Posljednjih godina, CNC obradni centri s pet osa se sve više koriste u različitim oblastima. U praktičnim primjenama, kad god se ljudi susreću s problemom visoke efikasnosti i kvalitetne obrade složenih dijelova posebnog oblika, petoosna tehnologija povezivanja je nesumnjivo važno sredstvo za rješavanje takvih problema. Sve više proizvođača ima tendenciju da traži petoosnu opremu kako bi zadovoljili visoku efikasnost i kvalitetnu obradu. Ali, da li zaista znate dovoljno o petoosni mašinskoj obradi?
01
Mehanička struktura alatne mašine sa pet osovina
Da bismo istinski razumjeli strojnu obradu s pet osa, prvo moramo razumjeti šta je alatna mašina s pet osa. Petoosni strojni alat (5 Axis Machining), kao što ime sugerira, odnosi se na dodavanje dvije rotacijske ose na tri zajedničke linearne ose X, Y i Z. Dvije rotacijske ose u A, B i C tri- ose imaju različite načine kretanja kako bi zadovoljile tehničke zahtjeve različitih proizvoda.
Što se tiče mehaničkog dizajna 5-axis obradbenog centra, proizvođači alatnih mašina su uvijek bili nepokolebljivo posvećeni razvoju novih načina kretanja kako bi ispunili različite zahtjeve. Na osnovu različitih tipova alatnih mašina sa pet osovina koje su trenutno na tržištu, iako postoje različite vrste mehaničkih konstrukcija, uglavnom postoje sledeće vrste:
1. Dvije koordinate rotacije direktno kontroliraju smjer ose alata (oblik dvostruke okretne glave).
slika
2. Dvije koordinatne osi su na vrhu alata, ali os rotacije nije okomita na linearnu os (tip opuštene glave).
3. Dvije koordinate rotacije direktno kontrolišu rotaciju prostora (forma dvostruke okretne ploče).
4. Dve koordinatne ose su na stolu, ali os rotacije nije okomita na linearnu osu (tip sa vodnim stolom).
slika
5. Jedna od dvije koordinate rotacije djeluje na alat, a druga djeluje na radni komad (jedno klatno i jedan okret).
*Pojam: Ako os rotacije nije okomita na linearnu osu, smatra se da je osa "poniranja".
Nakon što smo vidjeli petoosne alatne strojeve sa ovim strukturama, vjerujem da bismo trebali razumjeti šta i kako se kreću alatni strojevi s pet osa. Međutim, koje karakteristike tako raznolika struktura alatnih mašina može pokazati tokom obrade? Koje su prednosti u poređenju sa tradicionalnim alatnim mašinama sa tri osovine? Zatim, pogledajmo svjetleće točke petoosnog strojnog alata.
02
Mnoge prednosti petoosni obrade
Govoreći o karakteristikama alatnih mašina sa pet osovina, potrebno ih je uporediti sa tradicionalnom troosnom opremom. Troosna oprema za obradu je relativno česta u proizvodnji, a postoji nekoliko oblika kao što su vertikalni, horizontalni i portalni. Uobičajene metode obrade uključuju obradu krajnjih rubova i obradu bočnih rubova. Profiliranje noževa sa kugličnim krajevima i sl. Ali bez obzira koji oblik ili metod imaju zajedničku osobinu, to jest, smjer ose alata ostaje nepromijenjen tokom procesa obrade, a alatna mašina alat može postići samo u kartezijanskom prostoru. koordinate kroz interpolaciju tri linearne ose X, Y i Z. kretanja u odjeljenju. Stoga, kada se suoče sa sljedećim proizvodima, otkrivaju se nedostaci alatnih mašina s tri osovine, kao što su niska efikasnost, loš kvalitet površine, pa čak i nemogućnost obrade.
U poređenju sa troosnom CNC mašinskom opremom, alatni CNC mašine sa pet karika imaju sledeće prednosti:
1. Održavajte alat u najboljem stanju rezanja i poboljšajte uslove rezanja
Kao što je prikazano na gornjoj slici, u režimu rezanja s tri ose na lijevoj slici, kada se rezni alat pomakne prema vrhu ili rubu obratka, stanje rezanja se postepeno pogoršava. Da bi se i ovdje održali optimalni uvjeti rezanja, potreban je okretni sto. A ako želimo potpuno obraditi nepravilnu ravan, stol se mora rotirati više puta u različitim smjerovima. Može se vidjeti da petoosni alat može izbjeći situaciju da je brzina linije središnje tačke kuglične glodalice 0, i dobiti bolji kvalitet površine.
