- NC :(数値制御、数値制御、数値制御と呼ばれる）は、個別のデジタル情報を使用して、機械やその他のデバイスの操作を制御することを指します。これは、オペレーターのみがプログラムできます。
- CNC：CNCテクノロジーアプリケーション
CNC技術の開発は非常に迅速であり、金型処理の生産性が大幅に向上します。計算速度の速いCPUは、CNC技術の開発の中核です。 CPUの改善は、計算速度の向上だけでなく、速度自体にもCNCテクノロジーの他の側面の改善が含まれます。 CNC技術が近年非常に大きな変化を遂げたからこそ、金型製造業界におけるCNC技術の現在の適用を検討する価値があります。
ブロック処理時間などCPU処理速度の向上とCNCメーカーによる高速CPUの高度統合CNCシステムへの適用により、CNCの性能が大幅に向上しました。より応答性が高く感度の高いシステムは、処理速度を上げるだけではありません。実際、部品処理プログラムを比較的高速で処理できるシステムは、完全に機能するCNCシステムでも潜在的な問題があり、制限になる可能性があるため、動作中は低速処理システムのように動作する場合があります。処理速度のボトルネック。
現在、ほとんどの金型工場は、高速加工には短い処理時間以上のものが必要であることを認識しています。多くの点で、この状況は車の運転に似ています。最速の車がレースに勝ちますか？カーレースを見ている観客でさえ、スピードだけでなく、レースの結果に影響を与える多くの要因があることをたまにしか知りません。
まず第一に、ドライバーのトラックに関する知識は重要です。ドライバーは、適切に減速して安全かつ効率的にコーナーを通過できるように、急カーブがどこにあるかを知っている必要があります。高送り速度で金型を加工する工程において、加工されるCNCの軌道監視技術は、鋭い曲線の出現に関する情報を事前に取得することができ、この機能は同じ役割を果たします。
同様に、他のドライバーのアクションや不確実な要因に対するドライバーの感度は、CNCのサーボフィードバックの数と同様です。 CNCのサーボフィードバックには、主に位置フィードバック、速度フィードバック、電流フィードバックが含まれます。
ドライバーがトラックを運転するとき、アクションの継続性とブレーキをかけたり加速したりする能力は、ドライバーの現場でのパフォーマンスに非常に重要な影響を及ぼします。同様に、CNCシステムのベルの加速/減速および処理トラック監視機能は、急激な速度変化の代わりにゆっくりとした加速/減速を使用して、工作機械のスムーズな加速を保証します。
さらに、レーシングカーとCNCシステムの間には他にも類似点があります。レーシングエンジンのパワーはCNCドライブやモーターのパワーに似ており、レーシングカーの重量は機械工具の可動部品の重量と比較できます。レーシングカーの剛性と強度は機械工具のそれと同じです。特定のパスエラーを修正するCNCの機能は、レーン内の車を制御するドライバーの機能と非常によく似ています。
現在のCNCと同様の別の状況は、最速ではない車がしばしば完全に熟練したドライバーを必要とすることです。これまで、高速で切断しながら高い加工精度を保証できるのは、ハイエンドのCNCだけでした。現在では、ミディアムおよびローエンドのCNCが持つ機能も問題なく作業を完了することができます。ハイエンドCNCは現在入手可能な最高のパフォーマンスを備えていますが、使用しているローエンドCNCが同様の製品のハイエンドCNCと同じ処理特性を持っている可能性もあります。以前は、金型加工の最大送り速度を制限した要因はCNCでしたが、現在は機械工具の機械的構造です。工作機械がすでに性能限界に達している場合、より良いCNCはその性能を向上させません。
CNCシステムの固有の特性
以下は、現在の金型処理プロセスにおけるいくつかの基本的なCNC特性です。
1.曲線と表面の不均一な有理Bスプライン（NURBS）補間
この手法では、一連の短い直線を使用して曲線を合わせるのではなく、曲線に沿った補間を使用します。この技術の適用は非常に一般的になっています。金型業界で現在使用されている多くのCAMソフトウェアには、NURBS補間形式でパートプログラムを生成するオプションがあります。同時に、強力なCNCは、5軸補間機能および関連機能も提供します。これらの特性により、表面仕上げの品質が向上し、モーター操作のスムーズさが向上し、切断速度が向上し、部品処理プログラムが小さくなります。
2.小さい命令ユニット
ほとんどのCNCシステムは、1ミクロン以上のユニットを備えた工作機械のスピンドルにモーションおよび位置決めコマンドを送信します。この利点を改善するためにCPU処理能力を最大限に活用した後、一部のCNCシステムの最小命令ユニットは1ナノメートル（0.000001mm）に達することさえあります。コマンドユニットを1000分の1に減らすと、より高い加工精度が得られ、モーターがよりスムーズに動作します。モーターのスムーズな動作により、一部の工作機械はベッドの振動を増加させることなく、より高い加速度で動作することができます。
