Negli ultimi anni, i centri di lavoro CNC a cinque assi sono stati sempre più utilizzati in vari campi. Nelle applicazioni pratiche, ogni volta che le persone incontrano il problema dell'elaborazione ad alta efficienza e di alta qualità di parti complesse di forma speciale, la tecnologia del collegamento a cinque assi è senza dubbio un mezzo importante per risolvere tali problemi. Sempre più produttori tendono a cercare attrezzature a cinque assi per soddisfare lavorazioni ad alta efficienza e alta qualità. Ma ne sai davvero abbastanza sulla lavorazione a cinque assi?
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La struttura meccanica della macchina utensile a cinque assi
Per comprendere veramente la lavorazione a cinque assi, dobbiamo prima capire cos'è una macchina utensile a cinque assi. La macchina utensile a cinque assi (5 Axis Machining), come suggerisce il nome, si riferisce all'aggiunta di due assi rotanti ai tre assi lineari comuni di X, Y e Z. I due assi di rotazione nei tre assi A, B e C l'asse ha diverse modalità di movimento per soddisfare i requisiti tecnici di vari prodotti.
In termini di progettazione meccanica del centro di lavoro 5-asse, i produttori di macchine utensili si sono sempre impegnati incessantemente nello sviluppo di nuove modalità di movimento per soddisfare i vari requisiti. In base alle varie tipologie di macchine utensili a cinque assi attualmente in commercio, sebbene esistano varie tipologie di strutture meccaniche, si distinguono principalmente le seguenti tipologie:
1. Due coordinate di rotazione controllano direttamente la direzione dell'asse dell'utensile (forma a doppia testa oscillante).
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2. I due assi delle coordinate si trovano nella parte superiore dell'utensile, ma l'asse di rotazione non è perpendicolare all'asse lineare (tipo a testa inclinata).
3. Le due coordinate di rotazione controllano direttamente la rotazione dello spazio (forma doppia piattaforma girevole).
4. I due assi delle coordinate sono sulla tavola, ma l'asse di rotazione non è perpendicolare all'asse lineare (tipo tavola a piombo).
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5. Una delle due coordinate di rotazione agisce sull'utensile e l'altra sul pezzo (un pendolo e un giro).
*Termine: Se l'asse di rotazione non è perpendicolare all'asse lineare, è considerato un asse "discendente".
Dopo aver visto le macchine utensili a cinque assi con queste strutture, credo che dovremmo capire cosa e come si muovono le macchine utensili a cinque assi. Ma quali caratteristiche può mostrare una struttura di macchina utensile così diversificata durante la lavorazione? Rispetto alle tradizionali macchine utensili a tre assi, quali sono i vantaggi? Successivamente, diamo un'occhiata ai punti luminosi della macchina utensile a cinque assi.
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I numerosi vantaggi della lavorazione a cinque assi
Parlando delle caratteristiche delle macchine utensili a cinque assi, è necessario confrontarle con le tradizionali attrezzature a tre assi. Le apparecchiature di elaborazione a tre assi sono relativamente comuni nella produzione e esistono diverse forme come verticale, orizzontale e gantry. I metodi di lavorazione comuni includono la lavorazione del bordo finale della fresa frontale e la lavorazione del bordo laterale. Profilatura di coltelli con estremità sferica, ecc. Ma non importa quale forma o metodo abbia una caratteristica comune, ovvero la direzione dell'asse dell'utensile rimane invariata durante il processo di lavorazione e la macchina utensile può raggiungere l'utensile solo nello spazio cartesiano coordinate attraverso l'interpolazione dei tre assi lineari di X, Y e Z. movimento nel reparto. Pertanto, di fronte ai seguenti prodotti, vengono esposti gli svantaggi delle macchine utensili a tre assi, come la bassa efficienza, la scarsa qualità della superficie e persino l'impossibilità di lavorare.
Rispetto alle apparecchiature di lavorazione CNC a tre assi, le macchine utensili CNC a cinque collegamenti presentano i seguenti vantaggi:
1. Mantenere l'utensile nel miglior stato di taglio e migliorare le condizioni di taglio
Come mostrato nella figura sopra, nella modalità di taglio a tre assi nella figura a sinistra, quando l'utensile da taglio si sposta verso l'alto o il bordo del pezzo, lo stato di taglio si deteriora gradualmente. Per mantenere condizioni di taglio ottimali anche in questo caso, è necessaria una tavola rotante. E se vogliamo elaborare completamente un piano irregolare, il tavolo deve essere ruotato più volte in direzioni diverse. Si può vedere che la macchina utensile a cinque assi può anche evitare la situazione in cui la velocità della linea del punto centrale della fresa a sfera è 0 e ottenere una migliore qualità della superficie.
