Trong những năm gần đây, các trung tâm gia công CNC liên kết năm trục ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong các lĩnh vực khác nhau. Trong các ứng dụng thực tế, bất cứ khi nào mọi người gặp phải vấn đề xử lý hiệu quả cao và chất lượng cao các bộ phận phức tạp có hình dạng đặc biệt, 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 quy trình xử lý hiệu quả và chất lượng cao. Tuy nhiên, bạn có thực sự biết đủ về gia công năm trục không?
01
Cấu trúc cơ khí của máy công cụ năm trục
Để thực sự hiểu về gia công năm trục, trước tiên chúng ta phải hiểu máy công cụ năm trục là gì. Máy công cụ năm trục (5 Axis Machining), như tên cho thấy, đề cập đến việc thêm hai trục quay vào ba trục tuyến tính phổ biến của X, Y và Z. Hai trục quay trong ba trục A, B và C- trục có các chế độ chuyển động khác nhau để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của các sản phẩm khác nhau.
Về thiết kế cơ học của 5-trung tâm gia công trục, 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 có nhiều loại kết cấu cơ khí, nhưng chủ yếu có các loại sau:
1. Hai tọa độ quay điều khiển trực tiếp hướng của trục dao (dạng đầu xoay kép).
hình ảnh
2. Hai trục tọa độ nằm ở đầu dụng cụ, nhưng trục quay không vuông góc với trục tuyến tính (loại đầu võng).
3. Hai tọa độ quay điều khiển trực tiếp chuyển động quay của không gian (dạng bàn xoay kép).
4. Hai trục tọa độ nằm trên bàn, nhưng trục quay không vuông góc với trục pháp tuyến (loại bàn có hình ống dọi).
hình ảnh
5. Một trong hai tọa độ quay tác động lên dụng cụ và tọa độ còn lại tác động lên phôi (một con lắc và một vòng quay).
*Thuật ngữ: Nếu trục quay không vuông góc với trục pháp tuyến thì được coi là trục "lao".
Sau khi nhìn thấy các máy công cụ năm trục với các cấu trúc này, tôi tin rằng chúng ta nên hiểu các máy công cụ năm trục đang di chuyển như thế nào và như thế nào. Tuy nhiên, những đặc điểm nào mà cấu trúc máy công cụ đa dạng như vậy có thể thể hiện trong quá trình xử lý? So với máy công cụ ba trục truyền thống, những lợi thế là gì? Tiếp theo, chúng ta hãy xem các điểm sáng 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, cần phải so sánh chúng với thiết bị ba trục truyền thống. Thiết bị xử lý ba trục tương đối phổ biến trong sản xuất và có một số dạng như dọc, ngang và giàn. Các phương pháp xử lý phổ biến bao gồm xử lý cạnh cuối máy nghiền và xử lý cạnh bên. Biên dạng của dao đầu bi, v.v. Nhưng dù ở dạng nào hay phương pháp nào cũng có một đặc điểm chung, đó là hướng của trục dao không thay đổi trong quá trình gia công và máy công cụ chỉ có thể đạt được dao trong không gian Descartes. tọa độ thông qua phép nội suy ba trục tuyến tính X, Y, Z. chuyển động trong khoa. Do đó, khi đối mặt với các sản phẩm sau, các nhược điểm của máy công cụ ba trục như hiệu suất thấp, chất lượng bề mặt kém và thậm chí không có khả năng xử lý sẽ lộ ra.
So với thiết bị gia công CNC ba trục, máy công cụ CNC năm liên kết có những ưu điểm sau:
1. Giữ dụng cụ ở trạng thái cắt tốt nhất và cải thiện điều kiện cắt
Như thể hiện trong hình trên, ở chế độ cắt ba trục trong hình bên trái, khi dụng cụ cắt di chuyển lên trên cùng hoặc cạnh của phôi, trạng thái cắt sẽ dần xấu đi. Để duy trì các điều kiện cắt tối ưu ở đây, cần phải có bàn quay. Và nếu chúng ta muốn xử lý hoàn toàn một mặt phẳng không đều, thì bàn phải được xoay 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 đường tâm của dao phay đầu bi là 0 và thu được chất lượng bề mặt tốt hơn.
