En los últimos años, los centros de mecanizado CNC de articulación de cinco ejes se han utilizado cada vez más en diversos campos. En aplicaciones prácticas, cada vez que las personas se encuentran con el problema del procesamiento de alta eficiencia y alta calidad de piezas complejas con formas especiales, la tecnología de enlace de cinco ejes es, sin duda, un medio importante para resolver tales problemas. Cada vez más fabricantes tienden a buscar equipos de cinco ejes para cumplir con un procesamiento de alta eficiencia y alta calidad. Pero, ¿realmente sabe lo suficiente sobre el mecanizado de cinco ejes?
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La estructura mecánica de la máquina herramienta de cinco ejes.
Para entender verdaderamente el mecanizado de cinco ejes, primero debemos entender qué es una máquina herramienta de cinco ejes. La máquina herramienta de cinco ejes (mecanizado de 5 ejes), como sugiere el nombre, se refiere a agregar dos ejes giratorios a los tres ejes lineales comunes de X, Y y Z. Los dos ejes de rotación en los tres ejes A, B y C El eje tiene diferentes modos de movimiento para cumplir con los requisitos técnicos de varios productos.
En términos del diseño mecánico del centro de mecanizado de 5-ejes, los fabricantes de máquinas herramienta siempre se han comprometido incansablemente a desarrollar nuevos modos de movimiento para satisfacer diversos requisitos. En base a los diversos tipos de máquinas-herramienta de cinco ejes que existen actualmente en el mercado, aunque existen varios tipos de estructuras mecánicas, existen principalmente los siguientes tipos:
1. Dos coordenadas de rotación controlan directamente la dirección del eje de la herramienta (forma de cabezal oscilante doble).
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2. Los dos ejes de coordenadas están en la parte superior de la herramienta, pero el eje de rotación no es perpendicular al eje lineal (tipo de cabeza hundida).
3. Las dos coordenadas de rotación controlan directamente la rotación del espacio (forma de doble plato giratorio).
4. Los dos ejes de coordenadas están sobre la mesa, pero el eje de rotación no es perpendicular al eje lineal (tipo de mesa aplomada).
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5. Una de las dos coordenadas de rotación actúa sobre la herramienta y la otra actúa sobre la pieza de trabajo (un péndulo y una revolución).
*Término: Si el eje de rotación no es perpendicular al eje lineal, se considera un eje de "hundimiento".
Después de ver las máquinas herramienta de cinco ejes con estas estructuras, creo que debemos entender qué y cómo se mueven las máquinas herramienta de cinco ejes. Sin embargo, ¿qué características puede mostrar una estructura de máquina-herramienta tan diversa durante el procesamiento? En comparación con las máquinas herramienta tradicionales de tres ejes, ¿cuáles son las ventajas? A continuación, echemos un vistazo a los puntos luminosos de la máquina herramienta de cinco ejes.
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Las múltiples ventajas del mecanizado en cinco ejes
Hablando de las características de las máquinas herramienta de cinco ejes, es necesario compararlas con los equipos tradicionales de tres ejes. El equipo de procesamiento de tres ejes es relativamente común en la producción y existen varias formas, como vertical, horizontal y pórtico. Los métodos de procesamiento comunes incluyen el procesamiento del borde del extremo del endmill y el procesamiento del borde lateral. Perfilado de cuchillas con punta de bola, etc. Pero no importa qué forma o método tenga una característica común, es decir, la dirección del eje de la herramienta permanece sin cambios durante el proceso de mecanizado, y la máquina herramienta solo puede alcanzar la herramienta en el espacio cartesiano coordenadas a través de la interpolación de los tres ejes lineales de X, Y y Z. movimiento en el departamento. Por lo tanto, frente a los siguientes productos, se exponen las desventajas de las máquinas herramienta de tres ejes, como la baja eficiencia, la mala calidad de la superficie e incluso la imposibilidad de procesar.
En comparación con los equipos de mecanizado CNC de tres ejes, las máquinas herramienta CNC de cinco articulaciones tienen las siguientes ventajas:
1. Mantenga la herramienta en el mejor estado de corte y mejore las condiciones de corte
Como se muestra en la figura anterior, en el modo de corte de tres ejes de la figura de la izquierda, cuando la herramienta de corte se mueve hacia la parte superior o el borde de la pieza de trabajo, el estado de corte se deteriora gradualmente. Para mantener las condiciones óptimas de corte aquí también, se requiere una mesa giratoria. Y si queremos procesar completamente un plano irregular, la mesa debe girarse varias veces en diferentes direcciones. Se puede ver que la máquina herramienta de cinco ejes también puede evitar la situación en la que la velocidad de la línea del punto central de la fresa de extremo esférico es 0 y obtener una mejor calidad superficial.
