8 Forhindringer i udviklingen af ​​fem-akset CNC-teknologi

Fem-akset bearbejdning er en tilstand for CNC-værktøjsmaskiner. Ved at bruge lineær interpolationsbevægelse af vilkårlige 5 koordinater i X, Y, Z, A, B, C, kaldes værktøjsmaskinen, der bruges til femakset bearbejdning, sædvanligvis femakset maskinværktøj eller femakset bearbejdningscenter. Men forstår du virkelig femakset bearbejdning?

Fem-akset CNC-programmering er abstrakt og vanskelig at betjene

Tre-aksede værktøjsmaskiner har kun lineære koordinatakser, mens fem-aksede CNC-værktøjsmaskiner har forskellige strukturer; den samme NC-kode kan opnå den samme behandlingseffekt på forskellige treaksede CNC-værktøjsmaskiner, men NC-koden for en bestemt femakset værktøjsmaskine kan ikke anvendes på alle typer femaksemaskiner. Ud over lineær bevægelse skal NC-programmering også koordinere beregninger relateret til roterende bevægelse, såsom rotationsvinkelslaginspektion, ikke-lineær fejlkontrol, beregning af værktøjsrotationsbevægelse osv. Mængden af ​​information, der skal behandles, er meget stor, og NC-programmering er ekstremt abstrakt.

Betjenings- og programmeringsevnerne ved femakset CNC-bearbejdning er tæt forbundet. Hvis brugeren tilføjer specielle funktioner til værktøjsmaskinen, bliver programmeringen og betjeningen mere kompliceret. Kun ved gentagen øvelse kan programmering og operatører mestre den nødvendige viden og færdigheder. Manglen på erfarne programmering og operatører er en stor hindring for populariseringen af ​​fem-akset CNC-teknologi.

 

Meget strenge krav til NC interpolationscontroller og servodrivsystem

Bevægelsen af ​​den femaksede værktøjsmaskine er syntesen af ​​bevægelserne af de fem koordinatakser. Tilføjelsen af ​​roterende koordinater øger ikke kun byrden af ​​interpolationsberegninger, men også de små fejl i roterende koordinater vil i høj grad reducere bearbejdningsnøjagtigheden. Derfor skal controlleren have højere driftspræcision.

 

De kinematiske egenskaber for den femaksede værktøjsmaskine kræver, at servodrivsystemet har gode dynamiske egenskaber og et stort hastighedsområde.

 

NC-programverifikation af femakset CNC er særlig vigtig

For at forbedre effektiviteten af ​​bearbejdningen er det presserende at eliminere den traditionelle "prøveskæringsmetode" kalibreringsmetode. I fem-akset CNC-bearbejdning er verifikationen af ​​NC-programmer også blevet meget vigtig, fordi de emner, der normalt behandles af fem-aksede CNC-værktøjsmaskiner, er meget dyre, og kollision er et almindeligt problem i fem-akset CNC-bearbejdning: værktøjet skærer ind i arbejdsemnet; Kollision med emnet ved meget høj hastighed; kollision mellem værktøjet og værktøjsmaskinen, armaturet og andet udstyr i forarbejdningsområdet; kollision mellem den bevægelige del på værktøjsmaskinen og den faste del eller arbejdsemnet. I femakset CNC er kollisionen svær at forudsige, og kalibreringsprogrammet skal foretage en omfattende analyse af værktøjsmaskinens og styresystemets kinematik.

Hvis CAM-systemet registrerer en fejl, kan værktøjsstien behandles med det samme; Men hvis der under bearbejdningen konstateres en NC-programfejl, kan værktøjsbanen ikke ændres direkte som ved 3-akset CNC. På en tre-akset værktøjsmaskine kan maskinoperatøren direkte ændre parametre såsom værktøjsradius. Ved femakset bearbejdning er situationen ikke så enkel, fordi ændringer i værktøjets størrelse og position har en direkte indflydelse på den efterfølgende rotationsbevægelsesbane.

 

Værktøjsradiuskompensation

I NC-programmet for 5-akset kobling er værktøjslængdekorrekturen stadig gyldig, men værktøjsradiuskorrekturen er ugyldig. Når kontaktformende fræsning udføres med en cylindrisk fræser, skal forskellige programmer kompileres til fræsere med forskellig diameter. Ingen af ​​de nuværende populære CNC-systemer kan fuldføre værktøjsradiuskompensation, fordi ISO-filen ikke giver nok data til at genberegne værktøjspositionen. Brugeren skal skifte værktøj ofte eller justere den nøjagtige størrelse af værktøjet under CNC-bearbejdning. I henhold til den normale behandlingsprocedure skal værktøjsstien sendes tilbage til CAM-systemet til genberegning. Som et resultat er effektiviteten af ​​hele forarbejdningsprocessen meget lav.

