Trong những năm gần đây, các trung tâm gia công CNC liên kết năm trục ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong các ứng dụng thực tế, bất cứ khi nào mọi người gặp phải vấn đề về xử lý hiệu quả và chất lượng cao các bộ phận có hình dạng đặc biệt và phức tạp, công nghệ liên kết năm trục chắc chắn là một phương tiện quan trọng để giải quyết các vấn đề đó. Ngày càng có nhiều nhà sản xuất có xu hướng tìm kiếm thiết bị năm trục để đáp ứng xử lý hiệu quả, chất lượng cao. Nhưng bạn có thực sự biết đủ về gia công năm trục?
01
Dạng kết cấu cơ khí của máy công cụ 5 trục
Để thực sự hiểu gia công năm trục, trước tiên chúng ta phải hiểu máy công cụ năm trục là gì. Máy công cụ năm trục (Gia công 5 trục), như tên cho thấy, dùng để chỉ việc thêm hai trục quay vào ba trục tuyến tính chung là X, Y và Z. Hai trong số ba trục A, B và C có chuyển động khác nhau chế độ để đáp ứng nhu cầu kỹ thuật của các sản phẩm khác nhau.
Về mặt thiết kế cơ khí của các trung tâm gia công trục 5-, các nhà sản xuất máy công cụ luôn cam kết không ngừng phát triển các chế độ chuyển động mới để đáp ứng các yêu cầu khác nhau. Dựa trên các loại máy công cụ năm trục hiện có trên thị trường, mặc dù cấu trúc cơ khí của chúng rất đa dạng nhưng chúng chủ yếu bao gồm các dạng sau:
1. Hai tọa độ quay điều khiển trực tiếp hướng của trục dao (dạng đầu xoay kép).
2. Hai trục tọa độ nằm ở trên cùng của dụng cụ nhưng trục quay không vuông góc với trục tuyến tính (loại đầu xoay dốc).
3. Hai tọa độ quay trực tiếp điều khiển chuyển động quay của không gian (dạng bàn xoay kép).
4. Hai trục tọa độ nằm trên bàn làm việc nhưng trục quay không vuông góc với trục tuyến tính (loại bàn làm việc nghiêng).
5. Một trong hai tọa độ quay tác dụng lên dụng cụ và tọa độ còn lại tác dụng lên phôi (một xoay và một xoay).
*Thuật ngữ: Nếu trục quay không vuông góc với trục thẳng thì được coi là trục "thả".
Sau khi nhìn thấy các máy công cụ năm trục có cấu trúc này, tôi tin rằng chúng ta nên hiểu máy công cụ năm trục chuyển động như thế nào và như thế nào. Tuy nhiên, cấu trúc máy công cụ đa dạng như vậy có thể thể hiện những đặc điểm gì trong quá trình xử lý? So với máy công cụ ba trục truyền thống, ưu điểm là gì? Tiếp theo, chúng ta hãy xem những điểm nổi bật của máy công cụ năm trục.
02
Nhiều ưu điểm của gia công năm trục
Nói về đặc điểm của máy công cụ năm trục, chúng ta cần so sánh chúng với thiết bị ba trục truyền thống. Thiết bị gia công ba trục tương đối phổ biến trong sản xuất, bao gồm các loại dọc, ngang và giàn. Các phương pháp xử lý phổ biến bao gồm xử lý cạnh cuối của máy nghiền cuối và xử lý cạnh bên. Gia công biên dạng của máy cắt mũi bi, v.v. Tuy nhiên, dù sử dụng hình thức và phương pháp nào thì chúng đều có một đặc điểm chung, đó là hướng của trục dao không thay đổi trong quá trình gia công. Máy công cụ chỉ có thể nhận biết tọa độ hình chữ nhật của dao trong không gian thông qua phép nội suy ba trục tuyến tính chuyển động X, Y, Z trong hệ thống. Do đó, khi đối mặt với các sản phẩm sau, nhược điểm của máy công cụ ba trục là hiệu suất thấp, chất lượng bề mặt gia công kém hoặc thậm chí không có khả năng gia công.