3.ベルカーブの加速/減速
Sカーブの加速/減速、またはクリープ制御とも呼ばれます。線形加速法と比較して、この方法は機械工具がより良い加速効果を得るのを可能にします。他の加速法と比較して、直線法や指数法もあり、釣鐘型曲線法では位置決め誤差が小さくなります。
4.トラックモニタリングを処理します
このテクノロジーは広く使用されています。このテクノロジーには、ローエンドの制御システムとハイエンドの制御システムの動作モードを区別する多くのパフォーマンスの違いがあります。一般的に、CNCは、より良い加速/減速制御を確実にするために、処理トラックを監視することによってプログラムの前処理を実現します。さまざまなCNCのパフォーマンスに応じて、処理されるトラックを監視するために必要なプログラムブロックの数は、2から数百まで変化します。これは主にパートプログラムの最短処理時間と加速/減速時間定数に依存します。一般的に、処理要件を満たすには、処理するトラック監視プログラムブロックが少なくとも15個必要です。
5.デジタルサーボ制御
デジタルサーボシステムの開発は非常に急速であるため、ほとんどの工作機械メーカーは、このシステムを工作機械のサーボ制御システムとして選択しています。このシステムを使用すると、CNCはサーボシステムをよりタイムリーに制御でき、工作機械のCNC制御がより正確になります。
デジタルサーボシステムの機能は次のとおりです。
- 1）電流ループ制御の改善と相まって、電流ループのサンプリング速度が増加し、それによってモーターの温度上昇が減少します。このようにして、モーターの寿命を延ばすだけでなく、ボールスクリューに伝達される熱を減らすことができ、それによってスクリューの精度が向上します。さらに、サンプリング速度を加速すると、速度ループのゲインも増加する可能性があり、これは工作機械の全体的なパフォーマンスの向上に役立ちます。
- 2）多くの新しいCNCは、高速シーケンスを使用してサーボループに接続するため、通信リンクを介して、CNCはモーターと駆動デバイスの動作に関する詳細情報を取得できます。これにより、工作機械のメンテナンス性能を向上させることができます。
- 3）連続位置フィードバックにより、高速送りでの高精度加工が可能です。 CNC計算の高速化により、位置フィードバックの速度がボトルネックになり、工作機械の動作速度が制限されます。従来のフィードバック方式では、CNCや電子機器の外部エンコーダーのサンプリング速度が変化するため、信号の種類によってフィードバック速度が制限されていました。シリアルフィードバックを使用すると、この問題は十分に解決されます。工作機械が高速で動作していても、正確なフィードバック精度を実現できます。
6.リニアモーター
近年、リニアモーターの性能と人気が大幅に向上し、多くのマシニングセンターでこの装置が採用されています。これまでに、Fanucは少なくとも1,000個のリニアモーターを設置しています。 GE Fanucのいくつかの高度な技術により、工作機械のリニアモーターの最大出力力は15,500N、最大加速度は30gになります。他の高度な技術の適用により、工作機械のサイズ、重量、および冷却効率が低下しました。これらすべての技術的進歩により、線形モーターは回転モーターと比較してより強力な利点があります：より高い加速/減速率;より正確な位置決め制御、より高い剛性;より高い信頼性;内部動的制御移動します。
追加の外部機能：オープンCNCシステム
オープンCNCシステムを使用した工作機械の開発は非常に迅速です。現在利用可能な通信システムの通信速度は比較的速いため、多くの種類のオープンCNC構造が出現します。オープンシステムの大部分は、標準的なPCのオープン性と従来のCNCの機能を組み合わせています。これの最大の利点は、工作機械のハードウェアが古くなったとしても、オープンCNCにより、既存のテクノロジーと処理要件に応じてパフォーマンスを変更できることです。他のソフトウェアの助けを借りて、オープンCNCに他の機能を追加することもできます。これらの特性は、金型処理と密接に関連している場合もあれば、金型処理とはほとんど関係がない場合もあります。通常の状況では、モールドショップで使用されるオープンCNCシステムには、次の一般的に使用される機能オプションがあります。
安価なネットワーク通信。
イーサネット;
適応制御機能;
バーコードリーダー、ツールシリアル番号リーダー、および/またはパレットシリアル番号システムを接続するためのインターフェイス。
