V posledných rokoch sa v rôznych oblastiach čoraz viac využívajú päťosové CNC obrábacie centrá. V praktických aplikáciách, vždy, keď sa ľudia stretávajú s problémom vysokej efektívnosti a kvality spracovania tvarovo zložitých súčiastok, je nepochybne dôležitým prostriedkom na riešenie týchto problémov technológia päťosového prepojenia. Čoraz viac výrobcov má tendenciu hľadať päťosové vybavenie, aby spĺňalo vysokú účinnosť a kvalitné spracovanie. Viete však o päťosovom obrábaní naozaj dosť?
01
Mechanická štruktúra päťosového obrábacieho stroja
Aby sme skutočne pochopili päťosové obrábanie, musíme najprv pochopiť, čo je päťosový obrábací stroj. Päťosový obrábací stroj (5 Axis Machining), ako už názov napovedá, sa týka pridania dvoch rotačných osí k trom bežným lineárnym osám X, Y a Z. Dve osi rotácie v trojosovom A, B a C osi majú rôzne režimy pohybu, aby vyhovovali technickým požiadavkám rôznych produktov.
Pokiaľ ide o mechanickú konštrukciu 5-osového obrábacieho centra, výrobcovia obrábacích strojov boli vždy odhodlaní vyvíjať nové režimy pohybu, aby splnili rôzne požiadavky. Na základe rôznych typov päťosových obrábacích strojov, ktoré sú v súčasnosti na trhu, aj keď existujú rôzne typy mechanických štruktúr, existujú najmä tieto typy:
1. Dve súradnice otáčania priamo riadia smer osi nástroja (tvar s dvojitou otočnou hlavou).
obrázok
2. Dve súradnicové osi sú v hornej časti nástroja, ale os otáčania nie je kolmá na lineárnu os (typ previsnutej hlavy).
3. Dve súradnice otáčania priamo riadia otáčanie priestoru (forma dvojitého taniera).
4. Dve súradnicové osi sú na stole, ale os otáčania nie je kolmá na lineárnu os (typ stola s osou).
obrázok
5. Jedna z dvoch súradníc otáčania pôsobí na nástroj a druhá na obrobok (jedno kyvadlo a jedna otáčka).
*Termín: Ak os rotácie nie je kolmá na lineárnu os, považuje sa za os „ponorenia“.
Po tom, čo sme videli päťosové obrábacie stroje s týmito štruktúrami, verím, že by sme mali pochopiť, čo a ako sa päťosové obrábacie stroje pohybujú. Aké vlastnosti však môže pri spracovaní vykazovať taká rôznorodá štruktúra obrábacieho stroja? Aké sú výhody v porovnaní s tradičnými trojosovými obrábacími strojmi? Ďalej sa pozrime na svetelné body päťosového obrábacieho stroja.
02
Mnoho výhod päťosového obrábania
Keď už hovoríme o vlastnostiach päťosových obrábacích strojov, je potrebné ich porovnať s tradičnými trojosovými zariadeniami. Trojosové spracovateľské zariadenia sú vo výrobe pomerne bežné a existuje niekoľko foriem, ako sú vertikálne, horizontálne a portálové. Bežné metódy spracovania zahŕňajú opracovanie čelnej hrany čelnej frézy a opracovanie bočnej hrany. Profilovanie nožov s guľovým koncom atď. Ale bez ohľadu na to, ktorý tvar alebo metóda má spoločnú vlastnosť, to znamená, že smer osi nástroja zostáva počas procesu obrábania nezmenený a obrábací stroj môže dosiahnuť nástroj iba v karteziánskom priestore súradníc prostredníctvom interpolácie troch lineárnych osí X, Y a Z. pohybu v oddelení. Preto, keď sa stretneme s nasledujúcimi produktmi, sú odhalené nevýhody trojosových obrábacích strojov, ako je nízka účinnosť, zlá kvalita povrchu a dokonca aj neschopnosť spracovania.
V porovnaní s trojosovým CNC obrábacím zariadením majú päťčlenné CNC obrábacie stroje nasledujúce výhody:
1. Udržujte nástroj v najlepšom stave rezu a zlepšujte rezné podmienky
Ako je znázornené na obrázku vyššie, v režime trojosového rezania na ľavom obrázku, keď sa rezný nástroj pohybuje na vrch alebo hranu obrobku, stav rezu sa postupne zhoršuje. Na udržanie optimálnych rezných podmienok je aj tu potrebný otočný stôl. A ak chceme úplne spracovať nepravidelnú rovinu, treba stôl otočiť viackrát v rôznych smeroch. Je zrejmé, že päťosový obrábací stroj sa môže tiež vyhnúť situácii, keď rýchlosť stredového bodu guľovej čelnej frézy je 0, a získať lepšiu kvalitu povrchu.