So với thiết bị gia công CNC ba trục, máy công cụ CNC năm liên kết có những ưu điểm sau:
1. Duy trì điều kiện cắt tốt nhất của dụng cụ và cải thiện điều kiện cắt
Như thể hiện trong hình trên, trong phương pháp cắt ba trục ở bên trái, khi dụng cụ cắt di chuyển về phía trên hoặc cạnh của phôi, trạng thái cắt giảm dần. Để duy trì điều kiện cắt tối ưu ở đây, cần có bàn xoay. Và nếu chúng ta muốn xử lý hoàn toàn một mặt phẳng không đều, chúng ta phải xoay bàn làm việc nhiều lần theo các hướng khác nhau. Có thể thấy rằng máy công cụ năm trục cũng có thể tránh được tình trạng tốc độ tuyến tính của điểm trung tâm của máy nghiền bi là 0 và thu được chất lượng bề mặt tốt hơn.
2. Tránh sự can thiệp của công cụ một cách hiệu quả
hình ảnh
Như thể hiện trong hình trên, đối với các bộ phận như cánh quạt, cánh quạt và cánh quạt được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, thiết bị ba trục không thể đáp ứng các yêu cầu của quy trình do bị nhiễu. Máy công cụ năm trục có thể đáp ứng yêu cầu này. Đồng thời, máy công cụ năm trục cũng có thể sử dụng các công cụ ngắn hơn để xử lý, cải thiện độ cứng của hệ thống, giảm số lượng công cụ và tránh tạo ra các công cụ đặc biệt. Đối với các chủ doanh nghiệp của chúng tôi, điều này có nghĩa là máy công cụ năm trục sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền về chi phí sử dụng dụng cụ!
3. Giảm số lần kẹp và hoàn thành việc xử lý năm mặt trong một lần kẹp
hình ảnh
Như thể hiện trong hình trên, trung tâm gia công năm trục cũng có thể giảm chuyển đổi chuẩn và cải thiện độ chính xác gia công. Trong xử lý thực tế, chỉ cần một lần kẹp và độ chính xác xử lý sẽ dễ đảm bảo hơn. Đồng thời, do rút ngắn chuỗi quy trình và giảm số lượng thiết bị trong trung tâm gia công năm trục nên số lượng đồ gá dụng cụ, không gian sàn xưởng và chi phí bảo trì thiết bị cũng giảm. Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng ít đồ đạc hơn, ít không gian nhà máy hơn và ít chi phí bảo trì hơn để hoàn tất quá trình xử lý hiệu quả hơn và chất lượng cao hơn!
4. Nâng cao chất lượng và hiệu quả xử lý
Như thể hiện trong hình, máy công cụ năm trục có thể sử dụng tính năng cắt cạnh bên của dụng cụ để đạt được hiệu quả xử lý cao hơn.
hình ảnh
5. Rút ngắn chuỗi quy trình sản xuất và đơn giản hóa việc quản lý sản xuất
Việc xử lý hoàn chỉnh các máy công cụ CNC năm trục giúp rút ngắn đáng kể chuỗi quy trình sản xuất và có thể đơn giản hóa việc quản lý cũng như lập kế hoạch và lập kế hoạch sản xuất. Phôi càng phức tạp thì ưu điểm của nó càng rõ ràng so với các phương pháp sản xuất truyền thống với quy trình phân tán.
6. Rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm mới
Đối với các công ty trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, ô tô và các lĩnh vực khác, một số bộ phận sản phẩm mới và khuôn đúc có hình dạng phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao. Do đó, một trung tâm gia công CNC năm trục có tính linh hoạt cao, độ chính xác cao, khả năng tích hợp cao và xử lý hoàn chỉnh có thể giải quyết tốt các vấn đề về độ chính xác và chu trình xử lý các bộ phận phức tạp trong quá trình phát triển sản phẩm mới, rút ngắn đáng kể quá trình nghiên cứu và phát triển chu kỳ và nâng cao tỷ lệ thành công của sản phẩm mới.
