В останні роки п’ятиосьові обробні центри з ЧПК все ширше використовуються в різних сферах. У практичних застосуваннях, коли люди стикаються з проблемами ефективної та високоякісної обробки деталей спеціальної форми та складних деталей, технологія п’ятиосьового з’єднання, безсумнівно, є важливим засобом вирішення таких проблем. Все більше і більше виробників прагнуть шукати п’ятиосьове обладнання для забезпечення високоефективної та високоякісної обробки. Але чи справді ви достатньо знаєте про п’ятиосьову обробку?
01
Форма механічної конструкції п'ятиосьового верстата
Щоб справді зрозуміти п’ятиосьову обробку, ми повинні спочатку зрозуміти, що таке п’ятиосьовий верстат. П’ятиосьовий верстат (5-осьова обробка), як випливає з назви, означає додавання двох осей обертання до трьох загальних лінійних осей X, Y і Z. Дві з трьох осей A, B і C мають різний рух режими для задоволення технічних потреб різних продуктів.
Що стосується механічної конструкції 5-осьових обробних центрів, виробники верстатів завжди були віддані розробці нових режимів руху відповідно до різноманітних вимог. Базуючись на різних типах п’ятиосьових верстатів, які зараз представлені на ринку, хоча їх механічні структури різноманітні, вони в основному включають такі форми:
1. Дві координати обертання безпосередньо керують напрямком осі інструменту (форма подвійної поворотної головки).
2. Дві координатні осі розташовані у верхній частині інструмента, але вісь обертання не перпендикулярна до лінійної осі (тип похилої поворотної головки).
3. Дві координати обертання безпосередньо керують обертанням простору (подвійна поворотна форма).
4. Дві координатні осі знаходяться на верстаку, але вісь обертання не перпендикулярна до лінійної осі (похилий тип верстака).
5. Одна з двох координат обертання діє на інструмент, а друга – на заготовку (один помах і один оберт).
*Термінологія: якщо вісь обертання не перпендикулярна до лінійної осі, вона вважається «опущеною» віссю.
Побачивши п’ятиосьові верстати з такими конструкціями, я вважаю, що ми повинні зрозуміти, що і як рухаються п’ятиосьові верстати. Однак які характеристики може проявляти така різноманітна структура верстата під час обробки? Які переваги у порівнянні з традиційними тривісними верстатами? Далі розглянемо яскраві моменти п’ятиосьових верстатів.
02
Багато переваг п'ятиосьової обробки
Говорячи про характеристики п'ятиосьових верстатів, необхідно порівняти їх з традиційним тривісним обладнанням. Трьохосьове обробне обладнання відносно поширене у виробництві, включаючи вертикальні, горизонтальні та портальні типи. Загальні методи обробки включають обробку кінцевої кромки торцевої фрези та обробку бічної кромки. Профільна обробка кулькових різців і т. д. Однак, незалежно від того, яка форма і спосіб використовується, всі вони мають спільну особливість, тобто напрямок осі інструменту залишається незмінним у процесі обробки. Верстат може реалізувати прямокутні координати інструменту в просторі лише через інтерполяцію трьох лінійних осей X, Y та Z. руху в системі. Таким чином, при обробці наступних виробів виявляються недоліки низької ефективності тривісних верстатів, поганої якості обробки поверхні або навіть неможливості обробки.
Порівняно з тривісним обробним обладнанням з ЧПК п’ятизв’язкові верстати з ЧПК мають такі переваги:
1. Підтримуйте найкращий стан різання інструменту та покращуйте умови різання
Як показано на малюнку вище, у тривісному методі різання зліва, коли ріжучий інструмент рухається до верхньої частини або краю заготовки, стан різання поступово погіршується. Для підтримки оптимальних умов різання тут необхідний поворотний стіл. І якщо ми хочемо повністю обробити неправильну площину, ми повинні обертати верстак кілька разів у різних напрямках. Можна побачити, що п’ятиосьовий верстат також може уникнути ситуації, коли лінійна швидкість центральної точки кульової кінцевої фрези становить 0, і отримати кращу якість поверхні.
