De afgelopen jaren worden CNC-bewerkingscentra met vijf assen steeds vaker op verschillende gebieden gebruikt. In praktische toepassingen, wanneer mensen problemen ondervinden met de efficiënte en hoogwaardige verwerking van speciaal gevormde en complexe onderdelen, is vijfassige koppelingstechnologie ongetwijfeld een belangrijk middel om dergelijke problemen op te lossen. Steeds meer fabrikanten hebben de neiging om op zoek te gaan naar vijfassige apparatuur om te voldoen aan een uiterst efficiënte en hoogwaardige verwerking. Maar weet u eigenlijk wel genoeg van vijfassig bewerken?
01
Mechanische structuurvorm van een vijfassige werktuigmachine
Om vijfassige bewerking echt te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een vijfassige werktuigmachine is. Vijfassige werktuigmachines (5 Axis Machining), zoals de naam al doet vermoeden, verwijst naar het toevoegen van twee rotatie-assen aan de drie gemeenschappelijke lineaire assen X, Y en Z. Twee van de drie assen A, B en C hebben een verschillende beweging modi om aan de technische behoeften van verschillende producten te voldoen.
Wat het mechanische ontwerp van 5-assige bewerkingscentra betreft, hebben fabrikanten van gereedschapsmachines zich altijd onophoudelijk ingezet voor de ontwikkeling van nieuwe bewegingsmodi om aan verschillende eisen te voldoen. Gebaseerd op de verschillende soorten vijfassige werktuigmachines die momenteel op de markt zijn, omvatten ze, hoewel hun mechanische structuren divers zijn, voornamelijk de volgende vormen:
1. Twee rotatiecoördinaten bepalen rechtstreeks de richting van de gereedschapsas (dubbele zwenkkopvorm).
2. De twee coördinaatassen bevinden zich aan de bovenkant van het gereedschap, maar de rotatie-as staat niet loodrecht op de lineaire as (type met schuine zwenkkop).
3. Twee rotatiecoördinaten regelen rechtstreeks de rotatie van de ruimte (dubbele draaischijfvorm).
4. De twee coördinaatassen bevinden zich op de werkbank, maar de rotatie-as staat niet loodrecht op de lineaire as (type schuine werkbank).
5. Eén van de twee rotatiecoördinaten werkt op het gereedschap en de andere op het werkstuk (één zwenk- en één rotatie).
*Terminologie: Als de rotatie-as niet loodrecht op de lineaire as staat, wordt deze beschouwd als een "hangende" as.
Nadat we de vijfassige werktuigmachines met deze structuren hebben gezien, denk ik dat we moeten begrijpen wat en hoe de vijfassige werktuigmachines bewegen. Maar welke kenmerken kan zo’n diverse werktuigmachinestructuur tijdens de verwerking vertonen? Wat zijn de voordelen vergeleken met traditionele drieassige werktuigmachines? Laten we vervolgens eens kijken naar de schitterende punten van vijfassige werktuigmachines.
02
De vele voordelen van vijfassige bewerking
Over de kenmerken van vijfassige werktuigmachines gesproken: we moeten ze vergelijken met traditionele drieassige apparatuur. Drieassige bewerkingsapparatuur is relatief gebruikelijk in de productie, inclusief verticale, horizontale en portaaltypen. Veel voorkomende verwerkingsmethoden zijn onder meer de bewerking van eindfrezen en verwerking van de zijkant. Profilering van kogelkopfrezen, enz. Welke vorm en methode ook wordt gebruikt, ze hebben allemaal een gemeenschappelijk kenmerk: de richting van de gereedschapsas blijft tijdens het bewerkingsproces onveranderd. De werktuigmachine kan de rechthoekige coördinaten van het gereedschap in de ruimte alleen realiseren door de interpolatie van de drie lineaire assen van X, Y en Z. beweging in het systeem. Wanneer we met de volgende producten worden geconfronteerd, worden daarom de nadelen van lage efficiëntie van drieassige werktuigmachines, slechte kwaliteit van het verwerkingsoppervlak of zelfs het onvermogen tot verwerking blootgelegd.
