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CNC的技术应用与内在特性

发布者:管理员  发布时间:2018-12-21 9:50:14  发布次数:[]

      CNC技术的发展相当迅速,这大大提高了模具加工的生产率,其中运算速度更快捷的CPU是CNC技术发展的核心。CPU的改进不仅仅是运算速度的提高,而且速度本身也涉及到了其它方面CNC技术的改进。正因为近几年CNC技术发生了如此大的变化,才值得我们对当前CNC技术在模具制造业的应用情况作一个综述。 
       程序块处理时间及其它由于CPU处理速度的提高,以及CNC制造商将高速度CPU应用到高度集成化的CNC系统中, CNC的性能有了显著的改善。反应更快、更灵敏的系统实现的不仅仅是更高的程序处理速度。事实上,一个能够以相当高的速度处理零件加工程序的系统在运行过程中也有可能象一个低速处理系统,因为即使是功能完备的CNC系统也存在着一些潜在的问题,这些问题有可能成为限制加工速度的瓶颈。 
       目前大多数模具厂都意识到高速加工需要的不仅仅是较短的加工程序处理时间。在很多方面,这种情况和赛车的驾驶很相似。速度最快的赛车就一定能赢得比赛吗?即使是一个偶尔才观看车赛的观众都知道除速度以外,还有许多因素影响着比赛的结果。 
       首先,车手对于赛道的了解程度很重要:他必须知道何处有急转弯,以便能恰如其分地减速,从而安全高效地通过弯道。在采用高进给速度加工模具的过程中,CNC中的待加工轨迹监控技术可预先获取锐曲线出现的信息,这一功能起着同样的作用。 

 

CNC系统的内在特性 
以下是目前模具加工过程中的一些基本的CNC特性: 
1. 曲线曲面的非均匀有理B样条(NURBS)插补 
       该项技术采用沿曲线插补的方式,而不是采用一系列短直线来拟合曲线。这一技术的应用已经相当普遍。许多模具行业目前使用的CAM软件都提供了一个选项,即生成NURBS插补格式的零件程序。同时,功能强大的CNC还提供了五轴插补功能以及与此相关的特性。这些性能提高了表面精加工的质量,改善了电机运行的平稳度,提高了切削速度,并使零件加工程序更小。 
2. 更小的指令单位 
      大多数的CNC系统向机床主轴传递运动和定位指令的单位不小于1微米。在充分利用CPU处理能力提高这一优势后,一些CNC系统的最小指令单位甚至可达到1纳米(0.000001mm)。在指令单位缩小1000倍后,可获得更高的加工精度,可使电机运行得更平稳。电机运行的平稳使得一些机床能够在床身振动不加大的前提下,以更高的加速度运行。 
3. 钟形曲线加速/减速 
      也称作为S曲线加速/减速,或爬行控制。与使用直线加速方式相比,这种方式可使机床获得更好的加速效果。与其它加速方式相比,也包括直线方式和指数方式,采用钟形曲线方式可获得更小的定位误差。 
4. 待加工轨迹监控 
       这一技术已被广泛使用,该技术具有众多性能差异,使其在低档控制系统中的工作方式与高档控制系统中的工作方式得以区别开来。总的来讲, CNC就是通过加工轨迹监控来实现对程序的预处理,以此来确保能获得更优异的加速/减速控制。根据不同的CNC的性能,待加工轨迹监控所需的程序块数量从两个到上百个不等,这主要取决于零件程序的最短加工时间和加速/减速的时间常数。一般而言,要想满足加工要求,至少需要十五个待加工轨迹监控程序块。 
5. 数字伺服控制 
      数字伺服系统的发展如此迅速,以至于大多数机床制造商都选择该系统作为机床的伺服控制系统。使用该系统后,CNC能够更及时地控制伺服系统,而且CNC对机床的控制也变得更精确。 
      CNC另一项被称为“刀具中心点编程”的特性,允许编程人员定义刀具的路径和中心点速度,CNC通过旋转轴和直线轴方向的命令来保证刀具按照程序运动。这一特性使得刀具的中心点不再随刀具的变化而变化,这也意味着:在五轴加工中可以象三轴加工一样直接输入刀具的偏置,还可以通过再一次后置程序来说明刀具长度的改变。这种通过使主轴旋转来实现转轴的运动特性简化了刀具的编程后置处理。 

       利用同样的功能,使工件绕中枢轴旋,机床也可以获得旋转运动。新研制的CNC能够通过动态地调整固定偏置和旋转坐标轴来配合零件的运动。当操作人员采用手动方式来实现机床的慢速进给时,CNC系统同样起着重要的作用。新研制的CNC系统同样允许轴沿着刀具向量的方向缓慢进给,在没有刀尖位置变化的前提下,还允许改变刀尖向量的方向。 
       这些特性使得操作人员在使用五轴加工机床的过程中,能够很容易地使用目前在模具业广泛使用的3+2编程法。然而,随着新的五轴加工功能的逐渐发展和这种功能逐浙被接受,真正的五轴模具加工机床可能会更普遍。


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