W ostatnich latach pięcioosiowe centra obróbcze CNC są coraz szerzej stosowane w różnych dziedzinach. W praktycznych zastosowaniach, gdy ludzie napotykają problem wysokiej wydajności i wysokiej jakości przetwarzania złożonych części o specjalnym kształcie, technologia połączeń pięcioosiowych jest niewątpliwie ważnym środkiem do rozwiązania takich problemów. Coraz więcej producentów szuka sprzętu pięcioosiowego, który zapewnia wysoką wydajność i wysoką jakość obróbki. Ale czy naprawdę wiesz wystarczająco dużo o obróbce pięcioosiowej?
01
Budowa mechaniczna obrabiarki pięcioosiowej
Aby naprawdę zrozumieć obróbkę pięcioosiową, musimy najpierw zrozumieć, czym jest pięcioosiowa obrabiarka. Obrabiarka pięcioosiowa (obróbka 5-osiowa), jak sama nazwa wskazuje, odnosi się do dodania dwóch osi obrotowych do trzech wspólnych osi liniowych X, Y i Z. Dwie osie obrotowe w trzech osiach A, B i C oś ma różne tryby ruchu, aby spełnić wymagania techniczne różnych produktów.
Jeśli chodzi o konstrukcję mechaniczną 5-osiowego centrum obróbczego, producenci obrabiarek zawsze byli niestrudzenie zaangażowani w opracowywanie nowych trybów ruchu, aby sprostać różnym wymaganiom. W oparciu o różne typy pięcioosiowych obrabiarek dostępnych obecnie na rynku, chociaż istnieją różne typy konstrukcji mechanicznych, istnieją głównie następujące typy:
1. Dwie współrzędne obrotu bezpośrednio sterują kierunkiem osi narzędzia (podwójna głowica obrotowa).
zdjęcie
2. Dwie osie współrzędnych znajdują się na górze narzędzia, ale oś obrotu nie jest prostopadła do osi liniowej (typ z opadającą głowicą).
3. Dwie współrzędne obrotu bezpośrednio kontrolują obrót przestrzeni (forma podwójnego stołu obrotowego).
4. Dwie osie współrzędnych znajdują się na stole, ale oś obrotu nie jest prostopadła do osi liniowej (typ stołu pionowego).
zdjęcie
5. Jedna z dwóch współrzędnych obrotu działa na narzędzie, a druga na obrabiany przedmiot (jedno wahadło i jeden obrót).
*Termin: Jeśli oś obrotu nie jest prostopadła do osi liniowej, jest to uważane za oś „wcinającą się”.
Po obejrzeniu pięcioosiowych obrabiarek z tymi strukturami uważam, że powinniśmy zrozumieć, co i jak poruszają się pięcioosiowe obrabiarki. Czym jednak może charakteryzować się tak zróżnicowana konstrukcja obrabiarki podczas obróbki? Jakie są zalety w porównaniu z tradycyjnymi trójosiowymi obrabiarkami? Następnie przyjrzyjmy się świecącym punktom pięcioosiowej obrabiarki.
02
Wiele zalet obróbki pięcioosiowej
Mówiąc o charakterystyce obrabiarek pięcioosiowych konieczne jest porównanie ich z tradycyjnymi urządzeniami trójosiowymi. Sprzęt do obróbki trójosiowej jest stosunkowo powszechny w produkcji i istnieje kilka form, takich jak pionowe, poziome i portalowe. Typowe metody przetwarzania obejmują obróbkę krawędzi końcowej frezu czołowego i obróbkę krawędzi bocznej. Profilowanie noży kulistych itp. Ale bez względu na to, która forma lub metoda ma wspólną cechę, czyli kierunek osi narzędzia pozostaje niezmieniony podczas procesu obróbki, a obrabiarka może osiągnąć narzędzie tylko w przestrzeni kartezjańskiej współrzędne poprzez interpolację trzech osi liniowych ruchu X, Y i Z. w dziale. W związku z tym w przypadku następujących produktów obnażają się wady obrabiarek trójosiowych, takie jak niska wydajność, słaba jakość powierzchni, a nawet brak możliwości obróbki.
