In de afgelopen jaren worden CNC-bewerkingscentra met vijf assen steeds vaker op verschillende gebieden gebruikt. In praktische toepassingen, wanneer mensen het probleem tegenkomen van zeer efficiënte en hoogwaardige verwerking van speciaal gevormde complexe onderdelen, is vijfassige koppelingstechnologie ongetwijfeld een belangrijk middel om dergelijke problemen op te lossen. Steeds meer fabrikanten zoeken naar vijfassige apparatuur om te voldoen aan een zeer efficiënte en hoogwaardige verwerking. Maar weet u eigenlijk wel genoeg van vijfassige bewerkingen?
01
De mechanische structuur van de vijfassige werktuigmachine
Om vijfassige bewerking echt te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een vijfassige bewerkingsmachine is. Vijf-assige werktuigmachine (5-assige bewerking), zoals de naam al doet vermoeden, verwijst naar het toevoegen van twee roterende assen aan de drie gemeenschappelijke lineaire assen van X, Y en Z. De twee rotatie-assen in de A, B en C drie- as hebben verschillende bewegingsmodi om te voldoen aan de technische vereisten van verschillende producten.
Wat het mechanische ontwerp van het 5-asbewerkingscentrum betreft, hebben fabrikanten van gereedschapsmachines zich altijd onophoudelijk ingezet om nieuwe bewegingsmodi te ontwikkelen om aan verschillende eisen te voldoen. Op basis van de verschillende soorten vijfassige werktuigmachines die momenteel op de markt zijn, zijn er weliswaar verschillende soorten mechanische constructies, maar voornamelijk de volgende typen:
1. Twee rotatiecoördinaten sturen direct de richting van de gereedschapsas (dubbele zwenkkopvorm).
afbeelding
2. De twee coördinatenassen bevinden zich aan de bovenkant van het gereedschap, maar de rotatieas staat niet loodrecht op de lineaire as (type met doorhangende kop).
3. De twee rotatiecoördinaten regelen rechtstreeks de rotatie van de ruimte (dubbele draaischijfvorm).
4. De twee coördinaatassen bevinden zich op de tafel, maar de rotatie-as staat niet loodrecht op de lineaire as (loodrechte tafel).
afbeelding
5. Een van de twee rotatiecoördinaten werkt op het gereedschap en de andere op het werkstuk (één slinger en één omwenteling).
*Term: Als de rotatie-as niet loodrecht op de lineaire as staat, wordt deze beschouwd als een "duik"-as.
Na het zien van de vijfassige werktuigmachines met deze structuren, denk ik dat we moeten begrijpen wat en hoe de vijfassige werktuigmachines bewegen. Maar welke kenmerken kan zo'n diverse structuur van werktuigmachines vertonen tijdens de verwerking? Wat zijn de voordelen in vergelijking met traditionele drieassige bewerkingsmachines? Laten we vervolgens eens kijken naar de lichtpunten van de vijfassige werktuigmachine.
02
De vele voordelen van vijfassige bewerking
Over de kenmerken van vijfassige werktuigmachines gesproken, het is noodzakelijk om ze te vergelijken met traditionele drieassige apparatuur. Drieassige verwerkingsapparatuur is relatief gebruikelijk in de productie en er zijn verschillende vormen, zoals verticaal, horizontaal en portaal. Gangbare verwerkingsmethoden zijn onder meer de verwerking van de kopse kanten van de frees en de verwerking van de zijranden. Profileren van kogelkopmessen, enz. Maar het maakt niet uit welke vorm of methode een gemeenschappelijk kenmerk heeft, dat wil zeggen, de richting van de gereedschapsas blijft ongewijzigd tijdens het bewerkingsproces en de werktuigmachine kan het gereedschap alleen bereiken in de ruimte Cartesisch coördinaten door de interpolatie van de drie lineaire assen van X, Y en Z. beweging in de afdeling. Daarom worden bij de volgende producten de nadelen van drieassige werktuigmachines, zoals laag rendement, slechte oppervlaktekwaliteit en zelfs onvermogen om te verwerken, blootgelegd.
Vergeleken met drieassige CNC-bewerkingsapparatuur hebben CNC-bewerkingsmachines met vijf koppelingen de volgende voordelen:
1. Houd het gereedschap in de beste snijtoestand en verbeter de snijomstandigheden
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, in de snijmodus met drie assen in de linkerafbeelding, wanneer het snijgereedschap naar de bovenkant of de rand van het werkstuk beweegt, verslechtert de snijtoestand geleidelijk. Om ook hier optimale snijcondities te behouden is een draaitafel vereist. En als we een onregelmatig vlak volledig willen bewerken, moet de tafel meerdere keren in verschillende richtingen worden gedraaid. Het is te zien dat de vijfassige werktuigmachine ook de situatie kan vermijden dat de middelpuntlijnsnelheid van de kogelkopfrees 0 is, en een betere oppervlaktekwaliteit kan verkrijgen.