2. Efikasno izbjegavajte ometanje alata
Kao što je prikazano na gornjoj slici, za dijelove kao što su impeleri, lopatice i bliskovi koji se koriste u svemirskom polju, oprema s tri ose ne može ispuniti zahtjeve procesa zbog smetnji. Alatna mašina sa pet osovina može biti zadovoljna. U isto vrijeme, petoosni stroj alat može koristiti i kraće alate za obradu, poboljšati krutost sistema, smanjiti broj alata i izbjeći proizvodnju specijalnih alata. Za naše vlasnike to znači da će vam petoosni alat uštedjeti novac u smislu troškova alata!
3. Smanjite broj vremena stezanja i završite petostranu obradu u jednom stezanju
Kao što je prikazano na gornjoj slici, može se vidjeti da petoosni obradni centar također može smanjiti konverziju referentnih vrijednosti i poboljšati točnost obrade. U stvarnoj obradi potrebno je samo jedno stezanje, a točnost obrade je lakše zajamčiti. Istovremeno, zbog skraćivanja procesnog lanca i smanjenja broja opreme u petoosni obradni centar, smanjuje se i broj čvora, radionički prostor i troškovi održavanja opreme. To znači da možete koristiti manje opreme, manje radioničke površine i troškove održavanja kako biste dovršili efikasniju i kvalitetniju obradu!
4. Poboljšati kvalitet i efikasnost obrade
Kao što je prikazano na slici, alatna mašina sa pet osovina može se rezati bočnom ivicom alata, a efikasnost obrade je veća.
5. Skratite lanac proizvodnog procesa i pojednostavite upravljanje proizvodnjom
Kompletna obrada CNC alatnih strojeva s pet osa uvelike skraćuje lanac proizvodnog procesa, što može pojednostaviti upravljanje proizvodnjom i planiranje i raspored. Što je obradak složeniji, očiglednije su njegove prednosti u odnosu na tradicionalne metode proizvodnje s decentraliziranim procesima.
6. Skratite ciklus razvoja novog proizvoda
Za preduzeća u vazduhoplovstvu, automobilskoj industriji i drugim oblastima, neki novi delovi proizvoda i kalupi imaju složene oblike i visoke zahteve za preciznošću. Stoga se mogu koristiti petoosni CNC obradni centri sa visokom fleksibilnošću, visokom preciznošću, visokom integracijom i potpunim mogućnostima obrade. Može dobro riješiti probleme preciznosti i ciklusa složene obrade dijelova u procesu razvoja novih proizvoda, uvelike skratiti razvojni ciklus i poboljšati stopu uspješnosti novih proizvoda.
Da sumiramo, petoosna mašina alatka ima previše prednosti, ali petoosna kontrola položaja alatne mašine, CNC sistem, CAM programiranje i naknadna obrada su mnogo komplikovaniji od troosne mašine alatke! Istovremeno, kada govorimo o petoosnim alatnim mašinama, moramo govoriti o problemu pravih i lažnih petoosnih. Svi znamo da je najveća razlika između istinitog i lažnog petoosi RTCP funkcija. Međutim, šta je RTCP, kako se generiše i kako ga primijeniti? Zatim, pogledajmo RTCP u detalje kombinovanjem strukture alatne mašine i naknadne obrade programiranja da bismo razumeli njegovo pravo lice.
03
O RTCP-u
RTCP, u vrhunskom petoosnom CNC sistemu, misli da je RTCP Rotated Tool Center Point, što je ono što često nazivamo funkcijom praćenja tačke vrha alata. Kod petoosne obrade, pri praćenju putanje vrha alata i položaja između alata i obratka, stvara se dodatno pomicanje vrha alata zbog rotacionog kretanja. Kontrolne tačke CNC sistema se često ne poklapaju sa tačkama vrha alata, tako da CNC sistem mora automatski korigovati kontrolne tačke kako bi osigurao da se tačke vrha alata kreću prema propisanoj putanji. U industriji se ova tehnologija naziva i TCPM, TCPC ili RPCP. U stvari, definicije funkcija ovih imena su slične RTCP-u. Strogo govoreći, RTCP funkcija se koristi u strukturi dvostruke zakretne glave, a središnja točka rotacije zakretne glave koristi se za kompenzaciju. Funkcija slična RPCP-u uglavnom se primjenjuje na alatnoj mašini u obliku dvostruke okretne ploče, a kompenzuje promjenu koordinata linearne osi uzrokovanu rotacijom radnog komada. U stvari, ove funkcije imaju isti cilj različitim pravcima, a sve su da zadrže središnju točku alata i stvarnu kontaktnu točku između alata i površine obratka nepromijenjenima. Stoga, radi lakšeg izražavanja, ovaj članak objedinjuje ovu vrstu tehnologije kao RTCP tehnologiju.
