Under de senaste åren har CNC-bearbetningscentra med fem axlar använts mer och mer inom olika områden. I praktiska tillämpningar, närhelst människor stöter på problemet med högeffektiv och högkvalitativ bearbetning av specialformade komplexa delar, är femaxlig länkteknik utan tvekan ett viktigt sätt att lösa sådana problem. Fler och fler tillverkare tenderar att leta efter femaxlig utrustning för att möta högeffektiv och högkvalitativ bearbetning. Men vet du verkligen tillräckligt om femaxlig bearbetning?
01
Den mekaniska strukturen hos den femaxliga verktygsmaskinen
För att verkligen förstå femaxlig bearbetning måste vi först förstå vad en femaxlig verktygsmaskin är. Femaxlig verktygsmaskin (5-axlig bearbetning), som namnet antyder, syftar på att lägga till två rotationsaxlar till de tre vanliga linjära axlarna X, Y och Z. De två rotationsaxlarna i A, B och C tre- axeln har olika rörelselägen för att uppfylla de tekniska kraven för olika produkter.
När det gäller den mekaniska utformningen av 5-axelbearbetningscentret har tillverkare av verktygsmaskiner alltid varit oförtröttligt engagerade i att utveckla nya rörelselägen för att möta olika krav. Baserat på de olika typerna av femaxliga verktygsmaskiner som för närvarande finns på marknaden, även om det finns olika typer av mekaniska strukturer, finns det huvudsakligen följande typer:
1. Två rotationskoordinater styr direkt verktygsaxelns riktning (dubbel svänghuvudform).
bild
2. De två koordinataxlarna är överst på verktyget, men rotationsaxeln är inte vinkelrät mot den linjära axeln (typ hängande huvud).
3. De två rotationskoordinaterna styr direkt rotationen av utrymmet (dubbel skivspelare).
4. De två koordinataxlarna finns på bordet, men rotationsaxeln är inte vinkelrät mot den linjära axeln (lodrät tabelltyp).
bild
5. En av de två rotationskoordinaterna verkar på verktyget och den andra påverkar arbetsstycket (en pendel och ett varv).
*Term: Om rotationsaxeln inte är vinkelrät mot den linjära axeln, anses den vara en "stupande" axel.
Efter att ha sett de femaxliga verktygsmaskinerna med dessa strukturer tror jag att vi borde förstå vad och hur de femaxliga verktygsmaskinerna rör sig. Men vilka egenskaper kan en så mångsidig verktygsmaskinsstruktur visa under bearbetning? Jämfört med traditionella treaxliga verktygsmaskiner, vilka är fördelarna? Låt oss sedan ta en titt på de lysande punkterna i den femaxliga verktygsmaskinen.
02
De många fördelarna med femaxlig bearbetning
På tal om egenskaperna hos femaxliga verktygsmaskiner är det nödvändigt att jämföra dem med traditionell treaxlig utrustning. Treaxlig bearbetningsutrustning är relativt vanlig i produktionen, och det finns flera former som vertikal, horisontell och portal. Vanliga bearbetningsmetoder inkluderar pinnfräsning av ändkantsbearbetning och sidokantsbearbetning. Profilering av kuländknivar etc. Men oavsett vilken form eller metod som har ett gemensamt särdrag, det vill säga, riktningen på verktygsaxeln förblir oförändrad under bearbetningsprocessen, och verktygsmaskinen kan endast uppnå verktyget i utrymmet Cartesian koordinater genom interpolation av de tre linjära axlarna för X, Y och Z. rörelse i avdelningen. Därför, när man står inför följande produkter, exponeras nackdelarna med treaxliga verktygsmaskiner, såsom låg effektivitet, dålig ytkvalitet och till och med oförmåga att bearbeta.
Jämfört med treaxlig CNC-bearbetningsutrustning har femlänkade CNC-verktygsmaskiner följande fördelar:
1. Håll verktyget i bästa skärläge och förbättra skärförhållandena
Som visas i figuren ovan, i det treaxliga skärläget i den vänstra figuren, när skärverktyget rör sig till toppen eller kanten av arbetsstycket, försämras skärtillståndet gradvis. För att upprätthålla optimala skärförhållanden även här krävs ett roterande bord. Och om vi vill bearbeta ett oregelbundet plan fullständigt, måste bordet roteras flera gånger i olika riktningar. Det kan ses att den femaxliga verktygsmaskinen också kan undvika situationen att mittpunktslinjehastigheten för kuländfräsen är 0 och få bättre ytkvalitet.