2. Účinne sa vyhýbajte rušeniu nástroja
Ako je znázornené na obrázku vyššie, pre časti, ako sú obežné kolesá, lopatky a bubliny používané v oblasti letectva a kozmonautiky, nemôže trojosové zariadenie spĺňať požiadavky na proces z dôvodu rušenia. Päťosý obrábací stroj môže byť spokojný. Zároveň môže päťosový obrábací stroj využívať na spracovanie aj kratšie nástroje, zlepšiť tuhosť systému, znížiť počet nástrojov a vyhnúť sa výrobe špeciálnych nástrojov. Pre našich podnikateľov to znamená, že z hľadiska nákladov na nástroje vám päťosový obrábací stroj ušetrí peniaze!
3. Znížte počet časov upnutia a dokončite päťstranné spracovanie pri jednom upnutí
Ako je znázornené na obrázku vyššie, je možné vidieť, že päťosové obrábacie centrum môže tiež znížiť referenčnú konverziu a zlepšiť presnosť obrábania. Pri skutočnom spracovaní je potrebné iba jedno upnutie a presnosť spracovania sa dá ľahšie zaručiť. Zároveň sa v dôsledku skrátenia procesného reťazca a zníženia počtu zariadení v päťosovom obrábacom centre znižuje aj počet prípravkov, dielenskej plochy a nákladov na údržbu zariadení. To znamená, že môžete použiť menej prípravkov, menej dielenskej plochy a nákladov na údržbu na dokončenie efektívnejšieho a kvalitnejšieho spracovania!
4. Zlepšite kvalitu a efektivitu spracovania
Ako je znázornené na obrázku, päťosový obrábací stroj možno rezať bočnou hranou nástroja a účinnosť spracovania je vyššia.
5. Skrátiť reťazec výrobného procesu a zjednodušiť riadenie výroby
Kompletné obrábanie päťosových CNC obrábacích strojov výrazne skracuje reťazec výrobného procesu, čo môže zjednodušiť riadenie a plánovanie výroby a plánovanie. Čím je obrobok zložitejší, tým sú jeho výhody oproti tradičným výrobným metódam s decentralizovanými procesmi zreteľnejšie.
6. Skráťte cyklus vývoja nového produktu
Pre podniky v leteckom, automobilovom a iných oblastiach majú niektoré nové časti výrobkov a formovacie formy zložité tvary a vysoké požiadavky na presnosť. Preto možno použiť päťosové CNC obrábacie centrá s vysokou flexibilitou, vysokou presnosťou, vysokou integráciou a kompletnými schopnosťami spracovania. Môže dobre vyriešiť problémy s presnosťou a cyklom spracovania zložitých dielov v procese vývoja nového produktu, výrazne skrátiť vývojový cyklus a zlepšiť úspešnosť nových produktov.
Aby som to zhrnul, päťosový obrábací stroj má príliš veľa výhod, ale riadenie polohy päťosového obrábacieho stroja, CNC systém, programovanie CAM a následné spracovanie sú oveľa komplikovanejšie ako trojosový obrábací stroj! Zároveň, keď hovoríme o päťosových obrábacích strojoch, musíme hovoriť o probléme pravých a falošných päťosí. Všetci vieme, že najväčší rozdiel medzi skutočnou a falošnou päťosou je funkcia RTCP. Čo je však RTCP, ako sa generuje a ako ho aplikovať? Ďalej sa pozrime na RTCP podrobne spojením štruktúry obrábacieho stroja a následného spracovania programovania, aby sme pochopili jeho pravú tvár.
03
O RTCP
RTCP, v špičkovom päťosovom CNC systéme, si myslí, že RTCP je rotovaný stredový bod nástroja, čo je to, čo často nazývame funkcia sledovania hrotu nástroja. Pri päťosovom obrábaní sa pri sledovaní trajektórie hrotu nástroja a polohy medzi nástrojom a obrobkom generuje dodatočný pohyb hrotu nástroja v dôsledku rotačného pohybu. Kontrolné body CNC systému sa často nezhodujú s hrotmi nástroja, takže CNC systém musí automaticky korigovať kontrolné body, aby sa zabezpečilo, že hroty nástroja sa budú pohybovať podľa predpísanej trajektórie. V priemysle sa táto technológia nazýva aj TCPM, TCPC alebo RPCP. V skutočnosti sú definície funkcií týchto názvov podobné ako RTCP. Presne povedané, funkcia RTCP sa používa v štruktúre dvojitej výkyvnej hlavy a stredový bod rotácie výkyvnej hlavy sa používa na kompenzáciu. Funkcia podobná RPCP sa uplatňuje hlavne na obrábacom stroji vo forme dvojitého otočného stola a kompenzuje zmenu súradníc lineárnej osi spôsobenú rotáciou obrobku. V skutočnosti majú tieto funkcie rovnaký cieľ rôznymi spôsobmi, z ktorých všetky majú zachovať stredový bod nástroja a skutočný kontaktný bod medzi nástrojom a povrchom obrobku nezmenené. Preto tento článok pre pohodlie vyjadrenia zjednocuje tento typ technológie ako technológiu RTCP.