2. Tránh nhiễu công cụ hiệu quả
Như thể hiện trong hình trên, đối với các bộ phận như cánh quạt, cánh quạt và tấm chắn 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 hài lòng. 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 sản xuất các công cụ đặc biệt. Đối với các chủ doanh nghiệp của chúng tôi, điều đó có nghĩa là về chi phí công cụ, máy công cụ năm trục sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền!
3. Giảm số lần kẹp và hoàn thành quá trình xử lý năm mặt trong một lần kẹp
Như thể hiện trong hình trên, có thể thấy rằng trung tâm gia công năm trục cũng có thể giảm chuyển đổi điểm chuẩn và cải thiện độ chính xác gia công. Trong quá trình xử lý thực tế, chỉ cần một lần kẹp và độ chính xác của quá trình dễ được đảm bảo hơn. Đồng thời, do rút ngắn chuỗi quy trình và giảm số lượng thiết bị trong trung tâm gia công năm trục, số lượng đồ đạc, diện tích nhà 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 diện tích xưởng hơn và chi phí bảo trì để hoàn thành quá trình xử lý chất lượng cao hơn và hiệu quả hơn!
4. Nâng cao chất lượng và hiệu quả xử lý
Như thể hiện trong hình, máy công cụ năm trục có thể được cắt bằng cạnh bên của dụng cụ và hiệu quả xử lý cao hơn.
5. Rút ngắn chuỗi quy trình sản xuất và đơn giản hóa công tác quản lý sản xuất
Việc gia công hoàn chỉnh các máy công cụ CNC năm trục giúp rút ngắn đáng kể chuỗi quy trình sản xuất, có thể đơn giản hóa việc quản lý, lập kế hoạch và lập kế hoạch sản xuất. Phôi càng phức tạp thì lợi thế của nó càng rõ ràng hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống với các quy trình phi tập trung.
6. Rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm mới
Đối với các doanh nghiệp 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, có thể sử dụng các trung tâm gia công CNC năm trục với tính linh hoạt cao, độ chính xác cao, tích hợp cao và khả năng xử lý hoàn chỉnh. Nó có thể giải quyết tốt các vấn đề về độ chính xác và chu kỳ xử lý các bộ phận phức tạp trong quá trình phát triển sản phẩm mới, rút ngắn đáng kể chu kỳ phát triển và cải thiện tỷ lệ thành công của sản phẩm mới.
Tóm lại, máy công cụ năm trục có quá nhiều ưu điểm, nhưng điều khiển thái độ máy công cụ năm trục, hệ thống CNC, lập trình CAM và xử lý hậu kỳ phức tạp hơn nhiều so với máy công cụ ba trục! Đồng thời, khi chúng ta nói về máy công cụ năm trục, chúng ta phải nói về vấn đề năm trục đúng và sai. 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 hãy xem RTCP một cách chi tiết bằng cách kết hợp cấu trúc của máy công cụ và quá trình xử lý hậu kỳ của lập trình để hiểu bộ mặt thật của nó.
03
Giới thiệu về RTCP
RTCP, trong hệ thống CNC năm trục cao cấp, cho rằng RTCP là Điểm trung tâm công cụ xoay, đây là cái mà chúng ta thường gọi là chức năng theo dõi điểm đầu công cụ. Trong gia công năm trục, khi theo dõi quỹ đạo của điểm đầu dụng cụ và tư thế giữa dụng cụ và phôi gia công, chuyển động bổ sung của điểm đầu dụng cụ được tạo ra do chuyển động quay. Các điểm điều khiển của hệ thống CNC thường không trùng với các điểm đầu dao nên hệ thống CNC phải tự động hiệu chỉnh các điểm điều khiển để đảm bảo các điểm đầu dao di chuyển theo quỹ đạo đã định. Trong công nghiệp, công nghệ này còn được gọi là TCPM, TCPC hoặc RPCP. Trên thực tế, các định nghĩa chức năng của các tên này tương tự như RTCP. Nói một cách chính xác, chức năng RTCP được sử dụng trong cấu trúc đầu xoay kép và điểm trung tâm của vòng quay đầu xoay được sử dụng để bù. Chức năng tương tự như RPCP chủ yếu được áp dụng cho máy công cụ ở dạng bàn xoay kép và nó bù cho sự thay đổi 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 theo các lộ trình khác nhau, tất cả đều nhằm giữ nguyên điểm trung tâm của dụng cụ và điểm tiếp xúc thực tế giữa dụng cụ và bề mặt của phôi. Vì vậy, để thuận tiện cho việc diễn đạt, bài viết này thống nhất loại công nghệ này là công nghệ RTCP.
