П’ятиосьова обробка, як випливає з назви, є режимом обробки з ЧПК. Верстат, що використовується для п’ятиосьової обробки, яка використовує лінійний інтерполяційний рух у будь-яких п’яти координатах X, Y, Z, A, B і C, зазвичай називають п’ятиосьовим верстатом або п’ятиосьовим обробним центром. Але чи справді ви розумієте п’ятиосьову обробку?
Розвиток п'ятиосьової технології
П’ятиосьове з’єднання з ЧПК є найскладнішою та найпоширенішою технологією в технології ЧПК. Він об’єднує комп’ютерне керування, високопродуктивний сервопривод і технологію точної обробки та застосовується для ефективної, точної та автоматизованої обробки складних поверхонь. На міжнародному рівні технологія ЧПУ з п’ятиосьовим зв’язуванням вважається символом рівня технології автоматизації виробничого обладнання в країні. Завдяки своєму особливому статусу, особливо значному впливу на авіаційну, аерокосмічну та військову промисловість, а також своїй технологічній складності, розвинені західні індустріальні країни завжди впроваджували систему експортних ліцензій для п’ятиосьових систем ЧПК як стратегічних матеріалів. Порівняно з тривісною обробкою з ЧПК з точки зору технології та програмування використання 5-осьової обробки з ЧПК для складних поверхонь має такі переваги: 1 Покращення якості та ефективності обробки. 2. Розширити сферу дії процесу. 3. Знайомство з новим напрямком розвитку композиту. Однак через перешкоди та контроль положення інструменту в просторі обробки, програмування ЧПК, система ЧПК і структура верстата для п’ятиосьової обробки з ЧПК є набагато складнішими, ніж для тривісних верстатів. Отже, п’ять осей легко сказати, але насправді важко досягти! Крім того, це ще складніше працювати та ефективно застосовувати!
Говорячи про п'ять осей, я повинен сказати, правда це чи брехня? Основна відмінність між віссю 5-true і false полягає в тому, чи має вона функцію RTCP. Тому редактор спеціально шукав це слово! RTCP, будь ласка, поясніть, що RTCP Fidia розшифровується як «Rotating Tool Center Point», що буквально означає «обертовий центр інструменту». У промисловості це часто легко перекладається як «обертання навколо центру інструменту», а деякі люди прямо перекладають це як «програмування навколо центру інструменту». Насправді це лише результат RTCP. RTCP PA є абревіатурою для перших кількох слів «обертання центральної точки інструменту в реальному часі». Компанія Heidelberg згадала подібну технологію оновлення як TCPM, що розшифровується як Tool Center Point Management. Деякі виробники називають подібні технології TCPC, що означає «Tool Center Point Control» або інструмент.
З буквального значення RTCP Fidia, припускаючи, що функція RTCP виконується вручну у фіксованій точці, центральна точка інструменту та фактична точка контакту між інструментом і поверхнею заготовки залишаться незмінними. У цей момент центральна точка інструменту припадає на нормаль у фактичній точці контакту між інструментом і поверхнею заготовки, і тримач інструменту буде обертатися навколо центральної точки інструменту. Для кулькових фрез центральна точка інструменту є цільовою точкою траєкторії коду ЧПК. Щоб досягти мети простого обертання тримача інструменту навколо цільової точки траєкторії (тобто центральної точки інструменту) під час функції RTCP, необхідно в реальному часі компенсувати зсув координат центральної точки інструменту, викликаний обертанням тримача інструменту. Тільки таким чином можна змінити кут між тримачем інструменту та нормаллю в фактичній точці контакту між інструментом і поверхнею заготовки, зберігаючи незмінними центральну точку інструменту та фактичну точку контакту між інструментом і поверхнею заготовки, тим самим максимізуючи ефективність різання кулькового інструменту та ефективне уникнення перешкод. Таким чином, RTCP, здається, більше зосереджений на положенні в центральній точці інструменту (тобто цільовій точці траєкторії коду ЧПК), обробці змін у координатах обертання.
