В последние годы обрабатывающие центры с ЧПУ с пятиосным рычажным механизмом находят все более широкое применение в различных областях. В практическом применении, когда люди сталкиваются с проблемами эффективной и качественной обработки сложных деталей специальной формы, технология пятиосного соединения, несомненно, является важным средством решения таких проблем. Все больше и больше производителей склонны искать пятиосное оборудование для обеспечения высокоэффективной и высококачественной обработки. Но достаточно ли вы знаете о пятиосной обработке?
01
Форма механической конструкции пятиосного станка
Чтобы по-настоящему понять пятиосную обработку, мы должны сначала понять, что такое пятиосный станок. Пятиосный станок (5-осевая обработка), как следует из названия, означает добавление двух осей вращения к трем общим линейным осям X, Y и Z. Две из трех осей A, B и C имеют разное движение. режимы для удовлетворения технических потребностей различных продуктов.
Что касается механической конструкции 5-осевых обрабатывающих центров, производители станков всегда были неустанно заинтересованы в разработке новых режимов движения, отвечающих различным требованиям. В настоящее время на рынке представлены различные типы пятиосных станков, хотя их механические конструкции разнообразны, но в основном они включают в себя следующие формы:
1. Две координаты вращения напрямую управляют направлением оси инструмента (двойная поворотная головка).
2. Две оси координат находятся в верхней части инструмента, но ось вращения не перпендикулярна линейной оси (тип наклонной поворотной головки).
3. Две координаты вращения напрямую управляют вращением пространства (форма двойной поворотной платформы).
4. Две оси координат находятся на верстаке, но ось вращения не перпендикулярна линейной оси (наклонный тип верстака).
5. Одна из двух координат вращения действует на инструмент, а другая — на заготовку (одно качание и одно вращение).
*Терминология: если ось вращения не перпендикулярна линейной оси, она считается осью «спада».
Увидев пятиосные станки с такими конструкциями, я считаю, мы должны понять, что и как движутся пятиосные станки. Однако какие характеристики может проявлять столь разнообразная конструкция станка в процессе обработки? Каковы преимущества по сравнению с традиционными трехосными станками? Далее давайте взглянем на яркие моменты пятиосных станков.
02
Множество преимуществ пятиосной обработки
Говоря о характеристиках пятиосных станков, необходимо сравнить их с традиционным трехосным оборудованием. На производстве относительно распространено трехосное обрабатывающее оборудование, в том числе вертикального, горизонтального и портального типа. Общие методы обработки включают обработку торцевой кромки концевой фрезы и обработку боковой кромки. Профильная обработка сферических фрез и др. Однако, какая бы форма и метод ни применялись, все они имеют общую особенность: направление оси инструмента в процессе обработки остается неизменным. Станок может реализовать прямоугольные координаты инструмента в пространстве только посредством интерполяции трех линейных осей движения X, Y и Z в системе. Поэтому при облицовке следующих изделий выявляются недостатки низкой эффективности трехкоординатных станков, плохого качества обрабатываемой поверхности или даже невозможности обработки.
По сравнению с трехосным обрабатывающим оборудованием с ЧПУ пятирычажные станки с ЧПУ имеют следующие преимущества:
1. Поддерживайте наилучшее состояние резания инструмента и улучшайте условия резания.
Как показано на рисунке выше, при трехосном методе резки слева, когда режущий инструмент движется к вершине или краю заготовки, состояние резки постепенно ухудшается. Для поддержания оптимальных условий резания здесь необходим вращающийся стол. А если мы хотим полностью обработать неправильную плоскость, нам придется несколько раз повернуть верстак в разные стороны. Видно, что пятиосевой станок также позволяет избежать ситуации, когда линейная скорость центральной точки шаровой концевой фрезы равна 0, и получить лучшее качество поверхности.
2. Эффективно избегайте помех инструмента
картина
Как показано на рисунке выше, для таких деталей, как рабочие колеса, лопасти и блиски, используемые в аэрокосмической области, трехосное оборудование не может соответствовать технологическим требованиям из-за помех. Пятиосный станок может удовлетворить это требование. В то же время пятиосные станки также могут использовать более короткие инструменты для обработки, что повышает жесткость системы, уменьшает количество инструментов и позволяет избежать создания специальных инструментов. Для владельцев нашего бизнеса это означает, что пятиосевой станок сэкономит вам деньги с точки зрения затрат на инструмент!
3. Уменьшите количество зажимов и выполните пятистороннюю обработку за один зажим.
картина
Как показано на рисунке выше, пятиосевой обрабатывающий центр также может уменьшить преобразование исходных данных и повысить точность обработки. При реальной обработке требуется только один зажим, и точность обработки обеспечить легче. При этом за счет сокращения технологической цепочки и уменьшения количества оборудования в пятикоординатном обрабатывающем центре также снижается количество инструментальных приспособлений, площадь цеха и затраты на обслуживание оборудования. Это означает, что вы можете использовать меньше приспособлений, меньше производственных площадей и затрат на техническое обслуживание для более эффективной и качественной обработки!