2. Vermijd effectief gereedschapsinterferentie
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, kan de drieassige apparatuur voor onderdelen zoals waaiers, bladen en blisks die in de ruimtevaart worden gebruikt, niet voldoen aan de procesvereisten vanwege interferentie. Aan de vijfassige werktuigmachine kan worden voldaan. Tegelijkertijd kan de vijfassige werktuigmachine ook kortere gereedschappen gebruiken voor verwerking, de stijfheid van het systeem verbeteren, het aantal gereedschappen verminderen en de productie van speciaal gereedschap vermijden. Voor onze ondernemers betekent dit dat de vijfassige werktuigmachine u geld bespaart in termen van gereedschapskosten!
3. Verminder het aantal opspantijden en voltooi vijfzijdige verwerking in één opspanning
Zoals te zien is in de bovenstaande afbeelding, is te zien dat het vijfassige bewerkingscentrum ook de benchmarkconversie kan verminderen en de bewerkingsnauwkeurigheid kan verbeteren. Bij daadwerkelijke verwerking is slechts één klemming vereist en is de verwerkingsnauwkeurigheid gemakkelijker te garanderen. Tegelijkertijd worden door de verkorting van de procesketen en de vermindering van het aantal apparatuur in het vijfassige bewerkingscentrum ook het aantal opspanmiddelen, de werkplaatsruimte en de onderhoudskosten van de apparatuur verlaagd. Dit betekent dat u minder armaturen, minder werkplaatsruimte en onderhoudskosten kunt gebruiken om een efficiëntere en hoogwaardigere verwerking te voltooien!
4. Verbeter de verwerkingskwaliteit en efficiëntie
Zoals weergegeven in de afbeelding, kan de vijfassige werktuigmachine worden gesneden met de zijrand van het gereedschap en is de verwerkingsefficiëntie hoger.
5. Verkort de productieketen en vereenvoudig het productiebeheer
De volledige bewerking van vijfassige CNC-bewerkingsmachines verkort de keten van het productieproces aanzienlijk, wat het productiebeheer en de planning en planning kan vereenvoudigen. Hoe complexer het werkstuk, hoe duidelijker de voordelen ten opzichte van traditionele productiemethoden met gedecentraliseerde processen.
6. Verkort de ontwikkelingscyclus van een nieuw product
Voor ondernemingen in de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector en andere gebieden hebben sommige nieuwe productonderdelen en vormmallen complexe vormen en hoge precisie-eisen. Daarom kunnen vijfassige CNC-bewerkingscentra met hoge flexibiliteit, hoge precisie, hoge integratie en volledige verwerkingsmogelijkheden worden gebruikt. Het kan de precisie- en cyclusproblemen van complexe onderdelenverwerking tijdens de ontwikkeling van nieuwe producten goed oplossen, de ontwikkelingscyclus aanzienlijk verkorten en het slagingspercentage van nieuwe producten verbeteren.
Kortom, de vijfassige werktuigmachine heeft te veel voordelen, maar de vijfassige werktuigmachinestandregeling, het CNC-systeem, CAM-programmering en nabewerking zijn veel gecompliceerder dan de drieassige werktuigmachine! Tegelijkertijd, als we het hebben over vijfassige werktuigmachines, moeten we het hebben over het probleem van echte en valse vijfassige. 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 pas je het toe? Laten we vervolgens RTCP in detail bekijken door de structuur van de werktuigmachine en de nabewerking van de programmering te combineren om het ware gezicht ervan te begrijpen.
