수치 제어 기술의 발전은 상당히 빨라서 금형 가공의 생산성을 크게 높였으며, 그 중 연산 속도가 더 빠른 CPU 는 수치 제어 기술 발전의 핵심이다. CPU 의 향상은 컴퓨팅 속도의 향상뿐만 아니라 다른 측면에서 수치 제어 기술의 향상도 포함합니다. 최근 몇 년 동안 수치 제어 기술이 이렇게 큰 변화를 겪었기 때문에, 현재 수치 제어 기술이 금형 제조에 어떻게 적용되었는지 요약할 가치가 있다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)

프로그램 블록의 처리 시간 등 CNC 공급업체의 CPU 처리 속도 향상과 고도로 통합된 CNC 시스템에서의 고속 CPU 적용으로 인해 CNC 성능이 크게 향상되었습니다. 더 빠르고 예민한 시스템은 더 높은 프로그램 처리 속도를 달성한다. 사실, 상당히 높은 속도로 부품 가공 프로그램을 처리할 수 있는 시스템은 실행 과정에서 저속 가공 시스템과 같을 수 있습니다. 완벽한 기능을 갖춘 수치 제어 시스템에도 잠재적인 문제가 있기 때문입니다. 이러한 문제는 가공 속도를 제한하는 병목 현상이 될 수 있습니다.

현재, 대부분의 금형 공장은 고속 가공에 필요한 것은 단지 짧은 가공 시간만이 아니라는 것을 알고 있다. 여러 방면에서, 이 상황은 경주용 자동차를 운전하는 것과 비슷하다. 가장 빠른 차가 반드시 경기에서 이길까요? 가끔 관객들도 속도 외에 경기 결과에 영향을 미치는 요소가 많다는 것을 알고 있다.

첫째로, 경주에 대한 운전자의 이해는 매우 중요하다. 그는 급커브가 어디에 있는지 알아야 적당히 속도를 늦추고 안전하게 커브길을 통과할 수 있다. AG 속도로 금형을 가공하는 과정에서 CNC 의 궤적 모니터링 기술은 날카로운 곡선에 대한 정보를 미리 얻을 수 있어 같은 역할을 합니다.

마찬가지로, 다른 드라이브 동작 및 불확실성에 대한 드라이브 민감도는 수치 제어에서의 서보 피드백 횟수와 유사합니다. 수치 제어 시스템의 서보 피드백은 주로 위치 피드백, 속도 피드백 및 전류 피드백을 포함합니다.

운전자가 트랙을 돌아 다닐 때, 동작의 일관성, 능숙하게 브레이크를 밟고 가속할 수 있는지 여부는 운전자의 현장 표현에 매우 중요한 영향을 미친다. 마찬가지로, 디지털 제어 시스템의 벨형 감속과 궤적 모니터링 기능도 갑작스러운 속도 변화 대신 느린 감속으로 기계를 부드럽게 가속시킵니다.

이 밖에도 경주용 자동차와 수치 제어 시스템에는 또 다른 유사점이 있다. 레이싱 엔진의 전력은 디지털 제어 드라이브 및 모터와 유사하며, 레이싱의 무게는 공작 기계의 움직이는 부품의 무게와 비교할 수 있으며, 레이싱의 강성과 강도는 공작 기계와 유사합니다. CNC 가 특정 경로 오류를 수정하는 능력은 운전자가 차도에서 자동차를 제어하는 능력과 매우 유사합니다.

현재 CNC 와 비슷한 또 다른 경우는 가장 빠른 차가 아니며, 종종 포괄적인 기술 운전자가 필요하다는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 이전에는 고급 수치 제어만이 고속 절삭과 동시에 높은 가공 정확도를 보장할 수 있었다. 현재 중저급 수치 제어 기능도 원만하게 완성될 수 있다. 하이 엔드 CNC 는 현재 사용 가능한 최고의 성능이지만, 사용하는 로우 엔드 CNC 는 동급 제품의 하이 엔드 CNC 와 동일한 가공 특성을 가질 수도 있습니다. 이전에는 금형 가공의 최고 이송 속도를 제한하는 요인으로, 오늘은 작업셀의 기계 구조였다. 선반이 이미 성능 한계에 처해 있는 상황에서 아무리 좋은 수치라도 성능이 향상되지 않을 것이다.

