V posledních letech se v různých oblastech stále více používají pětiosá spojovací CNC obráběcí centra. V praktických aplikacích, kdykoli se lidé setkají s problémem vysoké účinnosti a kvality zpracování speciálních tvarově složitých dílů, je technologie pětiosého spojování bezpochyby důležitým prostředkem k řešení takových problémů. Stále více výrobců má tendenci poohlížet se po pětiosých zařízeních, aby vyhovovaly vysoké účinnosti a kvalitnímu zpracování. Víte ale opravdu dost o pětiosém obrábění?
01
Mechanická konstrukce pětiosého obráběcího stroje
Abychom skutečně pochopili pětiosé obrábění, musíme nejprve pochopit, co je pětiosý obráběcí stroj. Pětiosý obráběcí stroj (5 Axis Machining), jak název napovídá, odkazuje na přidání dvou rotačních os ke třem společným lineárním osám X, Y a Z. Dvě rotační osy v A, B a C tří- osa mají různé režimy pohybu, aby vyhovovaly technickým požadavkům různých produktů.
Pokud jde o mechanickou konstrukci 5-osového obráběcího centra, výrobci obráběcích strojů se vždy bez ustání zavázali vyvíjet nové režimy pohybu, aby vyhověli různým požadavkům. Na základě různých typů pětiosých obráběcích strojů, které jsou v současné době na trhu, i když existují různé typy mechanických konstrukcí, existují především tyto typy:
1. Dvě rotační souřadnice přímo řídí směr osy nástroje (tvar dvojité výkyvné hlavy).
obrázek
2. Dvě souřadnicové osy jsou v horní části nástroje, ale osa rotace není kolmá k lineární ose (typ prověšené hlavy).
3. Dvě rotační souřadnice přímo ovládají rotaci prostoru (forma dvojité točny).
4. Dvě souřadnicové osy jsou na stole, ale osa rotace není kolmá na lineární osu (typ zapuštěného stolu).
obrázek
5. Jedna ze dvou rotačních souřadnic působí na nástroj a druhá na obrobek (jedno kyvadlo a jedna otáčka).
*Termín: Pokud osa rotace není kolmá k lineární ose, je považována za osu "zanořování".
Poté, co jsme viděli pětiosé obráběcí stroje s těmito strukturami, věřím, že bychom měli pochopit, co a jak se pětiosé obráběcí stroje pohybují. Jaké vlastnosti však může tak různorodá struktura obráběcího stroje vykazovat při zpracování? Jaké jsou výhody ve srovnání s tradičními tříosými obráběcími stroji? Dále se podívejme na světelné body pětiosého obráběcího stroje.
02
Mnoho výhod pětiosého obrábění
Když už jsme u vlastností pětiosých obráběcích strojů, je nutné je porovnat s tradičními tříosými zařízeními. Tříosé zpracovatelské zařízení je ve výrobě poměrně běžné a existuje několik forem, jako je vertikální, horizontální a portálové. Mezi běžné způsoby zpracování patří zpracování čelních hran stopkové frézy a zpracování bočních hran. Profilování kulových nožů atd. Ale bez ohledu na to, který tvar nebo metoda má společný znak, to znamená, že směr osy nástroje zůstává během procesu obrábění nezměněn a obráběcí stroj může dosáhnout nástroje pouze v kartézském prostoru souřadnice prostřednictvím interpolace tří lineárních os X, Y a Z. pohybu v oddělení. Proto se při konfrontaci s následujícími produkty odhalují nevýhody tříosých obráběcích strojů, jako je nízká účinnost, špatná kvalita povrchu a dokonce i nemožnost zpracování.
Ve srovnání s tříosým CNC obráběcím zařízením mají pětičlánkové CNC obráběcí stroje následující výhody:
1. Udržujte nástroj v nejlepším řezném stavu a zlepšujte řezné podmínky
Jak je znázorněno na obrázku výše, v tříosém řezném režimu na levém obrázku, když se řezný nástroj pohybuje k horní části nebo k okraji obrobku, stav řezu se postupně zhoršuje. Pro udržení optimálních řezných podmínek je i zde nutný otočný stůl. A pokud chceme kompletně zpracovat nepravidelnou rovinu, je třeba stůl otočit vícekrát v různých směrech. Je vidět, že pětiosý obráběcí stroj se může také vyhnout situaci, kdy rychlost středového bodu frézy s kulovou hlavou je 0, a získat lepší kvalitu povrchu.
