Знаете ли вы, что существует множество типов пятиосных станков?

Пятиосевая обработка, как следует из названия, представляет собой режим обработки с ЧПУ. Станок, используемый для пятиосевой обработки, который использует линейное интерполяционное движение по любым пяти координатам X, Y, Z, A, B и C, обычно называется пятиосным станком или пятиосным обрабатывающим центром. Но действительно ли вы понимаете пятиосную обработку?
Развитие пятиосной технологии
На протяжении десятилетий широко распространено мнение, что пятиосевая технология обработки с ЧПУ является единственным средством обработки непрерывных, гладких и сложных поверхностей. Как только люди столкнутся с неразрешимыми проблемами при проектировании и изготовлении сложных поверхностей, они обратятся к технологии пятиосной обработки. Но... Пятиосевая система ЧПУ является самой сложной и широко используемой технологией в технологии ЧПУ. Он объединяет компьютерное управление, высокопроизводительный сервопривод и технологию точной обработки и применяется для эффективной, точной и автоматизированной обработки сложных поверхностей. На международном уровне технология с ЧПУ с пятиосным соединением считается символом уровня технологии автоматизации производственного оборудования в стране. Из-за его особого статуса, особенно его значительного влияния на авиационную, аэрокосмическую и военную промышленность, а также его технологической сложности, развитые западные индустриальные страны всегда внедряли систему экспортных лицензий для пятиосных систем с ЧПУ в качестве стратегических материалов. По сравнению с обработкой с ЧПУ с трехосной рычажной передачей, с точки зрения технологии и программирования, использование пятиосной обработки с ЧПУ для сложных поверхностей имеет следующие преимущества: 1) повышение качества и эффективности обработки 2) расширение диапазона процесса 3) соответствие новому направлению комплексное развитие

Пятиосевая обработка с ЧПУ намного сложнее с точки зрения программирования ЧПУ, системы ЧПУ и структуры станка по сравнению с трехосными станками из-за помех и контроля положения инструмента в пространстве обработки. Итак, легко сказать о пяти осях, но на самом деле очень сложно их реализовать! Более того, его еще сложнее эффективно эксплуатировать и применять!

Говоря о пяти осях, я должен сказать, правда это или ложь? Основное различие между истинной и ложной осью 5- заключается в том, имеет ли она функцию RTCP. Поэтому редактор специально искал это слово! RTCP, пожалуйста, объясните, что RTCP Фидии означает «Вращающаяся центральная точка инструмента», что буквально означает «вращающийся центр инструмента». В промышленности это часто переводится как «вращение вокруг центра инструмента», а некоторые прямо переводят как «программирование вокруг центра инструмента». На самом деле это всего лишь результат работы RTCP. RTCP PA — это аббревиатура первых нескольких слов «Вращение центральной точки инструмента в реальном времени». Гейдельберг назвал аналогичную технологию обновления TCPM, что означает «Управление центральной точкой инструмента». Некоторые производители называют подобные технологии TCPC, что означает «Управление центральной точкой инструмента» или «Управление центральной точкой инструмента». Из буквального значения RTCP Fidia, если предположить, что функция RTCP выполняется вручную в фиксированной точке, центральная точка инструмента и фактическая точка контакта между инструментом и поверхностью заготовки останутся неизменными. В этот момент центральная точка инструмента попадает на нормаль в фактической точке контакта между инструментом и поверхностью заготовки, и держатель инструмента будет вращаться вокруг центральной точки инструмента. Для фрез со сферическим концом центральная точка инструмента является целевой точкой траектории кода ЧПУ. Чтобы достичь цели простого вращения держателя инструмента вокруг целевой точки траектории (т. е. центральной точки инструмента) во время функции RTCP, необходимо в реальном времени компенсировать смещение координат центральной точки инструмента, вызванное вращением. держателя инструмента. Только тогда можно изменить угол между держателем инструмента и нормалью в фактической точке контакта между инструментом и поверхностью заготовки, сохраняя при этом центральную точку инструмента и фактическую точку контакта между инструментом и поверхностью заготовки неизменными. Чтобы максимизировать эффективность резания фрезы с шаровыми концами и эффективно избегают помех. Таким образом, RTCP, по-видимому, больше ориентирован на нахождение в центральной точке инструмента (т. е. целевой точки траектории кода ЧПУ), обрабатывая изменения координат вращения. Пятиосевые станки и системы ЧПУ без RTCP должны полагаться на CAM-программирование и постобработку, заранее планируя траекторию движения инструмента. Для той же детали, если станок или инструмент заменяются, CAM-программирование и постобработка должны быть выполнены снова, поэтому его можно назвать только поддельной пятиосью. Многие отечественные пятиосевые станки и системы с ЧПУ относятся к этому типу поддельных пятиосей. Конечно, понятно, что другие настаивают на том, чтобы называть себя пятиосной связью, но эта (фальшивая) пятиосная связь не является той (настоящей) пятиосной!