수치 제어 시스템의 고유 특성

다음은 현재 몰드 머시닝 프로세스의 몇 가지 기본 CNC 피쳐입니다.

1. 곡선 및 표면에 대한 NURBS 보간

이 기술은 일련의 짧은 선 대신 곡선을 따라 보간을 사용하여 곡선을 맞춥니다. 이 기술의 응용은 이미 상당히 보편적이다. 현재 많은 금형 산업에서 사용되는 CAM 소프트웨어는 NURBS 보간 형식의 부품 프로그램을 생성하는 옵션을 제공합니다. 또한 강력한 CNC 는 5 축 보간 기능 및 관련 기능을 제공합니다. 이러한 특성은 표면 가공의 품질을 향상시키고, 모터 작동의 부드러움을 향상시키고, 절삭 속도를 높이고, 부품 가공 절차를 줄입니다.

2. 작은 명령 단위

대부분의 CNC 시스템은 1 미크론 이상의 단위로 작업셀 스핀들에 동작 및 위치 지정 명령을 전송합니다. CPU 처리 능력의 장점을 충분히 활용하고 나면 일부 수치 제어 시스템의 최소 명령 단위는 1 nm (0.00000 1mm) 에 도달할 수도 있습니다. 명령어 단위가 1000 배로 줄어들면 가공 정확도가 높아지고 모터 작동도 원활해집니다. 모터의 원활한 작동으로 일부 공작 기계는 침대의 진동을 증가시키지 않고 더 높은 가속도로 작동할 수 있습니다.

벨 곡선 가속/감속

S 곡선 가속/감속 또는 크롤링 컨트롤이라고도 합니다. 이 방법을 사용하면 직선 가속법보다 작업셀에 더 나은 가속 효과를 얻을 수 있습니다. 벨 곡선 모드는 다른 가속 모드 (선형 및 지수 모드 포함) 보다 위치 오차가 적습니다.

4. 처리할 추적 모니터링

이 기술은 이미 광범위하게 적용되었으며, 많은 성능상의 차이가 있어 저수준 제어 시스템에서의 작동 모드와 고급 제어 시스템의 작동 모드를 구별합니다. 일반적으로 CNC 는 더 나은 가속 및 감속 제어를 보장하기 위해 가공 궤적을 모니터링하여 프로그램을 사전 처리하는 것입니다. 다른 CNC 의 성능에 따라 가공 궤적을 모니터링하는 데 필요한 프로그램 블록 수가 2 개에서 100 개로 다양합니다. 주로 부품 프로그램의 최소 가공 시간과 가속 및 감속 시간 상수에 따라 달라집니다. 일반적으로 가공 요구 사항을 충족하기 위해서는 최소한 15 개의 궤적 모니터를 처리해야 합니다.

5 디지털 서보 제어

디지털 서보 시스템이 너무 빠르게 발전하여 대부분의 공작 기계 제조업체는 시스템을 공작 기계의 서보 제어 시스템으로 선택했습니다. 이 시스템을 사용하면 CNC 가 서보 시스템을 적시에 제어할 수 있고 CNC 는 작업셀을 더 정확하게 제어할 수 있습니다.

디지털 서보 시스템의 기능은 다음과 같습니다.

1) 전류 링의 샘플링 속도를 높이고 전류 루프 제어 개선을 추가하여 모터의 온도 상승을 줄입니다. 이렇게 하면 모터의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 볼 스크류로 전달되는 열을 줄여 스크류의 정확도를 높일 수 있습니다. 또한 샘플링 속도가 빨라지면 속도 링의 이득이 향상되어 작업셀의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.

2) 많은 새로운 CNC 시스템이 고속 시퀀스를 사용하여 서보 루프에 연결되므로 CNC 는 통신 링크를 통해 모터 및 드라이브 작동에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다. 이렇게하면 공작 기계의 유지 보수 성능이 향상됩니다.

3) 연속 위치 피드백을 통해 고속 이송 하에서 고정밀 가공을 수행할 수 있습니다. 숫자 제어 작동 속도의 가속화로 위치 피드백의 속도가 기계 작동 속도를 제한하는 병목 현상이 됩니다. 기존의 피드백 모드에서는 전자 장치의 CNC 및 외부 인코더 샘플링 속도가 변경됨에 따라 피드백 속도가 신호 유형에 의해 제한됩니다. 직렬 피드백을 이용하면 이 문제가 잘 해결될 것이다. 기계가 고속으로 작동해도 정확한 피드백 정밀도를 얻을 수 있다.

