¿Cuáles son las perspectivas de empleo para la programación y operación de máquinas herramienta CNC?
Tendencias de desarrollo de sistemas CNC
Ha pasado medio siglo desde que el primer sistema CNC experimental fue desarrollado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts en Estados Unidos en 1952. Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica y la tecnología de control, los sistemas CNC actuales se han vuelto muy poderosos. Al mismo tiempo, el desarrollo de la tecnología de procesamiento y algunas otras tecnologías relacionadas ha planteado nuevos requisitos para el desarrollo y progreso de los sistemas CNC.
Una de las tendencias: los sistemas CNC se están desarrollando hacia una arquitectura abierta
Desde la década de 1990, debido al rápido desarrollo de la tecnología informática, se ha promovido que la tecnología CNC se actualice más rápidamente. Muchos fabricantes de sistemas CNC en el mundo utilizan los ricos recursos de software y hardware de las PC para desarrollar una nueva generación de sistemas CNC con arquitectura abierta. La arquitectura abierta hace que el sistema CNC sea más versátil, flexible, adaptable y escalable, y puede realizar fácilmente inteligencia y redes. En los últimos años, muchos países han investigado y desarrollado sistemas de este tipo, como la "Arquitectura de controlador de máquinas herramienta/estación de trabajo de próxima generación" (NGC), dirigida conjuntamente por el Centro Nacional de Fabricación Científica (NCMS) y la Fuerza Aérea, y la "Arquitectura de Automatización" de la Unión Europea. Sistema" "Arquitectura Abierta" OSACA, plan OSEC de Japón, etc. La arquitectura abierta puede hacer un uso extensivo de la tecnología de microcomputadoras de uso general, haciendo que la programación, el funcionamiento y las actualizaciones tecnológicas sean más simples y rápidas. La nueva generación de sistemas CNC con arquitectura abierta, su hardware, software y especificaciones de bus están abiertos al mundo exterior. Los fabricantes y usuarios de sistemas CNC pueden integrar el sistema basándose en estos recursos abiertos. La configuración flexible de acuerdo con las necesidades reales de los sistemas CNC brinda gran comodidad, promueve el desarrollo y la aplicación generalizada de múltiples grados y variedades de sistemas CNC y acorta en gran medida el ciclo de desarrollo y producción. Al mismo tiempo, este sistema CNC se puede actualizar con actualizaciones de CPU, mientras que la estructura puede permanecer sin cambios.
Tendencia 2: los sistemas CNC se desarrollan en la dirección del CNC suave
Ahora, existen principalmente los siguientes cuatro tipos de sistemas CNC que se utilizan actualmente en sitios industriales, que representan diferentes desarrollos en CNC. En la etapa de tecnología, después de analizar diferentes tipos de sistemas CNC, se descubrió que los sistemas CNC no solo se están desarrollando desde una arquitectura cerrada a una arquitectura abierta, sino también desde un CNC duro a un CNC blando.
Sistemas CNC tradicionales, como sistema FANUC 0, sistema MITSUBISHI M50, sistema SINUMERIK 810M/T/G, etc. Este es un sistema CNC de arquitectura cerrada dedicado. Actualmente, este tipo de sistemas todavía ocupa la mayor parte del mercado manufacturero. Sin embargo, debido al desarrollo de sistemas CNC de arquitectura abierta, el mercado de los sistemas CNC tradicionales se está viendo desafiado y ha disminuido gradualmente.
Sistemas CNC abiertos con estructura "PC embebido NC", como FANUC18i, sistema 16i, sistema SINUMERIK 840D, sistema Num1060, AB 9/360 y otros sistemas CNC. Este es un producto desarrollado por algunos fabricantes de sistemas CNC combinando la tecnología de software CNC acumulada a lo largo de los años con los ricos recursos de software de las computadoras actuales. Tiene cierto grado de apertura, pero debido a que su parte NC sigue siendo un sistema CNC tradicional, los usuarios no pueden intervenir en el núcleo del sistema CNC. Este tipo de sistema tiene una estructura compleja, funciones potentes y es caro.
El sistema CNC abierto con la estructura de "NC integrado en PC" está compuesto por una tarjeta de control de movimiento de arquitectura abierta y una máquina PC. Este tipo de tarjeta de control de movimiento generalmente utiliza DSP de alta velocidad como CPU y tiene fuertes capacidades de control de movimiento y control PLC. Es un sistema CNC en sí mismo y puede usarse solo. Su biblioteca de funciones abierta permite a los usuarios desarrollar y construir los sistemas de control necesarios por su cuenta bajo la plataforma WINDOWS. Por lo tanto, esta tarjeta de control de movimiento de estructura abierta se usa ampliamente en diversos campos del control de automatización de fabricación. Por ejemplo, el sistema CNC PMAC-NC construido por la empresa estadounidense Delta Tau utilizando una tarjeta de control de movimiento multieje PMAC, y el CNC MAZATROL 640 construido por la empresa japonesa MAZAK utilizando MELDASMAGIC 64 de Mitsubishi Electric, etc.