2. Ефективно уникайте втручання інструменту
малюнок
Як показано на малюнку вище, для таких частин, як робочі колеса, лопаті та блиски, що використовуються в аерокосмічній сфері, тривісне обладнання не може відповідати вимогам процесу через перешкоди. Цю вимогу може задовольнити п'ятиосьовий верстат. У той же час п'ятиосьові верстати також можуть використовувати коротші інструменти для обробки, покращуючи жорсткість системи, зменшуючи кількість інструментів і уникаючи створення спеціальних інструментів. Для наших власників бізнесу це означає, що п’ятиосьовий верстат заощадить ваші гроші з точки зору вартості інструменту!
3. Зменшіть кількість затискань і завершіть п'ятисторонню обробку за один затиск
малюнок
Як показано на малюнку вище, п’ятиосьовий обробний центр також може зменшити перетворення бази даних і підвищити точність обробки. У фактичній обробці потрібен лише один затиск, і точність обробки легше забезпечити. У той же час, завдяки скороченню технологічного ланцюга та зменшенню кількості обладнання в п’ятиосьовому обробному центрі, також зменшується кількість інструментальних пристосувань, площі цеху та витрати на обслуговування обладнання. Це означає, що ви можете використовувати менше пристосувань, менше заводської площі та менше витрат на технічне обслуговування для ефективнішої та якіснішої обробки!
4. Підвищення якості та ефективності обробки
Як показано на малюнку, п'ятиосьовий верстат може використовувати різання бічної кромки інструмента для досягнення вищої ефективності обробки.
малюнок
5. Скоротіть ланцюжок виробничого процесу та спростіть управління виробництвом
Повна обробка п’ятиосьових верстатів з ЧПК значно скорочує виробничий ланцюжок і може спростити управління виробництвом, а також планування та розклад. Чим складніша заготовка, тим очевидніші її переваги перед традиційними методами виробництва з дисперсними процесами.
6. Скоротіть цикл розробки нового продукту
Для компаній в аерокосмічній, автомобільній та інших галузях деякі нові деталі продукції та прес-форми мають складні форми та високі вимоги до точності. Таким чином, п’ятиосьовий обробний центр з ЧПК із високою гнучкістю, високою точністю, високою інтеграцією та повними можливостями обробки може добре вирішити проблеми точності та циклу обробки складних деталей у процесі розробки нового продукту, значно скоротити дослідження та розробки. цикл і підвищити рівень успіху нових продуктів.
Підводячи підсумок, п’ятиосьові верстати мають забагато переваг, але контроль позиції інструменту, система ЧПК, програмування CAM і постобробка п’ятиосьових верстатів набагато складніші, ніж у тривісних верстатів! У той же час, коли ми говоримо про п'ятиосьові верстати, ми повинні говорити про питання справжнього і помилкового п'ятиосного. Ми всі знаємо, що найбільша різниця між справжньою та помилковою п’ятиосьовою функцією RTCP. Однак що таке RTCP, як він генерується та як його застосовувати? Далі ми детальніше розглянемо RTCP на основі структури верстата та програмної постобробки, щоб зрозуміти його справжній вигляд.
03
Про RTCP
RTCP у високоякісних п’ятиосьових системах ЧПК вважається поворотною центральною точкою інструменту, що ми часто називаємо функцією слідування за точкою вершини інструменту. При п’ятиосьовій обробці під час руху по траєкторії вершини інструменту та положення між інструментом і деталлю відбувається додатковий рух точки вершини інструменту через обертальний рух. Контрольні точки системи ЧПК часто не збігаються з точкою вершини інструменту, тому система ЧПК повинна автоматично виправляти контрольні точки, щоб гарантувати, що точка вершини інструмента рухається відповідно до заданої траєкторії. У промисловості цю технологію також називають TCPM, TCPC або RPCP та інші функції. Фактично, функціональні визначення цих імен подібні до RTCP. Строго кажучи, функція RTCP використовується в конструкції подвійної поворотної головки, а центр обертання поворотної головки використовується для компенсації. Функції, подібні до RPCP, в основному використовуються на верстатах із подвійною поворотною платформою та компенсують зміни лінійних координат осі, спричинені обертанням заготовки. Насправді ці функції мають однакову мету, яка полягає в утриманні центральної точки інструменту та фактичної точки контакту між інструментом і поверхнею заготовки незмінними. Тому для зручності висловлювання ця стаття об’єднує цей тип технології як технологію RTCP.