2. Evite efectivamente la interferencia de herramientas
Como se muestra en la figura anterior, para piezas como impulsores, álabes y blisks utilizados en el campo aeroespacial, el equipo de tres ejes no puede cumplir con los requisitos del proceso debido a la interferencia. La máquina herramienta de cinco ejes puede estar satisfecha. Al mismo tiempo, la máquina herramienta de cinco ejes también puede usar herramientas más cortas para el procesamiento, mejorar la rigidez del sistema, reducir la cantidad de herramientas y evitar la producción de herramientas especiales. Para nuestros dueños de negocios, significa que en términos de costos de herramientas, ¡la máquina herramienta de cinco ejes le ahorrará dinero!
3. Reduzca la cantidad de tiempos de sujeción y complete el procesamiento de cinco lados en una sola sujeción
Como se muestra en la figura anterior, se puede ver que el centro de mecanizado de cinco ejes también puede reducir la conversión de referencia y mejorar la precisión del mecanizado. En el procesamiento real, solo se requiere una sujeción y la precisión del procesamiento es más fácil de garantizar. Al mismo tiempo, debido al acortamiento de la cadena de procesos y la reducción de la cantidad de equipos en el centro de mecanizado de cinco ejes, también se reducen la cantidad de accesorios, el área del taller y los costos de mantenimiento de los equipos. ¡Esto significa que puede usar menos accesorios, menos área de taller y costos de mantenimiento para completar un procesamiento más eficiente y de mayor calidad!
4. Mejorar la calidad y eficiencia del procesamiento
Como se muestra en la figura, la máquina herramienta de cinco ejes se puede cortar con el borde lateral de la herramienta y la eficiencia de procesamiento es mayor.
5. Acorte la cadena del proceso de producción y simplifique la gestión de la producción.
El mecanizado completo de las máquinas herramienta CNC de cinco ejes acorta en gran medida la cadena del proceso de producción, lo que puede simplificar la gestión, la planificación y la programación de la producción. Cuanto más compleja es la pieza de trabajo, más obvias son sus ventajas sobre los métodos de producción tradicionales con procesos descentralizados.
6. Acortar el ciclo de desarrollo de nuevos productos
Para las empresas en los campos aeroespacial, automotriz y otros, algunas piezas de productos nuevos y moldes tienen formas complejas y requisitos de alta precisión. Por lo tanto, se pueden utilizar centros de mecanizado CNC de cinco ejes con alta flexibilidad, alta precisión, alta integración y capacidades de procesamiento completas. Puede resolver los problemas de precisión y ciclo del procesamiento de piezas complejas en el proceso de desarrollo de nuevos productos, acortar en gran medida el ciclo de desarrollo y mejorar la tasa de éxito de nuevos productos.
En resumen, la máquina herramienta de cinco ejes tiene demasiadas ventajas, pero el control de actitud de la máquina herramienta de cinco ejes, el sistema CNC, la programación CAM y el posprocesamiento son mucho más complicados que la máquina herramienta de tres ejes. Al mismo tiempo, cuando hablamos de máquinas herramienta de cinco ejes, tenemos que hablar sobre el problema de los cinco ejes verdaderos y falsos. Todos sabemos que la mayor diferencia entre los cinco ejes verdaderos y falsos es la función RTCP. Ahora bien, ¿qué es RTCP, cómo se genera y cómo aplicarlo? A continuación, echemos un vistazo a RTCP en detalle combinando la estructura de la máquina herramienta y el procesamiento posterior de la programación para comprender su verdadera cara.
