8 Εμπόδια στην ανάπτυξη τεχνολογίας CNC πέντε αξόνων

Η κατεργασία πέντε αξόνων είναι ένας τρόπος επεξεργασίας εργαλειομηχανών CNC. Χρησιμοποιώντας γραμμική κίνηση παρεμβολής οποιωνδήποτε 5 συντεταγμένων στα X, Y, Z, A, B, C, η εργαλειομηχανή που χρησιμοποιείται για την κατεργασία πέντε αξόνων ονομάζεται συνήθως εργαλειομηχανή πέντε αξόνων ή κέντρο μηχανικής κατεργασίας πέντε αξόνων. Αλλά καταλαβαίνετε πραγματικά την κατεργασία πέντε αξόνων;

Ο προγραμματισμός CNC πέντε αξόνων είναι αφηρημένος και δύσκολος στη λειτουργία του

Οι εργαλειομηχανές τριών αξόνων έχουν μόνο γραμμικούς άξονες συντεταγμένων, ενώ οι εργαλειομηχανές CNC πέντε αξόνων έχουν διάφορες δομές. ο ίδιος κωδικός NC μπορεί να έχει το ίδιο αποτέλεσμα επεξεργασίας σε διαφορετικές εργαλειομηχανές CNC τριών αξόνων, αλλά ο κωδικός NC μιας συγκεκριμένης εργαλειομηχανής πέντε αξόνων δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τύπους μηχανών πέντε αξόνων. Εκτός από τη γραμμική κίνηση, ο προγραμματισμός NC χρειάζεται επίσης να συντονίζει υπολογισμούς που σχετίζονται με την περιστροφική κίνηση, όπως επιθεώρηση διαδρομής γωνίας περιστροφής, έλεγχος μη γραμμικού σφάλματος, υπολογισμός κίνησης περιστροφής εργαλείου κ.λπ. Ο όγκος των πληροφοριών προς επεξεργασία είναι πολύ μεγάλος και ο προγραμματισμός NC είναι εξαιρετικά αφηρημένο.

Οι δεξιότητες λειτουργίας και προγραμματισμού της κατεργασίας CNC πέντε αξόνων είναι στενά συνδεδεμένες. Εάν ο χρήστης προσθέσει ειδικές λειτουργίες στην εργαλειομηχανή, ο προγραμματισμός και η λειτουργία θα είναι πιο περίπλοκες. Μόνο με επαναλαμβανόμενη πρακτική μπορούν ο προγραμματισμός και οι χειριστές να αποκτήσουν τις απαραίτητες γνώσεις και δεξιότητες. Η έλλειψη έμπειρου προγραμματισμού και χειριστή αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για τη διάδοση της τεχνολογίας CNC πέντε αξόνων.

 

Πολύ αυστηρές απαιτήσεις για τον ελεγκτή παρεμβολής NC και το σύστημα σερβομηχανισμού

Η κίνηση της εργαλειομηχανής πέντε αξόνων είναι η σύνθεση των κινήσεων των πέντε αξόνων συντεταγμένων. Η προσθήκη περιστρεφόμενων συντεταγμένων όχι μόνο αυξάνει τον φόρτο των υπολογισμών παρεμβολής, αλλά και τα μικρά σφάλματα των περιστρεφόμενων συντεταγμένων θα μειώσουν σημαντικά την ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας. Επομένως, ο ελεγκτής απαιτείται να έχει μεγαλύτερη ακρίβεια λειτουργίας.

 

Τα κινηματικά χαρακτηριστικά της εργαλειομηχανής πέντε αξόνων απαιτούν το σύστημα σερβομηχανής να έχει καλά δυναμικά χαρακτηριστικά και μεγάλο εύρος στροφών.