П'ятиосьові верстати та системи ЧПК без RTCP повинні покладатися на програмування та постобробку CAM, плануючи шлях інструменту заздалегідь. Для тієї ж деталі, якщо верстат або інструмент змінено, CAM-програмування та пост-обробка повинні бути виконані знову, тому це можна назвати лише фальшивою п’ятиосьовою. Багато домашніх п'ятиосьових верстатів і систем з ЧПК належать до цього типу підроблених п'ятиосьових. Звичайно, для інших зрозуміло, що вони наполягають на тому, щоб називати себе п’ятиосьовим навішуванням, але ця фальшива п’ятиосьова не є справжньою п’ятиосьовою! Тому редактор також проконсультувався з експертами галузі. Коротше кажучи, справжня п’ять осей відноситься до п’ятиосьової п’ятизв’язки, тоді як помилкова п’ятиось може бути п’ятиосьовою тризв’язкою, а інші дві осі виконують лише функцію позиціонування!
Це загальноприйнятий вислів, а не стандартний. Загалом, існує два типи п’ятиосьових верстатів: один із п’ятиосьовим зв’язком, що означає, що всі п’ять осей можуть бути з’єднані одночасно, а інший – п’ятиосьове позиціонування. Насправді, це п’ятиосьове три зв’язування, що означає, що дві обертові осі можуть обертатися та позиціонуватися, і лише три осі можуть бути з’єднані одночасно. Цей тип п’ятиосьового верстата, широко відомий як режим 3+2, також можна розуміти як фальшивий п’ятиосьовий верстат.
Поточна форма п'ятиосьових верстатів з ЧПК
У механічній конструкції 5-осьових обробних центрів виробники верстатів завжди прагнули розробити нові режими руху відповідно до різноманітних вимог. Враховуючи різні типи п’ятиосьових верстатів, які зараз доступні на ринку, незважаючи на те, що їх механічні конструкції різноманітні, існує в основному кілька форм: дві обертові координати безпосередньо керують напрямком осі інструменту (подвійна маятникова форма), дві координатні осі знаходяться на верхня частина інструменту, але не перпендикулярна лінійній осі (вертикальна маятникова форма), дві обертові координати безпосередньо керують обертанням простору (подвійна поворотна форма столу), дві координатні осі знаходяться на робочому столі, але не перпендикулярні лінійній осі (вертикальна форма верстака), дві обертові координати діють на інструмент, одна діє на заготовку (одна маятникова і одна поворотна форма) і так далі.
Труднощі та перешкоди в розробці п'ятиосьової технології ЧПК
Усі давно визнали перевагу та важливість п’ятиосьової технології ЧПК. Але поки що застосування п’ятиосьової технології ЧПК все ще обмежується кількома фінансово сильними відділами, і досі існують невирішені проблеми.
Абстрактна і складна операція п'ятиосьового програмування ЧПК
Це головний біль для кожного традиційного програміста ЧПУ. Трьохосьові верстати мають лише лінійні координатні осі, тоді як п’ятиосьові верстати з ЧПК мають різні структурні форми; Той самий код ЧПУ може досягти однакового ефекту обробки на різних тривісних верстатах з ЧПК, але код ЧПУ певного типу п’ятиосьового верстату не може бути застосований до всіх типів п’ятиосьових верстатів. Окрім лінійного руху, програмування з ЧПК також потребує координації відповідних розрахунків обертального руху, таких як перевірка ходу кута повороту, перевірка нелінійної помилки, обчислення обертання інструменту тощо. Об’єм інформації, що обробляється, є великим, а програмування з ЧПК є надзвичайно складним. анотація.
Навички роботи та програмування п’ятиосьової обробки з ЧПК тісно пов’язані між собою. Якщо користувачі додадуть спеціальні функції до верстата, програмування та експлуатація стануть складнішими. Тільки шляхом багаторазової практики програмування та оператори можуть оволодіти необхідними знаннями та навичками. Відсутність досвідчених програмістів і операторів є основною перешкодою для популяризації п'ятиосьової технології ЧПК. Багато вітчизняних виробників придбали п'ятиосьові верстати з ЧПК з-за кордону. Через недостатню технічну підготовку та послуги складно досягти властивих функцій п’ятиосьових верстатів з ЧПК, а рівень використання верстатів дуже низький. У багатьох ситуаціях краще використовувати тривісні верстати. Вимоги до контролерів NC інтерполяції та систем сервоприводів дуже суворі; Рух п'ятиосьового верстата є комбінацією рухів п'яти координатних осей. Додавання поворотних координат не тільки збільшує навантаження на операції інтерполяції, але й значно знижує точність обробки через невеликі похибки в поворотних координатах. Тому необхідно, щоб контролер мав більш високу точність роботи. Характеристики руху п'ятиосьового верстата вимагають, щоб система сервоприводу мала хороші динамічні характеристики та великий діапазон швидкостей.
