I de senere år er CNC-bearbejdningscentre med fem akser blevet mere og mere udbredt på forskellige områder. I praktiske applikationer, når folk støder på problemet med høj effektivitet og højkvalitetsbehandling af specialformede komplekse dele, er fem-akset forbindelsesteknologi utvivlsomt et vigtigt middel til at løse sådanne problemer. Flere og flere producenter er tilbøjelige til at lede efter fem-akset udstyr for at imødekomme højeffektiv behandling af høj kvalitet. Men ved du virkelig nok om femakset bearbejdning?
01
Den mekaniske struktur af den fem-aksede værktøjsmaskine
For virkelig at forstå fem-akset bearbejdning, skal vi først forstå, hvad en fem-akset værktøjsmaskine er. Fem-akset værktøjsmaskine (5-akset bearbejdning), som navnet antyder, refererer til at tilføje to roterende akser til de tre almindelige lineære akser X, Y og Z. De to rotationsakser i A, B og C tre- akse har forskellige bevægelsestilstande for at opfylde de tekniske krav til forskellige produkter.
Med hensyn til det mekaniske design af 5-aksebearbejdningscentret har værktøjsmaskiner altid været utrætteligt forpligtet til at udvikle nye bevægelsestilstande for at opfylde forskellige krav. Baseret på de forskellige typer af fem-aksede værktøjsmaskiner, der i øjeblikket er på markedet, selvom der er forskellige typer mekaniske strukturer, er der hovedsageligt følgende typer:
1. To rotationskoordinater styrer direkte retningen af værktøjsaksen (dobbelt svinghovedform).
billede
2. De to koordinatakser er i toppen af værktøjet, men rotationsaksen er ikke vinkelret på den lineære akse (sagt hovedtype).
3. De to rotationskoordinater styrer direkte rotationen af rummet (dobbelt drejeskiveform).
4. De to koordinatakser er på bordet, men rotationsaksen er ikke vinkelret på den lineære akse (lodret tabeltype).
billede
5. En af de to rotationskoordinater virker på værktøjet, og den anden virker på emnet (et pendul og en omdrejning).
*Term: Hvis rotationsaksen ikke er vinkelret på den lineære akse, betragtes den som en "dykke"-akse.
Efter at have set de fem-aksede værktøjsmaskiner med disse strukturer, mener jeg, at vi bør forstå, hvad og hvordan de fem-aksede værktøjsmaskiner bevæger sig. Men hvilke egenskaber kan en så forskelligartet værktøjsmaskinstruktur vise under forarbejdningen? Sammenlignet med traditionelle tre-aksede værktøjsmaskiner, hvad er fordelene? Lad os derefter tage et kig på de lysende punkter på den femaksede værktøjsmaskine.
02
De mange fordele ved femakset bearbejdning
Når vi taler om egenskaberne ved fem-aksede værktøjsmaskiner, er det nødvendigt at sammenligne dem med traditionelt tre-akset udstyr. Tre-akset behandlingsudstyr er relativt almindeligt i produktionen, og der er flere former såsom lodret, vandret og portal. Almindelige forarbejdningsmetoder omfatter endefræse-endekantbehandling og sidekantbehandling. Profilering af kugle-ende knive osv. Men uanset hvilken form eller metode der har et fælles træk, det vil sige, at retningen af værktøjsaksen forbliver uændret under bearbejdningsprocessen, og værktøjsmaskinen kan kun opnå værktøjet i rummet Cartesian koordinerer gennem interpolation af de tre lineære akser for X, Y og Z. bevægelse i afdelingen. Når man står over for følgende produkter, afsløres ulemperne ved tre-aksede værktøjsmaskiner, såsom lav effektivitet, dårlig overfladekvalitet og endda manglende evne til at behandle.
Sammenlignet med tre-akset CNC-bearbejdningsudstyr har femleddet CNC-værktøjsmaskiner følgende fordele:
1. Hold værktøjet i den bedste skæretilstand og forbedre skæreforholdene
Som vist på figuren ovenfor, i den tre-aksede skæretilstand i venstre figur, når skæreværktøjet bevæger sig til toppen eller kanten af emnet, forringes skæretilstanden gradvist. For at opretholde optimale skæreforhold også her kræves et drejebord. Og hvis vi ønsker at behandle et uregelmæssigt plan fuldstændigt, skal bordet roteres flere gange i forskellige retninger. Det kan ses, at den femaksede værktøjsmaskine også kan undgå den situation, at midtpunktslinjehastigheden på kuglefræseren er 0, og opnå en bedre overfladekvalitet.