多数のパートプログラムを保存および編集する機能。
ストレージプログラム制御情報の収集。
ファイル処理機能;
CAD / CAMテクノロジーの統合とワークショップの計画。
一般的な操作インターフェイス。
最後のポイントは非常に重要です。金型処理にはますます単純なCNCが必要になるためです。この概念で最も重要なことは、異なるCNCが同じ操作インターフェースを持っているということです。一般的に言えば、異なるタイプの機械工具と異なるメーカーによって製造された機械工具は異なるCNCインターフェースを使用するため、異なる機械工具のオペレーターは別々に訓練される必要があります。オープンCNCシステムは、ワークショップ全体が同じCNC制御インターフェースを使用する機会を生み出します。
これで、マシンツールの所有者は、C言語を理解していなくても、CNC操作用の独自のインターフェイスを設計できます。さらに、オープンシステムコントローラーにより、個々のニーズに応じてさまざまなマシン操作モードを設定できます。このようにして、オペレーター、プログラマー、および保守担当者は、それぞれの要件に従ってセットアップできます。使用中は、必要な特定の情報のみが画面に表示されます。この方法を使用すると、不要なページ表示を減らし、CNC操作を簡素化できます。
5軸加工
複雑な金型を製造する過程で、5軸加工がますます広く使用されるようになっています。 5軸加工を使用することで、部品の加工に必要な工具や工作工具の数を減らすことができ、加工に必要な機器の数を最小限に抑えながら、総加工時間を短縮できます。 CNCはますます強力になり、CNCメーカーはより多くの5軸機能を提供できるようになっています。
以前はハイエンドCNCでしか利用できなかった機能が、ミッドレンジ製品でも使用されるようになりました。 5軸加工技術を使用したことがないメーカーにとって、これらの機能を適用すると、5軸加工が容易になります。現在のCNCテクノロジーは5軸加工に使用されているため、5軸加工には次の利点があります。
特別なツールの必要性を減らします。
パートプログラムの終了後にツールオフセットを設定できるようにします。
後処理されたプログラムを異なるマシンツール間で交換できるように、一般的なプログラムの設計をサポートします。
仕上げの品質を向上させます。
構造の異なる工作機械に使用できるため、スピンドルとワークのどちらが中心点を中心に回転しているかをプログラムで指定する必要がありません。これはCNCパラメータによって解決されるためです。
球状ミリングカッター補正の例を使用して、5軸が金型処理に特に適している理由を説明できます。部品や工具がピボット軸を中心に回転するときの球形ミリングカッターのオフセットを正確に補正するには、CNCがカッターの補正量をX、Y、Z方向に動的に調整できる必要があります。ツールの切断接触の連続性を確保することは、仕上げの品質を向上させるのに有益です。
さらに、5軸CNCの使用は、スピンドルの周りのツールの回転に関連する特性、スピンドルの周りの部品の回転に関連する特性、およびオペレーターがツールベクトルを手動で変更できる特性にも現れます。
ツールの中心軸を回転軸として使用する場合、Z軸方向にオフセットされた元のツールの長さは、X、Y、およびZ方向のコンポーネントに分割されます。さらに、X軸およびY軸方向の元のツール直径オフセットも、X、Y、およびZ軸方向の3つのコンポーネントに分割されます。カッティングエンジニアリングでは、ツールは回転軸に沿ってフィード移動を実行できるため、ツールの方向が絶えず変化することを考慮して、これらすべてのオフセットを動的に更新する必要があります。
「ツール中心点プログラミング」と呼ばれるCNCのもう1つの機能により、プログラマーはツールのパスと中心点速度を定義できます。CNCは、回転軸と直線軸の方向を指示することにより、ツールがプログラムに従って移動することを保証します。この機能により、工具の変更に伴って工具の中心点が変化しなくなります。つまり、5軸加工では、工具オフセットを3軸加工のように直接入力できます。また、ポストプログラミングで説明することもできます。ツールの長さの変更。主軸を回転させることにより軸の運動特性を実現することにより、工具プログラミングの後処理が簡素化されます。
同じ機能を使用してワークピースを中央ピボットを中心に回転させることで、工作機械も回転運動を得ることができます。新開発のCNCは、パーツの動きに合わせて固定オフセットと回転座標軸を動的に調整できます。オペレーターが手動方式で工作機械のスローフィードを実現する場合、CNCシステムも重要な役割を果たします。新開発のCNCシステムでは、軸を工具ベクトルの方向に沿ってゆっくりと送り、工具先端の位置を変えずに工具先端ベクトルの方向を変えることもできます。
