Viime vuosina viisiakselisia kytkentäisiä CNC-työstökeskuksia on käytetty yhä laajemmin eri aloilla. Käytännön sovelluksissa aina kun ihmiset kohtaavat ongelman erikoismuotoisten monimutkaisten osien tehokkaasta ja laadukkaasta käsittelystä, viisiakselinen kytkentätekniikka on epäilemättä tärkeä keino tällaisten ongelmien ratkaisemiseksi. Yhä useammat valmistajat etsivät viisiakselisia laitteita korkean tehokkuuden ja korkealaatuisen käsittelyn saavuttamiseksi. Mutta tiedätkö todella tarpeeksi viisiakselisesta koneistuksesta?
01
Viisiakselisen työstökoneen mekaaninen rakenne
Ymmärtääksemme todella viisiakselista koneistusta, meidän on ensin ymmärrettävä, mikä viisiakselinen työstökone on. Viisiakselinen työstökone (5 Axis Machining), kuten nimestä voi päätellä, viittaa kahden pyörivän akselin lisäämiseen kolmeen yhteiseen lineaariakseliin X, Y ja Z. Kaksi kiertoakselia A-, B- ja C-akselilla kolme- akselilla on erilaiset liiketilat eri tuotteiden teknisten vaatimusten täyttämiseksi.
Mitä tulee 5-akselin työstökeskuksen mekaaniseen suunnitteluun, työstökoneiden valmistajat ovat aina olleet hellittämättä sitoutuneet kehittämään uusia liiketiloja erilaisten vaatimusten täyttämiseksi. Tällä hetkellä markkinoilla olevien erityyppisten viisiakselisten työstökoneiden perusteella, vaikka mekaanisia rakenteita on monenlaisia, on pääasiassa seuraavia tyyppejä:
1. Kaksi pyörimiskoordinaattia ohjaavat suoraan työkalun akselin suuntaa (kaksi kääntöpäätä).
kuva
2. Kaksi koordinaattiakselia ovat työkalun yläosassa, mutta kiertoakseli ei ole kohtisuorassa lineaariseen akseliin nähden (nousupäätyyppi).
3. Kaksi pyörimiskoordinaattia ohjaavat suoraan tilan pyörimistä (kaksoissoitinmuoto).
4. Kaksi koordinaattiakselia ovat pöydällä, mutta kiertoakseli ei ole kohtisuorassa lineaariseen akseliin nähden (putkipöytätyyppi).
kuva
5. Toinen kahdesta pyörimiskoordinaatista vaikuttaa työkaluun ja toinen työkappaleeseen (yksi heiluri ja yksi kierros).
*Termi: Jos pyörimisakseli ei ole kohtisuorassa lineaariseen akseliin nähden, sitä pidetään "tunkeutuvana" akselina.
Nähtyään viisiakseliset työstökoneet näillä rakenteilla, uskon, että meidän pitäisi ymmärtää, mitä ja miten viisiakseliset työstökoneet liikkuvat. Mutta mitä ominaisuuksia näin monipuolinen työstökonerakenne voi osoittaa käsittelyn aikana? Mitä etuja on perinteisiin kolmiakselisiin työstökoneisiin verrattuna? Seuraavaksi tarkastellaan viisiakselisen työstökoneen valopisteitä.
02
Viisiakselisen koneistuksen monet edut
Viisiakselisten työstökoneiden ominaisuuksista puhuttaessa on tarpeen verrata niitä perinteisiin kolmiakselisiin laitteisiin. Kolmiakseliset käsittelylaitteet ovat suhteellisen yleisiä tuotannossa, ja niitä on useita muotoja, kuten pysty-, vaaka- ja portaali. Yleisiä prosessointimenetelmiä ovat päätyjyrsimen päätyreunan käsittely ja sivureunan käsittely. Kuulapäisten veitsien profilointi jne. Mutta riippumatta siitä, millä muodolla tai menetelmällä on yhteinen piirre, eli työkalun akselin suunta pysyy muuttumattomana työstöprosessin aikana ja työstökone pystyy saavuttamaan työkalun vain suorakulmaisessa tilassa koordinaatit kolmen X:n, Y:n ja Z:n lineaarisen akselin interpoloimalla. liike osastolla. Tästä syystä seuraavien tuotteiden yhteydessä tulevat esiin kolmiakselisten työstökoneiden haitat, kuten alhainen tehokkuus, huono pinnanlaatu ja jopa työstökyvyttömyys.