2. Evita efficacemente l'interferenza dell'utensile
Come mostrato nella figura sopra, per parti come giranti, pale e blisk utilizzati nel settore aerospaziale, l'apparecchiatura a tre assi non può soddisfare i requisiti di processo a causa di interferenze. La macchina utensile a cinque assi può essere soddisfatta. Allo stesso tempo, la macchina utensile a cinque assi può anche utilizzare utensili più corti per la lavorazione, migliorare la rigidità del sistema, ridurre il numero di utensili ed evitare la produzione di utensili speciali. Per i nostri imprenditori, significa che in termini di costi degli utensili, la macchina utensile a cinque assi ti farà risparmiare denaro!
3. Ridurre il numero di tempi di bloccaggio e completare l'elaborazione su cinque lati in un unico bloccaggio
Come mostrato nella figura sopra, si può vedere che il centro di lavoro a cinque assi può anche ridurre la conversione del benchmark e migliorare la precisione della lavorazione. Nella lavorazione effettiva, è richiesto un solo bloccaggio e la precisione della lavorazione è più facile da garantire. Allo stesso tempo, grazie all'accorciamento della catena di processo e alla riduzione del numero di attrezzature nel centro di lavoro a cinque assi, si riducono anche il numero di attrezzature, l'area dell'officina e i costi di manutenzione delle attrezzature. Ciò significa che è possibile utilizzare meno dispositivi, meno area dell'officina e costi di manutenzione per completare una lavorazione più efficiente e di qualità superiore!
4. Migliorare la qualità e l'efficienza della lavorazione
Come mostrato nella figura, la macchina utensile a cinque assi può essere tagliata con il bordo laterale dell'utensile e l'efficienza di elaborazione è maggiore.
5. Accorciare la catena del processo produttivo e semplificare la gestione della produzione
La lavorazione completa di macchine utensili CNC a cinque assi accorcia notevolmente la catena del processo di produzione, il che può semplificare la gestione della produzione, la pianificazione e la programmazione. Quanto più complesso è il pezzo, tanto più evidenti sono i suoi vantaggi rispetto ai metodi di produzione tradizionali con processi decentralizzati.
6. Accorciare il ciclo di sviluppo del nuovo prodotto
Per le imprese nei settori aerospaziale, automobilistico e di altro tipo, alcune parti di nuovi prodotti e stampi per stampaggio hanno forme complesse e requisiti di alta precisione. Pertanto, è possibile utilizzare centri di lavoro CNC a cinque assi con elevata flessibilità, alta precisione, elevata integrazione e capacità di elaborazione complete. Può risolvere bene i problemi di precisione e di ciclo della lavorazione di parti complesse nel processo di sviluppo di nuovi prodotti, ridurre notevolmente il ciclo di sviluppo e migliorare il tasso di successo dei nuovi prodotti.
Per riassumere, la macchina utensile a cinque assi ha troppi vantaggi, ma il controllo dell'assetto della macchina utensile a cinque assi, il sistema CNC, la programmazione CAM e la post-elaborazione sono molto più complicati della macchina utensile a tre assi! Allo stesso tempo, quando parliamo di macchine utensili a cinque assi, dobbiamo parlare del problema del vero e falso cinque assi. Sappiamo tutti che la più grande differenza tra vero e falso a cinque assi è la funzione RTCP. Tuttavia, cos'è RTCP, come viene generato e come applicarlo? Successivamente, diamo un'occhiata a RTCP in dettaglio combinando la struttura della macchina utensile e la post-elaborazione della programmazione per comprenderne il vero volto.
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A proposito di RTCP
RTCP, nel sistema CNC a cinque assi di fascia alta, pensa che RTCP sia il punto centrale dell'utensile ruotato, che è ciò che spesso chiamiamo funzione di inseguimento del punto della punta dell'utensile. Nella lavorazione a cinque assi, seguendo la traiettoria della punta dell'utensile e l'assetto tra l'utensile e il pezzo, viene generato un movimento aggiuntivo della punta dell'utensile dovuto al movimento rotatorio. I punti di controllo del sistema CNC spesso non coincidono con i punti della punta dell'utensile, quindi il sistema CNC deve correggere automaticamente i punti di controllo per garantire che i punti della punta dell'utensile si muovano secondo la traiettoria prescritta. Nel settore, questa tecnologia è anche chiamata TCPM, TCPC o RPCP. In effetti, le definizioni delle funzioni di questi nomi sono simili a RTCP. A rigor di termini, la funzione RTCP viene utilizzata nella struttura a doppia testa oscillante e il punto centrale della rotazione della testa oscillante viene utilizzato per la compensazione. La funzione simile a RPCP si applica principalmente alla macchina utensile sotto forma di doppia tavola rotante e compensa la variazione delle coordinate dell'asse lineare causata dalla rotazione del pezzo. Queste funzioni, infatti, hanno lo stesso obiettivo per percorsi diversi, tutti volti a mantenere inalterato il punto centrale dell'utensile e il punto di contatto effettivo tra l'utensile e la superficie del pezzo. Pertanto, per comodità di espressione, questo articolo unifica questo tipo di tecnologia come tecnologia RTCP.