Tóm lại, máy công cụ năm trục có quá nhiều ưu điểm, nhưng việc kiểm soát thái độ của công cụ, hệ thống CNC, lập trình CAM và xử lý hậu kỳ của máy công cụ năm trục phức tạp hơn nhiều so với máy công cụ ba trục! Đồng thời, khi nói về máy công cụ năm trục, chúng ta phải nói đến vấn đề năm trục đúng và sai. Tất cả chúng ta đều biết rằng sự khác biệt lớn nhất giữa năm trục đúng và sai là chức năng RTCP. Tuy nhiên, RTCP là gì, nó được tạo ra như thế nào và áp dụng nó như thế nào? Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn về RTCP dựa trên cấu trúc máy công cụ và xử lý hậu kỳ lập trình để hiểu diện mạo thực sự của nó.
03
Giới thiệu về RTCP
RTCP, trong các hệ thống CNC năm trục cao cấp, được coi là Điểm trung tâm công cụ xoay, đây là cái mà chúng ta thường gọi là chức năng theo sau điểm đầu công cụ. Trong gia công năm trục, khi theo đuổi quỹ đạo của điểm đầu dao và độ nghiêng giữa dao và phôi, chuyển động bổ sung của điểm đầu dao sẽ xảy ra do chuyển động quay. Các điểm điều khiển của hệ thống CNC thường không trùng với điểm đầu dao nên hệ thống CNC phải tự động hiệu chỉnh các điểm điều khiển để đảm bảo điểm đầu dao di chuyển theo quỹ đạo quy định. Ngành công nghiệp còn gọi công nghệ này là TCPM, TCPC hay RPCP và các chức năng khác. Trong thực tế, định nghĩa chức năng của những tên này tương tự như RTCP. Nói đúng ra, chức năng RTCP được sử dụng trên cấu trúc đầu xoay đôi và điểm tâm quay của đầu xoay được sử dụng để bù. Các chức năng tương tự như RPCP chủ yếu được sử dụng trên các máy công cụ có bàn xoay đôi và bù đắp cho những thay đổi trong tọa độ trục tuyến tính do chuyển động quay của phôi gây ra. Trên thực tế, các chức năng này có cùng một mục tiêu, đó là giữ cho tâm dao và điểm tiếp xúc thực tế giữa dao và bề mặt phôi không thay đổi. Vì vậy, để thuận tiện trong cách diễn đạt, bài viết này thống nhất loại công nghệ này là công nghệ RTCP.
hình ảnh
Vậy chức năng RTCP ra đời như thế nào? Nhiều năm trước, khi máy công cụ năm trục lần đầu tiên trở nên phổ biến trên thị trường, khái niệm RTCP đã được các nhà sản xuất máy công cụ quảng bá rộng rãi. Vào thời điểm đó, chức năng RTCP giống như một mánh lới quảng cáo vì lợi ích công nghệ và ngày càng có nhiều người nhiệt tình và cường điệu về chính công nghệ này. Trên thực tế, chức năng RTCP hoàn toàn ngược lại. Đó không chỉ là công nghệ tốt mà còn là công nghệ tốt, có thể mang lại lợi ích và tạo ra giá trị cho khách hàng. Đối với máy công cụ có công nghệ RTCP (còn được gọi là máy công cụ năm trục thực sự ở Trung Quốc), người vận hành không cần căn chỉnh chính xác phôi với trục của bàn xoay và kẹp một cách tùy tiện. Máy công cụ tự động bù đắp phần bù, giảm đáng kể thời gian phụ trợ và cải thiện quá trình xử lý. Sự chính xác. Đồng thời, quá trình xử lý hậu kỳ rất đơn giản, miễn là tọa độ điểm đầu công cụ và vectơ được xuất ra. Như chúng tôi đã nói trước đây, về cấu trúc cơ khí, máy công cụ CNC năm trục chủ yếu có đầu xoay đôi, bàn xoay đôi, một xoay và một xoay.