2. Undvik verktygsstörningar effektivt
Som visas i figuren ovan, för delar som pumphjul, blad och blisk som används inom flyg- och rymdområdet, kan den treaxliga utrustningen inte uppfylla processkraven på grund av störningar. Den femaxliga verktygsmaskinen kan vara nöjd. Samtidigt kan den femaxliga verktygsmaskinen också använda kortare verktyg för bearbetning, förbättra systemets styvhet, minska antalet verktyg och undvika produktion av specialverktyg. För våra företagare betyder det att i form av verktygskostnader kommer den femaxliga verktygsmaskinen att spara pengar!
3. Minska antalet klämtider och slutför femsidig bearbetning i en klämning
Som visas i figuren ovan kan det ses att det femaxliga bearbetningscentret också kan minska benchmarkomvandlingen och förbättra bearbetningsnoggrannheten. Vid faktisk bearbetning krävs endast en fastspänning, och bearbetningsnoggrannheten är lättare att garantera. Samtidigt, på grund av förkortningen av processkedjan och minskningen av antalet utrustningar i det femaxliga bearbetningscentret, minskar också antalet fixturer, verkstadsområde och underhållskostnader för utrustning. Detta innebär att du kan använda mindre fixturer, mindre verkstadsyta och underhållskostnader för att genomföra en effektivare och högre kvalitetsbearbetning!
4. Förbättra bearbetningskvaliteten och effektiviteten
Som visas i figuren kan den femaxliga verktygsmaskinen skäras med verktygets sidokant, och bearbetningseffektiviteten är högre.
5. Förkorta produktionsprocesskedjan och förenkla produktionshanteringen
Den kompletta bearbetningen av femaxliga CNC-verktygsmaskiner förkortar produktionsprocesskedjan avsevärt, vilket kan förenkla produktionsstyrning och planering och schemaläggning. Ju mer komplext arbetsstycket är, desto tydligare är fördelarna jämfört med traditionella produktionsmetoder med decentraliserade processer.
6. Förkorta den nya produktutvecklingscykeln
För företag inom flyg-, bil- och andra områden har vissa nya produktdelar och gjutformar komplexa former och höga precisionskrav. Därför kan femaxliga CNC-bearbetningscentra med hög flexibilitet, hög precision, hög integration och kompletta bearbetningsmöjligheter användas. Det kan väl lösa precisions- och cykelproblemen vid bearbetning av komplexa delar i processen för ny produktutveckling, avsevärt förkorta utvecklingscykeln och förbättra framgångsfrekvensen för nya produkter.
Sammanfattningsvis har den femaxliga verktygsmaskinen för många fördelar, men den femaxliga verktygsmaskinens attitydkontroll, CNC-systemet, CAM-programmering och efterbearbetning är mycket mer komplicerade än den treaxliga verktygsmaskinen! Samtidigt, när vi talar om femaxliga verktygsmaskiner, måste vi prata om problemet med sanna och falska femaxliga. Vi vet alla att den största skillnaden mellan sant och falskt femaxlar är RTCP-funktionen. Men vad är RTCP, hur genereras det och hur man tillämpar det? Låt oss sedan ta en titt på RTCP i detalj genom att kombinera verktygsmaskinens struktur och efterbearbetningen av programmering för att förstå dess sanna ansikte.
03
Om RTCP
RTCP, i det avancerade femaxliga CNC-systemet, tror att RTCP är den roterade verktygscentrumpunkten, vilket är vad vi ofta kallar verktygets tippunktsföljande funktion. Vid femaxlig bearbetning, när man förföljer verktygsspetsens bana och läget mellan verktyget och arbetsstycket, genereras ytterligare rörelse av verktygsspetsen på grund av rotationsrörelsen. CNC-systemets kontrollpunkter sammanfaller ofta inte med verktygsspetsarna, så CNC-systemet måste automatiskt korrigera kontrollpunkterna för att säkerställa att verktygsspetsarna rör sig enligt den föreskrivna banan. I branschen kallas denna teknik även för TCPM, TCPC eller RPCP. Faktum är att funktionsdefinitionerna för dessa namn liknar RTCP. Strängt taget används RTCP-funktionen i den dubbla svänghuvudstrukturen, och mittpunkten av svänghuvudets rotation används för kompensation. Funktionen som liknar RPCP appliceras huvudsakligen på verktygsmaskinen i form av dubbelt vridbord, och den kompenserar förändringen av linjära axelkoordinater som orsakas av arbetsstyckets rotation. Faktum är att dessa funktioner har samma mål på olika vägar, som alla är att hålla verktygets mittpunkt och den faktiska kontaktpunkten mellan verktyget och arbetsstyckets yta oförändrad. Därför, för att underlätta uttrycket, förenar denna artikel denna typ av teknik som RTCP-teknik.