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Acerca de RTCP
RTCP, en el sistema CNC de cinco ejes de gama alta, piensa que RTCP es el punto central de la herramienta rotado, que es lo que a menudo llamamos función de seguimiento del punto de la punta de la herramienta. En el mecanizado de cinco ejes, al seguir la trayectoria del punto de la punta de la herramienta y la posición entre la herramienta y la pieza de trabajo, se genera un movimiento adicional del punto de la punta de la herramienta debido al movimiento giratorio. Los puntos de control del sistema CNC a menudo no coinciden con los puntos de la punta de la herramienta, por lo que el sistema CNC debe corregir automáticamente los puntos de control para garantizar que los puntos de la punta de la herramienta se muevan de acuerdo con la trayectoria prescrita. En la industria, esta tecnología también se denomina TCPM, TCPC o RPCP. De hecho, las definiciones de función de estos nombres son similares a RTCP. Estrictamente hablando, la función RTCP se utiliza en la estructura del cabezal oscilante doble y el punto central de la rotación del cabezal oscilante se utiliza para la compensación. La función similar a RPCP se aplica principalmente a la máquina herramienta en forma de mesa giratoria doble y compensa el cambio de coordenadas del eje lineal causado por la rotación de la pieza de trabajo. De hecho, estas funciones tienen el mismo objetivo por diferentes caminos, todos los cuales son mantener sin cambios el punto central de la herramienta y el punto de contacto real entre la herramienta y la superficie de la pieza de trabajo. Por lo tanto, por conveniencia de expresión, este artículo unifica este tipo de tecnología como tecnología RTCP.
Entonces, ¿cómo surgió la función RTCP? Hace muchos años, cuando las máquinas herramienta de cinco ejes se hicieron populares en el mercado, los fabricantes de máquinas herramienta promocionaron el concepto de RTCP. En ese momento, la función de RTCP era más como un truco por el bien de la tecnología, y más personas estaban entusiasmadas y entusiasmadas con la tecnología en sí. De hecho, la función de RTCP es todo lo contrario. No es solo una buena tecnología, sino también una buena tecnología que puede traer beneficios y crear valor para los clientes. Para las máquinas herramienta con tecnología RTCP (es decir, las llamadas máquinas herramienta de cinco ejes reales en China), el operador no necesita alinear con precisión la pieza de trabajo con la línea del eje de la mesa giratoria y sujetarla de manera casual. La máquina herramienta compensa automáticamente el desplazamiento, lo que reduce en gran medida el tiempo auxiliar y mejora el procesamiento. precisión. Al mismo tiempo, el procesamiento posterior es fácil de realizar, siempre que se emitan las coordenadas y los vectores del punto de la punta de la herramienta. Como dijimos antes, en términos de estructura mecánica, las máquinas herramienta CNC de cinco ejes tienen principalmente estructuras tales como cabezales giratorios dobles, platos giratorios dobles y un giro y un giro.
A continuación, tomaremos el sistema CNC de cinco ejes de gama alta con doble plato giratorio como ejemplo para presentar la función RTCP en detalle.
Defina el concepto de cuarto eje y quinto eje en la máquina herramienta de cinco ejes: la rotación del cuarto eje afecta la actitud del quinto eje en la estructura de mesa giratoria doble, y la rotación del quinto eje no puede afectar la actitud del cuarto eje. El quinto eje es la coordenada de rotación en el cuarto eje.
Bueno, después de leer la definición, vamos a explicarlo. Como se muestra en la figura anterior, el cuarto eje de la máquina herramienta es el eje A y el quinto eje es el eje C. La pieza de trabajo se coloca en la plataforma giratoria del eje C. Cuando el eje A del cuarto eje gira, debido a que el eje C está instalado en el eje A, la postura del eje C también se verá afectada. De la misma manera, para la pieza de trabajo que colocamos en la mesa giratoria, si programamos el corte del centro de la herramienta, el cambio de la coordenada de rotación conducirá inevitablemente al cambio de las coordenadas X, Y, Z del eje lineal, resultando en un desplazamiento relativo. Para eliminar este desplazamiento, la máquina herramienta debe compensarlo, y RTCP es una función producida para eliminar esta compensación.
Entonces, ¿cómo compensa la máquina herramienta este desplazamiento? A continuación, analicemos cómo se genera este desplazamiento.
De acuerdo con lo anterior, todos sabemos que el desplazamiento de las coordenadas del eje lineal es causado por el cambio de las coordenadas de rotación. Entonces es particularmente importante analizar el centro de rotación del eje de rotación. Para una máquina herramienta con estructura de doble mesa giratoria, el punto de control del eje C, es decir, el quinto eje, suele estar en el centro de rotación de la mesa de la máquina. Para el 4.° eje, el punto medio del 4.° eje suele seleccionarse como punto de control.
