체크 안함
수치 제어(CNC라고도 함)는 개별 디지털 정보를 사용하여 기계 및 기타 장치의 작동을 제어하는 것을 말하며, 이는 작업자만이 프로그래밍할 수 있습니다.
CNC
CNC 기술 응용
CNC 기술의 발전은 매우 빠르며, 이는 금형 가공의 생산성을 크게 향상시켰습니다. 그 중에서도 컴퓨팅 속도가 더 빠른 CPU는 CNC 기술 발전의 핵심이다. CPU의 향상은 컴퓨팅 속도의 향상일 뿐만 아니라 속도 자체에도 다른 측면의 CNC 기술의 향상이 포함됩니다. 최근 몇 년 동안 CNC 기술이 큰 변화를 겪었기 때문에 금형 제조 산업에서 CNC 기술의 현재 적용을 검토할 가치가 있습니다.
프로그램 블록 처리 시간 및 기타 CPU 처리 속도가 증가하고 CNC 제조업체가 고집적 CNC 시스템에 고속 CPU를 적용함에 따라 CNC 성능이 크게 향상되었습니다. 반응성이 뛰어난 시스템은 단순히 프로그램 처리 속도를 높이는 것 이상을 달성합니다. 실제로 상대적으로 빠른 속도로 부품 프로그램을 처리할 수 있는 시스템은 느린 처리 시스템처럼 작동할 수도 있습니다. 왜냐하면 완벽하게 작동하는 CNC 시스템이라도 한계가 될 수 있는 몇 가지 잠재적인 문제가 있기 때문입니다. 처리 속도의 병목 현상.
현재 대부분의 금형 공장에서는 고속 가공에는 단지 짧은 가공 프로그램 처리 시간 이상의 것이 필요하다는 사실을 인식하고 있습니다. 여러 면에서 상황은 경주용 자동차를 운전하는 것과 유사합니다. 가장 빠른 차가 항상 경주에서 승리하나요? 가끔 자동차 경주를 관람하는 사람이라도 경주의 결과에 영향을 미치는 속도 외에도 많은 요인이 있다는 것을 알고 있습니다.
우선, 운전자의 트랙에 대한 지식이 중요합니다. 운전자는 적절하게 속도를 늦추고 안전하고 효율적으로 주행하기 위해 급커브가 어디에 있는지 알아야 합니다. 고속이송으로 금형을 가공하는 과정에서 CNC에서 가공되는 궤적 모니터링 기술은 날카로운 곡선의 출현에 대한 정보를 미리 얻을 수 있는 기능과 같은 역할을 한다.
마찬가지로, 다른 운전자의 움직임과 불확실성에 대한 운전자의 반응은 CNC의 서보 피드백 양과 유사합니다. CNC의 서보 피드백에는 주로 위치 피드백, 속도 피드백 및 전류 피드백이 포함됩니다.
운전자가 트랙을 주행할 때 그의 움직임의 일관성과 능숙하게 제동 및 가속을 할 수 있는지 여부는 운전자의 현장 성능에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 마찬가지로 CNC 시스템의 종형 가감속 및 가공 대상 궤적 모니터링 기능은 급격한 속도 변화 대신 느린 가감속을 사용하여 공작 기계의 원활한 가속을 보장합니다.
또한 경주용 자동차와 CNC 시스템 사이에는 다른 유사점이 있습니다. 레이싱 엔진의 힘은 CNC 구동 장치 및 모터와 유사합니다. 경주용 자동차의 무게는 공작 기계의 움직이는 부품의 무게와 비슷합니다. 경주용 자동차의 강성과 강도는 공작 기계의 강도와 강성과 유사합니다. 경로별 오류를 수정하는 CNC의 능력은 차선을 유지하는 운전자의 능력과 매우 유사합니다.
현재 CNC와 유사한 또 다른 상황은 가장 빠르지 않은 경주용 자동차에는 종합적인 기술을 갖춘 운전자가 필요한 경우가 많다는 것입니다. 과거에는 고급 CNC만이 고속 절단 시 높은 가공 정밀도를 보장할 수 있었습니다. 오늘날 중급 및 저가형 CNC는 작업을 만족스럽게 수행할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다. 고급 CNC가 현재 사용 가능한 최고의 성능을 갖고 있지만 사용하는 저가형 CNC가 유사한 제품의 고급 CNC와 동일한 가공 특성을 가질 가능성도 있습니다. 과거에는 금형가공 시 최대 이송속도를 제한하는 요인이 CNC였다면, 오늘날에는 공작기계의 기계적 구조입니다. 공작 기계가 이미 성능 한계에 도달한 경우 더 나은 CNC를 사용해도 성능이 더 이상 향상되지 않습니다. Picture CNC 시스템의 본질적인 특성
다음은 현재 금형 가공 공정의 몇 가지 기본 CNC 특성입니다.