Pa kako je nastala RTCP funkcija? Prije mnogo godina, kada su alatni strojevi s pet osa prvi put postali popularni na tržištu, koncept RTCP-a su razglasili proizvođači alatnih mašina. U to vrijeme, funkcija RTCP-a je više ličila na trik radi tehnologije, a sve više ljudi je bilo oduševljeno i navijalo za samu tehnologiju. Zapravo, funkcija RTCP-a je upravo suprotna. To nije samo dobra tehnologija, već i dobra tehnologija koja može donijeti koristi i stvoriti vrijednost za kupce. Kod alatnih mašina sa RTCP tehnologijom (tj. takozvanih pravih alatnih mašina sa pet osa u Kini), operater ne mora precizno da poravna radni komad sa linijom osovine okretnog stola, i da ga slučajno steže. Alatna mašina automatski kompenzuje pomak, značajno smanjujući pomoćno vrijeme i poboljšavajući obradu. preciznost. Istovremeno, naknadnu obradu je lako napraviti, sve dok se izlaze koordinate i vektori tačke vrha alata. Kao što smo ranije rekli, u smislu mehaničke strukture, petoosni CNC alatni strojevi uglavnom imaju strukture kao što su dvostruke zakretne glave, dvostruke okretne ploče, te jedan okret i jedan okret.
U nastavku ćemo uzeti vrhunski petoosni CNC sistem sa duplim gramofonom kao primjer da bismo detaljno predstavili RTCP funkciju.
Definirajte koncept četvrte ose i pete ose u alatnoj mašini sa pet ose: rotacija četvrte ose utiče na položaj pete ose u strukturi dvostrukog rotacionog stola, a rotacija pete ose ne može uticati na položaj četvrte ose. Peta osa je koordinata rotacije na četvrtoj osi.
Pa, nakon čitanja definicije, hajde da je objasnimo. Kao što je prikazano na gornjoj slici, 4. osa alatne mašine je A osa, a 5. osa je C osa. Radni komad se postavlja na okretnu ploču C-ose. Kada se 4. osa A rotira, jer je C-osa instalirana na A-osi, položaj C-ose će također biti pogođen. Na isti način, za radni komad koji stavljamo na okretnu ploču, ako programiramo centralno rezanje alata, promjena koordinate rotacije će neminovno dovesti do promjene X, Y, Z koordinata linearne ose, što će rezultirati relativni pomak. Da bi se eliminisao ovaj pomak, alatna mašina ga mora kompenzirati, a RTCP je funkcija proizvedena da eliminiše ovu kompenzaciju.
Dakle, kako alatna mašina kompenzira ovaj pomak? Zatim, hajde da analiziramo kako se ovaj pomak generiše.
Prema gore navedenom, svi znamo da je pomak koordinata linearne ose uzrokovan promjenom koordinata rotacije. Tada je posebno važno analizirati centar rotacije ose rotacije. Za alatnu mašinu sa strukturom dvostrukog okretnog postolja, kontrolna točka C-ose, odnosno pete ose, obično je u centru rotacije stola mašine. Za 4. os, središnja tačka 4. ose se obično bira kao kontrolna točka.
Da bi se realizovalo petoosno upravljanje, numerički upravljački sistem treba da poznaje odnos između kontrolne tačke pete ose i kontrolne tačke četvrte ose. Odnosno, početno stanje (0 pozicija A i C ose alatne mašine), vektor položaja [U, V, W] kontrolne tačke pete ose u rotirajućem koordinatnom sistemu četvrte ose gde je kontrolna tačka četvrte ose je ishodište. Istovremeno, potrebno je znati i razmak između A i C osi. Za alatnu mašinu sa dvostrukim okretnim postoljem, primjer je prikazan na donjoj slici.