Поэтому редактор также консультировался с отраслевыми экспертами. Короче говоря, истинная пятиосная связь относится к пятиосной пятиосной связи, в то время как ложная пятиосная связь может быть пятиосной трехосной связью, а две другие оси служат только для функции позиционирования! Это общепринятая поговорка, а не стандартизированная. Вообще говоря, существует два типа пятиосных станков: один - пятиосная рычажная связь, что означает, что все пять осей могут быть связаны одновременно, а другой - пятиосная позиционирующая обработка. Фактически, это пятиосная трехосная связь, что означает, что две вращающиеся оси могут вращаться и позиционироваться, и одновременно могут быть связаны только три оси. Этот тип пятиосного станка, широко известный как режим 3+2, также можно понимать как ложный пятиосный станок.
Текущая форма пятиосевых станков с ЧПУ
При механическом проектировании 5-осевых обрабатывающих центров производители станков всегда стремились разрабатывать новые режимы движения, отвечающие различным требованиям. Учитывая различные типы пятиосных станков, доступных в настоящее время на рынке, хотя их механические конструкции разнообразны, в основном существуют следующие формы:

Две вращательные координаты напрямую управляют направлением оси инструмента (форма двойного маятника)

Две оси координат находятся в верхней части инструмента, но ось вращения не перпендикулярна прямой оси (тип вертикального маятника).

Две вращательные координаты напрямую управляют вращением пространства (в виде двойной вертушки)

Две оси координат на верстаке, но ось вращения не перпендикулярна прямой оси (вертикальный верстак)

В пятиосных конструкциях станков были замечены две координаты вращения: одна действует на инструмент, а другая - на заготовку (в форме одного поворота и одного вращения). Мы считаем, что должны понимать, что движется пятиосный станок и как он движется.
Трудности и препятствия в разработке пятиосной технологии ЧПУ.
Все давно признали превосходство и важность пятиосевой технологии ЧПУ. Но до сих пор применение пятиосной технологии ЧПУ ограничено несколькими финансово сильными подразделениями, и все еще существуют нерешенные проблемы.
Ниже редактор собрал некоторые трудности и препятствия, чтобы проверить, соответствуют ли они вашей ситуации?
Абстрактная и сложная операция пятиосного программирования ЧПУ является головной болью для каждого традиционного программиста ЧПУ. Трехосные станки имеют только линейные оси координат, тогда как пятиосные станки с ЧПУ имеют различные конструктивные формы; Один и тот же код УП может обеспечить одинаковый эффект обработки на разных трехосных станках с ЧПУ, но код УП определенного типа пятиосевого станка не может быть применен ко всем типам пятиосных станков. Помимо линейного движения, при программировании ЧПУ также необходимо координировать соответствующие расчеты вращательного движения, такие как проверка угла поворота, проверка нелинейных ошибок, расчет движения вращения инструмента и т. д. Объем обрабатываемой информации велик, а программирование ЧПУ чрезвычайно сложно. абстрактный. Навыки эксплуатации и программирования пятиосной обработки с ЧПУ тесно связаны между собой. Если пользователи добавят в станок специальные функции, программирование и эксплуатация усложнятся. Только путем многократной практики программисты и операторы могут овладеть необходимыми знаниями и навыками. Отсутствие опытных программистов и операторов является основным препятствием на пути популяризации технологии пятиосного ЧПУ. Многие отечественные производители закупили пятиосевые станки с ЧПУ за рубежом. Из-за недостаточного технического обучения и обслуживания трудно реализовать присущие пятикоординатным станкам с ЧПУ функции, а коэффициент использования станков очень низок. Во многих ситуациях лучше использовать трехосные станки. Требования к интерполяционным контроллерам ЧПУ и системам сервоприводов очень строгие. Движение пятиосного станка представляет собой комбинацию движений пяти координатных осей. Добавление вращающихся координат не только увеличивает нагрузку на операции интерполяции, но и существенно снижает точность обработки из-за небольших ошибок во вращающихся координатах. Поэтому требуется, чтобы контроллер имел более высокую точность работы. Характеристики движения пятиосного станка требуют, чтобы система сервопривода имела хорошие динамические характеристики и большой диапазон скоростей.
Проверка программы ЧПУ пятиосного ЧПУ особенно важна.
Для повышения эффективности механической обработки необходимо срочно отказаться от традиционного метода проверки «метода пробной резки». При пятиосевой обработке с ЧПУ проверка программы ЧПУ также стала очень важной, поскольку заготовка, обычно обрабатываемая пятиосевыми станками с ЧПУ, очень дорогая, а столкновение является распространенной проблемой при пятиосевой обработке с ЧПУ: инструмент врезается в деталь. заготовка; Инструмент сталкивается с заготовкой на очень высокой скорости; Столкновение режущих инструментов, станков, приспособлений и другого оборудования на участке обработки; Столкновение движущихся частей и неподвижных частей или заготовок станка. В пятиосном ЧПУ прогнозирование столкновений затруднено, и программа проверки должна всесторонне анализировать кинематику и систему управления станка. Если система CAM обнаруживает ошибку, она может немедленно обработать траекторию инструмента; Но если в процессе обработки обнаруживаются ошибки программы ЧПУ, траекторию инструмента нельзя изменить напрямую, как в трехосном ЧПУ. На трехосном станке оператор может напрямую изменять такие параметры, как радиус инструмента. При пятиосной обработке ситуация не так проста, поскольку изменения размера и положения инструмента оказывают прямое влияние на последующую траекторию вращательного движения.
Компенсация радиуса инструмента
В программе ЧПУ с пятиосным соединением функция компенсации длины инструмента все еще эффективна, но компенсация радиуса инструмента неэффективна. При использовании цилиндрических фрез для контактно-формового фрезерования необходимо разрабатывать разные программы для инструментов разного диаметра. Популярные в настоящее время системы ЧПУ не могут выполнить компенсацию радиуса инструмента, поскольку файл ISO не предоставляет достаточных данных для перерасчета положения инструмента. Пользователям приходится часто менять инструменты или регулировать точный размер инструментов во время обработки на станках с ЧПУ. В соответствии с обычными процедурами обработки траектория инструмента должна быть отправлена ​​обратно в систему CAM для перерасчета. В результате эффективность всего процесса обработки очень низкая. Норвежские исследователи разрабатывают временное решение этой проблемы под названием LCOPS (Стратегия оптимизированного производства с низкими затратами). Данные, необходимые для коррекции траектории инструмента, передаются из приложения ЧПУ в систему CAM, а рассчитанная траектория инструмента отправляется непосредственно в контроллер. Для LCOPS требуется стороннее программное обеспечение CAM, которое можно напрямую подключить к станкам с ЧПУ и передавать системные файлы CAM вместо кодов ISO. Окончательное решение этой проблемы зависит от внедрения системы управления ЧПУ нового поколения, которая сможет распознавать файлы моделей заготовок в распространенных форматах (таких как STEP) или системные файлы CAD.
Постпроцессоры
Разница между пятиосным станком и трехосным станком заключается в том, что он также имеет две координаты вращения. Положение инструмента преобразуется из системы координат заготовки в систему координат станка, и между ними требуется несколько преобразований координат. Используя популярный на рынке генератор постпроцессора, можно создать постпроцессор для трехосного станка с ЧПУ, просто введя основные параметры станка. Для пятиосевых станков с ЧПУ в настоящее время существуют лишь некоторые усовершенствованные постпроцессоры. Постпроцессор пятиосевого станка с ЧПУ все еще нуждается в дальнейшем развитии.