W porównaniu z trójosiowym sprzętem do obróbki CNC, pięcioosiowe obrabiarki CNC mają następujące zalety:
1. Utrzymuj narzędzie w najlepszym stanie skrawania i poprawiaj warunki skrawania
Jak pokazano na powyższym rysunku, w trybie cięcia trójosiowego na lewym rysunku, gdy narzędzie tnące przesuwa się do góry lub krawędzi przedmiotu obrabianego, stan cięcia stopniowo się pogarsza. Aby utrzymać optymalne warunki cięcia również tutaj, wymagany jest stół obrotowy. A jeśli chcemy całkowicie obrobić nieregularną płaszczyznę, stół trzeba wielokrotnie obracać w różnych kierunkach. Można zauważyć, że obrabiarka pięcioosiowa może również uniknąć sytuacji, w której prędkość linii punktu środkowego frezu z końcówką kulistą wynosi 0 i uzyskać lepszą jakość powierzchni.
2. Skutecznie unikaj zakłóceń narzędzia
Jak pokazano na powyższym rysunku, w przypadku części, takich jak wirniki, łopatki i łopaty stosowane w przemyśle lotniczym, sprzęt trójosiowy nie może spełnić wymagań procesu z powodu zakłóceń. Obrabiarka pięcioosiowa może być zadowolona. Jednocześnie pięcioosiowa obrabiarka może również wykorzystywać krótsze narzędzia do obróbki, poprawiać sztywność systemu, zmniejszać liczbę narzędzi i unikać produkcji narzędzi specjalnych. Dla naszych właścicieli firm oznacza to, że jeśli chodzi o koszty narzędzi, pięcioosiowa obrabiarka pozwoli Ci zaoszczędzić pieniądze!
3. Zmniejsz liczbę czasów mocowania i zakończ pięciostronną obróbkę w jednym mocowaniu
Jak pokazano na powyższym rysunku, można zauważyć, że pięcioosiowe centrum obróbcze może również zmniejszyć konwersję wzorców i poprawić dokładność obróbki. W rzeczywistym przetwarzaniu wymagane jest tylko jedno mocowanie, a dokładność obróbki jest łatwiejsza do zagwarantowania. Jednocześnie, ze względu na skrócenie łańcucha procesu i zmniejszenie liczby urządzeń w pięcioosiowym centrum obróbczym, zmniejsza się również liczba mocowań, powierzchnia warsztatowa i koszty utrzymania sprzętu. Oznacza to, że możesz użyć mniej osprzętu, mniej miejsca w warsztacie i kosztów konserwacji, aby ukończyć bardziej wydajną obróbkę o wyższej jakości!
4. Popraw jakość i wydajność przetwarzania
Jak pokazano na rysunku, pięcioosiową obrabiarkę można ciąć boczną krawędzią narzędzia, a wydajność przetwarzania jest wyższa.
5. Skróć łańcuch procesu produkcyjnego i uprość zarządzanie produkcją
Kompletna obróbka pięcioosiowych obrabiarek CNC znacznie skraca łańcuch procesu produkcyjnego, co może uprościć zarządzanie produkcją oraz planowanie i harmonogramowanie. Im bardziej złożony przedmiot, tym bardziej oczywista jest jego przewaga nad tradycyjnymi metodami produkcji ze zdecentralizowanymi procesami.
6. Skróć cykl rozwoju nowego produktu
W przypadku przedsiębiorstw z branży lotniczej, motoryzacyjnej i innych dziedzin niektóre nowe części produktów i formy do formowania mają złożone kształty i wysokie wymagania dotyczące precyzji. Dlatego można zastosować pięcioosiowe centra obróbcze CNC o dużej elastyczności, wysokiej precyzji, wysokiej integracji i pełnych możliwościach przetwarzania. Może dobrze rozwiązać problemy z precyzją i cyklem złożonego przetwarzania części w procesie opracowywania nowych produktów, znacznie skrócić cykl rozwoju i poprawić wskaźnik sukcesu nowych produktów.