Dưới đây chúng tôi sẽ lấy hệ thống CNC 5 trục cao cấp bàn xoay kép làm ví dụ để giới thiệu chi tiết về chức năng RTCP.
Xác định các khái niệm về trục thứ tư và trục thứ năm trong máy công cụ năm trục: trong cấu trúc bàn quay kép, chuyển động quay của trục thứ tư ảnh hưởng đến tư thế của trục thứ năm và chuyển động quay của trục thứ năm không thể ảnh hưởng đến tư thế của trục thứ tư. Trục thứ năm là tọa độ quay trên trục thứ tư.
hình ảnh
Được rồi, sau khi đọc định nghĩa, hãy giải thích nó. Như thể hiện trong hình trên, trục thứ 4 của máy công cụ là trục A và trục thứ 5 là trục C. Phôi được đặt trên bàn xoay trục C. Khi trục A thứ 4 quay, do trục C được lắp đặt trên trục A nên tư thế của trục C cũng sẽ bị ảnh hưởng. Tương tự như vậy, đối với phôi chúng ta đặt trên bàn xoay, nếu chúng ta lập trình cắt tâm dụng cụ, những thay đổi về tọa độ quay chắc chắn sẽ dẫn đến những thay đổi về tọa độ X, Y, Z của các trục tuyến tính, dẫn đến sự thay đổi tương đối. sự dịch chuyển. Để loại bỏ sự dịch chuyển này, máy công cụ phải bù lại nó. RTCP là một chức năng được tạo ra để loại bỏ sự bù đắp này.
Vậy máy công cụ bù đắp phần bù này như thế nào? Tiếp theo, hãy phân tích cách tạo ra phần bù này.
Theo bài viết trước chúng ta đều biết rằng sự thay đổi tọa độ quay gây ra sự lệch tọa độ trục tuyến tính. Khi đó, điều đặc biệt quan trọng là phải phân tích tâm quay của trục quay. Đối với máy công cụ có kết cấu bàn xoay kép, điểm điều khiển của trục C, là trục thứ năm, thường nằm ở tâm quay của bàn máy công cụ. Đối với trục thứ tư, điểm giữa của trục thứ tư thường được chọn làm điểm điều khiển.
hình ảnh
hình ảnh
Để thực hiện điều khiển năm trục, hệ thống CNC cần biết mối quan hệ giữa điểm điều khiển trục thứ 5 và điểm điều khiển trục thứ 4. Nghĩa là, ở trạng thái ban đầu (vị trí 0 của máy công cụ A và C), điểm điều khiển trục thứ tư là gốc của hệ tọa độ quay trục thứ tư và vectơ vị trí [U, V, W] của điểm điều khiển trục thứ năm. Đồng thời, bạn cũng cần biết khoảng cách giữa trục A và trục C. Đối với máy công cụ có bàn xoay đôi, ví dụ được thể hiện trong hình bên dưới.
hình ảnh
Như đã nói, bạn có thể thấy rằng đối với các máy công cụ có chức năng RTCP, hệ thống điều khiển sẽ giữ tâm dao ở vị trí đã lập trình. Trong trường hợp này, việc lập trình là độc lập và không liên quan gì đến chuyển động của máy công cụ. Khi lập trình trên máy công cụ, bạn không phải lo lắng về chuyển động của máy hoặc chiều dài dao; tất cả những gì bạn cần xem xét là chuyển động tương đối giữa dụng cụ và phôi. Hệ thống điều khiển sẽ làm phần còn lại cho bạn. Ví dụ:
hình ảnh
Như minh họa trong hình trên, nếu không tắt chức năng RTCP, hệ thống điều khiển sẽ không xem xét chiều dài dao. Công cụ quay quanh tâm của trục. Đầu dao sẽ di chuyển ra khỏi vị trí và không thể cố định được nữa.
hình ảnh
Như thể hiện trong hình trên, khi chức năng RTCP được bật, hệ thống điều khiển chỉ thay đổi hướng dao và vị trí đầu dao không thay đổi. Các chuyển động bù cần thiết theo trục X, Y và Z sẽ được tính toán tự động.