6. 선형 모터

최근 몇 년 동안, 선형 모터의 작업 성능과 보급도가 크게 향상되었기 때문에 많은 머시닝 센터에서 이 장치를 사용했습니다. 지금까지 Fanuc 에는 최소한 1000 대의 직선모터가 설치되어 있다. GE Fanuc 의 일부 첨단 기술을 통해 선형 모터의 최대 출력력 15500n, 최대 가속 30g 를 만들 수 있습니다. 기타 첨단 기술의 응용은 공작기계의 크기와 무게를 줄이고 냉각 효율을 크게 높였다. 이러한 모든 기술적 진보는 직선 모터가 회전 모터보다 더 강한 장점을 제공합니다. 즉, 더 높은 플러스-마이너스 속도입니다. 보다 정확한 위치 제어, 더 높은 강성; 신뢰성 향상 내부 동적 제동.

외부 추가 기능: 개방형 CNC 시스템

개방형 CNC 시스템 공작 기계가 빠르게 발전했습니다. 현재 사용 가능한 통신 시스템은 비교적 통신 속도가 빠르기 때문에 많은 유형의 개방형 CNC 구조가 있습니다. 대부분의 오픈 시스템은 표준 PC 의 개방성과 기존 CNC 의 기능을 결합합니다. 이렇게 하는 가장 큰 장점은 작업셀의 하드웨어가 시대에 뒤떨어진 경우에도 개방형 디지털 제어를 통해 기존 기술 및 가공 요구 사항에 따라 성능을 변경할 수 있다는 것입니다. 다른 소프트웨어의 도움을 받아 개방형 수치 제어 시스템에 추가 기능을 추가할 수 있습니다. 이러한 특성은 금형 가공과 밀접하게 관련될 수 있지만 금형 가공과는 관계가 없습니다. 일반적으로 금형 공장에서 사용되는 개방형 수치 제어 시스템에는 다음과 같은 몇 가지 일반적인 기능 옵션이 있습니다.

저비용 네트워크 통신

이더넷;

적응 제어 기능;

바코드 리더, 커터 일련 번호 리더 및/또는 트레이 일련 번호 시스템을 연결하는 인터페이스입니다.

많은 수의 부품 프로그램을 저장하고 편집하는 기능

아카이버 제어 정보 수집

파일 처리 기능

CAD/CAM 기술 및 작업장 계획 통합:

범용 조작 인터페이스.

마지막 요점은 매우 중요하다. 금형 가공으로 인해 조작이 간단한 CNC 에 대한 수요가 갈수록 커지고 있기 때문이다. 이 개념에서 가장 중요한 것은 다른 CNC 가 같은 조작 인터페이스를 가지고 있다는 것이다. 일반적으로, 서로 다른 기계 작업자는 서로 다른 제조업체에서 생산하는 서로 다른 유형의 기계 및 기계가 서로 다른 수치 제어 인터페이스를 사용하기 때문에 별도로 교육해야 합니다. 개방형 수치 제어 시스템은 전체 작업장에서 동일한 수치 제어 인터페이스를 사용할 수 있는 기회를 제공합니다.

이제 작업셀 소유자는 C 언어를 몰라도 자체 인터페이스를 설계하여 수치 제어 작업을 수행할 수 있습니다. 또한 오픈 시스템의 컨트롤러를 사용하면 개인의 필요에 따라 서로 다른 기계 작동 모드를 설정할 수 있습니다. 이렇게 하면 운영자, 프로그래머, 유지 보수 인원이 모두 자신의 요구에 따라 설정할 수 있다. 를 사용하면 화면에 필요한 특정 정보만 표시됩니다. 이렇게 하면 불필요한 페이지 표시를 줄이고 CNC 작업을 단순화할 수 있습니다.

5 축 가공

복잡한 금형을 만드는 과정에서 5 축 가공의 응용이 점점 더 광범위해지고 있다. 5 축 머시닝을 사용하면 부품을 가공하는 데 필요한 공구 또는 작업셀의 수를 줄일 수 있으며 머시닝 중에 필요한 장비 수가 최소화되고 총 가공 시간이 줄어듭니다. 숫자 조절의 기능이 점점 더 강해지면서, 숫자 제어 업체들은 더 많은 5 축 기능을 제공할 수 있게 되었다.