Kad smo kod toga, možete vidjeti da kod alatnih mašina sa RTCP funkcijom, upravljački sistem drži centar alata na programiranoj poziciji cijelo vrijeme. U ovom slučaju, programiranje je samostalno i nezavisno od kinematike mašine. Kada programirate na alatnoj mašini, ne morate da brinete o kretanju mašine i dužini alata, sve o čemu treba da razmišljate je relativno kretanje između alata i obratka. Ostatak sistema kontrole posla će to učiniti umjesto vas. na primjer:
Kao što je prikazano na gornjoj slici, kada RTCP funkcija nije isključena, kontrolni sistem ne uzima u obzir dužinu alata. Alat se rotira oko centra ose. Vrh noža će se pomaknuti iz položaja i više neće biti fiksiran.
Kao što je prikazano na gornjoj slici, kada je RTCP funkcija uključena, kontrolni sistem mijenja samo smjer alata, a položaj vrha alata ostaje nepromijenjen. Neophodna kretanja kompenzacije u X, Y, Z osi se automatski izračunavaju.
A kako riješiti problem linearnog pomaka koordinata ose za petoosne alatne mašine i CNC sisteme koji nemaju RTCP? Znamo da su mnoge petoosne CNC mašine i sistemi u Kini lažni petoosni. Takozvana lažna petosovina zapravo se odnosi na alatne mašine bez RTCP funkcije. Prava i lažna pet osa se ne zasnivaju ni na izgledu niti na tome da li je pet osa povezano. Morate znati da se lažni petoosni spoj također može koristiti za petoosno povezivanje. Razlika između lažne petooske je u tome što nema pravi petoosni RTCP algoritam, što znači da lažno petoosno programiranje treba da uzme u obzir dužinu klatna vretena i položaj rotacionog stola. To znači da je kod programiranja lažnim petoosnim CNC sistemom i alatnom mašinom potrebno osloniti se na CAM programiranje i tehnologiju naknadne obrade kako bi se unapred planirala putanja alata.
Za isti dio, ako se promijeni alatna mašina ili alat, CAM programiranje i naknadna obrada moraju se ponoviti. A lažna petoosna mašina alatka treba da osigura da je radni predmet u centru rotacije radnog stola prilikom stezanja radnog komada. Za rukovaoca to znači da je potrebno mnogo vremena za stezanje i poravnavanje, a tačnost se ne može garantovati. Čak i za indeksnu obradu, lažna petosovina predstavlja veliki problem. Pravi pet osa treba samo da postavi koordinatni sistem i treba samo jedno podešavanje alata da završi obradu.
Slika ispod uzima postavke uređivača za naknadnu obradu NX-a kao primjer da ilustruje transformaciju koordinata lažne pet osi:
Kao što je prikazano na gornjoj slici, lažna petosovina se oslanja na tehnologiju naknadne obrade za prikaz odnosa središnjeg položaja između četvrte ose i pete ose alatne mašine kako bi se kompenzovao pomak osi rotacije na koordinate linearne ose. . CNC program X, Y i Z koji generira ne samo da programira pristupnu tačku, već uključuje i neophodnu kompenzaciju na osama X, Y i Z.
Rezultat takve obrade ne samo da će dovesti do nedovoljne točnosti obrade i niske efikasnosti, već i generirani program nije univerzalan, a potrebna je i cijena rada. U isto vrijeme, budući da su parametri rotacije svake alatne mašine različiti, moraju postojati odgovarajuće datoteke za naknadnu obradu, što će također uzrokovati velike neugodnosti u proizvodnji. Nadalje, generirani program lažnog petoosa se ne može mijenjati, a u osnovi je nemoguće realizirati ručno petoosno programiranje. U isto vrijeme, budući da ne postoji RTCP funkcija, mnoge napredne petoosne funkcije izvedene iz nje ne mogu se koristiti, kao što je funkcija kompenzacije alata s pet osa.
U stvari, za alatne alate s pet osa, to je samo alat za postizanje rezultata obrade i ne postoji razlika između istinitog i lažnog. Važno je da naša tehnologija određuje koju metodu odabrati za obradu. Relativno govoreći, prave alatne mašine sa pet osovina su isplativije.