Ako teda vznikla funkcia RTCP? Pred mnohými rokmi, keď sa päťosové obrábacie stroje prvýkrát stali populárnymi na trhu, bol koncept RTCP propagovaný výrobcami obrábacích strojov. V tom čase bola funkcia RTCP skôr ako trik kvôli technológii a viac ľudí bolo nadšených a vychvaľovaných zo samotnej technológie. V skutočnosti je funkcia RTCP práve opačná. Nie je to len dobrá technológia, ale aj dobrá technológia, ktorá môže priniesť výhody a vytvárať hodnotu pre zákazníkov. Pri obrábacích strojoch s technológiou RTCP (t. j. v Číne takzvané skutočné päťosové obrábacie stroje) obsluha nemusí presne zarovnať obrobok s osou otočného stola a náhodne ho upnúť. Obrábací stroj automaticky kompenzuje posun, čím sa výrazne skracuje pomocný čas a zlepšuje sa spracovanie. presnosť. Zároveň je jednoduché vykonať následné spracovanie, pokiaľ sú na výstupe súradnice a vektory hrotu nástroja. Ako sme už povedali, pokiaľ ide o mechanickú štruktúru, päťosové CNC obrábacie stroje majú hlavne štruktúry, ako sú dvojité výkyvné hlavy, dvojité otočné taniere a jeden výkyv a jedno otočenie.
Nižšie uvedieme špičkový päťosový CNC systém s dvojitým otočným tanierom ako príklad, aby sme podrobne predstavili funkciu RTCP.
Definujte pojem štvrtej osi a piatej osi v päťosovom obrábacom stroji: rotácia štvrtej osi ovplyvňuje polohu piatej osi v štruktúre dvojitého otočného stola a rotácia piatej osi nemôže ovplyvniť polohu štvrtej osi. Piata os je súradnica rotácie na štvrtej osi.
No po prečítaní definície si to vysvetlíme. Ako je znázornené na obrázku vyššie, 4. os obrábacieho stroja je os A a 5. os je os C. Obrobok je umiestnený na otočnom tanieri osi C. Keď sa os A 4. osi otáča, pretože os C je nainštalovaná na osi A, bude ovplyvnená aj poloha osi C. Rovnakým spôsobom pre obrobok, ktorý kladieme na otočný stôl, ak naprogramujeme rezanie stredu nástroja, zmena súradnice otáčania nevyhnutne povedie k zmene súradníc X, Y, Z lineárnej osi, čo vedie k relatívny posun. Aby sa toto posunutie eliminovalo, obrábací stroj ho musí kompenzovať a RTCP je funkcia vytvorená na odstránenie tejto kompenzácie.
Ako teda obrábací stroj kompenzuje toto posunutie? Ďalej analyzujme, ako sa tento posun generuje.
Podľa vyššie uvedeného všetci vieme, že posun súradníc lineárnej osi je spôsobený zmenou súradníc rotácie. Potom je obzvlášť dôležité analyzovať stred otáčania osi otáčania. Pri obrábacom stroji s konštrukciou dvojitého otočného stola je riadiaci bod osi C, teda piatej osi, zvyčajne v strede otáčania stola stroja. Pre 4. os sa ako riadiaci bod zvyčajne vyberá stred 4. osi.
Aby bolo možné realizovať päťosové riadenie, numerický riadiaci systém potrebuje poznať vzťah medzi riadiacim bodom piatej osi a riadiacim bodom štvrtej osi. To znamená počiatočný stav (0 poloha osí A a C obrábacieho stroja), polohový vektor [U, V, W] riadiaceho bodu piatej osi v rotačnom súradnicovom systéme štvrtej osi, kde kontrolný bod štvrtej osi je počiatkom. Zároveň je potrebné poznať aj vzdialenosť medzi osami A a C. Pre obrábací stroj s dvojitým otočným stolom je príklad znázornený na obrázku nižšie.