 

Som svar på dette problem er norske forskere ved at udvikle en midlertidig løsning kaldet LCOPS (Low Cost Optimized Production Strategy, Low Cost Optimized Production Strategy). De nødvendige data til værktøjsbanekorrektion overføres fra CNC-applikationen til CAM-systemet, og den beregnede værktøjsbane sendes direkte til styringen. LCOPS kræver, at en tredjepart leverer CAM-software, der kan tilsluttes direkte til CNC-maskinen, hvor CAM-systemfiler overføres i stedet for ISO-koder. Den ultimative løsning på dette problem afhænger af introduktionen af ​​en ny generation af CNC-styringssystemer, der kan genkende emnemodelfiler i almindelige formater (såsom STEP osv.) eller CAD-systemfiler.

 

Indlæg processor

Forskellen mellem en 5-akset værktøjsmaskine og en 3-akset værktøjsmaskine er, at den har to roterende koordinater. Værktøjspositionen konverteres fra emnekoordinatsystemet til værktøjsmaskinens koordinatsystem, og der kræves flere koordinattransformationer i midten. Ved at bruge den populære postprocessorgenerator på markedet kan kun de grundlæggende parametre for værktøjsmaskinen indtastes for at generere postprocessoren til den treaksede CNC-værktøjsmaskine. For fem-aksede CNC-værktøjsmaskiner er der i øjeblikket kun nogle forbedrede postprocessorer. Postprocessoren til den femaksede CNC-værktøjsmaskine skal endnu videreudvikles.

 

Når de tre akser er forbundet, behøver positionen for emnets oprindelse på maskinbordet ikke at tages i betragtning i værktøjsbanen, og postprocessoren kan automatisk håndtere forholdet mellem emnets koordinatsystem og værktøjsmaskinens koordinat system. For fem-akset kobling, for eksempel, ved bearbejdning på en vandret fræser med X, Y, Z, B og C 5-akset kobling, positionsstørrelsen af ​​emnet på C drejeskiven og positionsmålene mellem B og C drejeskive, skal der tages hensyn til ved generering af værktøjsbanen. Arbejdere bruger normalt meget tid på at håndtere disse positionsforhold, når de fastspænder emner. Hvis postprocessoren kan behandle disse data, vil installationen af ​​emnet og behandlingen af ​​værktøjsbanen blive meget forenklet; spænd blot emnet på bordet, mål emnets koordinatsystems position og orientering, og indtast disse data i efterbearbejdningen. Efter bearbejdning af værktøjsbanen kan det passende NC-program opnås.

 

Ikke-lineære fejl og singularitetsproblemer

På grund af indførelsen af ​​roterende koordinater er kinematik af en fem-akset CNC-værktøjsmaskine meget mere kompliceret end for en tre-akset værktøjsmaskine. Det første problem relateret til rotation er ikke-lineær fejl. Den ikke-lineære fejl skal tilskrives programmeringsfejlen, som kan kontrolleres ved at reducere skridtafstanden. I forberegningsfasen kan programmøren ikke kende størrelsen af ​​den ikke-lineære fejl, og den ikke-lineære fejl kan kun beregnes, efter at værktøjsmaskinens program er genereret af postprocessoren. Tool path linearization kan løse dette problem. Nogle styresystemer er i stand til at linearisere værktøjsbanen under bearbejdning, men normalt sker dette i en postprocessor.

 

Et andet problem forårsaget af rotationsaksen er singularitet. Hvis singulariteten er i den yderste position af rotationsaksen, vil en lille svingning nær singulariteten resultere i en 180 graders flip af rotationsaksen, hvilket er ret farligt.

 

Krav til CAD/CAM systemer

Til drift af pentahedron-behandling skal brugeren stole på et modent CAD/CAM-system og skal have erfarne programmører til at betjene CAD/CAM-systemet.

 

Betydelige investeringer i indkøb af værktøjsmaskiner

Der plejede at være et stort prisgab mellem fem-aksede maskiner og tre-aksede maskiner. Tilføjelse af en roterende akse til en tre-akset værktøjsmaskine er i bund og grund prisen for en almindelig tre-akset værktøjsmaskine, som kan realisere funktionerne i en multi-akset værktøjsmaskine. Samtidig er prisen på fem-aksede værktøjsmaskiner kun 30% til 50% højere end prisen på tre-aksede værktøjsmaskiner.

Ud over investeringen i selve værktøjsmaskinen skal CAD/CAM-systemsoftwaren og postprocessoren opgraderes til at opfylde kravene til femakset bearbejdning; Kalibreringsprogrammet skal opgraderes, så det kan simulere hele værktøjsmaskinen.