2. Undgå effektivt værktøjsinterferens
Som vist i figuren ovenfor kan det tre-aksede udstyr ikke opfylde proceskravene på grund af interferens for dele såsom pumpehjul, blade og blisker, der anvendes i rumfartsområdet. Den fem-aksede værktøjsmaskine kan være tilfreds. Samtidig kan den femaksede værktøjsmaskine også bruge kortere værktøjer til bearbejdning, forbedre systemets stivhed, reducere antallet af værktøjer og undgå produktion af specialværktøj. For vores virksomhedsejere betyder det, at med hensyn til værktøjsomkostninger vil den femaksede værktøjsmaskine spare dig penge!
3. Reducer antallet af spændetider, og fuldfør femsidet bearbejdning i én spænding
Som vist på figuren ovenfor kan det ses, at det femaksede bearbejdningscenter også kan reducere benchmark-konvertering og forbedre bearbejdningsnøjagtigheden. Ved egentlig forarbejdning kræves der kun én fastspænding, og forarbejdningsnøjagtigheden er lettere at garantere. På samme tid, på grund af afkortningen af proceskæden og reduktionen af antallet af udstyr i det fem-aksede bearbejdningscenter, reduceres antallet af inventar, værkstedsområde og udstyrsvedligeholdelsesomkostninger. Det betyder, at du kan bruge mindre inventar, mindre værkstedsareal og vedligeholdelsesomkostninger for at gennemføre en mere effektiv og højere kvalitetsbehandling!
4. Forbedre behandlingskvalitet og effektivitet
Som vist på figuren kan den femaksede værktøjsmaskine skæres med værktøjets sidekant, og forarbejdningseffektiviteten er højere.
5. Forkort produktionsproceskæden og forenkle produktionsstyringen
Den komplette bearbejdning af fem-aksede CNC-værktøjsmaskiner forkorter i høj grad produktionsproceskæden, hvilket kan forenkle produktionsstyring og planlægning og planlægning. Jo mere komplekst emnet er, jo mere åbenlyse er dets fordele i forhold til traditionelle produktionsmetoder med decentraliserede processer.
6. Forkort den nye produktudviklingscyklus
For virksomheder inden for rumfart, bilindustrien og andre områder har nogle nye produktdele og støbeforme komplekse former og høje præcisionskrav. Derfor kan fem-aksede CNC-bearbejdningscentre med høj fleksibilitet, høj præcision, høj integration og komplette bearbejdningsevner anvendes. Det kan godt løse præcisions- og cyklusproblemerne ved komplekse delebearbejdning i processen med udvikling af nye produkter, i høj grad forkorte udviklingscyklussen og forbedre succesraten for nye produkter.
For at opsummere har den fem-aksede værktøjsmaskine for mange fordele, men den fem-aksede værktøjsmaskine holdningskontrol, CNC-systemet, CAM-programmering og efterbehandling er meget mere kompliceret end den tre-aksede værktøjsmaskine! På samme tid, når vi taler om fem-aksede værktøjsmaskiner, skal vi tale om problemet med sand og falsk fem-akse. Vi ved alle, at den største forskel mellem sand og falsk femakse er RTCP-funktionen. Men hvad er RTCP, hvordan genereres det, og hvordan anvender man det? Lad os derefter tage et kig på RTCP i detaljer ved at kombinere værktøjsmaskinens struktur og efterbehandling af programmering for at forstå dets sande ansigt.
03
Om RTCP
RTCP, i det avancerede fem-akse CNC-system, mener, at RTCP er det roterede værktøjscenterpunkt, hvilket er det, vi ofte kalder værktøjets tippunktfølgefunktion. Ved 5-akset bearbejdning opstår der yderligere bevægelse af værktøjsspidspunktet på grund af rotationsbevægelsen, når værktøjsspidspunktet forfølges og positionen mellem værktøjet og emnet. CNC-systemets kontrolpunkter falder ofte ikke sammen med værktøjsspidspunkterne, så CNC-systemet skal automatisk korrigere kontrolpunkterne for at sikre, at værktøjsspidspunkterne bevæger sig i henhold til den foreskrevne bane. I branchen kaldes denne teknologi også for TCPM, TCPC eller RPCP. Faktisk ligner funktionsdefinitionerne af disse navne RTCP. Strengt taget bruges RTCP-funktionen i den dobbelte svinghovedstruktur, og centerpunktet for svinghovedets rotation bruges til kompensation. Funktionen svarende til RPCP anvendes hovedsageligt på værktøjsmaskinen i form af dobbelt drejeskive, og den kompenserer for ændringen af lineære aksekoordinater forårsaget af rotationen af emnet. Faktisk har disse funktioner det samme mål ad forskellige veje, som alle er at holde værktøjets midtpunkt og det faktiske kontaktpunkt mellem værktøjet og overfladen af emnet uændret. Derfor forener denne artikel for nemheds skyld denne type teknologi som RTCP-teknologi.