Sistema CNC abierto SOFT Se trata de un sistema CNC con la última arquitectura abierta. Proporciona a los usuarios la mayor elección y flexibilidad. Todo su software CNC está instalado en la computadora, y la parte de hardware es solo una interfaz universal estandarizada entre la computadora, el servoaccionamiento y las E/S externas. Al igual que se pueden instalar en su computadora varias marcas de tarjetas de sonido y los controladores correspondientes.
Los usuarios pueden utilizar el kernel CNC abierto en la plataforma WINDOWS NT para desarrollar diversas funciones necesarias para formar varios tipos de sistemas CNC de alto rendimiento. En comparación con los sistemas CNC anteriores, el sistema CNC abierto SOFT tiene la relación rendimiento-precio más alta, por lo tanto. más viable. Reemplazar hardware complejo con inteligencia de software se está convirtiendo en una tendencia importante en el desarrollo de sistemas CNC contemporáneos. Entre sus productos típicos se encuentran el Open CNC de la empresa estadounidense MDSI, el PA8000 NT de la empresa alemana Power Automation, etc.
Tendencia 3: el rendimiento del control del sistema CNC se está desarrollando hacia la inteligencia
La inteligencia es una dirección general para el desarrollo de la tecnología de fabricación en el siglo XXI. Con la penetración y el desarrollo de la inteligencia artificial en el campo de la informática, los sistemas CNC han introducido los mecanismos de control de control adaptativo, sistemas difusos y redes neuronales. No solo tienen programación automática, control anticipativo, control difuso, control de aprendizaje, control adaptativo y proceso. parámetros Tiene funciones como generación automática, compensación de herramienta tridimensional y compensación dinámica de parámetros de movimiento. La interfaz hombre-máquina es extremadamente amigable y tiene un sistema experto en diagnóstico de fallas para mejorar aún más las funciones de autodiagnóstico y monitoreo de fallas. . El accionamiento de CA del husillo inteligente del servosistema y el servodispositivo de alimentación inteligente pueden identificar automáticamente la carga y optimizar y ajustar los parámetros automáticamente.
Hay muchos sistemas de procesamiento de corte inteligentes bajo investigación en el mundo, entre los cuales es representativa la solución de procesamiento inteligente para taladrado de la Asociación de Investigación de Dispositivos CNC Inteligentes de Japón.
Tendencia nº 4: los sistemas CNC evolucionan hacia la creación de redes
La red de sistemas CNC se refiere principalmente a la conexión de red y el control de red entre el sistema CNC y otros sistemas de control externos o computadoras host. . Los sistemas CNC generalmente se orientan primero al sitio de producción y a la LAN interna de la empresa, y luego al exterior de la empresa a través de Internet. Esta es la llamada tecnología Internet/Intranet.
Con la madurez y el desarrollo de la tecnología de redes, la industria ha propuesto recientemente el concepto de fabricación digital. La fabricación digital, también conocida como "manufactura electrónica", es uno de los símbolos de la modernización de las empresas de fabricación de maquinaria y es también el método de suministro estándar para los fabricantes internacionales de máquinas herramienta avanzadas en la actualidad. Con la adopción generalizada de la tecnología de la información, cada vez más usuarios domésticos requieren servicios de comunicación remota y otras funciones al importar máquinas herramienta CNC.
La conexión en red de sistemas CNC ha promovido aún más el desarrollo de tecnología de fabricación automatizada y flexible. Los sistemas de fabricación modernos y flexibles parten de puntos (máquinas CNC independientes, centros de mecanizado y máquinas herramienta de procesamiento de compuestos CNC) y líneas (FMC). , FMS, FTL, FML) se desarrolla en la dirección de superficie (isla de fabricación independiente, FA en taller de sección) y entidad (CIMS, sistema de fabricación integrado de red distribuida). La tecnología de automatización flexible tiene como objetivo facilitar la conexión en red y la integración, y también se centra en fortalecer el desarrollo y la mejora de la tecnología unitaria de máquinas herramienta CNC y sus sistemas de fabricación flexibles que se pueden conectar fácilmente con CAD, CAM, CAPP y MTS, y desarrollarse en el. dirección de la integración de la información. Sistemas de red Desarrollar hacia la apertura, la integración y la inteligencia.