Vergeleken met drieassige CNC-bewerkingsapparatuur hebben CNC-bewerkingsmachines met vijf koppelingen de volgende voordelen:
1. Handhaaf de beste snijconditie van het gereedschap en verbeter de snijomstandigheden
Zoals weergegeven in de afbeelding hierboven, verslechtert bij de drieassige snijmethode aan de linkerkant, wanneer het snijgereedschap naar de bovenkant of rand van het werkstuk beweegt, de snijtoestand geleidelijk. Om hier optimale snijomstandigheden te behouden, is een draaitafel vereist. En als we een onregelmatig vlak volledig willen bewerken, moeten we de werkbank meerdere keren in verschillende richtingen draaien. Het is duidelijk dat de vijfassige werktuigmachine ook de situatie kan vermijden waarin de lineaire snelheid van het middelpunt van de kogelfrees 0 is en een betere oppervlaktekwaliteit kan verkrijgen.
2. Vermijd effectief gereedschapsinterferentie
afbeelding
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, kan drieassige apparatuur voor onderdelen zoals waaiers, bladen en blisks die in de lucht- en ruimtevaart worden gebruikt, vanwege interferentie niet aan de procesvereisten voldoen. Een vijfassige werktuigmachine kan aan deze eis voldoen. Tegelijkertijd kunnen vijfassige werktuigmachines ook kortere gereedschappen gebruiken voor de bewerking, waardoor de systeemstijfheid wordt verbeterd, het aantal gereedschappen wordt verminderd en de generatie van speciaal gereedschap wordt vermeden. Voor onze ondernemers betekent dit dat u met de vijfassige werktuigmachine geld bespaart op de gereedschapskosten!
3. Reduceer het aantal opspanningen en voltooi de vijfzijdige bewerking in één opspanning
afbeelding
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding kan het vijfassige bewerkingscentrum ook de nulpuntconversie verminderen en de bewerkingsnauwkeurigheid verbeteren. Bij de daadwerkelijke verwerking is slechts één klemming nodig en is de verwerkingsnauwkeurigheid gemakkelijker te garanderen. Tegelijkertijd worden, als gevolg van de verkorting van de procesketen en de vermindering van het aantal apparatuur in het vijfassige bewerkingscentrum, ook het aantal gereedschapsopstellingen, de vloeroppervlakte van de werkplaats en de onderhoudskosten van de apparatuur verminderd. Dit betekent dat u minder armaturen, minder fabrieksruimte en minder onderhoudskosten kunt gebruiken voor een efficiëntere en hoogwaardigere verwerking!
4. Verbeter de verwerkingskwaliteit en efficiëntie
Zoals weergegeven in de afbeelding, kan de vijfassige werktuigmachine het snijwerk aan de zijkant van het gereedschap gebruiken om een hogere verwerkingsefficiëntie te bereiken.
afbeelding
5. Verkort de keten van het productieproces en vereenvoudig het productiebeheer
De volledige verwerking van vijfassige CNC-bewerkingsmachines verkort de keten van het productieproces aanzienlijk en kan het productiebeheer en de planning vereenvoudigen. Hoe complexer het werkstuk, hoe duidelijker de voordelen ervan ten opzichte van traditionele productiemethoden met verspreide processen.
6. Verkort de ontwikkelingscyclus van nieuwe producten
Voor bedrijven in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en andere sectoren hebben sommige nieuwe productonderdelen en vormmatrijzen complexe vormen en hoge precisie-eisen. Daarom kan een vijfassig CNC-bewerkingscentrum met hoge flexibiliteit, hoge precisie, hoge integratie en volledige verwerkingsmogelijkheden het de precisie- en cyclusproblemen van complexe onderdelenverwerking tijdens de ontwikkeling van nieuwe producten goed oplossen, het onderzoek en de ontwikkeling aanzienlijk verkorten. cyclus en verbeter het succespercentage van nieuwe producten.