Podsumowując, obrabiarka pięcioosiowa ma zbyt wiele zalet, ale sterowanie położeniem obrabiarki pięcioosiowej, system CNC, programowanie CAM i post-processing są znacznie bardziej skomplikowane niż obrabiarka trójosiowa! Jednocześnie, kiedy mówimy o obrabiarkach pięcioosiowych, musimy mówić o problemie prawdziwej i fałszywej pięcioosiowej. Wszyscy wiemy, że największą różnicą między prawdziwą a fałszywą pięcioosiową jest funkcja RTCP. Czym jednak jest RTCP, jak jest generowany i jak go stosować? Następnie przyjrzyjmy się szczegółowo RTCP, łącząc strukturę obrabiarki i przetwarzanie końcowe programowania, aby zrozumieć jego prawdziwe oblicze.
03
O RTCP
RTCP, w wysokiej klasy pięcioosiowym systemie CNC, uważa, że RTCP to Rotated Tool Center Point, czyli to, co często nazywamy funkcją podążającą za punktem wierzchołka narzędzia. W obróbce pięcioosiowej podczas śledzenia trajektorii wierzchołka narzędzia i położenia między narzędziem a przedmiotem obrabianym, w wyniku ruchu obrotowego generowany jest dodatkowy ruch wierzchołka narzędzia. Punkty kontrolne systemu CNC często nie pokrywają się z punktami wierzchołka narzędzia, dlatego system CNC musi automatycznie korygować punkty kontrolne, aby zapewnić, że punkty wierzchołka narzędzia poruszają się zgodnie z zaleconą trajektorią. W branży technologia ta jest również nazywana TCPM, TCPC lub RPCP. W rzeczywistości definicje funkcji tych nazw są podobne do RTCP. Ściśle mówiąc, funkcja RTCP jest używana w strukturze podwójnej głowicy obrotowej, a punkt środkowy obrotu głowicy obrotowej służy do kompensacji. Funkcja podobna do RPCP stosowana jest głównie na obrabiarce w postaci podwójnego stołu obrotowego i kompensuje zmianę współrzędnych osi liniowych spowodowaną obrotem przedmiotu obrabianego. W rzeczywistości funkcje te mają ten sam cel na różnych trasach, z których wszystkie mają na celu utrzymanie niezmienionego punktu środkowego narzędzia i rzeczywistego punktu styku między narzędziem a powierzchnią przedmiotu obrabianego. Dlatego dla wygody wypowiedzi w tym artykule ujednolicono ten typ technologii jako technologię RTCP.
Jak więc powstała funkcja RTCP? Wiele lat temu, kiedy pięcioosiowe obrabiarki po raz pierwszy stały się popularne na rynku, koncepcja RTCP została rozreklamowana przez producentów obrabiarek. W tamtym czasie funkcja RTCP była raczej sztuczką ze względu na technologię, a więcej osób było entuzjastycznie nastawionych do samej technologii. W rzeczywistości funkcja RTCP jest dokładnie odwrotna. To nie tylko dobra technologia, ale także dobra technologia, która może przynieść korzyści i stworzyć wartość dla klientów. W przypadku obrabiarek z technologią RTCP (czyli tak zwanych prawdziwych obrabiarek pięcioosiowych w Chinach) operator nie musi dokładnie ustawiać przedmiotu obrabianego z linią osi stołu obrotowego i mocować go swobodnie. Obrabiarka automatycznie kompensuje przesunięcie, znacznie skracając czas pomocniczy i poprawiając obróbkę. precyzja. Jednocześnie przetwarzanie końcowe jest łatwe, o ile wyprowadzane są współrzędne i wektory wierzchołka narzędzia. Jak powiedzieliśmy wcześniej, jeśli chodzi o konstrukcję mechaniczną, pięcioosiowe obrabiarki CNC mają głównie takie struktury, jak podwójne głowice obrotowe, podwójne stoły obrotowe oraz jedna huśtawka i jeden obrót.