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 thổi phồng. Vào thời điểm đó, chức năng của RTCP giống như một mánh lới quảng cáo vì lợi ích của công nghệ và ngày càng có nhiều người nhiệt tình và thổi phồng về chính công nghệ này. Trên thực tế, chức năng của RTCP hoàn toàn ngược lại. Nó không chỉ là một công nghệ tốt, mà còn là một công nghệ tốt có thể mang lại lợi ích và tạo ra giá trị cho khách hàng. Đối với các máy công cụ có công nghệ RTCP (nghĩa là cái gọi là máy công cụ năm trục thực sự ở Trung Quốc), người vận hành không cần căn chỉnh chính xác phôi với đường trục của bàn xoay và kẹp nó một cách tình cờ. Máy công cụ tự động bù cho phần bù, giúp giảm đáng kể thời gian phụ trợ và cải thiện quá trình xử lý. độ chính xác. Đồng thời, việc xử lý hậu kỳ rất dễ thực hiện, miễn là xuất ra tọa độ và vectơ của điểm đầu công cụ. Như chúng tôi đã nói trước đây, về cấu trúc cơ khí, máy công cụ CNC năm trục chủ yếu có các cấu trúc như đầu xoay kép, bàn xoay kép, một xoay và một quay.
Dưới đây chúng tôi sẽ lấy hệ thống CNC năm trục cao cấp với bàn xoay kép làm ví dụ để giới thiệu chi tiết về chức năng RTCP.
Xác định khái niệm về trục thứ tư và trục thứ năm trong máy công cụ năm trục: vòng quay của trục thứ tư ảnh hưởng đến thái độ của trục thứ năm trong cấu trúc bàn quay kép và vòng quay của trục thứ năm không thể ảnh hưởng đến thái độ của trục thứ tư. Trục thứ năm là tọa độ quay trên trục thứ tư.
Vâng, 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 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 dao, thì việc thay đổi tọa độ quay chắc chắn sẽ dẫn đến thay đổi tọa độ X, Y, Z của trục tuyến tính, dẫn đến chuyển vị tương đối. Để loại bỏ sự dịch chuyển này, máy công cụ phải bù cho nó và RTCP là một chức năng được tạo ra để loại bỏ sự bù này.
Vậy máy công cụ bù cho phần bù này như thế nào? Tiếp theo, hãy phân tích cách phần bù này được tạo ra.
Theo như trên, chúng ta đều biết rằng độ lệch của tọa độ trục tuyến tính là do sự thay đổi của tọa độ xoay. Sau đó, điều đặc biệt quan trọng là phân tích tâm quay của trục quay. Đối với máy công cụ có cấu trúc bàn xoay kép, điểm điều khiển của trục C, tức là trục thứ năm, thường nằm ở tâm quay của bàn máy. Đối với trục thứ 4, điểm giữa của trục thứ 4 thường được chọn làm điểm khống chế.
Để thực hiện điều khiển năm trục, hệ thống điều khiển số cần biết mối quan hệ giữa điểm điều khiển của trục thứ năm và điểm điều khiển của trục thứ tư. Tức là, trạng thái ban đầu (0 vị trí của trục A và C của máy công cụ), vectơ vị trí [U, V, W] của điểm điều khiển trục thứ năm trong hệ tọa độ quay trục thứ tư trong đó điểm kiểm soát trục thứ tư là điểm gốc. Đồng thời cũng cần biết khoảng cách giữa hai trục A và C. Đối với máy công cụ bàn xoay đôi, một ví dụ được thể hiện trong hình bên dưới.