2. Účinně zabraňte rušení nástroje
Jak je znázorněno na obrázku výše, u dílů, jako jsou oběžná kola, lopatky a bubliny používané v oblasti letectví a kosmonautiky, nemůže tříosé zařízení splnit procesní požadavky kvůli interferenci. Pětiosý obráběcí stroj může být spokojen. Pětiosý obráběcí stroj přitom může využívat i kratší nástroje pro zpracování, zlepšit tuhost systému, snížit počet nástrojů a vyhnout se výrobě speciálních nástrojů. Pro majitele našich firem to znamená, že z hlediska nákladů na nástroje vám pětiosý obráběcí stroj ušetří peníze!
3. Snižte počet časů upnutí a dokončete pětistranné zpracování v jednom upnutí
Jak je znázorněno na obrázku výše, je vidět, že pětiosé obráběcí centrum může také snížit srovnávací konverzi a zlepšit přesnost obrábění. Při skutečném zpracování je zapotřebí pouze jedno upnutí a přesnost zpracování je snadněji zaručena. Zároveň se díky zkrácení procesního řetězce a snížení počtu zařízení v pětiosém obráběcím centru snižuje i počet přípravků, dílenská plocha a náklady na údržbu zařízení. To znamená, že můžete použít méně přípravků, menší dílenskou plochu a náklady na údržbu pro efektivnější a kvalitnější zpracování!
4. Zlepšit kvalitu a efektivitu zpracování
Jak je znázorněno na obrázku, pětiosý obráběcí stroj lze řezat boční hranou nástroje a účinnost zpracování je vyšší.
5. Zkrátit řetězec výrobního procesu a zjednodušit řízení výroby
Kompletní obrábění pětiosých CNC obráběcích strojů výrazně zkracuje řetězec výrobního procesu, což může zjednodušit řízení výroby a plánování a rozvrhování. Čím je obrobek složitější, tím jsou jeho výhody oproti tradičním výrobním metodám s decentralizovanými procesy zjevnější.
6. Zkraťte cyklus vývoje nového produktu
Pro podniky v letectví, automobilovém průmyslu a dalších oborech mají některé nové části výrobků a formovací formy složité tvary a vysoké požadavky na přesnost. Proto lze použít pětiosá CNC obráběcí centra s vysokou flexibilitou, vysokou přesností, vysokou integrací a kompletními možnostmi zpracování. Může dobře vyřešit problémy s přesností a cyklem zpracování složitých dílů v procesu vývoje nového produktu, výrazně zkrátit vývojový cyklus a zlepšit úspěšnost nových produktů.
Abych to shrnul, pětiosý obráběcí stroj má příliš mnoho výhod, ale řízení polohy pětiosého obráběcího stroje, CNC systém, programování CAM a následné zpracování jsou mnohem komplikovanější než tříosý obráběcí stroj! Zároveň, když mluvíme o pětiosých obráběcích strojích, musíme mluvit o problému pravých a nepravých pětiosých. Všichni víme, že největší rozdíl mezi pravou a nepravdivou pětiosou je funkce RTCP. Co je však RTCP, jak se generuje a jak jej aplikovat? Dále se podívejme na RTCP podrobně spojením struktury obráběcího stroje a následného zpracování programování, abychom pochopili jeho pravou tvář.
03
O RTCP
RTCP ve špičkovém pětiosém CNC systému si myslí, že RTCP je rotovaný středový bod nástroje, což je to, co často nazýváme funkcí sledování špičky nástroje. Při pětiosém obrábění, při sledování trajektorie hrotu nástroje a polohy mezi nástrojem a obrobkem, je generován dodatečný pohyb hrotu nástroje díky rotačnímu pohybu. Řídicí body CNC systému se často neshodují s hroty nástroje, takže CNC systém musí automaticky korigovat kontrolní body, aby zajistil, že se hroty nástroje budou pohybovat podle předepsané trajektorie. V průmyslu se tato technologie také nazývá TCPM, TCPC nebo RPCP. Ve skutečnosti jsou definice funkcí těchto názvů podobné RTCP. Přesně řečeno, funkce RTCP se používá ve struktuře dvojité kyvné hlavy a střed rotace kyvné hlavy se používá pro kompenzaci. Funkce podobná RPCP je aplikována především na obráběcí stroj ve formě dvojité točny a kompenzuje změnu lineárních souřadnic os způsobenou rotací obrobku. Ve skutečnosti mají tyto funkce stejný cíl různými cestami, z nichž všechny mají zachovat středový bod nástroje a skutečný kontaktní bod mezi nástrojem a povrchem obrobku beze změny. Proto tento článek pro usnadnění vyjádření sjednocuje tento typ technologie jako technologii RTCP.