1. 곡면의 비균일 유리 B-스플라인(NURBS) 보간
이 기술은 곡선에 맞추기 위해 일련의 짧은 직선을 사용하는 대신 곡선을 따라 보간을 사용합니다. 이 기술의 적용은 매우 보편화되었습니다. 현재 금형 산업에서 사용되는 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 높이고 모터 작동을 더욱 부드럽게 하며 절단 속도를 높이고 더 작은 부품 프로그램을 가능하게 합니다.
2. 더 작은 지시 단위
대부분의 CNC 시스템은 1미크론 이상의 단위로 공작 기계 스핀들에 동작 및 위치 지정 명령을 전송합니다. CPU 처리 능력의 향상을 최대한 활용하면 일부 CNC 시스템의 가장 작은 명령 단위도 1나노미터(0.000001mm)에 도달할 수 있습니다. 명령 단위를 1000배로 줄이면 더 높은 처리 정확도를 얻을 수 있고 모터가 더 원활하게 작동할 수 있습니다. 모터의 원활한 작동으로 일부 공작 기계는 베드 진동을 증가시키지 않고 더 높은 가속도에서 작동할 수 있습니다.
3. 벨커브 가속/감속
S-곡선 가속/감속 또는 크롤링 제어라고도 합니다. 선형 가속 방법과 비교하여 이 방법은 공작 기계의 더 나은 가속 효과를 얻을 수 있습니다. 선형 및 지수 방법을 포함한 다른 가속 방법과 비교하여 종 모양 곡선 방법은 더 작은 위치 오류를 달성할 수 있습니다.
4. 처리할 트랙 모니터링
이 기술은 널리 사용되며 저가형 제어 시스템에서 작동하는 방식과 고급 제어 시스템에서 작동하는 방식을 차별화하는 수많은 성능 차이가 있습니다. 일반적으로 CNC는 더 나은 가속/감속 제어를 보장하기 위해 가공 궤적 모니터링을 통해 프로그램 전처리를 구현합니다. 다양한 CNC의 성능에 따라 처리할 궤적을 모니터링하는 데 필요한 프로그램 블록 수는 2개에서 수백 개에 이르며, 이는 주로 부품 프로그램의 최소 처리 시간과 가속/감속 시간 상수에 따라 달라집니다. 일반적으로 처리 요구 사항을 충족하려면 처리할 최소 15개의 궤도 모니터링 프로그램 블록이 필요합니다.
5. 디지털 서보 제어
디지털 서보 시스템의 개발 속도가 너무 빨라서 대부분의 공작 기계 제조업체는 이 시스템을 공작 기계의 서보 제어 시스템으로 선택합니다. 이 시스템을 사용하면 CNC는 보다 적시에 서보 시스템을 제어할 수 있으며 CNC의 공작 기계 제어도 더욱 정밀해집니다.
디지털 서보 시스템의 기능은 다음과 같습니다.
1) 전류 루프 제어의 개선과 함께 전류 루프의 샘플링 속도가 증가되어 모터의 온도 상승이 감소됩니다. 이를 통해 모터의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 볼스크류에 전달되는 열을 줄여 스크류의 정밀도를 향상시킬 수 있습니다. 또한 샘플링 속도를 높이면 속도 루프의 게인도 증가하여 공작 기계의 전반적인 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
2) 많은 새로운 CNC는 고속 시퀀스를 사용하여 서보 루프에 연결하므로 CNC는 통신 링크를 통해 모터 및 구동 장치에 대한 더 많은 작업 정보를 얻을 수 있습니다. 이는 공작기계의 유지보수 성능을 향상시킵니다.