Verrattuna kolmiakselisiin CNC-työstölaitteisiin, viisinivelisellä CNC-työstökoneella on seuraavat edut:
1. Pidä työkalu parhaassa leikkaustilassa ja paranna leikkausolosuhteita
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, vasemman kuvan kolmiakselisessa leikkaustilassa, kun leikkaustyökalu siirtyy työkappaleen yläosaan tai reunaan, leikkaustila heikkenee vähitellen. Optimaalisten leikkausolosuhteiden ylläpitämiseksi myös tässä tarvitaan pyörivä pöytä. Ja jos haluamme käsitellä epäsäännöllisen tason kokonaan, pöytää on käännettävä useita kertoja eri suuntiin. Voidaan nähdä, että viisiakselisella työstökoneella voidaan myös välttää tilanne, jossa kuulapääjyrsimen keskipistelinjan nopeus on 0, ja saada parempi pinnanlaatu.
2. Vältä tehokkaasti työkalujen häiriöitä
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, kolmiakseliset laitteet eivät voi täyttää prosessin vaatimuksia ilmailualalla käytettävien osien, kuten juoksupyörien, siipien ja siipien osalta, häiriöiden vuoksi. Viisiakseliseen työstökoneeseen voi olla tyytyväinen. Samaan aikaan viisiakselinen työstökone voi käyttää myös lyhyempiä työkaluja käsittelyyn, parantaa järjestelmän jäykkyyttä, vähentää työkalujen määrää ja välttää erikoistyökalujen tuotantoa. Yritysomistajillemme se tarkoittaa, että työkalukustannuksissa viisiakselinen työstökone säästää rahaa!
3. Vähennä kiinnityskertojen määrää ja suorita viisipuolinen käsittely yhdellä kiinnityksellä
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, voidaan nähdä, että viisiakselinen työstökeskus voi myös vähentää vertailukonversiota ja parantaa koneistustarkkuutta. Varsinaisessa prosessoinnissa tarvitaan vain yksi kiinnitys, ja käsittelyn tarkkuus on helpompi taata. Samaan aikaan prosessiketjun lyhenemisen ja viisiakselisen koneistuskeskuksen laitteiden määrän vähentämisen ansiosta myös kalustemäärä, konepajapinta-ala ja laitteiden ylläpitokustannukset vähenevät. Tämä tarkoittaa, että voit käyttää vähemmän kalusteita, vähemmän korjaamoaluetta ja huoltokustannuksia tehokkaamman ja laadukkaamman käsittelyn suorittamiseksi!
4. Paranna käsittelyn laatua ja tehokkuutta
Kuten kuvasta näkyy, viisiakselinen työstökone voidaan leikata työkalun sivureunalla ja käsittelyteho on korkeampi.
5. Lyhennä tuotantoprosessiketjua ja yksinkertaista tuotannon hallintaa
Viisiakselisten CNC-työstökoneiden täydellinen koneistus lyhentää huomattavasti tuotantoprosessiketjua, mikä voi yksinkertaistaa tuotannon hallintaa ja suunnittelua ja aikataulutusta. Mitä monimutkaisempi työkappale on, sitä selvempiä sen etuja on verrattuna perinteisiin tuotantomenetelmiin, joissa on hajautettuja prosesseja.