예전에는 고급 수치 제어에만 기능이 있었는데, 지금은 중급 제품도 있습니다. 이러한 기능을 적용하면 5 축 머시닝 기술을 사용한 적이 없는 공급업체에게 5 축 머시닝을 쉽게 수행할 수 있습니다. 현재 수치 제어 기술은 5 축 머시닝에 적용되어 5 축 머시닝에 다음과 같은 장점이 있습니다.

특수 도구에 대한 수요 감소

부품 프로그램을 완료한 후 공구 오프셋을 설정할 수 있습니다.

사후 처리 프로그램을 서로 다른 작업셀 간에 교환할 수 있도록 공통 프로그램 설계를 지원합니다.

마감 품질을 높이다.

서로 다른 구조의 작업셀에 사용할 수 있으므로 프로그램에서 주 축인지 가공소재가 중심점을 중심으로 회전하고 있는지 설명할 필요가 없습니다. 왜냐하면 이것은 CNC 의 매개변수로 해결될 것이기 때문이다.

구면 밀링 커터의 보정 예를 사용하여 5 축이 몰드 가공에 특히 적합한 이유를 설명할 수 있습니다. 부품과 커터가 중심 피봇을 중심으로 회전할 때 구형 밀링 커터의 오프셋을 정확하게 보정하려면 CNC 에서 x, y 및 z 방향으로 공구 보정 양을 동적으로 조정할 수 있어야 합니다. 공구 접촉점의 연속성을 보장하면 마무리 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

또한 5 축 숫자 제어의 사용은 커터가 주 축을 중심으로 회전하는 것과 관련된 특성, 부품이 주 축을 중심으로 회전하는 것과 관련된 특성, 작업자가 공구 벡터를 수동으로 변경할 수 있도록 하는 특성에도 나타납니다.

커터의 중심 축이 회전 축으로 사용되는 경우 z 축 방향의 원래 공구 길이 오프셋은 x, y, z 의 세 컴포넌트로 나누어집니다. 또한 x 축과 y 축의 원래 공구 지름 오프셋은 x 축, y 축, z 축의 세 컴포넌트로 나누어집니다. 절삭 엔지니어링에서 공구는 회전축 방향으로 이동할 수 있기 때문에 이러한 모든 오프셋은 끊임없이 변경되는 커터의 방향을 설명하기 위해 동적으로 업데이트되어야 합니다.

CNC 의 또 다른 기능인 공구 센터 프로그래밍은 프로그래머가 공구의 경로와 중심 속도를 정의할 수 있도록 합니다. CNC 는 회전 축과 직선 축 방향의 명령을 통해 공구가 프로그램 동작을 따르도록 합니다. 이 특성을 사용하면 커터의 중심점이 더 이상 커터의 변화에 따라 변경되지 않습니다. 즉, 5 축 머시닝에서는 3 축 머시닝에서처럼 커터의 오프셋을 직접 입력할 수 있으며 공구 길이의 변경은 다시 포스트 프로세싱을 통해 해석할 수 있습니다. 스핀들을 회전하여 회전축을 구현하는 이러한 동작 특성으로 공구 프로그래밍의 사후 처리가 간소화됩니다.

같은 기능을 사용하면 가공소재가 중심 지렛대를 중심으로 회전하고 작업셀도 회전 동작을 얻을 수 있습니다. 새로 개발된 CNC 는 부품의 동작에 맞게 고정 간격띄우기 및 회전 축을 동적으로 조정할 수 있습니다. 작업자가 수동 방식으로 작업셀의 느린 이송을 실현할 때 수치 제어 시스템도 중요한 역할을 합니다. 새로 개발된 CNC 시스템을 사용하면 축이 공구 벡터의 방향으로 천천히 이송될 수 있으며 팁 위치를 변경하지 않고 공구 벡터의 방향을 변경할 수 있습니다 (위 그림 참조).

이러한 기능을 통해 작업자는 5 축 가공 기계를 사용할 때 금형 업계에서 널리 사용되는 3+2 프로그래밍 방법을 쉽게 사용할 수 있습니다. 그러나 새로운 5 축 가공 기능이 점진적으로 개발되고 이 기능이 하나씩 수용됨에 따라 실제 5 축 몰드 가공 기계가 더욱 보편화될 수 있습니다.