3) 지속적인 위치 피드백으로 고속에서도 고정밀 가공이 가능합니다. CNC 작업 속도가 빨라지면 위치 피드백 속도가 공작 기계의 작동 속도를 제한하는 병목 현상이 됩니다. 기존의 피드백 방식에서는 CNC 및 전자기기의 외부 엔코더의 샘플링 속도가 변함에 따라 신호 종류에 따라 피드백 속도가 제한되었습니다. 직렬 피드백을 사용하면 이 문제가 잘 해결됩니다. 공작 기계가 매우 빠른 속도로 작동하는 경우에도 정확한 피드백 정확도가 달성됩니다.
6. 리니어 모터
최근에는 리니어 모터의 성능과 대중성이 크게 향상되어 많은 머시닝 센터에서 이 장치를 채택하고 있습니다. 현재까지 Fanuc는 최소 1개,000 선형 모터를 설치했습니다. GE Fanuc의 첨단 기술 중 일부는 공작 기계의 선형 모터가 최대 15,500N의 출력력과 최대 30g의 가속도를 가질 수 있도록 해줍니다. 다른 첨단 기술을 적용해 공작기계의 크기와 무게를 줄이고 냉각 효율을 크게 향상시켰습니다. 이러한 모든 기술적 진보는 선형 모터에 회전 모터보다 더 큰 이점을 제공합니다. 즉, 더 높은 가속/감속률; 보다 정확한 위치 제어, 더 높은 강성; 더 높은 신뢰성; 내부 동적 제동 동작.
외부 추가 기능: 개방형 CNC 시스템
개방형 CNC 시스템을 사용하는 공작기계는 빠르게 발전하고 있습니다. 현재 사용 가능한 통신 시스템의 통신 속도는 상대적으로 높기 때문에 다양한 유형의 개방형 CNC 구조가 등장하고 있습니다. 대부분의 개방형 시스템은 표준 PC의 개방성과 기존 CNC의 기능을 결합합니다. 이것의 가장 큰 이점은 공작 기계 하드웨어가 더 이상 사용되지 않더라도 개방형 CNC를 사용하면 기존 기술 및 처리 요구 사항에 따라 성능을 변경할 수 있다는 것입니다. 다른 소프트웨어의 도움으로 Open CNC에 다른 기능을 추가할 수 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 온라인 커뮤니케이션;
이더넷;
적응 제어 기능;
바코드 판독기, 도구 일련 번호 판독기 및/또는 팔레트 일련 번호 시스템용 인터페이스
다수의 부품 프로그램을 저장하고 편집하는 기능
저장된 프로그램 제어정보의 수집
파일 처리 기능;
CAD/CAM 기술과 워크샵 계획의 통합;
범용 작동 인터페이스.
이 마지막 요점은 매우 중요합니다. 금형 가공에서 조작이 간단한 CNC에 대한 수요가 증가하고 있기 때문입니다. 이 개념에서 가장 중요한 것은 서로 다른 CNC가 동일한 작동 인터페이스를 가지고 있다는 것입니다. 일반적으로, 다양한 유형의 공작 기계와 다른 제조업체에서 생산된 공작 기계는 서로 다른 CNC 인터페이스를 사용하기 때문에 서로 다른 공작 기계의 작업자는 별도로 교육을 받아야 합니다. 개방형 CNC 시스템은 전체 작업장에서 동일한 CNC 제어 인터페이스를 사용할 수 있는 기회를 창출합니다.
이제 공작 기계 소유자는 C 언어를 모르더라도 CNC 작업을 위한 자체 인터페이스를 설계할 수 있습니다. 또한 개방형 시스템 컨트롤러를 사용하면 개별 요구에 따라 다양한 기계 작동 모드를 설정할 수 있습니다. 이를 통해 운영자, 프로그래머 및 유지 관리 담당자는 자신의 요구 사항에 따라 설정을 구성할 수 있습니다. 사용 중에는 필요한 특정 정보만 화면에 나타납니다. 이 방법을 채택하면 불필요한 페이지 표시를 줄이고 CNC 작업을 단순화하는 데 도움이 됩니다.
5축 가공
복잡한 금형을 제조하는 과정에서 5축 가공의 적용이 점점 더 널리 보급되고 있습니다. 5축 가공을 사용하면 부품 가공에 필요한 툴링 또는 공작 기계의 수를 줄일 수 있습니다. 가공 공정에 필요한 장비 수가 최소화되는 동시에 전체 가공 시간도 단축됩니다. CNC의 성능이 점점 더 향상되면서 CNC 제조업체는 더 많은 5축 기능을 제공할 수 있습니다.