03
Over RTCP
RTCP, in het high-end vijfassige CNC-systeem, denkt dat RTCP het Rotated Tool Center Point is, wat we vaak de functie voor het volgen van het gereedschapstippunt noemen. Bij vijfassige bewerking wordt bij het volgen van de baan van de gereedschapspunt en de houding tussen het gereedschap en het werkstuk door de roterende beweging een extra beweging van de gereedschapspunt gegenereerd. De controlepunten van het CNC-systeem vallen vaak niet samen met de gereedschapspuntpunten, dus het CNC-systeem moet de controlepunten automatisch corrigeren om ervoor te zorgen dat de gereedschapspuntpunten volgens het voorgeschreven traject bewegen. In de branche wordt deze technologie ook wel TCPM, TCPC of RPCP genoemd. In feite zijn de functiedefinities van deze namen vergelijkbaar met RTCP. Strikt genomen wordt de RTCP-functie gebruikt in de dubbele zwenkkopstructuur en wordt het middelpunt van de zwenkkoprotatie gebruikt voor compensatie. De functie vergelijkbaar met RPCP wordt voornamelijk toegepast op de werktuigmachine in de vorm van een dubbele draaitafel en compenseert de verandering van lineaire ascoördinaten veroorzaakt door de rotatie van het werkstuk. In feite hebben deze functies hetzelfde doel via verschillende routes, die allemaal zijn om het middelpunt van het gereedschap en het eigenlijke contactpunt tussen het gereedschap en het oppervlak van het werkstuk ongewijzigd te houden. Daarom verenigt dit artikel, voor het gemak van uitdrukking, dit type technologie als RTCP-technologie.
Dus hoe is de RTCP-functie tot stand gekomen? Vele jaren geleden, toen vijfassige werktuigmachines voor het eerst populair werden op de markt, werd het concept van RTCP gehyped door fabrikanten van werktuigmachines. In die tijd was de functie van RTCP meer een gimmick omwille van de technologie, en meer mensen waren enthousiast en hyped over de technologie zelf. In feite is de functie van RTCP 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. Voor werktuigmachines met RTCP-technologie (dat wil zeggen, de zogenaamde echte vijfassige werktuigmachines in China), hoeft de operator het werkstuk niet nauwkeurig uit te lijnen met de aslijn van de draaitafel en het nonchalant vast te klemmen. De werktuigmachine compenseert automatisch de offset, waardoor de hulptijd aanzienlijk wordt verkort en de verwerking wordt verbeterd. precisie. Tegelijkertijd is de nabewerking eenvoudig uit te voeren, zolang de coördinaten en vectoren van het gereedschapspunt worden uitgevoerd. Zoals we al eerder zeiden, hebben vijfassige CNC-bewerkingsmachines in termen van mechanische structuur voornamelijk structuren zoals dubbele zwenkkoppen, dubbele draaitafels en één zwaai en één draai.
Hieronder nemen we het high-end vijfassige CNC-systeem met dubbele draaitafel als voorbeeld om de RTCP-functie in detail te introduceren.
Definieer het concept van de vierde as en de vijfde as in de vijfassige werktuigmachine: de rotatie van de vierde as beïnvloedt de houding van de vijfde as in de dubbele draaitafelstructuur en de rotatie van de vijfde as kan de houding niet beïnvloeden van de vierde as. De vijfde as is de rotatiecoördinaat op de vierde as.
Nou, na het lezen van de definitie, laten we het 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-as roteert, omdat de C-as op de A-as is geïnstalleerd, zal ook de houding van de C-as worden beïnvloed. Op dezelfde manier, voor het werkstuk dat we op de draaitafel plaatsen, als we het snijden van het gereedschapscentrum programmeren, zal de verandering van de rotatiecoördinaat onvermijdelijk leiden tot de verandering van de X-, Y-, Z-coördinaten van de lineaire as, resulterend in een relatieve verplaatsing. Om deze verplaatsing te elimineren, moet de werktuigmachine deze compenseren en RTCP is een functie die wordt geproduceerd om deze compensatie te elimineren.
Dus hoe compenseert de werktuigmachine deze offset? Laten we vervolgens analyseren hoe deze offset wordt gegenereerd.
Volgens het bovenstaande weten we allemaal dat de offset van de coördinaten van de lineaire as wordt veroorzaakt door de verandering van de rotatiecoördinaten. Dan is het vooral belangrijk om het rotatiecentrum van de rotatie-as te analyseren. Voor een werktuigmachine met een dubbele draaitafelstructuur bevindt het controlepunt van de C-as, dat wil zeggen de vijfde as, zich meestal in het rotatiecentrum van de machinetafel. Voor de 4e as wordt meestal het middelpunt van de 4e as als controlepunt gekozen.
