De siste årene har CNC-maskinsentre med fem akser blitt mer og mer utbredt i ulike felt. I praktiske applikasjoner, når folk møter problemet med høy effektivitet og høykvalitetsbehandling av spesialformede komplekse deler, er femakset koblingsteknologi utvilsomt et viktig middel for å løse slike problemer. Flere og flere produsenter har en tendens til å se etter femakset utstyr for å møte høyeffektiv behandling og høykvalitetsbehandling. Men vet du virkelig nok om femakset maskinering?
01
Den mekaniske strukturen til femakset maskinverktøy
For virkelig å forstå femakset maskinering, må vi først forstå hva et femakset maskinverktøy er. Femakset maskinverktøy (5 Axis Machining), som navnet antyder, refererer til å legge til to roterende akser til de tre vanlige lineære aksene X, Y og Z. De to rotasjonsaksene i A, B og C tre- aksen har forskjellige bevegelsesmoduser for å møte de tekniske kravene til forskjellige produkter.
Når det gjelder den mekaniske utformingen av 5-aksemaskineringssenteret, har maskinverktøyprodusenter alltid vært uavbrutt forpliktet til å utvikle nye bevegelsesmodi for å møte ulike krav. Basert på de ulike typene av femakset maskinverktøy som for tiden er på markedet, selv om det finnes ulike typer mekaniske strukturer, er det hovedsakelig følgende typer:
1. To rotasjonskoordinater styrer direkte retningen til verktøyaksen (dobbelt svinghode).
bilde
2. De to koordinataksene er på toppen av verktøyet, men rotasjonsaksen er ikke vinkelrett på den lineære aksen (sagt head type).
3. De to rotasjonskoordinatene styrer rotasjonen av rommet direkte (dobbelt dreiebord).
4. De to koordinataksene er på bordet, men rotasjonsaksen er ikke vinkelrett på den lineære aksen (loddtabelltype).
bilde
5. En av de to rotasjonskoordinatene virker på verktøyet, og den andre virker på arbeidsstykket (en pendel og en omdreining).
*Term: Hvis rotasjonsaksen ikke er vinkelrett på den lineære aksen, betraktes den som en "stupende" akse.
Etter å ha sett de fem-aksede maskinverktøyene med disse strukturene, tror jeg vi bør forstå hva og hvordan de fem-aksede maskinverktøyene beveger seg. Men hvilke egenskaper kan en så mangfoldig maskinverktøystruktur vise under bearbeiding? Sammenlignet med tradisjonelle treaksede maskinverktøy, hva er fordelene? La oss deretter ta en titt på de lysende punktene til det femaksede maskinverktøyet.
02
De mange fordelene med femakset bearbeiding
Når vi snakker om egenskapene til femakset maskinverktøy, er det nødvendig å sammenligne dem med tradisjonelt treakset utstyr. Treakset prosessutstyr er relativt vanlig i produksjon, og det finnes flere former som vertikal, horisontal og portal. Vanlige prosesseringsmetoder inkluderer endefres endekantbehandling og sidekantbehandling. Profilering av kulekniver osv. Men uansett hvilken form eller metode som har et fellestrekk, det vil si at retningen på verktøyaksen forblir uendret under bearbeidingsprosessen, og maskinverktøyet kan kun oppnå verktøyet i rommet kartesisk koordinater gjennom interpolering av de tre lineære aksene til X, Y og Z. bevegelse i avdelingen. Derfor, når de står overfor følgende produkter, avsløres ulempene ved tre-akse maskinverktøy, som lav effektivitet, dårlig overflatekvalitet og til og med manglende evne til å behandle.
Sammenlignet med treakset CNC maskineringsutstyr, har femleddet CNC-maskinverktøy følgende fordeler:
1. Hold verktøyet i den beste skjæretilstanden og forbedre skjæreforholdene
Som vist i figuren ovenfor, i tre-akset skjæremodus i venstre figur, når skjæreverktøyet beveger seg til toppen eller kanten av arbeidsstykket, forverres skjæretilstanden gradvis. For å opprettholde optimale skjæreforhold også her, kreves et roterende bord. Og hvis vi ønsker å behandle et uregelmessig plan fullstendig, må bordet roteres flere ganger i forskjellige retninger. Det kan sees at den femaksede verktøymaskinen også kan unngå situasjonen at senterpunktlinjehastigheten til kuleendefreseren er 0, og oppnå bedre overflatekvalitet.