Allora come è nata la funzione RTCP? Molti anni fa, quando le macchine utensili a cinque assi divennero popolari sul mercato, il concetto di RTCP fu promosso dai produttori di macchine utensili. A quel tempo, la funzione di RTCP era più simile a un espediente per il bene della tecnologia, e più persone erano entusiaste e pubblicizzate dalla tecnologia stessa. In effetti, la funzione di RTCP è esattamente l'opposto. Non è solo una buona tecnologia, ma anche una buona tecnologia che può portare benefici e creare valore ai clienti. Per le macchine utensili con tecnologia RTCP (ovvero le cosiddette vere macchine utensili a cinque assi in Cina), l'operatore non ha bisogno di allineare accuratamente il pezzo con la linea dell'asse della piattaforma girevole e bloccarlo casualmente. La macchina utensile compensa automaticamente l'offset, riducendo notevolmente i tempi ausiliari e migliorando la lavorazione. precisione. Allo stesso tempo, la post-elaborazione è facile da eseguire, a condizione che vengano emesse le coordinate e i vettori del punto della punta dell'utensile. Come abbiamo detto prima, in termini di struttura meccanica, le macchine utensili CNC a cinque assi hanno principalmente strutture come doppie teste oscillanti, doppie piattaforme girevoli e un'oscillazione e un giro.
Di seguito prenderemo come esempio il sistema CNC a cinque assi di fascia alta con doppia piattaforma girevole per introdurre in dettaglio la funzione RTCP.
Definire il concetto del quarto asse e del quinto asse nella macchina utensile a cinque assi: la rotazione del quarto asse influisce sull'atteggiamento del quinto asse nella struttura a doppia tavola rotante e la rotazione del quinto asse non può influire sull'atteggiamento del quarto asse. Il quinto asse è la coordinata di rotazione sul quarto asse.
Bene, dopo aver letto la definizione, spieghiamola. Come mostrato nella figura sopra, il 4° asse della macchina utensile è l'asse A e il 5° asse è l'asse C. Il pezzo viene posizionato sulla piattaforma girevole dell'asse C. Quando l'asse A del 4° asse ruota, poiché l'asse C è installato sull'asse A, anche la postura dell'asse C ne risentirà. Allo stesso modo, per il pezzo che mettiamo sulla tavola rotante, se programmiamo il taglio del centro utensile, il cambio della quota di rotazione porterà inevitabilmente al cambio delle coordinate X, Y, Z dell'asse lineare, con conseguente spostamento relativo. Per eliminare questo spostamento, la macchina utensile deve compensarlo, e RTCP è una funzione prodotta per eliminare questa compensazione.
Quindi, come fa la macchina utensile a compensare questo offset? Successivamente, analizziamo come viene generato questo offset.
In base a quanto sopra, sappiamo tutti che l'offset delle coordinate dell'asse lineare è causato dal cambiamento delle coordinate di rotazione. Quindi è particolarmente importante analizzare il centro di rotazione dell'asse di rotazione. Per una macchina utensile con struttura a doppia tavola rotante, il punto di controllo dell'asse C, cioè il quinto asse, è solitamente al centro di rotazione della tavola della macchina. Per il 4° asse, il punto medio del 4° asse viene solitamente selezionato come punto di controllo.
Per realizzare il controllo a cinque assi, il sistema di controllo numerico deve conoscere la relazione tra il punto di controllo del quinto asse e il punto di controllo del quarto asse. Ovvero, lo stato iniziale (0 posizione degli assi A e C della macchina utensile), il vettore di posizione [U, V, W] del punto di controllo del quinto asse nel sistema di coordinate di rotazione del quarto asse in cui il il punto di controllo del quarto asse è l'origine. Allo stesso tempo, è anche necessario conoscere la distanza tra gli assi A e C. Per una macchina utensile a doppia tavola rotante, un esempio è mostrato nella figura seguente.