 

Η επαλήθευση προγράμματος NC του CNC πέντε αξόνων είναι ιδιαίτερα σημαντική

Προκειμένου να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της μηχανικής κατεργασίας, είναι επείγον να εξαλειφθεί η παραδοσιακή μέθοδος βαθμονόμησης "δοκιμαστικής μεθόδου κοπής". Στην κατεργασία CNC πέντε αξόνων, η επαλήθευση των προγραμμάτων NC έχει γίνει επίσης πολύ σημαντική, επειδή τα τεμάχια εργασίας που συνήθως επεξεργάζονται από εργαλειομηχανές CNC πέντε αξόνων είναι πολύ ακριβά και η σύγκρουση είναι ένα κοινό πρόβλημα στην κατεργασία CNC πέντε αξόνων: το εργαλείο κόβει στο τεμάχιο εργασίας· Σύγκρουση στο τεμάχιο εργασίας με πολύ υψηλή ταχύτητα. σύγκρουση μεταξύ του εργαλείου και της εργαλειομηχανής, του εξαρτήματος και άλλου εξοπλισμού στην περιοχή επεξεργασίας· σύγκρουση μεταξύ του κινούμενου μέρους της εργαλειομηχανής και του σταθερού τμήματος ή του τεμαχίου εργασίας. Στο CNC πέντε αξόνων, η σύγκρουση είναι δύσκολο να προβλεφθεί και το πρόγραμμα βαθμονόμησης πρέπει να διεξάγει μια ολοκληρωμένη ανάλυση της κινηματικής της εργαλειομηχανής και του συστήματος ελέγχου.

Εάν το σύστημα CAM εντοπίσει σφάλμα, η διαδρομή του εργαλείου μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία αμέσως. αλλά εάν εντοπιστεί σφάλμα προγράμματος NC κατά τη διάρκεια της μηχανικής κατεργασίας, η διαδρομή του εργαλείου δεν μπορεί να τροποποιηθεί απευθείας όπως στο CNC τριών αξόνων. Σε μια εργαλειομηχανή τριών αξόνων, ο χειριστής του μηχανήματος μπορεί να τροποποιήσει απευθείας παραμέτρους όπως η ακτίνα του εργαλείου. Στην κατεργασία πέντε αξόνων, η κατάσταση δεν είναι τόσο απλή, επειδή οι αλλαγές στο μέγεθος και τη θέση του εργαλείου έχουν άμεσο αντίκτυπο στην επακόλουθη τροχιά περιστροφικής κίνησης.

 

Αντιστάθμιση ακτίνας εργαλείου

Στο πρόγραμμα NC σύνδεσης πέντε αξόνων, η συνάρτηση αντιστάθμισης μήκους εργαλείου εξακολουθεί να ισχύει, αλλά η αντιστάθμιση ακτίνας εργαλείου δεν είναι έγκυρη. Όταν το φρέζα διαμόρφωσης επαφής εκτελείται με κυλινδρικό φρέζα, πρέπει να καταρτιστούν διαφορετικά προγράμματα για κοπτήρες διαφορετικής διαμέτρου. Κανένα από τα τρέχοντα δημοφιλή συστήματα CNC δεν μπορεί να ολοκληρώσει την αντιστάθμιση ακτίνας εργαλείου, επειδή το αρχείο ISO δεν παρέχει αρκετά δεδομένα για τον επανυπολογισμό της θέσης του εργαλείου. Ο χρήστης πρέπει να αλλάζει συχνά το εργαλείο ή να προσαρμόζει το ακριβές μέγεθος του εργαλείου κατά τη διάρκεια της κατεργασίας CNC. Σύμφωνα με την κανονική διαδικασία επεξεργασίας, η διαδρομή του εργαλείου θα πρέπει να σταλεί πίσω στο σύστημα CAM για επανυπολογισμό. Ως αποτέλεσμα, η αποτελεσματικότητα ολόκληρης της διαδικασίας επεξεργασίας είναι πολύ χαμηλή.