2. Unngå effektivt verktøyinterferens
Som vist i figuren ovenfor, for deler som impellere, blader og blisker som brukes i romfartsfeltet, kan ikke treakset utstyr oppfylle prosesskravene på grunn av interferens. Den fem-aksede maskinverktøyet kan være fornøyd. Samtidig kan det femaksede maskinverktøyet også bruke kortere verktøy for prosessering, forbedre systemets stivhet, redusere antall verktøy og unngå produksjon av spesialverktøy. For våre bedriftseiere betyr det at når det gjelder verktøykostnader, vil den femaksede verktøymaskinen spare deg penger!
3. Reduser antall oppspenningstider, og fullfør femsidig bearbeiding i én oppspenning
Som vist i figuren ovenfor, kan det sees at det femaksede maskineringssenteret også kan redusere benchmark-konvertering og forbedre maskineringsnøyaktigheten. Ved faktisk bearbeiding er det bare nødvendig med én klemme, og bearbeidingsnøyaktigheten er lettere å garantere. Samtidig, på grunn av forkortingen av prosesskjeden og reduksjonen av antall utstyr i det femaksede maskineringssenteret, reduseres også antall inventar, verkstedområde og vedlikeholdskostnader for utstyr. Dette betyr at du kan bruke mindre inventar, mindre verkstedareal og vedlikeholdskostnader for å gjennomføre mer effektiv og høyere kvalitetsbehandling!
4. Forbedre behandlingskvalitet og effektivitet
Som vist på figuren kan det femaksede maskinverktøyet kuttes med sidekanten på verktøyet, og prosesseringseffektiviteten er høyere.
5. Forkort produksjonsprosesskjeden og forenkle produksjonsstyringen
Den komplette bearbeidingen av femakset CNC-maskinverktøy forkorter produksjonsprosesskjeden betydelig, noe som kan forenkle produksjonsstyring og planlegging og planlegging. Jo mer komplekst arbeidsstykket er, desto tydeligere er fordelene fremfor tradisjonelle produksjonsmetoder med desentraliserte prosesser.
6. Forkort utviklingssyklusen for nye produkter
For bedrifter innen romfart, bilindustri og andre felt har noen nye produktdeler og støpeformer komplekse former og høye presisjonskrav. Derfor kan fem-akse CNC-bearbeidingssentre med høy fleksibilitet, høy presisjon, høy integrasjon og komplette prosesseringsmuligheter brukes. Det kan godt løse presisjons- og syklusproblemene ved prosessering av komplekse deler i prosessen med utvikling av nye produkter, forkorte utviklingssyklusen sterkt og forbedre suksessraten til nye produkter.
For å oppsummere har den femaksede verktøymaskinen for mange fordeler, men den femaksede verktøymaskinens holdningskontroll, CNC-systemet, CAM-programmering og etterbehandling er mye mer komplisert enn den treaksede verktøymaskinen! Samtidig, når vi snakker om femakset maskinverktøy, må vi snakke om problemet med sann og usann femakse. Vi vet alle at den største forskjellen mellom sann og falsk femakse er RTCP-funksjonen. Men hva er RTCP, hvordan genereres det og hvordan bruker det? La oss deretter ta en titt på RTCP i detalj ved å kombinere strukturen til maskinverktøyet og etterbehandlingen av programmering for å forstå dets sanne ansikt.
03
Om RTCP
RTCP, i det avanserte femakse CNC-systemet, mener at RTCP er Rotated Tool Center Point, som er det vi ofte kaller funksjonen for verktøyspiss-følge. Ved femakset bearbeiding, når du følger banen til verktøyspissen og stillingen mellom verktøyet og arbeidsstykket, genereres ytterligere bevegelse av verktøyspissen på grunn av rotasjonsbevegelsen. Kontrollpunktene til CNC-systemet faller ofte ikke sammen med verktøyspissene, så CNC-systemet må automatisk korrigere kontrollpunktene for å sikre at verktøyspissene beveger seg i henhold til den foreskrevne banen. I bransjen kalles denne teknologien også TCPM, TCPC eller RPCP. Faktisk er funksjonsdefinisjonene til disse navnene lik RTCP. Strengt tatt brukes RTCP-funksjonen i den doble svinghodestrukturen, og senterpunktet på svinghoderotasjonen brukes til kompensasjon. Funksjonen som ligner på RPCP brukes hovedsakelig på maskinverktøyet i form av dobbel dreieskive, og den kompenserer endringen av lineære aksekoordinater forårsaket av rotasjonen av arbeidsstykket. Faktisk har disse funksjonene det samme målet ved forskjellige ruter, som alle er å holde senterpunktet til verktøyet og det faktiske kontaktpunktet mellom verktøyet og overflaten av arbeidsstykket uendret. Derfor, for å gjøre uttrykket lettere, forener denne artikkelen denne typen teknologi som RTCP-teknologi.