малюнок
Отже, як з’явилася функція RTCP? Багато років тому, коли п’ятиосьові верстати вперше стали популярними на ринку, виробники верстатів широко рекламували концепцію RTCP. У той час функція RTCP була більше схожа на трюк заради технології, і більше людей були в захваті від самої технології. Насправді функція RTCP є прямо протилежною. Це не тільки хороша технологія, але й хороша технологія, яка може принести користь і створити цінність для клієнтів. Для верстатів із технологією RTCP (також відомих як справжні п’ятиосьові верстати в Китаї) оператору не потрібно точно вирівнювати заготовку з віссю поворотного столу та випадково затискати її. Верстат автоматично компенсує зсув, значно скорочуючи допоміжний час і покращуючи обробку. Точність. У той же час постобробка є простою, якщо виводяться координати вершини інструменту та вектор. Як ми вже говорили раніше, з точки зору механічної конструкції, п’ятиосьові верстати з ЧПК в основному мають подвійні поворотні головки, подвійні поворотні столи, один поворот і одне обертання.
Нижче ми розглянемо високоякісну п’ятиосьову систему ЧПК з двома поворотними столами як приклад, щоб детально представити функцію RTCP.
Визначте поняття четвертої осі та п’ятої осі в п’ятиосьовому верстаті: у конструкції подвійного поворотного столу обертання четвертої осі впливає на положення п’ятої осі, а обертання п’ятої осі не може впливати на положення четвертої осі. П'ята вісь - це координата обертання на четвертій осі.
малюнок
Гаразд, прочитавши визначення, давайте пояснимо його. Як показано на малюнку вище, 4-та вісь верстата є віссю А, а 5-та вісь — віссю С. Заготовка розміщується на поворотній платформі осі С. Коли 4-та вісь A обертається, оскільки вісь C встановлена на осі A, положення осі C також буде змінено. Таким же чином, для заготовки, яку ми розміщуємо на поворотній платформі, якщо ми програмуємо різання центру інструмента, зміни координат обертання неминуче призведуть до змін координат X, Y та Z лінійних осей, що призведе до відносної переміщення. Щоб усунути це зміщення, верстат повинен його компенсувати. RTCP — це функція, створена для усунення цієї компенсації.
Отже, як верстат компенсує це зміщення? Далі розберемо, як генерується це зміщення.
Згідно з попередньою статтею, ми всі знаємо, що зміна координат обертання викликає зсув лінійних координат осі. Тоді особливо важливо проаналізувати центр обертання осі обертання. Для верстатів із подвійною поворотною платформою контрольна точка осі С, яка є п’ятою віссю, зазвичай знаходиться в центрі обертання столу верстата. Для четвертої осі в якості контрольної точки зазвичай вибирається середня точка четвертої осі.
малюнок
малюнок
Щоб реалізувати керування п’ятьма осями, система ЧПК повинна знати зв’язок між контрольною точкою 5-ї осі та контрольною точкою 4-ї осі. Тобто, у початковому стані (положення осей A та C верстата 0) контрольна точка четвертої осі є початком системи координат обертання четвертої осі, а вектор положення [U, V, W] контрольна точка п'ятої осі. У той же час вам також потрібно знати відстань між віссю А і С. Для верстатів з двома поворотними столами на малюнку нижче показано приклад.
