8 Překážky ve vývoji pětiosé CNC technologie

Pětiosé obrábění je režim obrábění na CNC obráběcích strojích. Pomocí lineárního interpolačního pohybu libovolných 5 souřadnic v X, Y, Z, A, B, C se obráběcí stroj používaný pro pětiosé obrábění obvykle nazývá pětiosý obráběcí stroj nebo pětiosé obráběcí centrum. Ale opravdu rozumíte pětiosému obrábění?

Pětiosé CNC programování je abstraktní a obtížně ovladatelné

Tříosé obráběcí stroje mají pouze lineární souřadnicové osy, zatímco pětiosé CNC obráběcí stroje mají různé struktury; stejný NC kód může získat stejný efekt zpracování na různých tříosých CNC obráběcích strojích, ale NC kód určitého pětiosého obráběcího stroje nelze použít na všechny typy pětiosých strojů. Kromě lineárního pohybu potřebuje NC programování také koordinovat výpočty související s rotačním pohybem, jako je kontrola zdvihu úhlu natočení, kontrola nelineární chyby, výpočet rotačního pohybu nástroje atd. Množství informací, které je třeba zpracovat, je velmi velké a NC programování je extrémně abstraktní.

Obsluha a programovací dovednosti pětiosého CNC obrábění spolu úzce souvisí. Pokud uživatel přidá k obráběcímu stroji speciální funkce, bude programování a obsluha složitější. Pouze opakovaným procvičováním si programování a operátoři osvojí potřebné znalosti a dovednosti. Nedostatek zkušených programátorů a operátorů je hlavní překážkou popularizace pětiosé CNC technologie.

 

Velmi přísné požadavky na NC interpolační regulátor a servopohon

Pohyb pětiosého obráběcího stroje je syntézou pohybů pěti souřadných os. Přidání rotačních souřadnic nejen zvyšuje zátěž interpolačních výpočtů, ale také malé chyby rotačních souřadnic značně sníží přesnost obrábění. Proto je vyžadována vyšší přesnost ovládání.

 

Kinematické charakteristiky pětiosého obráběcího stroje vyžadují, aby servopohon měl dobré dynamické vlastnosti a velký rozsah otáček.

 

Zvláště důležité je ověření NC programu pětiosého CNC

Aby se zlepšila účinnost obrábění, je naléhavě nutné odstranit tradiční metodu kalibrace „zkušební metodou řezání“. V pětiosém CNC obrábění nabylo na důležitosti také ověřování NC programů, protože obrobky obvykle zpracovávané pětiosými CNC obráběcími stroji jsou velmi drahé a kolize je častým problémem při pětiosém CNC obrábění: nástroj řeže do obrobku; Srážka s obrobkem při velmi vysoké rychlosti; kolize mezi nástrojem a obráběcím strojem, přípravkem a jiným zařízením v oblasti zpracování; kolize mezi pohyblivou částí na obráběcím stroji a pevnou částí nebo obrobkem. V pětiosém CNC je kolize obtížně předvídatelná a kalibrační program musí provést komplexní analýzu kinematiky obráběcího stroje a řídicího systému.

Pokud CAM systém detekuje chybu, může být dráha nástroje okamžitě zpracována; ale pokud je během obrábění nalezena chyba NC programu, nelze dráhu nástroje přímo upravit jako u tříosého CNC. Na tříosém obráběcím stroji může operátor stroje přímo upravovat parametry, jako je poloměr nástroje. V pětiosém obrábění není situace tak jednoduchá, protože změny velikosti a polohy nástroje mají přímý vliv na následnou trajektorii rotačního pohybu.

 

Kompenzace poloměru nástroje

V pětiosém NC programu je funkce korekce délky nástroje stále platná, ale korekce poloměru nástroje je neplatná. Když se frézování s kontaktním tvářením provádí válcovou frézou, je třeba sestavit různé programy pro frézy s různými průměry. Žádný ze současných populárních CNC systémů nedokáže dokončit kompenzaci poloměru nástroje, protože soubor ISO neposkytuje dostatek dat pro přepočet polohy nástroje. Uživatel potřebuje často měnit nástroj nebo upravit přesnou velikost nástroje během CNC obrábění. Podle normálního postupu zpracování by měla být dráha nástroje odeslána zpět do systému CAM k přepočtu. V důsledku toho je efektivita celého procesu zpracování velmi nízká.