Keď už o tom hovoríme, môžete vidieť, že pri obrábacích strojoch s funkciou RTCP riadiaci systém neustále udržiava stred nástroja v naprogramovanej polohe. V tomto prípade je programovanie samostatné a nezávislé od kinematiky stroja. Keď programujete na obrábacom stroji, nemusíte sa starať o pohyb stroja a dĺžku nástroja, všetko, na čo musíte myslieť, je relatívny pohyb medzi nástrojom a obrobkom. Zvyšok systému kontroly úloh to urobí za vás. napríklad:
Ako je znázornené na obrázku vyššie, keď funkcia RTCP nie je vypnutá, riadiaci systém nezohľadňuje dĺžku nástroja. Nástroj sa otáča okolo stredu osi. Špička noža sa posunie z polohy a už nebude fixovaná.
Ako je znázornené na obrázku vyššie, keď je funkcia RTCP zapnutá, riadiaci systém zmení iba smer nástroja a poloha hrotu nástroja zostane nezmenená. Automaticky sa vypočítajú potrebné kompenzačné pohyby v osiach X, Y, Z.
A ako vyriešiť problém lineárneho posunu súradníc pre päťosové obrábacie stroje a CNC systémy, ktoré nemajú RTCP? Vieme, že mnohé päťosové CNC obrábacie stroje a systémy v Číne sú falošné päťosové. Takzvaná falošná päťosová v skutočnosti označuje obrábacie stroje bez funkcie RTCP. Pravá a falošná päťosí nie je založená ani na vzhľade, ani na tom, či je päť osí prepojených. Musíte vedieť, že falošná päťosá sa dá použiť aj na päťosové prepojenie. Rozdiel medzi falošnými piatimi osami je v tom, že nemá skutočný päťosový algoritmus RTCP, čo znamená, že falošné päťosové programovanie musí brať do úvahy dĺžku kyvadla vretena a polohu otočného stola. To znamená, že pri programovaní s falošným päťosovým CNC systémom a obrábacím strojom je potrebné spoľahnúť sa na CAM programovanie a technológiu postprocessingu, aby sa dráha nástroja vopred naplánovala.
Pre tú istú súčiastku, ak sa vymení obrábací stroj alebo vymení nástroj, programovanie CAM a následné spracovanie sa musí vykonať znova. A falošný päťosový obrábací stroj musí zabezpečiť, aby sa obrobok pri upínaní obrobku nachádzal v strede otáčania pracovného stola. Pre operátora to znamená, že upnutie a vyrovnanie si vyžaduje veľa času a nemožno zaručiť presnosť. Dokonca aj pri indexovom obrábaní je falošná päťosá veľa problémov. Skutočný päťos potrebuje iba nastaviť súradnicový systém a na dokončenie obrábania potrebuje iba jedno nastavenie nástroja.
Na obrázku nižšie sú nastavenia editora následného spracovania NX ako príklad na ilustráciu transformácie súradníc falošnej päťosí:
Ako je znázornené na obrázku vyššie, falošná päťos sa spolieha na technológiu následného spracovania na zobrazenie vzťahu stredovej polohy medzi štvrtou osou a piatou osou obrábacieho stroja, aby sa kompenzovalo posunutie osi rotácie k súradniciam lineárnej osi. . Ním generovaný CNC program X, Y a Z naprogramuje nielen bod priblíženia, ale obsahuje aj potrebnú kompenzáciu na osiach X, Y a Z.
Výsledok takéhoto spracovania povedie nielen k nedostatočnej presnosti obrábania a nízkej efektivite, ale aj vygenerovaný program nie je univerzálny a vysoká je aj požadovaná mzdová cena. Zároveň, pretože parametre otáčania každého obrábacieho stroja sú odlišné, musia existovať zodpovedajúce súbory na následné spracovanie, čo tiež spôsobí veľké nepríjemnosti vo výrobe. Okrem toho vygenerovaný program falošnej päťosí nie je možné zmeniť a je v podstate nemožné realizovať manuálne päťosové programovanie. Zároveň, pretože neexistuje funkcia RTCP, nemožno použiť mnohé pokročilé päťosové funkcie, ktoré sú z nej odvodené, ako napríklad funkcia kompenzácie päťosového nástroja.
V skutočnosti je to pre päťosové obrábacie stroje len nástroj na dosiahnutie výsledkov spracovania a nie je rozdiel medzi pravdivým a nepravdivým. Dôležité je, že naša technológia určuje, aký spôsob spracovania zvoliť. Relatívne povedané, skutočné päťosové obrábacie stroje sú nákladovo efektívnejšie.