Jak tedy funkce RTCP vznikla? Před mnoha lety, kdy se pětiosé obráběcí stroje poprvé staly populárními na trhu, byl koncept RTCP propagován výrobci obráběcích strojů. V té době byla funkce RTCP spíše jako trik kvůli technologii a více lidí bylo nadšených a nadšených pro technologii samotnou. Ve skutečnosti je funkce RTCP přesně opačná. Není to jen dobrá technologie, ale také dobrá technologie, která může zákazníkům přinášet výhody a vytvářet hodnotu. U obráběcích strojů s technologií RTCP (tj. v Číně takzvané opravdové pětiosé obráběcí stroje) nemusí obsluha přesně vyrovnávat obrobek s osou točny a ležérně jej upínat. Obráběcí stroj automaticky kompenzuje ofset, čímž výrazně zkracuje pomocný čas a zlepšuje zpracování. přesnost. Současně je snadné provést následné zpracování, pokud jsou na výstupu souřadnice a vektory hrotu nástroje. Jak jsme již řekli dříve, pokud jde o mechanickou strukturu, pětiosé CNC obráběcí stroje mají hlavně struktury, jako jsou dvojité výkyvné hlavy, dvojité otočné stoly a jedna výkyvná a jedna otáčka.
Níže si jako příklad uvedeme špičkový pětiosý CNC systém s dvojitým otočným stolem, abychom podrobně představili funkci RTCP.
Definujte koncept čtvrté osy a páté osy v pětiosém obráběcím stroji: rotace čtvrté osy ovlivňuje polohu páté osy ve struktuře dvojitého otočného stolu a rotace páté osy nemůže ovlivnit polohu čtvrté osy. Pátá osa je rotační souřadnice na čtvrté ose.
Po přečtení definice si to vysvětlíme. Jak je znázorněno na obrázku výše, 4. osa obráběcího stroje je osa A a 5. osa je osa C. Obrobek je umístěn na otočném stole osy C. Když se osa A 4. osy otáčí, protože osa C je instalována na ose A, bude ovlivněna i poloha osy C. Stejně tak pro obrobek, který položíme na točnu, pokud naprogramujeme středové řezání nástroje, změna rotační souřadnice nevyhnutelně povede ke změně souřadnic X, Y, Z lineární osy, což má za následek relativní posunutí. Aby se toto posunutí eliminovalo, obráběcí stroj jej musí kompenzovat a RTCP je funkce vytvořená k odstranění této kompenzace.
Jak tedy obráběcí stroj kompenzuje toto posunutí? Dále pojďme analyzovat, jak je tento offset generován.
Podle výše uvedeného všichni víme, že posunutí souřadnic lineární osy je způsobeno změnou souřadnic rotace. Potom je zvláště důležité analyzovat střed otáčení osy otáčení. U obráběcího stroje s konstrukcí dvojité točny je řídicí bod osy C, tj. pátá osa, obvykle ve středu otáčení stolu stroje. Pro 4. osu se jako řídicí bod obvykle volí střed 4. osy.
Aby bylo možné realizovat pětiosé řízení, numerický řídicí systém potřebuje znát vztah mezi řídicím bodem páté osy a řídicím bodem čtvrté osy. To znamená počáteční stav (0 poloha os A a C obráběcího stroje), polohový vektor [U, V, W] řídicího bodu páté osy v rotačním souřadnicovém systému čtvrté osy, kde řídicí bod čtvrté osy je počátek. Zároveň je také nutné znát vzdálenost mezi osami A a C. Pro obráběcí stroj s dvojitým otočným stolem je příklad znázorněn na obrázku níže.