Nói về điều này, bạn có thể thấy rằng đối với các máy công cụ có chức năng RTCP, hệ thống điều khiển sẽ luôn giữ tâm công cụ ở vị trí đã lập trình. Trong trường hợp này, việc lập trình là độc lập và độc lập với động học của máy. Khi bạn lập trình trên máy công cụ, bạn không phải lo lắng về chuyển động của máy và chiều dài của dụng cụ, tất cả những gì bạn cần nghĩ đến là chuyển động tương đối giữa dụng cụ và phôi. Phần còn lại của hệ thống kiểm soát công việc sẽ làm điều đó cho bạn. Ví dụ:
Như thể hiện trong hình trên, khi chức năng RTCP không được tắt, hệ thống điều khiển không xem xét chiều dài dao. Dao quay quanh tâm trục. Mũi dao sẽ lệch khỏi vị trí và không còn cố định nữa.
Như thể hiện trong hình trên, khi bật chức năng RTCP, hệ thống điều khiển chỉ thay đổi hướng của công cụ và vị trí của đầu công cụ không thay đổi. Các chuyển động bù cần thiết trong các trục X, Y, Z được tính toán tự động.
Và làm cách 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 năm trục ở Trung Quốc là năm trục giả. Cái gọi là năm trục giả thực sự đề cập đến các máy công cụ không có chức năng RTCP. Năm trục đúng và sai không dựa trên hình thức bên ngoài cũng như việc năm trục có liên kết với nhau hay không. Bạn phải biết rằng năm trục giả cũng có thể được sử dụng cho liên kết năm trục. Sự khác biệt giữa năm trục giả là nó không có thuật toán RTCP năm trục thực, điều đó có nghĩa là lập trình năm trục giả cần xem xét chiều dài con lắc của trục chính và vị trí của bàn quay. Điều này có nghĩa là khi lập trình với hệ thống CNC năm trục giả và máy công cụ, cần phải dựa vào công nghệ lập trình và hậu xử lý CAM để lập kế hoạch trước cho đường chạy dao.
Đối với cùng một bộ phận, nếu máy công cụ bị thay đổi hoặc công cụ bị thay đổi, lập trình CAM và xử lý hậu kỳ phải được thực hiện lại. Và máy công cụ năm trục giả cần đảm bảo rằng phôi nằm ở tâm quay của bàn gia công khi kẹp phôi. Đối với người vận hành, điều này có nghĩa là cần nhiều thời gian để kẹp và căn chỉnh, đồng thời độ chính xác không được đảm bảo. Ngay cả đối với gia công lập chỉ mục, năm trục giả cũng gây ra rất nhiều rắc rối. Năm trục thực sự chỉ cần thiết lập một hệ tọa độ và chỉ cần một cài đặt công cụ để hoàn thành quá trình gia công.
Hình bên dưới lấy cài đặt trình chỉnh sửa hậu xử lý NX làm ví dụ để minh họa việc chuyển đổi tọa độ của năm trục giả:
Như thể hiện trong hình trên, năm trục sai dựa vào công nghệ hậu xử lý để hiển thị mối quan hệ vị trí trung tâm giữa trục thứ tư và trục thứ năm của máy công cụ để bù cho sự dịch chuyển của trục quay sang tọa độ trục tuyến tính . Chương trình CNC X, Y và Z do nó tạo ra không chỉ lập trình điểm tiếp cận mà còn bao gồm phần bù cần thiết trên các trục X, Y và Z.
Kết quả của quá trình xử lý như vậy không chỉ dẫn đến độ chính xác gia công không đủ và hiệu quả thấp, mà chương trình được tạo ra cũng không phổ biến và chi phí lao động cần thiết cũng cao. Đồng thời, do các thông số quay của mỗi máy công cụ là khác nhau nên phải có các tệp hậu xử lý tương ứng, điều này cũng sẽ gây bất tiện lớn cho sản xuất. Hơn nữa, không thể thay đổi chương trình được tạo của năm trục giả 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 bắt nguồn từ 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 để chúng ta đạt được kết quả xử lý và không có sự phân biệt giữa đúng và sai. Điều quan trọng là công nghệ của chúng tôi xác định nên chọn phương pháp nào để xử lý. Nói một cách tương đối, máy công cụ năm trục thực sự tiết kiệm chi phí hơn.