Poniżej jako przykład weźmiemy wysokiej klasy pięcioosiowy system CNC z podwójnym stołem obrotowym, aby szczegółowo przedstawić funkcję RTCP.
Zdefiniuj pojęcie czwartej osi i piątej osi w obrabiarce pięcioosiowej: obrót czwartej osi wpływa na położenie piątej osi w strukturze podwójnego stołu obrotowego, a obrót piątej osi nie może wpływać na położenie czwartej osi. Piąta oś to współrzędna obrotu na czwartej osi.
Cóż, po przeczytaniu definicji, wyjaśnijmy to. Jak pokazano na powyższym rysunku, czwarta oś obrabiarki to oś A, a piąta oś to oś C. Przedmiot obrabiany jest umieszczany na stole obrotowym osi C. Kiedy oś A czwartej osi obraca się, ponieważ oś C jest zainstalowana na osi A, wpłynie to również na położenie osi C. Analogicznie dla przedmiotu, który kładziemy na stole obrotowym, jeśli zaprogramujemy cięcie środka narzędzia, zmiana współrzędnej obrotu nieuchronnie doprowadzi do zmiany współrzędnych X, Y, Z osi liniowej, czego skutkiem będzie względne przemieszczenie. Aby wyeliminować to przemieszczenie, obrabiarka musi je skompensować, a RTCP jest funkcją stworzoną w celu wyeliminowania tej kompensacji.
Jak więc obrabiarka kompensuje to przesunięcie? Następnie przeanalizujmy sposób generowania tego przesunięcia.
Zgodnie z powyższym wszyscy wiemy, że przesunięcie współrzędnych osi liniowej jest spowodowane zmianą współrzędnych obrotu. Wtedy szczególnie ważna jest analiza środka obrotu osi obrotu. W przypadku obrabiarki o konstrukcji podwójnego stołu obrotowego punkt kontrolny osi C, czyli piątej osi, zwykle znajduje się w środku obrotu stołu obrabiarki. W przypadku czwartej osi jako punkt kontrolny wybiera się zazwyczaj środek czwartej osi.
Aby zrealizować sterowanie pięcioosiowe, system sterowania numerycznego musi znać związek między punktem kontrolnym piątej osi a punktem kontrolnym czwartej osi. Oznacza to, że stan początkowy (0 położenie osi A i C obrabiarki), wektor położenia [U, V, W] punktu kontrolnego piątej osi w układzie współrzędnych obrotowych czwartej osi, gdzie punkt kontrolny czwartej osi jest początkiem. Jednocześnie konieczna jest również znajomość odległości między osiami A i C. Przykład dla obrabiarki z podwójnym stołem obrotowym pokazano na poniższym rysunku.
Mówiąc o tym widać, że dla obrabiarek z funkcją RTCP układ sterowania cały czas utrzymuje środek narzędzia w zaprogramowanej pozycji. W tym przypadku programowanie jest samodzielne i niezależne od kinematyki maszyny. Kiedy programujesz na obrabiarce, nie musisz martwić się o ruch maszyny i długość narzędzia, wystarczy pomyśleć o ruchu względnym między narzędziem a przedmiotem obrabianym. Reszta systemu kontroli zadań zrobi to za Ciebie. Na przykład:
Jak pokazano na powyższym rysunku, gdy funkcja RTCP nie jest wyłączona, system sterowania nie uwzględnia długości narzędzia. Narzędzie obraca się wokół środka osi. Końcówka noża przesunie się z pozycji i nie będzie już nieruchoma.
Jak pokazano na powyższym rysunku, gdy funkcja RTCP jest włączona, układ sterowania zmienia tylko kierunek narzędzia, a pozycja końcówki narzędzia pozostaje niezmieniona. Niezbędne ruchy kompensacyjne w osiach X, Y, Z są obliczane automatycznie.