Så hur kom RTCP-funktionen till? För många år sedan, när femaxliga verktygsmaskiner först blev populärt på marknaden, hypades konceptet med RTCP av verktygsmaskiner. På den tiden var funktionen hos RTCP mer som en gimmick för teknikens skull, och fler människor var entusiastiska och hajpade över själva tekniken. Faktum är att RTCP:s funktion är precis den motsatta. Det är inte bara en bra teknik, utan också en bra teknik som kan ge fördelar och skapa värde för kunderna. För verktygsmaskiner med RTCP-teknik (det vill säga de så kallade verkliga femaxliga verktygsmaskinerna i Kina), behöver operatören inte exakt rikta in arbetsstycket med axellinjen på vridbordet och klämma fast det vardagligt. Verktygsmaskinen kompenserar automatiskt för offset, vilket kraftigt minskar hjälptiden och förbättrar bearbetningen. precision. Samtidigt är efterbearbetningen enkel att göra, så länge som koordinaterna och vektorerna för verktygsspetspunkten matas ut. Som vi sa tidigare, när det gäller mekanisk struktur, har femaxliga CNC-maskiner huvudsakligen strukturer som dubbla svänghuvuden, dubbla skivspelare och en sväng och ett varv.
Nedan tar vi det avancerade femaxliga CNC-systemet med dubbel skivspelare som ett exempel för att introducera RTCP-funktionen i detalj.
Definiera konceptet för den fjärde axeln och den femte axeln i den femaxliga verktygsmaskinen: rotationen av den fjärde axeln påverkar inställningen av den femte axeln i den dubbla roterande bordsstrukturen, och rotationen av den femte axeln kan inte påverka inställningen av den fjärde axeln. Den femte axeln är rotationskoordinaten på den fjärde axeln.
Nåväl, efter att ha läst definitionen, låt oss förklara det. Som visas i figuren ovan är verktygsmaskinens 4:e axel A-axeln och den 5:e axeln är C-axeln. Arbetsstycket placeras på C-axelns vridskiva. När den fjärde axelns A-axel roterar, eftersom C-axeln är installerad på A-axeln, kommer även C-axelns ställning att påverkas. På samma sätt, för arbetsstycket som vi lägger på vridbordet, om vi programmerar verktygets centrumskärning, kommer ändringen av rotationskoordinaten oundvikligen att leda till ändringen av X-, Y-, Z-koordinaterna för den linjära axeln, vilket resulterar i en relativ förskjutning. För att eliminera denna förskjutning måste verktygsmaskinen kompensera den, och RTCP är en funktion som produceras för att eliminera denna kompensation.
Så hur kompenserar verktygsmaskinen för denna offset? Låt oss sedan analysera hur denna offset genereras.
Enligt ovanstående vet vi alla att förskjutningen av de linjära axelkoordinaterna orsakas av förändringen av rotationskoordinaterna. Då är det särskilt viktigt att analysera rotationscentrum för rotationsaxeln. För en verktygsmaskin med dubbel vridbordsstruktur är kontrollpunkten för C-axeln, det vill säga den femte axeln, vanligtvis i rotationscentrum för maskinbordet. För den 4:e axeln väljs vanligtvis mittpunkten av den 4:e axeln som kontrollpunkt.
För att förverkliga femaxelstyrning behöver det numeriska styrsystemet känna till förhållandet mellan kontrollpunkten för den femte axeln och kontrollpunkten för den fjärde axeln. Det vill säga initialtillståndet (0 positionen för verktygsmaskinens A- och C-axlar), positionsvektorn [U, V, W] för den femte axelns kontrollpunkt i den fjärde axelns roterande koordinatsystem där fjärde axelns kontrollpunkt är origo. Samtidigt är det också nödvändigt att känna till avståndet mellan A- och C-axlarna. För en dubbel vridbordsmaskin visas ett exempel i figuren nedan.