6. Lyhennä uuden tuotteen kehityssykliä
Ilmailu-, auto- ja muiden alojen yrityksille joillakin uusilla tuotteiden osilla ja muovausmuotilla on monimutkaisia muotoja ja korkeat tarkkuusvaatimukset. Siksi voidaan käyttää viisiakselisia CNC-työstökeskuksia, joilla on korkea joustavuus, korkea tarkkuus, korkea integrointi ja täydelliset prosessointiominaisuudet. Se voi hyvin ratkaista monimutkaisten osien käsittelyn tarkkuus- ja sykliongelmat uusien tuotteiden kehitysprosessissa, lyhentää huomattavasti kehityssykliä ja parantaa uusien tuotteiden onnistumisastetta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että viisiakselisella työstökoneella on liikaa etuja, mutta viisiakselinen työstökoneen asennonsäätö, CNC-järjestelmä, CAM-ohjelmointi ja jälkikäsittely ovat paljon monimutkaisempia kuin kolmiakselinen työstökone! Samaan aikaan kun puhumme viisiakselisista työstökoneista, meidän on puhuttava todellisen ja väärän viisiakselin ongelmasta. Tiedämme kaikki, että suurin ero oikean ja väärän viiden akselin välillä on RTCP-funktio. Mutta mikä on RTCP, miten se luodaan ja miten sitä käytetään? Seuraavaksi tarkastellaan RTCP:tä yksityiskohtaisesti yhdistämällä työstökoneen rakenne ja ohjelmoinnin jälkikäsittely ymmärtääksemme sen todelliset kasvot.
03
Tietoja RTCP:stä
RTCP, huippuluokan viisiakselisessa CNC-järjestelmässä, ajattelee, että RTCP on kierretty työkalun keskipiste, jota kutsumme usein työkalun kärkipisteen seuraamiseksi. Viisiakselisessa koneistuksessa työkalun kärkipisteen liikerataa ja työkalun ja työkappaleen välistä asentoa tavoiteltaessa syntyy työkalun kärkipisteen lisäliikettä pyörivästä liikkeestä johtuen. CNC-järjestelmän ohjauspisteet eivät usein täsmää työkalun kärkipisteiden kanssa, joten CNC-järjestelmän on korjattava ohjauspisteet automaattisesti varmistaakseen, että työkalun kärkipisteet liikkuvat määrätyn liikeradan mukaisesti. Teollisuudessa tätä tekniikkaa kutsutaan myös TCPM:ksi, TCPC:ksi tai RPCP:ksi. Itse asiassa näiden nimien funktiomääritykset ovat samanlaisia kuin RTCP. Tarkkaan ottaen RTCP-toimintoa käytetään kaksoiskääntöpään rakenteessa ja kääntöpään pyörimisen keskipistettä käytetään kompensoimiseen. RPCP:n kaltaista toimintoa sovelletaan pääasiassa työstökoneeseen kaksoiskääntöpöydän muodossa ja se kompensoi työkappaleen pyörimisen aiheuttamaa lineaariakselin koordinaattien muutosta. Itse asiassa näillä toiminnoilla on sama päämäärä eri reittejä pitkin, jotka kaikki ovat työkalun keskipisteen ja työkalun ja työkappaleen pinnan välisen todellisen kosketuspisteen pitäminen muuttumattomina. Siksi ilmaisun helpottamiseksi tämä artikkeli yhdistää tämäntyyppisen tekniikan RTCP-tekniikaksi.
Joten miten RTCP-toiminto syntyi? Monta vuotta sitten, kun viisiakseliset työstökoneet tulivat ensimmäisen kerran suosituiksi markkinoilla, työstökoneiden valmistajat hyppivät RTCP-konseptia. Tuolloin RTCP:n toiminta oli enemmän kuin temppu tekniikan vuoksi, ja enemmän ihmisiä innostui ja hyppi itse teknologiasta. Itse asiassa RTCP:n toiminta on juuri päinvastainen. Se ei ole vain hyvä tekniikka, vaan myös hyvä tekniikka, joka voi tuoda etuja ja luoda arvoa asiakkaille. RTCP-tekniikalla varustetut työstökoneet (eli niin sanotut todelliset viisiakseliset työstökoneet Kiinassa) käyttäjän ei tarvitse kohdistaa työkappaletta tarkasti kääntöpöydän akselilinjan kanssa ja kiinnittää sitä rennosti. Työstökone kompensoi automaattisesti siirtymän, mikä vähentää huomattavasti lisäaikaa ja parantaa käsittelyä. tarkkuutta. Samalla jälkikäsittely on helppo tehdä, kunhan tulostetaan työkalun kärkipisteen koordinaatit ja vektorit. Kuten aiemmin totesimme, viisiakselisissa CNC-työstökoneissa on mekaanisen rakenteen osalta pääasiassa rakenteita, kuten kaksoiskääntöpäät, kaksoiskääntöpöydät sekä yksi kääntö ja yksi kierros.