Làm thế nào để giải quyết vấn đề bù tọa độ trục tuyến tính cho máy công cụ năm trục và hệ thống CNC không có RTCP? Chúng tôi biết rằng nhiều hệ thống và máy công cụ CNC 5 trục ở Trung Quốc là máy 5 trục giả. Cái gọi là năm trục giả thực chất đề cập đến các máy công cụ không có chức năng RTCP. Năm trục đúng hay sai không được đánh giá bằng vẻ bề ngoài hay năm trục có liên kết với nhau hay không. Bạn phải biết rằng năm trục giả cũng có thể được liên kết với năm trục. Sự khác biệt chính giữa năm trục sai là nó không có thuật toán RTCP năm trục thực, có nghĩa là lập trình năm trục sai cần xem xét chiều dài con lắc của trục chính và vị trí của bàn quay. Điều này có nghĩa là khi sử dụng hệ thống CNC năm trục sai và lập trình máy công cụ, bạn phải dựa vào công nghệ lập trình và xử lý hậu kỳ CAM để lập kế hoạch trước cho đường chạy dao.
Đối với cùng một bộ phận, nếu thay đổi máy công cụ hoặc thay đổi công cụ thì phải thực hiện lại việc lập trình CAM và xử lý hậu kỳ. Hơn nữa, khi kẹp phôi, máy công cụ năm trục giả cần đảm bảo phôi nằm ở tâm quay của bàn làm việc. Đối với người vận hành, điều này có nghĩa là cần nhiều thời gian kẹp và căn chỉnh và không thể đảm bảo độ chính xác. Ngay cả đối với việc xử lý lập chỉ mục, năm trục giả cũng gặp rất nhiều rắc rối. Năm trục thực sự chỉ cần thiết lập hệ tọa độ và chỉ cần một cài đặt công cụ để hoàn tất quá trình xử lý.
Hình sau đây lấy cài đặt của trình soạn thảo xử lý hậu kỳ NX làm ví dụ để minh họa việc chuyển đổi tọa độ của năm trục giả:
hình ảnh
Như thể hiện trong hình trên, năm trục giả dựa vào công nghệ xử lý hậu kỳ để biểu thị mối quan hệ vị trí tâm giữa trục thứ tư và trục thứ năm của máy công cụ để bù cho sự dịch chuyển của trục quay so với tọa độ trục tuyến tính . Chương trình CNC X, Y và Z do nó tạo ra không chỉ là các điểm tiếp cận lập trình mà còn bao gồm phần bù cần thiết trên các trục X, Y và Z.
Kết quả của việc xử lý như vậy không chỉ dẫn đến độ chính xác xử lý không đủ và hiệu quả thấp, chương trình được tạo ra sẽ không linh hoạt và chi phí nhân công cũng sẽ cao. Đồng thời, do mỗi máy công cụ có thông số quay khác nhau nên phải có file xử lý hậu kỳ tương ứng, điều này cũng sẽ gây bất tiện lớn cho quá trình sản xuất. Hơn nữa, chương trình tạo năm trục giả không thể thay đổi được và về cơ bản là không thể thực hiện lập trình năm trục thủ công. Đồng thời, do không có chức năng RTCP nên không thể sử dụng nhiều chức năng năm trục nâng cao của nó, chẳng hạn như chức năng bù dao năm trục.
Trên thực tế, đối với máy công cụ năm trục, nó chỉ là một công cụ chúng ta sử dụng để đạt được kết quả xử lý và không có sự phân biệt giữa đúng và sai. Điều quan trọng là quy trình của chúng tôi quyết định phương pháp xử lý. Nói một cách tương đối, máy công cụ năm trục thực sự sẽ tiết kiệm chi phí hơn.