Så hvordan opstod RTCP-funktionen? For mange år siden, da fem-aksede værktøjsmaskiner først blev populært på markedet, blev konceptet med RTCP hypet af værktøjsmaskiner. På det tidspunkt var RTCP's funktion mere som en gimmick for teknologiens skyld, og flere mennesker var begejstrede og hypede om selve teknologien. Faktisk er RTCP's funktion lige det modsatte. Det er ikke kun en god teknologi, men også en god teknologi, der kan give fordele og skabe værdi for kunderne. For værktøjsmaskiner med RTCP-teknologi (det vil sige de såkaldte sande fem-aksede værktøjsmaskiner i Kina), behøver operatøren ikke at justere emnet nøjagtigt med drejeskivens akselinje og klemme det afslappet. Værktøjsmaskinen kompenserer automatisk for offset, hvilket i høj grad reducerer hjælpetiden og forbedrer behandlingen. præcision. Samtidig er efterbehandlingen nem at lave, så længe koordinaterne og vektorerne for værktøjsspidspunktet udlæses. Som vi sagde før, med hensyn til mekanisk struktur, har fem-aksede CNC-værktøjsmaskiner hovedsageligt strukturer som dobbelte svinghoveder, dobbelte drejeskiver og en sving og en omgang.
Nedenfor vil vi tage det avancerede fem-akse CNC-system med dobbelt pladespiller som et eksempel for at introducere RTCP-funktionen i detaljer.
Definer konceptet for den fjerde akse og den femte akse i den fem-aksede værktøjsmaskine: rotationen af den fjerde akse påvirker indstillingen af den femte akse i den dobbelte roterende bordstruktur, og rotationen af den femte akse kan ikke påvirke holdningen af den fjerde akse. Den femte akse er rotationskoordinaten på den fjerde akse.
Nå, efter at have læst definitionen, lad os forklare det. Som vist på figuren ovenfor er værktøjsmaskinens 4. akse A-aksen, og 5. akse er C-aksen. Emnet placeres på C-akse drejeskive. Når den 4. akse A-akse roterer, fordi C-aksen er installeret på A-aksen, vil positionen af C-aksen også blive påvirket. På samme måde, for det emne, vi sætter på drejeskiven, hvis vi programmerer værktøjets centerskæring, vil ændringen af rotationskoordinaten uundgåeligt føre til ændringen af X-, Y-, Z-koordinaterne for den lineære akse, hvilket resulterer i en relativ forskydning. For at eliminere denne forskydning skal værktøjsmaskinen kompensere den, og RTCP er en funktion, der er produceret for at eliminere denne kompensation.
Så hvordan kompenserer værktøjsmaskinen for denne offset? Lad os derefter analysere, hvordan denne offset genereres.
Ifølge ovenstående ved vi alle, at forskydningen af de lineære aksekoordinater er forårsaget af ændringen af rotationskoordinaterne. Så er det særligt vigtigt at analysere rotationscentret for rotationsaksen. For en værktøjsmaskine med en dobbelt drejeskivestruktur er kontrolpunktet for C-aksen, det vil sige den femte akse, sædvanligvis i rotationscentret for maskinbordet. For 4. akse vælges normalt midtpunktet af 4. akse som kontrolpunkt.
For at realisere fem-akset kontrol skal det numeriske kontrolsystem kende forholdet mellem kontrolpunktet for den femte akse og kontrolpunktet for den fjerde akse. Det vil sige starttilstanden (0 positionen for værktøjsmaskinens A- og C-akser), positionsvektoren [U, V, W] for det femte akse kontrolpunkt i det roterende koordinatsystem for fjerde akse, hvor fjerde akse kontrolpunkt er oprindelsen. Samtidig er det også nødvendigt at kende afstanden mellem A- og C-aksen. For en dobbelt drejeskivemaskine er et eksempel vist i figuren nedenfor.