 

Ως απάντηση σε αυτό το πρόβλημα, Νορβηγοί ερευνητές αναπτύσσουν μια προσωρινή λύση που ονομάζεται LCOPS (Στρατηγική Βελτιστοποιημένης Παραγωγής Χαμηλού Κόστους, Στρατηγική Βελτιστοποιημένης Παραγωγής Χαμηλού Κόστους). Τα δεδομένα που απαιτούνται για τη διόρθωση διαδρομής εργαλείου μεταφέρονται από την εφαρμογή CNC στο σύστημα CAM και η υπολογισμένη διαδρομή εργαλείου αποστέλλεται απευθείας στον ελεγκτή. Το LCOPS απαιτεί από τρίτο μέρος να παρέχει λογισμικό CAM που μπορεί να συνδεθεί απευθείας στη μηχανή CNC, όπου μεταφέρονται αρχεία συστήματος CAM αντί για κωδικούς ISO. Η τελική λύση σε αυτό το ζήτημα εξαρτάται από την εισαγωγή μιας νέας γενιάς συστημάτων ελέγχου CNC που μπορούν να αναγνωρίσουν αρχεία μοντέλων κομματιού εργασίας σε κοινές μορφές (όπως STEP, κ.λπ.) ή αρχεία συστήματος CAD.

 

Επεξεργαστής ανάρτησης

Η διαφορά μεταξύ μιας εργαλειομηχανής πέντε αξόνων και μιας εργαλειομηχανής τριών αξόνων είναι ότι έχει δύο περιστρεφόμενες συντεταγμένες. Η θέση του εργαλείου μετατρέπεται από το σύστημα συντεταγμένων του τεμαχίου εργασίας στο σύστημα συντεταγμένων εργαλειομηχανών και απαιτούνται αρκετοί μετασχηματισμοί συντεταγμένων στη μέση. Χρησιμοποιώντας τη δημοφιλή γεννήτρια μετα-επεξεργαστή στην αγορά, μόνο οι βασικές παράμετροι της εργαλειομηχανής μπορούν να εισαχθούν για τη δημιουργία του μετα-επεξεργαστή της εργαλειομηχανής CNC τριών αξόνων. Για εργαλειομηχανές CNC πέντε αξόνων, υπάρχουν προς το παρόν μόνο ορισμένοι βελτιωμένοι μετα-επεξεργαστές. Ο μετα-επεξεργαστής της εργαλειομηχανής CNC πέντε αξόνων δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί περαιτέρω.

 

Όταν οι τρεις άξονες συνδέονται, η θέση της αρχής του τεμαχίου εργασίας στο τραπέζι της μηχανής δεν χρειάζεται να λαμβάνεται υπόψη στην τροχιά του εργαλείου και ο μετα-επεξεργαστής μπορεί να χειριστεί αυτόματα τη σχέση μεταξύ του συστήματος συντεταγμένων του τεμαχίου εργασίας και της συντεταγμένης εργαλειομηχανής Σύστημα. Για σύνδεση πέντε αξόνων, για παράδειγμα, κατά την επεξεργασία σε οριζόντια φρέζα με σύνδεση πέντε αξόνων X, Y, Z, B και C, το μέγεθος της θέσης του τεμαχίου εργασίας στο περιστρεφόμενο τραπέζι C και οι διαστάσεις θέσης μεταξύ του B και του C πικάπ, κατά τη δημιουργία της διαδρομής του εργαλείου πρέπει να λαμβάνεται υπόψη. Οι εργαζόμενοι συνήθως αφιερώνουν πολύ χρόνο ασχολούμενοι με αυτές τις σχέσεις θέσης όταν συσφίγγουν τα τεμάχια εργασίας. Εάν ο μετα-επεξεργαστής μπορεί να επεξεργαστεί αυτά τα δεδομένα, η εγκατάσταση του τεμαχίου εργασίας και η επεξεργασία της διαδρομής του εργαλείου θα απλοποιηθούν σημαντικά. απλώς σφίξτε το τεμάχιο εργασίας στο τραπέζι, μετρήστε τη θέση και τον προσανατολισμό του συστήματος συντεταγμένων του τεμαχίου εργασίας και εισαγάγετε αυτά τα δεδομένα στη μετα-επεξεργασία Μετά την επεξεργασία της διαδρομής του εργαλείου, μπορείτε να αποκτήσετε το κατάλληλο πρόγραμμα NC.