A proposito di questo, puoi vedere che per le macchine utensili con funzione RTCP, il sistema di controllo mantiene sempre il centro dell'utensile nella posizione programmata. In questo caso la programmazione è autonoma e indipendente dalla cinematica della macchina. Quando programmi su una macchina utensile, non devi preoccuparti del movimento della macchina e della lunghezza dell'utensile, devi solo pensare al movimento relativo tra utensile e pezzo. Il resto del sistema di controllo del lavoro lo farà per te. Per esempio:
Come mostrato nella figura sopra, quando la funzione RTCP non è disattivata, il sistema di controllo non considera la lunghezza dell'utensile. L'utensile ruota attorno al centro dell'asse. La punta del coltello si sposterà fuori posizione e non sarà più fissa.
Come mostrato nella figura sopra, quando la funzione RTCP è attivata, il sistema di controllo cambia solo la direzione dell'utensile e la posizione della punta dell'utensile rimane invariata. I movimenti di compensazione necessari negli assi X, Y, Z vengono calcolati automaticamente.
E come risolvere il problema dell'offset delle coordinate dell'asse lineare per macchine utensili a cinque assi e sistemi CNC che non dispongono di RTCP? Sappiamo che molte macchine utensili e sistemi CNC a cinque assi in Cina sono falsi a cinque assi. Il cosiddetto falso cinque assi si riferisce in realtà a macchine utensili senza funzione RTCP. Il vero e falso cinque assi non si basa né sull'aspetto né sul fatto che i cinque assi siano collegati. Devi sapere che il falso cinque assi può essere utilizzato anche per il collegamento a cinque assi. La differenza tra il falso cinque assi è che non ha il vero algoritmo RTCP a cinque assi, il che significa che la falsa programmazione a cinque assi deve considerare la lunghezza del pendolo del mandrino e la posizione della tavola rotante. Ciò significa che quando si programma con un finto sistema CNC a cinque assi e una macchina utensile, è necessario affidarsi alla programmazione CAM e alla tecnologia di post-elaborazione per pianificare in anticipo il percorso utensile.
Per lo stesso pezzo, se si cambia macchina utensile o si cambia utensile, è necessario eseguire nuovamente la programmazione CAM e la post-elaborazione. E la falsa macchina utensile a cinque assi deve garantire che il pezzo si trovi al centro di rotazione del piano di lavoro durante il bloccaggio del pezzo. Per l'operatore, ciò significa che è necessario molto tempo per il bloccaggio e l'allineamento e la precisione non può essere garantita. Anche per l'indicizzazione della lavorazione, il falso cinque assi è un grosso problema. Il vero cinque assi deve solo impostare un sistema di coordinate e necessita solo di un'impostazione dell'utensile per completare la lavorazione.
La figura seguente prende le impostazioni dell'editor di post-elaborazione NX come esempio per illustrare la trasformazione delle coordinate del falso cinque assi:
Come mostrato nella figura sopra, il falso cinque assi si basa sulla tecnologia di post-elaborazione per visualizzare la relazione di posizione centrale tra il quarto asse e il quinto asse della macchina utensile per compensare lo spostamento dell'asse di rotazione rispetto alle coordinate dell'asse lineare . Il programma CNC X, Y e Z da esso generato non solo programma il punto di avvicinamento, ma include anche la necessaria compensazione sugli assi X, Y e Z.
Il risultato di tale elaborazione non solo porterà a una precisione di lavorazione insufficiente e a una bassa efficienza, ma anche il programma generato non è universale e anche il costo della manodopera richiesto è elevato. Allo stesso tempo, poiché i parametri di rotazione di ciascuna macchina utensile sono diversi, devono esserci file di post-elaborazione corrispondenti, che causeranno anche gravi disagi alla produzione. Inoltre, il programma generato del finto cinque assi non può essere modificato ed è praticamente impossibile realizzare la programmazione manuale a cinque assi. Allo stesso tempo, poiché non esiste una funzione RTCP, molte funzioni avanzate a cinque assi derivate da essa non possono essere utilizzate, come la funzione di compensazione utensile a cinque assi.
Infatti, per le macchine utensili a cinque assi, è solo uno strumento per noi per ottenere risultati di elaborazione e non c'è distinzione tra vero e falso. L'importante è che la nostra tecnologia determini quale metodo scegliere per l'elaborazione. Relativamente parlando, le vere macchine utensili a cinque assi sono più convenienti.