Apropos dette, kan du se, at for værktøjsmaskiner med RTCP-funktion holder styresystemet hele tiden værktøjscentret i den programmerede position. I dette tilfælde er programmeringen selvstændig og uafhængig af maskinkinematik. Når du programmerer på en værktøjsmaskine, behøver du ikke bekymre dig om maskinens bevægelse og værktøjslængde, alt du skal tænke på er den relative bevægelse mellem værktøj og emne. Resten af jobkontrolsystemet vil gøre det for dig. for eksempel:
Som vist i figuren ovenfor, når RTCP-funktionen ikke er slået fra, tager kontrolsystemet ikke højde for værktøjslængden. Værktøjet roterer omkring midten af aksen. Knivens spids vil bevæge sig ud af position og vil ikke længere være fikseret.
Som vist i figuren ovenfor, når RTCP-funktionen er slået til, ændrer styresystemet kun værktøjets retning, og værktøjsspidsens position forbliver uændret. De nødvendige kompensationsbevægelser i X-, Y-, Z-akserne beregnes automatisk.
Og hvordan løser man problemet med lineær aksekoordinatforskydning for femaksede værktøjsmaskiner og CNC-systemer, der ikke har RTCP? Vi ved, at mange fem-aksede CNC-værktøjsmaskiner og -systemer i Kina er falske fem-akser. Den såkaldte falske femakse refererer faktisk til værktøjsmaskiner uden RTCP-funktion. Den sande og falske femakse er hverken baseret på udseendet eller om de fem akser er forbundet. Du skal vide, at den falske femakse også kan bruges til femakset forbindelse. Forskellen mellem den falske fem-akse er, at den ikke har den rigtige fem-akse RTCP-algoritme, hvilket betyder, at den falske fem-akse programmering skal tage hensyn til spindlens pendulængde og positionen af det roterende bord. Det betyder, at ved programmering med et falsk femakset CNC-system og værktøjsmaskine, er det nødvendigt at stole på CAM-programmering og efterbehandlingsteknologi for at planlægge værktøjsbanen på forhånd.
For samme del, hvis værktøjsmaskinen ændres eller værktøjet ændres, skal CAM-programmering og efterbehandling udføres igen. Og det falske femaksede værktøj skal sikre, at emnet er i centrum for rotationen af arbejdsbordet, når emnet fastspændes. For operatøren betyder det, at der kræves meget tid til fastspænding og opretning, og nøjagtigheden kan ikke garanteres. Selv til indekseringsbearbejdning er den falske femakse en masse besvær. Den sande femakse behøver kun at opsætte et koordinatsystem og behøver kun én værktøjsindstilling for at fuldføre bearbejdningen.
Figuren nedenfor tager NX-efterbehandlingseditorens indstillinger som et eksempel for at illustrere koordinattransformationen af den falske femakse:
Som vist i figuren ovenfor er den falske femakse afhængig af efterbehandlingsteknologi til at vise centerpositionsforholdet mellem den fjerde akse og den femte akse af værktøjsmaskinen for at kompensere for forskydningen af rotationsaksen til de lineære aksekoordinater . CNC-programmet X, Y og Z, der genereres af det, programmerer ikke kun tilkørselspunktet, men inkluderer også den nødvendige kompensation på X-, Y- og Z-akserne.
Resultatet af en sådan behandling vil ikke kun føre til utilstrækkelig bearbejdningsnøjagtighed og lav effektivitet, men også det genererede program er ikke universelt, og de nødvendige arbejdsomkostninger er også høje. På samme tid, fordi rotationsparametrene for hver værktøjsmaskine er forskellige, skal der være tilsvarende efterbehandlingsfiler, hvilket også vil medføre store gener for produktionen. Ydermere kan det genererede program for den falske femakse ikke ændres, og det er grundlæggende umuligt at realisere manuel femakset programmering. På samme tid, fordi der ikke er nogen RTCP-funktion, kan mange avancerede fem-akse-funktioner afledt af den ikke bruges, såsom fem-akset værktøjskompensationsfunktion.
Faktisk er det for fem-aksede værktøjsmaskiner kun et værktøj for os til at opnå forarbejdningsresultater, og der er ingen skelnen mellem sandt og falsk. Det vigtige er, at vores teknologi bestemmer, hvilken metode der skal vælges til forarbejdning. Relativt set er ægte fem-aksede værktøjsmaskiner mere omkostningseffektive.