이전에는 고급 CNC에서만 사용할 수 있었던 기능을 이제 중급 제품에도 사용됩니다. 5축 가공 기술을 사용해 본 적이 없는 제조업체의 경우 이러한 기능을 적용하면 5축 가공이 더 쉬워집니다. 현재 CNC 기술을 5축 가공에 적용하면 5축 가공에 다음과 같은 이점이 있습니다.
특수 도구의 필요성을 줄입니다.
부품 프로그램을 완료한 후 도구 오프셋을 설정할 수 있습니다.
후처리 프로그램이 서로 다른 공작기계 간에 상호 교환적으로 사용될 수 있도록 범용 프로그램 설계를 지원합니다.
마무리 품질을 향상시킵니다.
구조가 다른 공작 기계에 사용할 수 있으므로 스핀들 또는 공작물이 중심점을 중심으로 회전하는지 프로그램에 표시할 필요가 없습니다. 이는 CNC의 매개변수로 해결될 것이기 때문입니다.
볼 밀링 커터 보정의 예를 사용하여 5축이 금형 가공에 특히 적합한 이유를 설명할 수 있습니다. 부품과 공구가 중심 피벗 축을 중심으로 회전할 때 구형 밀링 커터의 오프셋을 정확하게 보정하려면 CNC가 X, Y, Z 방향에서 공구의 보정량을 동적으로 조정할 수 있어야 합니다. 공구의 절단 접점의 연속성을 보장하면 마무리 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
또한 5축 CNC에는 스핀들을 중심으로 공구를 회전시키는 기능, 스핀들을 중심으로 부품을 회전시키는 기능, 작업자가 공구 벡터를 수동으로 변경할 수 있는 기능이 포함됩니다.
공구의 중심축을 회전축으로 사용하는 경우 Z축 방향으로 오프셋된 원래 공구 길이는 X, Y, Z 방향의 구성요소로 분할됩니다. 또한 X 및 Y 축 방향의 원래 공구 직경 오프셋도 X, Y 및 Z 축 방향의 세 가지 구성 요소로 나뉩니다. 절삭 엔지니어링에서 공구는 회전축 방향을 따라 피드 이동을 할 수 있으므로 이러한 모든 오프셋은 지속적으로 변화하는 공구 방향을 설명하기 위해 동적으로 업데이트되어야 합니다.
"공구 중심점 프로그래밍"이라는 또 다른 CNC 기능을 통해 프로그래머는 공구의 경로와 중심점 속도를 정의할 수 있습니다. CNC는 회전축과 선형축 방향의 명령을 통해 공구가 프로그램에 따라 이동하는지 확인합니다. 이 기능은 공구 교환으로 인해 공구의 중심점이 변경되는 것을 방지합니다. 이는 5축 가공에서도 3축 가공과 마찬가지로 공구의 옵셋을 직접 입력할 수 있으며, 또 다른 사후 프로그램을 통해 설명할 수도 있다는 뜻이다. 공구 길이 변경. 모션 축을 실현하기 위해 스핀들을 회전시키는 이 기능은 공구 프로그래밍의 후처리를 단순화합니다.
동일한 기능을 사용하여 공작 기계는 중앙 피벗 축을 중심으로 공작물을 회전시켜 회전 동작을 얻을 수도 있습니다. 새로 개발된 CNC는 부품의 움직임에 맞춰 고정 오프셋과 회전 좌표축을 동적으로 조정할 수 있습니다. 작업자가 수동 방법을 사용하여 공작 기계의 느린 이송을 달성하는 경우 CNC 시스템도 중요한 역할을 합니다. 새로 개발된 CNC 시스템을 사용하면 축이 공구 벡터 방향으로 천천히 이송될 수 있으며 공구 팁 위치를 변경하지 않고도 공구 팁 벡터의 방향을 변경할 수 있습니다(위 그림 참조).
이러한 기능을 통해 작업자는 5축 공작 기계를 사용할 때 현재 금형 산업에서 널리 사용되는 3+2 프로그래밍 방법을 쉽게 사용할 수 있습니다. 그러나 새로운 5축 가공 기능이 점차 개발되고 수용됨에 따라 진정한 5축 금형 가공 기계가 더욱 보편화될 수 있습니다.