Když už o tom mluvíme, můžete vidět, že u obráběcích strojů s funkcí RTCP řídicí systém udržuje střed nástroje po celou dobu v naprogramované poloze. V tomto případě je programování samostatné a nezávislé na kinematice stroje. Když programujete na obráběcím stroji, nemusíte se starat o pohyb stroje a délku nástroje, stačí myslet na relativní pohyb mezi nástrojem a obrobkem. Zbytek systému kontroly práce to udělá za vás. například:
Jak je znázorněno na obrázku výše, když není funkce RTCP vypnutá, řídicí systém nebere v úvahu délku nástroje. Nástroj se otáčí kolem středu osy. Špička nože se posune z polohy a již nebude fixována.
Jak je znázorněno na obrázku výše, když je funkce RTCP zapnutá, řídicí systém pouze změní směr nástroje a poloha hrotu nástroje zůstane nezměněna. Potřebné kompenzační pohyby v osách X, Y, Z jsou vypočítány automaticky.
A jak vyřešit problém lineárního offsetu souřadnic u pětiosých obráběcích strojů a CNC systémů, které nemají RTCP? Víme, že mnoho pětiosých CNC obráběcích strojů a systémů v Číně je falešných pětiosých. Takzvaná falešná pětiosá ve skutečnosti odkazuje na obráběcí stroje bez funkce RTCP. Pravá a nepravdivá pětiosa není založena ani na vzhledu, ani na tom, zda je pět os propojeno. Musíte vědět, že falešný pětiosý může být také použit pro pětiosé spojení. Rozdíl mezi falešným pětiosým je v tom, že nemá skutečný pětiosý RTCP algoritmus, což znamená, že falešné pětiosé programování musí vzít v úvahu délku kyvadla vřetena a polohu otočného stolu. To znamená, že při programování s falešným pětiosým CNC systémem a obráběcím strojem je nutné se spolehnout na CAM programování a technologii následného zpracování, aby bylo možné předem naplánovat dráhu nástroje.
U stejného dílu, pokud se vymění obráběcí stroj nebo vymění nástroj, musí být znovu provedeno programování CAM a následné zpracování. A falešný pětiosý obráběcí stroj musí zajistit, aby se obrobek při upínání obrobku nacházel ve středu otáčení pracovního stolu. Pro operátora to znamená, že upnutí a vyrovnání vyžaduje mnoho času a nelze zaručit přesnost. Dokonce i pro indexové obrábění je falešná pětiosá spousta problémů. Skutečný pětiosý potřebuje pouze nastavit souřadnicový systém a potřebuje pouze jedno nastavení nástroje k dokončení obrábění.
Obrázek níže ukazuje nastavení editoru pro následné zpracování NX jako příklad pro ilustraci transformace souřadnic falešné pětiosy:
Jak je znázorněno na obrázku výše, falešná pětiosa spoléhá na technologii následného zpracování, aby zobrazila vztah středové polohy mezi čtvrtou osou a pátou osou obráběcího stroje, aby se kompenzovalo posunutí osy rotace vůči souřadnicím lineární osy. . Jím generovaný CNC program X, Y a Z nejen naprogramuje bod přiblížení, ale také obsahuje nezbytnou kompenzaci na osách X, Y a Z.
Výsledek takového zpracování povede nejen k nedostatečné přesnosti obrábění a nízké efektivitě, ale také generovaný program není univerzální a také požadovaná mzdová cena je vysoká. Zároveň, protože parametry rotace každého obráběcího stroje jsou odlišné, musí existovat odpovídající soubory pro následné zpracování, což také způsobí velké nepříjemnosti ve výrobě. Navíc generovaný program falešné pětiosy nelze změnit a je v podstatě nemožné realizovat manuální pětiosé programování. Zároveň, protože neexistuje funkce RTCP, nelze použít mnoho pokročilých pětiosých funkcí z ní odvozených, jako je například funkce pětiosé kompenzace nástroje.
Ve skutečnosti je to pro pětiosé obráběcí stroje pro nás pouze nástroj k dosažení výsledků zpracování a není rozdíl mezi pravdou a nepravdou. Důležité je, že naše technologie určuje, jakou metodu zpracování zvolit. Relativně řečeno, skutečné pětiosé obráběcí stroje jsou nákladově efektivnější.