A jak rozwiązać problem offsetu współrzędnych osi liniowych dla obrabiarek pięcioosiowych i systemów CNC, które nie mają RTCP? Wiemy, że wiele pięcioosiowych obrabiarek i systemów CNC w Chinach to fałszywe pięcioosiowe. Tak zwana fałszywa pięcioosiowa faktycznie odnosi się do obrabiarek bez funkcji RTCP. Prawdziwa i fałszywa pięcioosiowa nie opiera się ani na wyglądzie, ani na tym, czy pięć osi jest połączonych. Musisz wiedzieć, że fałszywa pięcioosiowa może być również używana do połączenia pięcioosiowego. Różnica między fałszywą pięcioosiową polega na tym, że nie ma ona prawdziwego pięcioosiowego algorytmu RTCP, co oznacza, że fałszywe programowanie pięcioosiowe musi uwzględniać długość wahadła wrzeciona i położenie stołu obrotowego. Oznacza to, że podczas programowania za pomocą fałszywego pięcioosiowego systemu CNC i obrabiarki konieczne jest poleganie na programowaniu CAM i technologii post-processingu w celu wcześniejszego zaplanowania ścieżki narzędzia.
W przypadku tej samej części, jeśli zmieniono obrabiarkę lub narzędzie, należy ponownie wykonać programowanie CAM i przetwarzanie końcowe. A fałszywa pięcioosiowa obrabiarka musi zapewniać, że przedmiot obrabiany znajduje się w środku obrotu stołu roboczego podczas mocowania przedmiotu obrabianego. Dla operatora oznacza to, że mocowanie i ustawianie wymaga dużo czasu, a dokładność nie może być zagwarantowana. Nawet w przypadku obróbki indeksowanej sztuczna pięcioosiowa jest bardzo kłopotliwa. Prawdziwa pięcioosiowa wymaga tylko ustawienia układu współrzędnych i potrzebuje tylko jednego ustawienia narzędzia, aby zakończyć obróbkę.
Poniższy rysunek przedstawia ustawienia edytora post-processingu NX jako przykład ilustrujący transformację współrzędnych fałszywej pięcioosiowej:
Jak pokazano na powyższym rysunku, fałszywa pięcioosiowa opiera się na technologii przetwarzania końcowego, aby wyświetlić zależność położenia środka między czwartą osią a piątą osią obrabiarki, aby skompensować przesunięcie osi obrotu do współrzędnych osi liniowej . Wygenerowany przez nią program CNC X, Y i Z nie tylko programuje punkt podejścia, ale także zawiera niezbędną kompensację na osiach X, Y i Z.
Rezultat takiego przetwarzania nie tylko doprowadzi do niedostatecznej dokładności obróbki i niskiej wydajności, ale również wygenerowany program nie jest uniwersalny, a wymagany koszt robocizny jest również wysoki. Jednocześnie, ponieważ parametry rotacji każdej obrabiarki są różne, muszą istnieć odpowiednie pliki post-processingu, co również spowoduje duże niedogodności dla produkcji. Ponadto wygenerowany program fałszywej pięcioosiowej nie może zostać zmieniony, a ręczne programowanie pięcioosiowe jest w zasadzie niemożliwe. Jednocześnie, ponieważ nie ma funkcji RTCP, nie można używać wielu zaawansowanych funkcji pięcioosiowych z niej wywodzących się, takich jak pięcioosiowa funkcja kompensacji narzędzia.
W rzeczywistości w przypadku obrabiarek pięcioosiowych jest to tylko narzędzie do osiągania wyników przetwarzania i nie ma rozróżnienia między prawdą a fałszem. Ważne jest to, że nasza technologia określa, którą metodę wybrać do przetwarzania. Relatywnie rzecz biorąc, prawdziwe pięcioosiowe obrabiarki są bardziej opłacalne.