Kortom: vijfassige werktuigmachines hebben te veel voordelen, maar de gereedschapsstandcontrole, het CNC-systeem, CAM-programmering en nabewerking van vijfassige werktuigmachines zijn veel ingewikkelder dan die van drieassige werktuigmachines! Tegelijkertijd moeten we, als we het hebben over vijfassige werktuigmachines, praten over de kwestie van echte en valse vijfassige machines. We weten allemaal dat het grootste verschil tussen echte en valse vijfassige de RTCP-functie is. Maar wat is RTCP, hoe wordt het gegenereerd en hoe kan het worden toegepast? Vervolgens zullen we RTCP nader bekijken op basis van de structuur van de werktuigmachine en de nabewerking van de programmering om het ware uiterlijk ervan te begrijpen.
03
Over RTCP
RTCP wordt in geavanceerde vijfassige CNC-systemen beschouwd als het geroteerde gereedschapsmiddelpunt, wat we vaak de functie voor het volgen van het gereedschapstippunt noemen. Bij vijfassige bewerkingen treedt bij het volgen van het traject van het gereedschapspunt en de stand tussen het gereedschap en het werkstuk een extra beweging van het gereedschapspunt op als gevolg van rotatiebeweging. De controlepunten van het CNC-systeem vallen vaak niet samen met het gereedschapstippunt, dus het CNC-systeem moet de controlepunten automatisch corrigeren om ervoor te zorgen dat het gereedschapstippunt volgens het voorgeschreven traject beweegt. De industrie noemt deze technologie ook wel TCPM, TCPC of RPCP en andere functies. In feite zijn de functionele definities van deze namen vergelijkbaar met RTCP. Strikt genomen wordt de RTCP-functie gebruikt op de dubbele zwenkkopstructuur en wordt het rotatiemiddelpunt van de zwenkkop gebruikt voor compensatie. Functies vergelijkbaar met RPCP worden voornamelijk gebruikt op werktuigmachines met dubbele draaitafel en compenseren veranderingen in lineaire ascoördinaten veroorzaakt door de rotatie van het werkstuk. In feite hebben deze functies hetzelfde doel: het gereedschapsmiddelpunt en het feitelijke contactpunt tussen het gereedschap en het werkstukoppervlak ongewijzigd houden. Daarom verenigt dit artikel, voor het gemak van meningsuiting, dit type technologie als RTCP-technologie.
afbeelding
Hoe is de RTCP-functie tot stand gekomen? Vele jaren geleden, toen vijfassige werktuigmachines voor het eerst populair werden op de markt, kreeg het RTCP-concept veel publiciteit onder fabrikanten van werktuigmachines. Destijds was de RTCP-functie meer een gimmick ter wille van de technologie, en steeds meer mensen waren enthousiast en enthousiast over de technologie zelf. In feite is de RTCP-functie precies het tegenovergestelde. Het is niet alleen een goede technologie, maar ook een goede technologie die voordelen kan opleveren en waarde kan creëren voor klanten. Bij werktuigmachines met RTCP-technologie (in China ook wel echte vijfassige werktuigmachines genoemd) hoeft de operator het werkstuk niet nauwkeurig uit te lijnen met de as van de draaitafel en het terloops vast te klemmen. De werktuigmachine compenseert automatisch de offset, waardoor de extra tijd aanzienlijk wordt verminderd en de verwerking wordt verbeterd. Nauwkeurigheid. Tegelijkertijd is de nabewerking eenvoudig, zolang de coördinaten van het gereedschapstippunt en de vector worden uitgevoerd. Zoals we eerder zeiden, hebben vijfassige CNC-bewerkingsmachines qua mechanische structuur voornamelijk dubbele zwenkkoppen, dubbele draaitafels, één zwenk en één rotatie.