Tendencia 5: los sistemas CNC evolucionan hacia una alta confiabilidad
Con la aplicación cada vez más generalizada de la red de máquinas herramienta CNC, la alta confiabilidad de los sistemas CNC se ha convertido en el objetivo de los fabricantes de sistemas CNC. Para una fábrica sin personal que trabaja dos turnos al día, si se requiere trabajar continuamente dentro de 16 horas y la tasa sin fallas es superior a P(t) = 99%, entonces el tiempo medio de funcionamiento sin problemas MTBF de la máquina CNC La herramienta debe tener más de 3000 horas. Solo estamos hablando de una determinada máquina herramienta CNC. Por ejemplo, la relación de tasa de falla de la máquina principal y el sistema CNC es de 10:1 (la confiabilidad de la máquina CNC es un orden de magnitud mayor que la de la máquina principal). . En este momento, el MTBF del sistema CNC debe ser superior a 33333,3 horas, y el MTBF del dispositivo CNC, el husillo y el variador debe ser superior a 100.000 horas. Para toda la línea de producción, los requisitos de fiabilidad son aún mayores.
En la actualidad, el valor MTBF de los dispositivos CNC extranjeros ha alcanzado más de 6.000 horas y el dispositivo de accionamiento ha alcanzado más de 30.000 horas. Sin embargo, se puede ver que todavía hay una brecha con respecto al ideal. meta.
Tendencia nº 6: los sistemas CNC se están desarrollando en la dirección del compuesto
En el proceso de procesamiento de piezas, se consume mucho tiempo inútil en el transporte, carga y descarga de la pieza. instalación y ajuste, cambio de herramientas y husillo Para reducir al máximo la pérdida de tiempo en términos de aceleración y reducción de velocidad, la gente espera integrar diferentes funciones de procesamiento en la misma máquina herramienta. Por lo tanto, las máquinas herramienta con múltiples funciones se han convertido en una. tipo de máquina en rápido desarrollo en los últimos años.
El concepto de procesamiento compuesto de máquina herramienta en el campo de la fabricación flexible significa que después de sujetar la pieza de trabajo una vez, la máquina herramienta puede realizar automáticamente un procesamiento multiproceso del mismo tipo de método de proceso o diferentes tipos de Métodos de proceso de acuerdo con el programa de mecanizado CNC para completar el proceso. Los procesos de mecanizado principales o incluso todos de una pieza de forma compleja incluyen torneado, fresado, taladrado, taladrado, rectificado, roscado, escariado y escariado.
El software del sistema CNC común utiliza diferentes versiones de software para diferentes tipos de máquinas herramienta. Por ejemplo, el sistema 810M y el sistema 802D de Siemens tienen versiones de torno y fresadora. Los requisitos compuestos promueven la integración de las funciones del sistema CNC. En la actualidad, los principales desarrolladores de sistemas CNC pueden proporcionar sistemas CNC de máquinas herramienta compuestas de alto rendimiento.
Tendencia 7: Los sistemas CNC se están desarrollando hacia el varillaje multieje
Dado que al procesar superficies de forma libre, las máquinas herramienta controladas por varillaje de 3 ejes no pueden evitar la cabeza esférica con un corte. velocidad cercana a cero. El extremo de la fresa participa en el corte, lo que a su vez tiene un efecto destructivo en la calidad del procesamiento de la pieza de trabajo. El control del varillaje de 5 ejes es relativamente simple para la programación CNC de la fresa de extremo esférico. , y puede permitir que la fresa de extremo esférico fresa superficies curvas tridimensionales en el proceso. Mantenga siempre una velocidad de corte razonable, mejorando así significativamente la rugosidad de la superficie procesada y aumentando en gran medida la eficiencia del procesamiento. esfuerzo para desarrollar sistemas CNC de varillaje de 5 ejes y 6 ejes. Con el sistema CNC de varillaje de 5 ejes y con la madurez y la creciente popularidad del software de programación, los centros de mecanizado de control de varillaje de 5 ejes y las fresadoras CNC se han convertido en un punto de desarrollo actual. .
Recientemente, importantes desarrolladores de sistemas extranjeros han logrado grandes avances en la investigación de sistemas de control de varillaje de 6 ejes. En los centros de mecanizado de varillaje de 6 ejes, se pueden utilizar herramientas no giratorias para procesar superficies tridimensionales. cualquier forma Y la profundidad de corte puede ser muy fina, pero la eficiencia del procesamiento es demasiado baja y es difícil ser práctico.
El desarrollo de la tecnología electrónica, la tecnología de la información, la tecnología de redes y la tecnología de control difuso ha mejorado enormemente el nivel técnico de la nueva generación de sistemas CNC, ha promovido el vigoroso desarrollo de la industria de las máquinas herramienta CNC y también promovió el rápido desarrollo de la tecnología de fabricación moderna. El rendimiento de las máquinas herramienta CNC ha logrado grandes avances en términos de alta velocidad, alta precisión, alta confiabilidad, compuestos, en red, inteligentes, flexibles y ecológicos. La fabricación moderna está marcando el comienzo de una nueva revolución tecnológica.