Om vijfassige besturing te realiseren, moet het numerieke besturingssysteem de relatie kennen tussen het besturingspunt van de vijfde as en het besturingspunt van de vierde as. Dat wil zeggen, de beginstatus (0 positie van de A- en C-assen van de werktuigmachine), de positievector [U, V, W] van het besturingspunt van de vijfde as in het roterende coördinatensysteem van de vierde as waar de controlepunt van de vierde as is de oorsprong. Tegelijkertijd is het ook nodig om de afstand tussen de A- en C-as te kennen. Voor een werktuigmachine met dubbele draaitafel wordt een voorbeeld weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Daarover gesproken, u kunt zien dat voor werktuigmachines met RTCP-functie het besturingssysteem het gereedschapscentrum altijd op de geprogrammeerde positie houdt. In dit geval is de programmering autonoom en onafhankelijk van de kinematica van de machine. Wanneer u op een werktuigmachine programmeert, hoeft u zich geen zorgen te maken over de beweging van de machine en de lengte van het gereedschap, u hoeft alleen maar na te denken over de relatieve beweging tussen gereedschap en werkstuk. De rest van het taakcontrolesysteem doet het voor u. Bijvoorbeeld:
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, houdt het besturingssysteem geen rekening met de gereedschapslengte wanneer de RTCP-functie niet is uitgeschakeld. Het gereedschap roteert rond het midden van de as. De punt van het mes zal uit positie bewegen en zal niet meer gefixeerd zijn.
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, verandert het besturingssysteem alleen de richting van het gereedschap wanneer de RTCP-functie is ingeschakeld en blijft de positie van de gereedschapspunt ongewijzigd. De noodzakelijke compensatiebewegingen in de X-, Y-, Z-assen worden automatisch berekend.
En hoe lost u het probleem op van lineaire ascoördinatenoffset voor vijfassige bewerkingsmachines 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. De ware en valse vijf-as is niet gebaseerd op het uiterlijk, noch op het feit of de vijf assen met elkaar verbonden zijn. U moet weten dat de nep-vijfassige ook kan worden gebruikt voor vijfassige koppeling. Het verschil tussen de nep vijfassige is dat het niet het echte vijfassige RTCP-algoritme heeft, wat betekent dat de nep vijfassige programmering rekening moet houden met de slingerlengte van de spil en de positie van de draaitafel. Dit betekent dat bij het programmeren met een nep vijfassig CNC-systeem en werktuigmachine, het noodzakelijk is om te vertrouwen op CAM-programmering en nabewerkingstechnologie om het gereedschapspad van tevoren te plannen.
Voor hetzelfde onderdeel, als de werktuigmachine wordt gewijzigd of het gereedschap wordt gewijzigd, moeten CAM-programmering en nabewerking opnieuw worden uitgevoerd. En de valse vijfassige werktuigmachine moet ervoor zorgen dat het werkstuk zich in het rotatiecentrum van de werktafel bevindt wanneer het werkstuk wordt vastgeklemd. Voor de operator betekent dit dat er veel tijd nodig is voor het klemmen en uitlijnen en dat de nauwkeurigheid niet gegarandeerd kan worden. Zelfs voor het indexeren van bewerkingen is de nep-vijfassige een hoop gedoe. De echte vijfassige hoeft alleen een coördinatensysteem in te stellen en heeft slechts één gereedschapsinstelling nodig om de bewerking te voltooien.
De onderstaande afbeelding neemt de instellingen van de NX post-processing editor als voorbeeld om de coördinatentransformatie van de nep-vijf-as te illustreren:
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, vertrouwt de valse vijf-as op nabewerkingstechnologie om de middenpositierelatie tussen de vierde as en de vijfde as van de werktuigmachine weer te geven om de verplaatsing van de rotatieas naar de coördinaten van de lineaire as te compenseren . Het daardoor gegenereerde CNC-programma X, Y en Z programmeert niet alleen het naderingspunt, maar omvat ook de nodige compensatie op de X-, Y- en Z-assen.
Het resultaat van een dergelijke verwerking zal niet alleen leiden tot onvoldoende bewerkingsnauwkeurigheid en lage efficiëntie, maar ook het gegenereerde programma is niet universeel en de vereiste arbeidskosten zijn ook hoog. Tegelijkertijd, omdat de rotatieparameters van elke werktuigmachine anders zijn, moeten er overeenkomstige nabewerkingsbestanden zijn, wat ook veel ongemak voor de productie zal veroorzaken. Bovendien kan het gegenereerde programma van de nep-vijfassige niet worden gewijzigd en is het in principe onmogelijk om handmatige vijfassige programmering te realiseren. Tegelijkertijd, omdat er geen RTCP-functie is, kunnen veel geavanceerde vijfassige functies die ervan zijn afgeleid, niet worden gebruikt, zoals de vijfassige gereedschapscompensatiefunctie.
Voor vijfassige bewerkingsmachines is het in feite slechts een hulpmiddel voor ons om verwerkingsresultaten te bereiken, en er is geen onderscheid tussen waar en onwaar. Het belangrijkste is dat onze technologie bepaalt welke verwerkingsmethode moet worden gekozen. Relatief gezien zijn echte vijfassige bewerkingsmachines kosteneffectiever.