Seuraavassa otamme esimerkkinä huippuluokan viisiakselisen CNC-järjestelmän, jossa on kaksinkertainen kääntöpöytä, esitelläksemme RTCP-toiminnon yksityiskohtaisesti.
Määrittele neljännen akselin ja viidennen akselin käsite viisiakselisessa työstökoneessa: neljännen akselin pyöriminen vaikuttaa viidennen akselin asentoon kaksoispyörivän pöydän rakenteessa, ja viidennen akselin pyöriminen ei voi vaikuttaa asentoon neljännestä akselista. Viides akseli on rotaatiokoordinaatti neljännellä akselilla.
No, luettuaan määritelmän, selitetään se. Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, työstökoneen 4. akseli on A-akseli ja 5. akseli on C-akseli. Työkappale asetetaan C-akselin kääntöpöydälle. Kun 4. akselin A-akseli pyörii, koska C-akseli on asennettu A-akselille, vaikuttaa myös C-akselin asento. Samalla tavalla kääntöpöydälle asettamalle työkappaleelle, jos ohjelmoimme työkalun keskipisteen leikkauksen, pyörimiskoordinaattien muutos johtaa väistämättä lineaariakselin X-, Y-, Z-koordinaattien muutokseen, mikä johtaa suhteellinen siirtymä. Tämän siirtymän eliminoimiseksi työstökoneen on kompensoitava se, ja RTCP on toiminto, joka tuotetaan tämän kompensaation poistamiseksi.
Joten miten työstökone kompensoi tämän siirtymän? Seuraavaksi analysoidaan, kuinka tämä offset luodaan.
Edellä olevan mukaan me kaikki tiedämme, että lineaariakselin koordinaattien siirtymä johtuu kiertokoordinaattien muutoksesta. Tällöin on erityisen tärkeää analysoida pyörimisakselin kiertokeskipiste. Kaksinkertaisella kääntöpöydällä varustetussa työstökoneessa C-akselin eli viidennen akselin ohjauspiste on yleensä koneen pöydän pyörimiskeskipisteessä. 4. akselilla ohjauspisteeksi valitaan yleensä 4. akselin keskipiste.
Viisiakselisen ohjauksen toteuttamiseksi numeerisen ohjausjärjestelmän on tiedettävä viidennen akselin ohjauspisteen ja neljännen akselin ohjauspisteen välinen suhde. Eli alkutila (0 työstökoneen A- ja C-akselien sijainti), viidennen akselin ohjauspisteen sijaintivektori [U, V, W] neljännen akselin pyörivässä koordinaatistossa, jossa neljännen akselin ohjauspiste on origo. Samalla on myös tarpeen tietää A- ja C-akselien välinen etäisyys. Kaksinkertaisen kääntöpöydän työstökoneen esimerkki on alla olevassa kuvassa.
Tästä puheen ollen voidaan todeta, että RTCP-toiminnolla varustetuissa työstökoneissa ohjausjärjestelmä pitää työkalun keskipisteen koko ajan ohjelmoidussa paikassa. Tässä tapauksessa ohjelmointi on itsenäistä ja konekinematiikasta riippumatonta. Kun ohjelmoit työstökoneella, sinun ei tarvitse huolehtia koneen liikkeestä ja työkalun pituudesta, sinun tarvitsee vain ajatella työkalun ja työkappaleen välistä liikettä. Muu työnohjausjärjestelmä tekee sen puolestasi. esimerkiksi:
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, kun RTCP-toimintoa ei ole kytketty pois päältä, ohjausjärjestelmä ei huomioi työkalun pituutta. Työkalu pyörii akselin keskikohdan ympäri. Veitsen kärki siirtyy pois asennosta, eikä se ole enää kiinni.
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, kun RTCP-toiminto on kytketty päälle, ohjausjärjestelmä muuttaa vain työkalun suuntaa ja työkalun kärjen asento pysyy muuttumattomana. Tarvittavat korjausliikkeet X-, Y-, Z-akseleilla lasketaan automaattisesti.