Hieronder nemen we het high-end vijfassige CNC-systeem met dubbele draaitafel als voorbeeld om de RTCP-functie in detail te introduceren.
Definieer de concepten van de vierde as en de vijfde as in een vijfassige werktuigmachine: in een dubbele draaitafelstructuur beïnvloedt de rotatie van de vierde as de stand van de vijfde as, en kan de rotatie van de vijfde as de stand van de vijfde as niet beïnvloeden. houding van de vierde as. De vijfde as is de rotatiecoördinaat op de vierde as.
afbeelding
Oké, laten we het, na het lezen van de definitie, uitleggen. Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding is de 4e as van de werktuigmachine de A-as en de 5e as de C-as. Het werkstuk wordt op de C-as draaitafel geplaatst. Wanneer de 4e as A roteert, omdat de C-as op de A-as is geïnstalleerd, wordt ook de stand van de C-as beïnvloed. Op dezelfde manier zullen, als we het gereedschapscentrumsnijden programmeren voor het werkstuk dat we op de draaitafel plaatsen, veranderingen in de rotatiecoördinaten onvermijdelijk leiden tot veranderingen in de X-, Y- en Z-coördinaten van de lineaire assen, wat resulteert in een relatieve verplaatsing. Om deze verplaatsing te elimineren, moet de werktuigmachine dit compenseren. RTCP is een functie die is gemaakt om deze compensatie te elimineren.
Hoe compenseert de werktuigmachine deze offset? Laten we vervolgens analyseren hoe deze offset wordt gegenereerd.
Volgens het vorige artikel weten we allemaal dat de verandering in rotatiecoördinaten de verschuiving van de lineaire ascoördinaten veroorzaakt. Dan is het vooral belangrijk om het rotatiecentrum van de rotatie-as te analyseren. Bij werktuigmachines met dubbele draaitafel bevindt het controlepunt van de C-as, de vijfde as, zich gewoonlijk in het rotatiecentrum van de werktuigmachinetafel. Voor de vierde as wordt gewoonlijk het middelpunt van de vierde as als controlepunt geselecteerd.
afbeelding
afbeelding
Om vijfassige besturing te realiseren, moet het CNC-systeem de relatie kennen tussen het controlepunt op de 5e as en het controlepunt op de 4e as. Dat wil zeggen dat in de begintoestand (positie van de A- en C-as van de werktuigmachine 0 positie) het controlepunt van de vierde as de oorsprong is van het rotatiecoördinatensysteem van de vierde as, en de positievector [U, V, W] van het controlepunt van de vijfde as. Tegelijkertijd moet u ook de afstand tussen de A- en C-as kennen. Voor werktuigmachines met dubbele draaitafel wordt een voorbeeld weergegeven in de onderstaande afbeelding.
afbeelding
Dit gezegd hebbende, kunt u zien dat bij werktuigmachines met RTCP-functie het besturingssysteem het gereedschapscentrum op de geprogrammeerde positie houdt. In dit geval is het programmeren onafhankelijk en heeft het niets te maken met de beweging van de machine. Wanneer u op een werktuigmachine programmeert, hoeft u zich geen zorgen te maken over de machinebeweging of de gereedschapslengte; het enige waar u rekening mee hoeft te houden is de relatieve beweging tussen het gereedschap en het werkstuk. Het besturingssysteem doet de rest voor u. Bijvoorbeeld:
afbeelding
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, houdt het besturingssysteem geen rekening met de gereedschapslengte als de RTCP-functie is uitgeschakeld. Het gereedschap draait rond het midden van de as. De punt van het mes beweegt uit zijn positie en zit niet meer vast.
afbeelding
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding verandert het besturingssysteem, als de RTCP-functie is ingeschakeld, alleen de gereedschapsrichting en blijft de positie van de gereedschapspunt ongewijzigd. De noodzakelijke compenserende bewegingen in de X-, Y- en Z-as worden automatisch berekend.