малюнок
З огляду на це, ви можете бачити, що для верстатів із функцією RTCP система керування утримує центр інструменту в запрограмованому положенні. У цьому випадку програмування є незалежним і не має нічого спільного з рухом верстата. Коли ви програмуєте на верстаті, вам не доведеться турбуватися про рух машини чи довжину інструменту; все, що вам потрібно враховувати, це відносний рух між інструментом і заготовкою. Система управління зробить все інше за вас. наприклад:
малюнок
Як показано на малюнку вище, без вимкненої функції RTCP система керування не враховує довжину інструменту. Інструмент обертається навколо центру осі. Кінчик ножа зійде зі свого положення і більше не буде фіксуватися.
малюнок
Як показано на малюнку вище, з увімкненою функцією RTCP система керування лише змінює напрямок інструменту, а положення вістря інструмента залишається незмінним. Необхідні компенсаційні переміщення по осях X, Y і Z розраховуються автоматично.
Як вирішити проблему зміщення координат лінійної осі для п’ятиосьових верстатів і систем ЧПК, які не мають RTCP? Ми знаємо, що багато п’ятиосьових верстатів і систем з ЧПК у Китаї є підробленими п’ятиосьовими. Так звана фальшива п'ятиосьова фактично відноситься до верстатів без функції RTCP. Не судити про те, справжня чи хибна п’ять осей, не за зовнішнім виглядом або за тим, чи п’ять осей пов’язані. Ви повинні знати, що підроблена п'ятивісь також може бути пов'язана з п'ятьма осями. Основна відмінність між помилковою п’ятиосьовою системою полягає в тому, що вона не має справжнього п’ятиосьового алгоритму RTCP, а це означає, що програмування помилкової п’ятиосьової системи має враховувати довжину маятника шпинделя та положення поворотного столу. Це означає, що при використанні помилкових п’ятиосьових систем ЧПК і програмування верстатів ви повинні покладатися на програмування CAM і технологію постобробки, щоб заздалегідь спланувати шлях інструменту.
Для тієї самої деталі, якщо верстат змінено або інструмент, CAM-програмування та пост-обробка повинні бути виконані знову. Крім того, при затисканні заготовки фальшивий п'ятиосьовий верстат повинен забезпечити, щоб заготовка знаходилася в центрі обертання робочого столу. Для оператора це означає, що потрібно багато часу на затискання та вирівнювання, і точність не може бути гарантована. Навіть для обробки індексації підроблена п'ятиосьова доставляє багато клопоту. Для справжньої п’ятиосьової системи потрібно лише налаштувати систему координат і лише одне налаштування інструменту для завершення обробки.
На наступному малюнку наведено налаштування редактора постобробки NX як приклад, щоб проілюструвати перетворення координат фальшивої п’яти осі:
малюнок
Як показано на малюнку вище, фальшива п’ять осей покладається на технологію постобробки, щоб вказати співвідношення центрального положення між четвертою віссю та п’ятою віссю верстата для компенсації зміщення осі обертання до лінійних координат осі. . Створена ним програма ЧПК X, Y і Z є не тільки точками підходу до програмування, але й включає необхідну компенсацію на осях X, Y і Z.
Результат такої обробки призведе не тільки до недостатньої точності обробки та низької ефективності, створена програма не буде універсальною, а також буде висока вартість праці. У той же час, оскільки кожен верстат має різні параметри обертання, він повинен мати відповідні файли постобробки, що також буде створювати великі незручності для виробництва. Крім того, програму генерації підробленої п’ятиосьової моделі неможливо змінити, і в принципі неможливо реалізувати ручне програмування п’ятиосьової моделі. У той же час, оскільки немає функції RTCP, багато з розширених п’ятиосьових функцій не можуть бути використані, наприклад функція компенсації п’ятиосьового інструменту.
Фактично, для п’ятиосьових верстатів це просто інструмент, який ми використовуємо для досягнення результатів обробки, і немає різниці між істинним і хибним. Важливо те, що наш процес визначає спосіб обробки. Відносно кажучи, справжні п'ятиосьові верстати економічно ефективніші.
