방형 CNC 구조가 있습니다. 대부분의 개방형 시스템은 표준 PC의 개방성과 기존 CNC의 기능을 결합합니다. 이것의 가장 큰 장점은 공작 기계의 하드웨어가 구식이 되더라도 개방형 CNC는 여전히 기존 기술 및 가공 요구 사항에 따라 성능을 변경할 수 있다는 것입니다. 다른 소프트웨어의 도움으로 Open CNC에 추가 기능을 추가할 수도 있습니다. 이러한 특성은 금형 가공과 밀접한 관련이 있을 수도 있고 금형 가공과 거의 관련이 없을 수도 있습니다. 일반적으로 금형 공장에서 사용되는 개방형 CNC 시스템에는 다음과 같은 공통 기능 옵션이 있습니다.
저렴한 네트워크 통신;
이더넷;
적응 제어 기능;
바코드 판독기, 도구 일련 번호 판독기 및/또는 팔레트 일련 번호 시스템에 사용할 수 있는 인터페이스
다수의 부품 프로그램을 저장하고 편집할 수 있습니다.
저장된 프로그램은 정보 수집을 제어합니다.
파일 처리 기능;
CAD/CAM 기술과 워크숍 계획의 통합
공통 작업 인터페이스.
이 마지막 요점은 매우 중요합니다. 금형 가공에서 조작하기 쉬운 CNC에 대한 수요가 증가하고 있기 때문입니다. 이 개념에서 가장 중요한 것은 서로 다른 CNC가 동일한 작업자 인터페이스를 가지고 있다는 것입니다. 일반적으로 서로 다른 유형의 공작 기계와 다른 제조업체의 기계가 서로 다른 CNC 인터페이스를 사용하기 때문에 서로 다른 공작 기계의 작업자는 별도로 교육을 받아야 합니다. 개방형 CNC 시스템은 전체 작업 현장에서 동일한 CNC 제어 인터페이스를 사용할 수 있는 기회를 제공합니다.
이제 공작 기계 소유자는 C 언어를 모르더라도 CNC 작업을 위한 자체 인터페이스를 설계할 수 있습니다. 또한 개방형 시스템 컨트롤러를 통해 개별 필요에 따라 다양한 기계 작동 모드를 설정할 수 있습니다. 이러한 방식으로 운영자, 프로그래머 및 유지 보수 담당자는 자신의 요구 사항에 따라 설정할 수 있습니다. 사용 중에는 필요한 특정 정보만 화면에 나타납니다. 이 방법을 사용하면 불필요한 페이지 표시를 줄이고 CNC 작업을 단순화할 수 있습니다.
5축 가공
복잡한 금형을 만드는 과정에서 5축 가공의 적용이 점점 더 널리 보급되고 있습니다. 5축 가공을 사용하면 부품을 가공하는 데 필요한 툴링 및/및 공작 기계의 수를 줄일 수 있고 가공 공정에 필요한 장비의 수를 최소화할 수 있으며 총 가공 시간도 단축됩니다. CNC는 더욱 강력해지고 있어 CNC 제조업체는 더 많은 5축 기능을 제공할 수 있습니다.
과거에는 고급형 CNC에만 있었던 기능이 이제 중급 제품에도 사용됩니다. 5-축 가공 기술을 사용한 적이 없는 제조업체의 경우 이러한 기능을 적용하면 5-축 가공이 더 쉬워집니다. 5축 가공에 현재 CNC 기술을 사용하면 5축 가공이 가능하여 다음과 같은 이점이 있습니다.
특수 도구의 필요성을 줄입니다.
가공 프로그램 완료 후 공구 오프셋을 설정할 수 있습니다.
일반 프로그램의 설계를 지원하여 후처리 프로그램을 서로 다른 공작 기계 간에 상호 교환하여 사용할 수 있습니다.
마무리 품질을 향상시킵니다.
다른 구조의 공작 기계에 사용할 수 있으므로 스핀들 또는 공작물이 중심점을 중심으로 회전하는지 프로그램에서 지정할 필요가 없습니다. CNC 매개변수에 의해 해결되기 때문입니다.
구형 밀링 커터의 보정 예를 사용하여 5축이 금형 가공에 특히 적합한 이유를 설명할 수 있습니다. 부품과 공구가 피벗 축을 중심으로 회전할 때 구형 밀링 커터의 오프셋을 정확하게 보정하기 위해 CNC는 X, Y 및 Z의 세 방향에서 공구의 보정량을 동적으로 조정할 수 있어야 합니다. 공구 절단 지점의 연속성을 보장하면 마무리 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
또한 5축 CNC는 스핀들에 대한 도구 회전과 관련된 기능, 스핀들에 대한 부품 회전과 관련된 기능 및 작업자가 도구 벡터를 수동으로 변경할 수 있는 기능에 유용합니다.
공구의 중심축을 회전축으로 사용하는 경우 Z축 방향의 원래 공구 길이 오프셋은 X, Y, Z 방향의 세 가지 구성 요소로 나뉩니다. 또한 X 및 Y축 방향의 원래 공구 직경 오프셋도 X, Y 및 Z축 방향의 세 가지 구성 요소로 나뉩니다. 절삭 공학에서 공구는 회전축을 따라 이송될 수 있으므로 이러한 모든 오프셋은 지속적으로 변경되는 공구 방향을 고려하여 동적으로 업데이트되어야 합니다.
"도구 중심점 프로그래밍"이라는 CNC의 또 다른 기능을 통해 프로그래머는 도구의 경로와 중심점 속도를 정의할 수 있습니다. CNC는 로터리 축 및 선형 축 방향의 명령을 통해 도구가 프로그램에 따라 이동하도록 합니다. 이 기능은 공구의 변경으로 더 이상 공구의 중심점이 변경되지 않도록 하여 5축 가공에서 3축 가공과 같이 공구의 오프셋을 직접 입력할 수 있으며, 공구 길이는 사후 프로그래밍으로 다시 설명할 수도 있습니다. 스핀들을 회전시켜 로터리 축의 이 운동학은 공구 프로그래밍의 후처리를 단순화합니다.
동일한 기능을 사용하여 공작 기계는 중심 축을 중심으로 공작물을 회전시켜 회전 운동을 얻을 수도 있습니다. 새로 개발된 CNC는 고정 오프셋과 회전 좌표축을 동적으로 조정하여 부품의 움직임을 일치시킬 수 있습니다. CNC 시스템은 작업자가 공작 기계의 느린 이송을 수동으로 구현할 때도 중요한 역할을 합니다. 새로 개발된 CNC 시스템을 사용하면 공구 벡터의 방향을 따라 축을 천천히 이동할 수 있으며 공구 노즈의 위치를 변경하지 않고도 공구 노즈 벡터의 방향을 변경할 수 있습니다(위 그림 참조).
이러한 기능을 통해 작업자는 5축 가공 도구를 사용할 때 금형 산업에서 널리 사용되는 3 더하기 2 프로그래밍 방법을 쉽게 사용할 수 있습니다. 그러나 새로운 5축 가공 기능이 점차 개발되고 수용됨에 따라 진정한 5축 금형 제작 기계가 더 보편화될 수 있습니다.