Så hvordan ble RTCP-funksjonen til? For mange år siden, da fem-akset maskinverktøy først ble populært i markedet, ble konseptet med RTCP hypet av maskinverktøyprodusenter. På den tiden var funksjonen til RTCP mer som en gimmick for teknologiens skyld, og flere var entusiastiske og hypet om selve teknologien. Faktisk er funksjonen til RTCP akkurat det motsatte. Det er ikke bare en god teknologi, men også en god teknologi som kan gi fordeler og skape verdier for kundene. For maskinverktøy med RTCP-teknologi (det vil si de såkalte ekte fem-akse maskinverktøyene i Kina), trenger ikke operatøren å justere arbeidsstykket nøyaktig med akselinjen til dreieskiven, og klemme det tilfeldig. Maskinverktøyet kompenserer automatisk for forskyvningen, noe som reduserer hjelpetiden betraktelig og forbedrer behandlingen. presisjon. Samtidig er etterbehandlingen enkel å foreta, så lenge koordinatene og vektorene til verktøyspissen skrives ut. Som vi sa før, når det gjelder mekanisk struktur, har femakset CNC-maskinverktøy hovedsakelig strukturer som doble svinghoder, doble dreieskiver og en sving og en sving.
Nedenfor vil vi ta det avanserte femakse CNC-systemet med dobbel dreieskive som et eksempel for å introdusere RTCP-funksjonen i detalj.
Definer konseptet med den fjerde aksen og den femte aksen i den fem-aksede maskinverktøyet: rotasjonen av den fjerde aksen påvirker stillingen til den femte aksen i den doble roterende bordstrukturen, og rotasjonen av den femte aksen kan ikke påvirke stillingen. av den fjerde aksen. Den femte aksen er rotasjonskoordinaten på den fjerde aksen.
Vel, etter å ha lest definisjonen, la oss forklare den. Som vist i figuren ovenfor, er den fjerde aksen til maskinverktøyet A-aksen, og den femte aksen er C-aksen. Arbeidsstykket plasseres på C-aksens dreieskive. Når den fjerde aksen A-aksen roterer, fordi C-aksen er installert på A-aksen, vil også holdningen til C-aksen bli påvirket. På samme måte, for arbeidsstykket vi legger på dreieskiven, hvis vi programmerer verktøysenterskjæringen, vil endringen av rotasjonskoordinaten uunngåelig føre til endring av X, Y, Z-koordinatene til den lineære aksen, noe som resulterer i en relativ forskyvning. For å eliminere denne forskyvningen, må maskinverktøyet kompensere den, og RTCP er en funksjon produsert for å eliminere denne kompensasjonen.
Så hvordan kompenserer maskinverktøyet for denne forskyvningen? La oss deretter analysere hvordan denne forskyvningen genereres.
I henhold til ovenstående vet vi alle at forskyvningen av de lineære aksekoordinatene er forårsaket av endringen av rotasjonskoordinatene. Da er det spesielt viktig å analysere rotasjonssenteret til rotasjonsaksen. For en maskin med dobbel dreieskivestruktur er kontrollpunktet til C-aksen, det vil si den femte aksen, vanligvis i rotasjonssenteret til maskinbordet. For 4. akse velges vanligvis midtpunktet til 4. akse som kontrollpunkt.
For å realisere femaksekontroll, må det numeriske kontrollsystemet kjenne forholdet mellom kontrollpunktet til den femte aksen og kontrollpunktet til den fjerde aksen. Det vil si starttilstanden (0 posisjonen til A- og C-aksene til verktøymaskinen), posisjonsvektoren [U, V, W] til kontrollpunktet for den femte aksen i det roterende koordinatsystemet for den fjerde aksen der fjerde akse kontrollpunkt er origo. Samtidig er det også nødvendig å kjenne avstanden mellom A- og C-aksene. For et maskinverktøy med dobbel dreieskive er et eksempel vist i figuren nedenfor.