При использовании трехосной связи положение начала координат заготовки на верстаке станка не нужно учитывать при траектории инструмента. Постпроцессор может автоматически обрабатывать взаимосвязь между системой координат заготовки и системой координат станка. Для пятиосного соединения, например, при обработке на горизонтально-фрезерном станке с пятиосным соединением X, Y, Z, B и C, позиционные размеры заготовки на поворотном столе C и позиционные размеры между поворотными столами B и C должны быть равны. учитывается при создании траекторий инструмента. Рабочие обычно тратят много времени на выяснение этих позиционных соотношений при зажиме заготовок. Если постпроцессор сможет обрабатывать эти данные, установка заготовок и обработка траекторий инструмента значительно упростятся; Просто закрепите заготовку на верстаке, измерьте положение и направление системы координат заготовки, введите эти данные в постпроцессор и выполните постобработку траектории инструмента, чтобы получить соответствующую программу ЧПУ.
Нелинейные ошибки и проблемы сингулярности
Из-за введения координат вращения кинематика пятикоординатного станка с ЧПУ значительно сложнее, чем кинематика трехкоординатного станка. Первая проблема, связанная с вращением, — это нелинейная ошибка. Нелинейные ошибки следует отнести к ошибкам программирования, и ими можно управлять, уменьшая расстояние шага. На этапе предварительного расчета программисты не могут определить величину нелинейных ошибок. Только после формирования программы станка через постпроцессор можно рассчитать нелинейные погрешности. Линеаризация траектории инструмента может решить эту проблему. Некоторые системы управления могут линеаризировать траекторию инструмента во время обработки, но обычно это делается в постпроцессоре. Еще одна проблема, вызванная осью вращения, — сингулярность. Если сингулярность находится в предельном положении оси вращения, любое небольшое колебание вблизи сингулярности может вызвать переворот оси вращения на 180 градусов, что весьма опасно.
Требования к системам CAD/CAM
Для выполнения пятигранной обработки пользователи должны полагаться на зрелые системы CAD/CAM и иметь опытных программистов для работы с системой CAD/CAM.