Ja kuinka ratkaista lineaarisen akselin koordinaattisiirron ongelma viisiakselisille työstökoneille ja CNC-järjestelmille, joissa ei ole RTCP:tä? Tiedämme, että monet viisiakseliset CNC-työstökoneet ja järjestelmät Kiinassa ovat väärennettyjä viisiakselisia. Niin sanottu väärennetty viisiakselinen viittaa itse asiassa työstökoneisiin, joissa ei ole RTCP-toimintoa. Oikea ja väärä viisi akselia eivät perustu ulkonäköön tai siihen, ovatko viisi akselia linkitettyinä. Sinun täytyy tietää, että väärennettyä viisiakselia voidaan käyttää myös viiden akselin kytkemiseen. Ero väärennetyn viisiakselin välillä on, että siinä ei ole todellista viiden akselin RTCP-algoritmia, mikä tarkoittaa, että väärennetyn viisiakselisen ohjelmoinnin on otettava huomioon karan heilurin pituus ja pyörivän pöydän asento. Tämä tarkoittaa, että ohjelmoitaessa väärennetyllä viisiakselisella CNC-järjestelmällä ja työstökoneella, on välttämätöntä luottaa CAM-ohjelmointi- ja jälkikäsittelytekniikkaan työkalun radan suunnittelussa etukäteen.
Jos työstökonetta tai työkalua vaihdetaan samalle osalle, CAM-ohjelmointi ja jälkikäsittely on suoritettava uudelleen. Ja väärän viisiakselisen työstökoneen on varmistettava, että työkappale on työpöydän pyörimiskeskuksessa työkappaletta kiinnitettäessä. Käyttäjälle tämä tarkoittaa, että kiinnitykseen ja kohdistukseen kuluu paljon aikaa, eikä tarkkuutta voida taata. Jopa indeksointikoneistuksessa väärennetty viisiakselinen on paljon vaivaa. Todellisen viiden akselin tarvitsee vain määrittää koordinaattijärjestelmä, ja se tarvitsee vain yhden työkaluasetuksen koneistuksen suorittamiseksi loppuun.
Alla olevassa kuvassa on esimerkkinä NX-jälkikäsittelyeditorin asetukset havainnollistamaan väärennetyn viiden akselin koordinaattimuunnoksia:
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, väärä viisiakseli perustuu jälkikäsittelytekniikkaan, joka näyttää keskiasennon suhteen työstökoneen neljännen ja viidennen akselin välillä kompensoidakseen pyörimisakselin siirtymistä lineaariakselin koordinaatteihin. . Sen generoima CNC-ohjelma X, Y ja Z ei vain ohjelmoi lähestymispistettä, vaan sisältää myös tarvittavan kompensoinnin X-, Y- ja Z-akseleilla.
Tällaisen käsittelyn tulos ei johda vain riittämättömään koneistustarkkuuteen ja alhaiseen tehokkuuteen, vaan myös luotu ohjelma ei ole universaali, ja vaaditut työvoimakustannukset ovat myös korkeat. Samanaikaisesti, koska jokaisen työstökoneen pyörimisparametrit ovat erilaiset, on oltava vastaavat jälkikäsittelytiedostot, mikä myös aiheuttaa suurta vaivaa tuotannossa. Lisäksi väärennetyn viisiakselin generoitua ohjelmaa ei voi muuttaa, ja manuaalista viisiakselista ohjelmointia on periaatteessa mahdotonta toteuttaa. Samaan aikaan, koska RTCP-toimintoa ei ole, monia siitä johdettuja edistyneitä viisiakselisia toimintoja, kuten viiden akselin työkalun kompensointitoimintoa, ei voida käyttää.
Itse asiassa viisiakselisille työstökoneille se on vain työkalu, jolla voimme saavuttaa prosessointituloksia, eikä todellisuuden ja epätosin välillä ole eroa. Tärkeää on, että tekniikkamme määrittää, mikä menetelmä valitaan käsittelyyn. Suhteellisesti sanottuna todelliset viisiakseliset työstökoneet ovat kustannustehokkaampia.