 

Μη γραμμικά σφάλματα και προβλήματα ιδιομορφίας

Λόγω της εισαγωγής των περιστρεφόμενων συντεταγμένων, η κινηματική μιας εργαλειομηχανής CNC πέντε αξόνων είναι πολύ πιο περίπλοκη από αυτή μιας εργαλειομηχανής τριών αξόνων. Το πρώτο πρόβλημα που σχετίζεται με την περιστροφή είναι το μη γραμμικό σφάλμα. Το μη γραμμικό σφάλμα θα πρέπει να αποδοθεί στο σφάλμα προγραμματισμού, το οποίο μπορεί να ελεγχθεί μειώνοντας την απόσταση βήματος. Στο στάδιο προ-υπολογισμού, ο προγραμματιστής δεν μπορεί να γνωρίζει το μέγεθος του μη γραμμικού σφάλματος και το μη γραμμικό σφάλμα μπορεί να υπολογιστεί μόνο αφού δημιουργηθεί το πρόγραμμα εργαλειομηχανής από τον μετα-επεξεργαστή. Η γραμμικοποίηση διαδρομής εργαλείου μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα. Ορισμένα συστήματα ελέγχου είναι ικανά να γραμμικοποιήσουν τη διαδρομή του εργαλείου κατά τη μηχανική κατεργασία, αλλά συνήθως αυτό γίνεται σε έναν μετα-επεξεργαστή.

 

Ένα άλλο ζήτημα που προκαλείται από τον άξονα περιστροφής είναι η μοναδικότητα. Εάν η ιδιομορφία βρίσκεται στην ακραία θέση του άξονα περιστροφής, μια μικρή ταλάντωση κοντά στην ιδιομορφία θα οδηγήσει σε αναστροφή 180 μοιρών του άξονα περιστροφής, κάτι που είναι αρκετά επικίνδυνο.

 

Απαιτήσεις για συστήματα CAD/CAM

Για τη λειτουργία της επεξεργασίας πενταέδρων, ο χρήστης πρέπει να βασίζεται σε ένα ώριμο σύστημα CAD/CAM και πρέπει να έχει έμπειρους προγραμματιστές για τη λειτουργία του συστήματος CAD/CAM.

 

Ουσιαστική επένδυση στην αγορά εργαλειομηχανών

Υπήρχε ένα τεράστιο χάσμα τιμών μεταξύ των μηχανών πέντε αξόνων και των μηχανών τριών αξόνων. Τώρα, η προσθήκη ενός περιστροφικού άξονα σε μια εργαλειομηχανή τριών αξόνων είναι βασικά η τιμή μιας συνηθισμένης εργαλειομηχανής τριών αξόνων, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει τις λειτουργίες μιας εργαλειομηχανής πολλαπλών αξόνων. Ταυτόχρονα, η τιμή των εργαλειομηχανών πέντε αξόνων είναι μόνο 30% έως 50% υψηλότερη από αυτή των εργαλειομηχανών τριών αξόνων.

Εκτός από την επένδυση στην ίδια την εργαλειομηχανή, το λογισμικό του συστήματος CAD/CAM και ο μετα-επεξεργαστής πρέπει να αναβαθμιστούν ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της κατεργασίας πέντε αξόνων. το πρόγραμμα βαθμονόμησης πρέπει να αναβαθμιστεί έτσι ώστε να μπορεί να προσομοιώνει ολόκληρη την εργαλειομηχανή.