4. Повышение качества и эффективности обработки.
Как показано на рисунке, пятиосевой станок может использовать резку боковой кромки инструмента для достижения более высокой эффективности обработки.
картина
5. Сократите производственную цепочку и упростите управление производством.
Полная обработка пятикоординатными станками с ЧПУ значительно сокращает производственную цепочку и может упростить управление производством, а также планирование и составление графиков. Чем сложнее заготовка, тем очевидны ее преимущества перед традиционными методами производства с дисперсными процессами.
6. Сократите цикл разработки нового продукта.
Для компаний в аэрокосмической, автомобильной и других областях некоторые новые детали и литейные формы имеют сложную форму и требуют высокой точности. Таким образом, пятиосевой обрабатывающий центр с ЧПУ, обладающий высокой гибкостью, высокой точностью, высокой интеграцией и возможностями полной обработки, может хорошо решить проблемы точности и цикла обработки сложных деталей в процессе разработки нового продукта, значительно сократить исследования и разработки. цикл и повысить уровень успеха новых продуктов.
Подводя итог, можно сказать, что пятиосные станки имеют слишком много преимуществ, но управление ориентацией инструмента, система ЧПУ, CAM-программирование и постобработка пятиосных станков намного сложнее, чем у трехосных станков! В то же время, когда мы говорим о пятиосных станках, нам приходится говорить о проблеме истинной и ложной пятиосности. Мы все знаем, что самая большая разница между истинной и ложной пятиосью — это функция RTCP. Однако что такое RTCP, как он генерируется и как его применять? Далее мы более подробно рассмотрим RTCP, основанный на структуре станка и постобработке программирования, чтобы понять его истинный вид.
03
О RTCP
RTCP в высокопроизводительных пятиосных системах ЧПУ считается вращающейся центральной точкой инструмента, и это то, что мы часто называем функцией следования за точкой кончика инструмента. При пятиосной обработке при следовании траектории вершины инструмента и положении между инструментом и заготовкой происходит дополнительное движение вершины инструмента за счет вращательного движения. Контрольные точки системы ЧПУ часто не совпадают с точкой кончика инструмента, поэтому система ЧПУ должна автоматически корректировать контрольные точки, чтобы обеспечить перемещение точки кончика инструмента по заданной траектории. В отрасли также называют эту технологию TCPM, TCPC или RPCP и другие функции. Фактически функциональные определения этих имен аналогичны RTCP. Строго говоря, функция RTCP используется в конструкции двойной поворотной головки, а центр вращения поворотной головки используется для компенсации. Функции, подобные RPCP, в основном используются на станках с двумя поворотными столами и компенсируют изменения координат линейных осей, вызванные вращением заготовки. Фактически, эти функции преследуют одну и ту же цель: сохранить неизменной центральную точку инструмента и фактическую точку контакта между инструментом и поверхностью заготовки. Поэтому для удобства изложения данная статья объединяет этот тип технологии как технологию RTCP.
картина
Так как же появилась функция RTCP? Много лет назад, когда пятиосные станки впервые стали популярны на рынке, концепция RTCP получила широкую огласку среди производителей станков. В то время функция RTCP была скорее уловкой ради технологии, и все больше людей с энтузиазмом относились к самой технологии. На самом деле функция RTCP прямо противоположна. Это не только хорошая технология, но и хорошая технология, которая может принести пользу и создать ценность для клиентов. Для станков с технологией RTCP (также известных в Китае как настоящие пятиосные станки) оператору не нужно точно выравнивать заготовку по оси поворотного стола и случайно зажимать ее. Станок автоматически компенсирует смещение, значительно сокращая вспомогательное время и улучшая обработку. Точность. В то же время постобработка проста, поскольку выводятся координаты и вектор вершины инструмента. Как мы уже говорили ранее, с точки зрения механической конструкции пятиосные станки с ЧПУ в основном имеют двойные поворотные головки, двойные поворотные столы, одно качание и одно вращение.
Ниже мы возьмем высококлассную пятиосную систему ЧПУ с двумя поворотными столами в качестве примера, чтобы подробно представить функцию RTCP.
Определите понятия четвертой оси и пятой оси в пятиосном станке: в конструкции с двойным поворотным столом вращение четвертой оси влияет на положение пятой оси, а вращение пятой оси не может влиять на положение пятой оси. положение четвертой оси. Пятая ось — это координата вращения по четвертой оси.
картина
Хорошо, прочитав определение, давайте его объясним. Как показано на рисунке выше, 4-я ось станка — это ось A, а 5-я ось — ось C. Заготовка помещается на поворотный стол оси C. Когда 4-я ось A вращается, поскольку ось C установлена на оси A, это также повлияет на положение оси C. Точно так же для заготовки, которую мы размещаем на поворотном столе, если мы запрограммируем резку центра инструмента, изменения координат вращения неизбежно приведут к изменению координат X, Y и Z линейных осей, что приведет к относительному смещение. Чтобы устранить это смещение, станок должен его компенсировать. RTCP — функция, созданная для устранения этой компенсации.