På tal om detta kan man se att för verktygsmaskiner med RTCP-funktion håller styrsystemet verktygets centrum i den programmerade positionen hela tiden. I detta fall är programmeringen självständig och oberoende av maskinkinematik. När du programmerar på en verktygsmaskin behöver du inte oroa dig för maskinrörelse och verktygslängd, allt du behöver tänka på är den relativa rörelsen mellan verktyg och arbetsstycke. Resten av jobbkontrollsystemet kommer att göra det åt dig. till exempel:
Som visas i figuren ovan, när RTCP-funktionen inte är avstängd, tar inte styrsystemet hänsyn till verktygslängden. Verktyget roterar runt axelns mitt. Knivspetsen kommer att flytta sig ur position och kommer inte längre att fixeras.
Som visas i figuren ovan, när RTCP-funktionen är på, ändrar styrsystemet endast verktygets riktning, och verktygsspetsens position förblir oförändrad. De nödvändiga kompensationsrörelserna i X-, Y-, Z-axlarna beräknas automatiskt.
Och hur löser man problemet med linjär axelkoordinatförskjutning för femaxliga verktygsmaskiner och CNC-system som inte har RTCP? Vi vet att många femaxliga CNC-verktyg och system i Kina är falska femaxliga. Den så kallade falska femaxeln avser egentligen verktygsmaskiner utan RTCP-funktion. Den sanna och falska femaxeln är varken baserad på utseendet eller om de fem axlarna är sammanlänkade. Du måste veta att den falska femaxeln också kan användas för femaxlig länkning. Skillnaden mellan den falska femaxeln är att den inte har den riktiga femaxliga RTCP-algoritmen, vilket innebär att den falska femaxliga programmeringen måste ta hänsyn till spindelns pendellängd och det roterande bordets position. Detta innebär att när man programmerar med ett falskt femaxligt CNC-system och verktygsmaskin är det nödvändigt att förlita sig på CAM-programmering och efterbearbetningsteknik för att planera verktygsbanan i förväg.
För samma del, om verktygsmaskinen byts eller verktyget byts, måste CAM-programmering och efterbearbetning utföras igen. Och den falska femaxliga verktygsmaskinen måste säkerställa att arbetsstycket är i mitten av rotationen av arbetsbordet när arbetsstycket kläms fast. För operatören innebär detta att det krävs mycket tid för fastspänning och uppriktning, och noggrannheten kan inte garanteras. Även för indexeringsbearbetning är den falska femaxeln mycket problem. Den sanna femaxeln behöver bara sätta upp ett koordinatsystem och behöver bara en verktygsinställning för att slutföra bearbetningen.
Bilden nedan tar NX-efterbehandlingsredigerarens inställningar som ett exempel för att illustrera koordinattransformationen av den falska femaxeln:
Som visas i figuren ovan förlitar sig den falska femaxeln på efterbehandlingsteknik för att visa mittpositionsförhållandet mellan den fjärde axeln och den femte axeln i verktygsmaskinen för att kompensera för förskjutningen av rotationsaxeln till de linjära axelkoordinaterna . CNC-programmen X, Y och Z som genereras av det programmerar inte bara inkörningspunkten utan inkluderar även den nödvändiga kompenseringen på X-, Y- och Z-axlarna.
Resultatet av sådan bearbetning kommer inte bara att leda till otillräcklig bearbetningsnoggrannhet och låg effektivitet, utan också det genererade programmet är inte universellt, och den erforderliga arbetskostnaden är också hög. Samtidigt, eftersom rotationsparametrarna för varje verktygsmaskin är olika, måste det finnas motsvarande efterbearbetningsfiler, vilket också kommer att orsaka stora olägenheter för produktionen. Dessutom kan det genererade programmet för den falska femaxeln inte ändras, och det är i princip omöjligt att realisera manuell femaxlig programmering. Samtidigt, eftersom det inte finns någon RTCP-funktion, kan många avancerade femaxliga funktioner härledda från den inte användas, till exempel den femaxliga verktygskompensationsfunktionen.
Faktum är att för femaxliga verktygsmaskiner är det bara ett verktyg för oss att uppnå bearbetningsresultat, och det finns ingen skillnad mellan sant och falskt. Det viktiga är att vår teknik avgör vilken metod som ska väljas för bearbetning. Relativt sett är verkliga femaxliga verktygsmaskiner mer kostnadseffektiva.