Hoe kan het probleem van de lineaire ascoördinatenoffset worden opgelost voor vijfassige werktuigmachines en CNC-systemen die geen RTCP hebben? We weten dat veel vijfassige CNC-bewerkingsmachines en -systemen in China nep-vijfassig zijn. De zogenaamde nep-vijfassige verwijst eigenlijk naar werktuigmachines zonder RTCP-functie. Of de ware of valse vijf-assen niet worden beoordeeld op basis van het uiterlijk, of dat de vijf assen met elkaar verbonden zijn. Je moet weten dat de nep-vijf-as ook aan de vijf-assen kan worden gekoppeld. Het belangrijkste verschil tussen valse vijfassige is dat het geen echt vijfassig RTCP-algoritme heeft, wat betekent dat bij valse vijfassige programmering rekening moet worden gehouden met de slingerlengte van de spil en de positie van de draaitafel. Dit betekent dat u bij het gebruik van valse vijfassige CNC-systemen en het programmeren van werktuigmachines moet vertrouwen op CAM-programmering en nabewerkingstechnologie om het gereedschapspad vooraf te plannen.
Als voor hetzelfde onderdeel de werktuigmachine of het gereedschap wordt gewisseld, moeten de CAM-programmering en nabewerking opnieuw worden uitgevoerd. Bovendien moet de valse vijfassige werktuigmachine er bij het vastklemmen van het werkstuk voor zorgen dat het werkstuk zich in het rotatiecentrum van de werktafel bevindt. Voor de operator betekent dit dat er veel opspan- en uitlijntijd nodig is en dat de nauwkeurigheid niet gegarandeerd kan worden. Zelfs voor indexeringsverwerking levert de nep-vijfassige veel problemen op. De echte vijfassige hoeft alleen een coördinatensysteem in te stellen en heeft slechts één gereedschapsinstelling nodig om de verwerking te voltooien.
De volgende afbeelding neemt de instellingen van de NX-nabewerkingseditor als voorbeeld om de coördinatentransformatie van de valse vijfassige te illustreren:
afbeelding
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, is de valse vijf-assige afhankelijk van nabewerkingstechnologie om de middenpositierelatie tussen de vierde as en de vijfde as van de werktuigmachine aan te geven om de verplaatsing van de rotatie-as ten opzichte van de coördinaten van de lineaire as te compenseren. . Het daardoor gegenereerde CNC-programma X, Y en Z zijn niet alleen de programmeeraanpakpunten, maar omvatten ook de noodzakelijke compensatie op de X-, Y- en Z-assen.
Het resultaat van een dergelijke verwerking zal niet alleen leiden tot onvoldoende verwerkingsnauwkeurigheid en lage efficiëntie, het gegenereerde programma zal niet veelzijdig zijn en de arbeidskosten zullen ook hoog zijn. Omdat elke werktuigmachine verschillende rotatieparameters heeft, moet deze tegelijkertijd over overeenkomstige nabewerkingsbestanden beschikken, wat ook groot ongemak voor de productie zal veroorzaken. Bovendien kan het generatieprogramma van de nep-vijfassige niet worden gewijzigd, en is het in principe onmogelijk om handmatige vijfassige programmering te realiseren. Omdat er geen RTCP-functie is, kunnen veel van de geavanceerde vijf-assige functies niet worden gebruikt, zoals de vijf-assige gereedschapscompensatiefunctie.
In feite is het voor vijfassige werktuigmachines slechts een hulpmiddel dat we gebruiken om verwerkingsresultaten te bereiken, en er is geen onderscheid tussen waar en onwaar. Het belangrijkste is dat ons proces de verwerkingsmethode bepaalt. Relatief gesproken zijn echte vijfassige werktuigmachines kosteneffectiever.