 

V reakci na tento problém norští vědci vyvíjejí dočasné řešení nazvané LCOPS (Low Cost Optimized Production Strategy, Low Cost Optimized Production Strategy). Data potřebná pro korekci dráhy nástroje se přenášejí z CNC aplikace do CAM systému a vypočítaná dráha nástroje se posílá přímo do řídicího systému. LCOPS vyžaduje, aby třetí strana poskytla CAM software, který lze připojit přímo k CNC stroji, kam se místo ISO kódů přenášejí soubory CAM systému. Konečné řešení tohoto problému závisí na zavedení nové generace CNC řídicích systémů, které dokážou rozpoznat soubory modelu obrobku v běžných formátech (jako STEP atd.) nebo soubory systému CAD.

 

Postprocesor

Rozdíl mezi pětiosým obráběcím strojem a tříosým obráběcím strojem je ten, že má dvě rotační souřadnice. Poloha nástroje se převede ze souřadného systému obrobku do souřadného systému obráběcího stroje a uprostřed je zapotřebí několik transformací souřadnic. Pomocí na trhu oblíbeného postprocesorového generátoru lze zadat pouze základní parametry obráběcího stroje pro generování postprocesoru tříosého CNC obráběcího stroje. Pro pětiosé CNC obráběcí stroje jsou v současné době k dispozici pouze některé vylepšené postprocesory. Postprocesor pětiosého CNC obráběcího stroje musí být ještě dále vyvinut.

 

Když jsou tři osy propojeny, není třeba uvažovat polohu počátku obrobku na stole stroje v trajektorii nástroje a postprocesor může automaticky zpracovat vztah mezi souřadnicovým systémem obrobku a souřadnicí obráběcího stroje. Systém. Pro pětiosé spojení, například při obrábění na horizontální frézce s X, Y, Z, B a C pětiosým spojením, velikost polohy obrobku na točně C a rozměry polohy mezi B a C točny, při generování dráhy nástroje je třeba vzít v úvahu. Pracovníci obvykle tráví mnoho času řešením těchto polohových vztahů při upínání obrobků. Pokud post-procesor dokáže tato data zpracovat, instalace obrobku a zpracování dráhy nástroje se výrazně zjednoduší; stačí upnout obrobek na stůl, změřit polohu a orientaci souřadného systému obrobku a zadat tato data do následného zpracování Po zpracování dráhy nástroje lze získat příslušný NC program.

 

Nelineární chyby a problémy singularity

Kvůli zavedení rotačních souřadnic je kinematika pětiosého CNC obráběcího stroje mnohem složitější než u tříosého obráběcího stroje. První problém související s rotací je nelineární chyba. Nelineární chyba by měla být připsána chybě programování, kterou lze řídit snížením vzdálenosti kroku. Ve fázi předběžného výpočtu nemůže programátor znát velikost nelineární chyby a nelineární chybu lze vypočítat až po vygenerování programu obráběcího stroje postprocesorem. Tento problém může vyřešit linearizace dráhy nástroje. Některé řídicí systémy jsou schopny linearizovat dráhu nástroje během obrábění, ale obvykle se to provádí v postprocesoru.

 

Dalším problémem způsobeným osou rotace je singularita. Pokud je singularita v krajní poloze osy rotace, malá oscilace v blízkosti singularity způsobí převrácení osy rotace o 180 stupňů, což je docela nebezpečné.

 

Požadavky na CAD/CAM systémy

Pro provoz pětistěnného zpracování se uživatel musí spolehnout na vyspělý CAD/CAM systém a musí mít zkušené programátory pro obsluhu CAD/CAM systému.

 

Značná investice do nákupu obráběcích strojů

Mezi pětiosými a tříosými stroji býval obrovský cenový rozdíl. Nyní je přidání rotační osy k tříosému obráběcímu stroji v podstatě cenou běžného tříosého obráběcího stroje, který dokáže realizovat funkce víceosého obráběcího stroje. Cena pětiosých obráběcích strojů je přitom jen o 30 % až 50 % vyšší než u tříosých obráběcích strojů.

Kromě investice do samotného obráběcího stroje je nutné upgradovat systémový software CAD/CAM a postprocesor, aby splňovaly požadavky pětiosého obrábění; kalibrační program musí být upgradován, aby mohl simulovat celý obráběcí stroj.