Особливо важлива перевірка п'ятиосьової програми ЧПУ
Для підвищення ефективності механічної обробки необхідно терміново відмовитися від традиційного методу перевірки «пробного різання». У п’ятиосьовій обробці з ЧПК перевірка програми з ЧПУ також стала дуже важливою, оскільки заготовка, яка зазвичай обробляється п’ятиосьовими верстатами з ЧПК, є дуже дорогою, а зіткнення є поширеною проблемою в п’ятиосьовій обробці з ЧПК: інструмент врізається в заготовка; Інструмент стикається з заготовкою на дуже високій швидкості; Зіткнення між ріжучими інструментами, верстатами, пристосуваннями та іншим обладнанням у межах технологічного діапазону; Зіткнення між рухомими частинами та нерухомими частинами або заготовками на верстаті. У п'ятиосьовому ЧПК передбачити зіткнення складно, і програма перевірки повинна всебічно аналізувати кінематику та систему керування верстатом.
Якщо система CAM виявляє помилку, вона може негайно обробити траєкторію інструменту; Але якщо під час процесу обробки будуть виявлені помилки програми ЧПУ, траєкторію інструменту неможливо змінити безпосередньо, як у тривісному ЧПК. На тривісному верстаті оператор може безпосередньо змінювати такі параметри, як радіус інструменту. У п’ятиосьовій обробці ситуація не така проста, оскільки зміни розміру та положення інструменту безпосередньо впливають на подальшу траєкторію обертального руху.
Компенсація радіуса інструменту
У п’ятиосьовій програмі NC функція компенсації довжини інструменту все ще діє, але компенсація радіуса інструменту неефективна. При використанні циліндричних фрез для фрезерування контактним формуванням необхідно розробляти різні програми для інструментів різного діаметру. Популярні наразі системи ЧПК не можуть завершити компенсацію радіуса інструменту, оскільки файл ISO не надає достатньо даних для повторного розрахунку положення інструменту. Користувачам потрібно часто змінювати інструменти або регулювати точний розмір інструментів під час обробки з ЧПК. Відповідно до звичайних процедур обробки, траєкторію інструменту слід надіслати назад до системи CAM для перерахунку. В результаті ефективність всього процесу обробки дуже низька.
Норвезькі дослідники розробляють тимчасове рішення цієї проблеми під назвою LCOPS (Low Cost Optimized Production Strategy). Дані, необхідні для корекції траєкторії інструменту, передаються з програми ЧПУ в систему CAM, а розрахована траєкторія інструменту надсилається безпосередньо до контролера. Для LCOPS потрібне стороннє програмне забезпечення CAM, яке можна безпосередньо підключати до верстатів з ЧПК, передаючи системні файли CAM замість кодів ISO. Остаточне вирішення цієї проблеми залежить від впровадження системи керування ЧПК нового покоління, яка може розпізнавати файли моделі заготовки в поширених форматах (таких як STEP) або системні файли САПР.
Пост процесори
Різниця між п'ятиосьовим верстатом і тривісним верстатом полягає в тому, що він також має дві координати обертання. Положення інструменту перетворюється з системи координат заготовки в систему координат верстата, а між ними потрібно кілька перетворень координат. Використовуючи популярний на ринку генератор постпроцесора, можна створити постпроцесор для тривісного верстата з ЧПК, просто ввівши основні параметри верстата. Для п’ятиосьових верстатів з ЧПК наразі є лише деякі вдосконалені постпроцесори. Постпроцесор п'ятиосьового верстата з ЧПК все ще потребує подальшої розробки.