Når vi snakker om dette, kan du se at for verktøymaskiner med RTCP-funksjon holder kontrollsystemet verktøysenteret i den programmerte posisjonen hele tiden. I dette tilfellet er programmeringen selvstendig og uavhengig av maskinkinematikk. Når du programmerer på en maskin, trenger du ikke å bekymre deg for maskinbevegelse og verktøylengde, alt du trenger å tenke på er den relative bevegelsen mellom verktøy og arbeidsstykke. Resten av jobbkontrollsystemet vil gjøre det for deg. for eksempel:
Som vist i figuren ovenfor, når RTCP-funksjonen ikke er slått av, tar ikke kontrollsystemet hensyn til verktøylengden. Verktøyet roterer rundt midten av aksen. Spissen av kniven vil bevege seg ut av posisjon og vil ikke lenger være fikset.
Som vist i figuren ovenfor, når RTCP-funksjonen er slått på, endrer kontrollsystemet bare retningen til verktøyet, og posisjonen til verktøyspissen forblir uendret. De nødvendige kompensasjonsbevegelsene i X-, Y-, Z-aksene beregnes automatisk.
Og hvordan løse problemet med lineær aksekoordinatforskyvning for femaksede verktøymaskiner og CNC-systemer som ikke har RTCP? Vi vet at mange femaksede CNC-maskiner og -systemer i Kina er falske femakse. Den såkalte falske femaksen refererer faktisk til maskinverktøy uten RTCP-funksjon. Den sanne og falske femaksen er verken basert på utseendet eller om de fem aksene er knyttet sammen. Du må vite at den falske femaksen også kan brukes til femaksekobling. Forskjellen mellom den falske fem-aksen er at den ikke har den ekte fem-akse RTCP-algoritmen, noe som betyr at den falske fem-akse programmeringen må vurdere pendellengden til spindelen og posisjonen til det roterende bordet. Dette betyr at når du programmerer med et falskt femakset CNC-system og maskinverktøy, er det nødvendig å stole på CAM-programmering og etterbehandlingsteknologi for å planlegge verktøybanen på forhånd.
For samme del, hvis maskinverktøyet endres eller verktøyet endres, må CAM-programmering og etterbehandling utføres på nytt. Og det falske femaksede maskinverktøyet må sikre at arbeidsstykket er i rotasjonssenteret på arbeidsbordet når arbeidsstykket klemmes. For operatøren betyr dette at det kreves mye tid for fastspenning og justering, og nøyaktigheten kan ikke garanteres. Selv for indekseringsbearbeiding er den falske femaksen mye trøbbel. Den sanne femaksen trenger bare å sette opp et koordinatsystem, og trenger bare én verktøyinnstilling for å fullføre bearbeidingen.
Figuren nedenfor tar NX-etterbehandlingsredigeringsinnstillingene som et eksempel for å illustrere koordinattransformasjonen av den falske femaksen:
Som vist i figuren ovenfor, er den falske femaksen avhengig av etterbehandlingsteknologi for å vise senterposisjonsforholdet mellom den fjerde aksen og den femte aksen til maskinverktøyet for å kompensere for forskyvningen av rotasjonsaksen til de lineære aksens koordinater . CNC-programmet X, Y og Z generert av det programmerer ikke bare tilnærmingspunktet, men inkluderer også den nødvendige kompensasjonen på X-, Y- og Z-aksene.
Resultatet av slik behandling vil ikke bare føre til utilstrekkelig maskineringsnøyaktighet og lav effektivitet, men også det genererte programmet er ikke universelt, og den nødvendige arbeidskostnaden er også høy. Samtidig, fordi rotasjonsparametrene til hvert maskinverktøy er forskjellige, må det være tilsvarende etterbehandlingsfiler, noe som også vil forårsake store ulemper for produksjonen. Videre kan det genererte programmet til den falske femaksen ikke endres, og det er i utgangspunktet umulig å realisere manuell femakseprogrammering. På samme tid, fordi det ikke er noen RTCP-funksjon, kan mange avanserte femaksefunksjoner avledet fra den ikke brukes, for eksempel femakset verktøykompensasjonsfunksjon.
Faktisk, for fem-akse maskinverktøy er det bare et verktøy for oss for å oppnå behandlingsresultater, og det er ingen forskjell mellom sant og usant. Det viktige er at teknologien vår bestemmer hvilken metode som skal velges for bearbeiding. Relativt sett er ekte femaksede maskinverktøy mer kostnadseffektive.