Так как же станок компенсирует это смещение? Далее давайте проанализируем, как генерируется это смещение.
Согласно предыдущей статье, мы все знаем, что изменение координат вращения вызывает смещение координат линейной оси. Тогда особенно важно проанализировать центр вращения оси вращения. Для станков с двойной поворотной платформой контрольная точка оси C, которая является пятой осью, обычно находится в центре вращения стола станка. Для четвертой оси в качестве контрольной точки обычно выбирается середина четвертой оси.
картина
картина
Чтобы реализовать пятиосное управление, системе ЧПУ необходимо знать взаимосвязь между контрольной точкой 5-й оси и контрольной точкой 4-й оси. То есть в исходном состоянии (положение осей A и C станка 0) контрольная точка четвертой оси является началом системы координат вращения четвертой оси, а вектор положения [U, V, W] контрольная точка пятой оси. При этом вам также необходимо знать расстояние между осями А и С. Пример станков с двойной поворотной платформой показан на рисунке ниже.
картина
Сказав это, вы можете видеть, что для станков с функцией RTCP система управления удерживает центр инструмента в запрограммированном положении. В этом случае программирование является независимым и не имеет ничего общего с движением станка. Когда вы программируете на станке, вам не нужно беспокоиться о движении станка или длине инструмента; все, что вам нужно учитывать, это относительное движение между инструментом и заготовкой. Все остальное за вас сделает система управления. например:
картина
Как показано на рисунке выше, без выключенной функции RTCP система управления не учитывает длину инструмента. Инструмент вращается вокруг центра оси. Кончик ножа выйдет из своего положения и больше не будет зафиксирован.
картина
Как показано на рисунке выше, при включенной функции RTCP система управления меняет только направление инструмента, а положение кончика инструмента остается неизменным. Необходимые компенсационные движения по осям X, Y и Z рассчитываются автоматически.
Как решить проблему смещения координат линейной оси для пятикоординатных станков и систем ЧПУ, не имеющих RTCP? Мы знаем, что многие пятиосные станки и системы с ЧПУ в Китае являются поддельными пятиосными. Так называемый фейковый пятиосный на самом деле относится к станкам без функции RTCP. Истинная или ложная пятиосность не оценивается по внешнему виду, или же пять осей связаны между собой. Вы должны знать, что фальшивая пятиосевая система также может быть связана с пятью осями. Основное различие между ложной пятиосью заключается в том, что она не имеет истинного пятиосного алгоритма RTCP, а это означает, что при программировании ложной пятиоси необходимо учитывать длину маятника шпинделя и положение поворотного стола. Это означает, что при использовании ложных пятиосных систем ЧПУ и программировании станков вы должны полагаться на CAM-программирование и технологию постобработки, чтобы заранее спланировать траекторию движения инструмента.
Для той же детали, если станок заменяется или инструмент заменяется, программирование CAM и постобработка должны быть выполнены снова. Более того, при зажиме заготовки ложному пятиосному станку необходимо следить за тем, чтобы заготовка находилась в центре вращения рабочего стола. Для оператора это означает, что требуется много времени на зажим и выравнивание, а точность не может быть гарантирована. Даже при индексной обработке фальшивая пятиосевая система доставляет массу хлопот. Настоящая пятиосная система требует только настройки системы координат и только одной настройки инструмента для завершения обработки.
На следующем рисунке в качестве примера показаны настройки редактора постобработки NX, иллюстрирующие преобразование координат ложной пятиоси:
картина
Как показано на рисунке выше, ложная пятиосность основана на технологии постобработки, чтобы указать соотношение центрального положения между четвертой и пятой осями станка, чтобы компенсировать смещение оси вращения к координатам линейной оси. . Создаваемые им программы ЧПУ X, Y и Z являются не только точками подхода к программированию, но также включают необходимую компенсацию по осям X, Y и Z.
Результат такой обработки не только приведет к недостаточной точности обработки и низкой эффективности, создаваемая программа не будет универсальной, а также будет высокой трудозатраты. При этом, поскольку каждый станок имеет разные параметры вращения, он должен иметь соответствующие файлы постобработки, что также будет доставлять большие неудобства на производстве. Кроме того, программу создания поддельной пятиосной системы нельзя изменить, и реализовать ручное пятиосное программирование практически невозможно. В то же время из-за отсутствия функции RTCP многие из его расширенных пятиосных функций не могут быть использованы, например, функция пятиосной компенсации инструмента.
Фактически, для пятиосных станков это просто инструмент, который мы используем для достижения результатов обработки, и нет различия между истинным и ложным. Важно то, что наш процесс определяет метод обработки. Условно говоря, настоящие пятикоординатные станки более экономичны.