Коли використовується тривісне з’єднання, положення початку деталі на верстаті верстата не потрібно враховувати в траєкторії інструменту. Постпроцесор може автоматично обробляти зв'язок між системою координат заготовки та системою координат верстата. Для п’ятиосьового з’єднання, наприклад обробки на горизонтальному фрезерному верстаті з п’ятиосьовим з’єднанням X, Y, Z, B і C, розміри положення заготовки на поворотній платформі C і розміри положення між поворотними платформами B і C повинні бути враховувати при створенні траєкторії інструменту. Працівники зазвичай витрачають багато часу, маючи справу з цими позиційними співвідношеннями під час затискання заготовок. Якщо постпроцесор зможе обробити ці дані, установка заготовок і обробка траєкторій інструменту будуть значно спрощені; Просто закріпіть заготовку на верстаку, виміряйте положення та напрямок системи координат заготовки, введіть ці дані в постпроцесор і виконайте постобробку траєкторії інструменту, щоб отримати відповідну програму ЧПУ.
Проблеми нелінійної помилки та сингулярності
Завдяки введенню обертальних координат кінематика п'ятиосьового верстата з ЧПК набагато складніша, ніж кінематика тривісного верстата. Перша проблема, пов'язана з обертанням, - це нелінійна помилка. Нелінійні помилки слід віднести до помилок програмування, і ними можна керувати шляхом зменшення крокової відстані. На етапі попереднього розрахунку програмісти не можуть визначити величину нелінійних помилок. Тільки після генерації машинної програми через постпроцесор можна розрахувати нелінійні похибки. Лінеаризація траєкторії інструменту може вирішити цю проблему. Деякі системи керування можуть лінеаризувати траєкторію інструменту під час обробки, але зазвичай це робиться в постпроцесорі.
Іншою проблемою, спричиненою віссю обертання, є сингулярність. Якщо сингулярність знаходиться в граничному положенні осі обертання, будь-яке невелике коливання поблизу сингулярності може викликати поворот осі обертання на 180 градусів, що є досить небезпечним.
Значні інвестиції в придбання верстатів
Раніше існувала значна різниця в ціні між верстатами з п’ятьма осями та верстатами з трьома осями. У наш час додавання обертової осі до тривісного верстата в основному є ціною звичайного триосьового верстата, який може виконувати функції багатоосьового верстата. Між тим, ціна п'ятиосьового верстата лише на 30-50% вища, ніж ціна триосьового верстата. Окрім інвестицій у сам верстат, також необхідно оновити системне програмне забезпечення CAD/CAM і постпроцесор, щоб відповідати вимогам п’ятиосьової обробки; Програму перевірки необхідно оновити, щоб увімкнути обробку моделювання всього верстата.
Майбутні тенденції розвитку п'ятиосьових верстатів
П’ятиосьовий обробний центр — це високоточне та високоефективне обробне обладнання з ЧПК із можливістю виконувати операції обробки в кількох напрямках, широко використовуються в аерокосмічній промисловості, автомобільному виробництві, обробці форм та інших галузях. З постійним розвитком виробництва та технологічним прогресом п’ятиосьові обробні центри також постійно розвиваються та впроваджують інновації, демонструючи деякі очевидні тенденції розвитку та інноваційні напрямки.
По-перше, одним із напрямків розвитку є інтелект і автоматизація. З постійним розвитком таких технологій, як штучний інтелект, великі дані та хмарні обчислення, обробні центри також рухаються до інтелекту та автоматизації. Завдяки впровадженню інтелектуальних систем керування та пристроїв автоматизації можна досягти автоматичного налаштування, моніторингу та обслуговування обладнання, покращуючи ефективність виробництва та точність обробки, зменшуючи втручання людини, знижуючи витрати на робочу силу та досягаючи інтелектуального виробництва.
По-друге, друга тенденція розвитку — це багатофункціональність і гнучкість. З диверсифікацією та персоналізацією ринкового попиту промисловість висуває все більш високі вимоги до обладнання. Обробний центр повинен мати не тільки високоточні та високоефективні можливості обробки, але також повинен мати багатофункціональність і гнучкість для адаптації до потреб обробки різних форм і матеріалів. Таким чином, майбутнє буде розвиватися в бік багатофункціональності та гнучкості, які можуть досягати різноманітних операцій обробки