Para realizar el control de cinco ejes, el sistema de control numérico necesita conocer la relación entre el punto de control del quinto eje y el punto de control del cuarto eje. Es decir, el estado inicial (0 posición de los ejes A y C de la máquina herramienta), el vector de posición [U, V, W] del punto de control del quinto eje en el sistema de coordenadas giratorio del cuarto eje donde el punto de control del cuarto eje es el origen. Al mismo tiempo, también es necesario conocer la distancia entre los ejes A y C. Para una máquina herramienta de doble mesa giratoria, se muestra un ejemplo en la siguiente figura.
Hablando de esto, puede ver que para máquinas herramienta con función RTCP, el sistema de control mantiene el centro de la herramienta en la posición programada todo el tiempo. En este caso, la programación es autónoma e independiente de la cinemática de la máquina. Cuando programa en una máquina herramienta, no tiene que preocuparse por el movimiento de la máquina y la longitud de la herramienta, todo lo que necesita pensar es en el movimiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo. El resto del sistema de control de trabajos lo hará por usted. Por ejemplo:
Como se muestra en la figura anterior, cuando la función RTCP no está desactivada, el sistema de control no tiene en cuenta la longitud de la herramienta. La herramienta gira alrededor del centro del eje. La punta del cuchillo se moverá fuera de posición y ya no estará fija.
Como se muestra en la figura anterior, cuando la función RTCP está activada, el sistema de control solo cambia la dirección de la herramienta y la posición de la punta de la herramienta permanece sin cambios. Los movimientos de compensación necesarios en los ejes X, Y, Z se calculan automáticamente.
¿Y cómo resolver el problema del desplazamiento de coordenadas del eje lineal para máquinas herramienta de cinco ejes y sistemas CNC que no tienen RTCP? Sabemos que muchas máquinas herramienta y sistemas CNC de cinco ejes en China son cinco ejes falsos. Los llamados cinco ejes falsos en realidad se refieren a máquinas herramienta sin función RTCP. Los cinco ejes verdadero y falso no se basan en la apariencia ni en si los cinco ejes están vinculados. Debe saber que los cinco ejes falsos también se pueden usar para el enlace de cinco ejes. La diferencia entre los cinco ejes falsos es que no tiene el algoritmo RTCP de cinco ejes real, lo que significa que la programación de cinco ejes falsos debe tener en cuenta la longitud del péndulo del husillo y la posición de la mesa giratoria. Esto significa que cuando se programa con una máquina herramienta y un sistema CNC de cinco ejes falso, es necesario confiar en la programación CAM y la tecnología de posprocesamiento para planificar la trayectoria de la herramienta con anticipación.
Para la misma pieza, si se cambia la máquina herramienta o se cambia la herramienta, se debe volver a realizar la programación CAM y el posprocesamiento. Y la máquina herramienta falsa de cinco ejes debe asegurarse de que la pieza de trabajo esté en el centro de rotación de la mesa de trabajo al sujetar la pieza de trabajo. Para el operador, esto significa que se requiere mucho tiempo para sujetar y alinear, y no se puede garantizar la precisión. Incluso para el mecanizado indexado, los cinco ejes falsos son un gran problema. El verdadero cinco ejes solo necesita configurar un sistema de coordenadas y solo necesita una configuración de herramienta para completar el mecanizado.
La siguiente figura toma la configuración del editor de posprocesamiento de NX como ejemplo para ilustrar la transformación de coordenadas de los cinco ejes falsos:
Como se muestra en la figura anterior, los cinco ejes falsos se basan en la tecnología de posprocesamiento para mostrar la relación de la posición central entre el cuarto eje y el quinto eje de la máquina herramienta para compensar el desplazamiento del eje de rotación a las coordenadas del eje lineal. . El programa CNC X, Y y Z generado por él no solo programa el punto de aproximación, sino que también incluye la compensación necesaria en los ejes X, Y y Z.
El resultado de dicho procesamiento no solo conducirá a una precisión de mecanizado insuficiente y una baja eficiencia, sino que también el programa generado no es universal y el costo de mano de obra requerido también es alto. Al mismo tiempo, debido a que los parámetros de rotación de cada máquina herramienta son diferentes, debe haber archivos de procesamiento posterior correspondientes, lo que también causará grandes inconvenientes para la producción. Además, el programa generado de los cinco ejes falsos no se puede cambiar, y es básicamente imposible realizar una programación manual de cinco ejes. Al mismo tiempo, debido a que no hay una función RTCP, muchas funciones avanzadas de cinco ejes derivadas de ella no se pueden usar, como la función de compensación de herramienta de cinco ejes.
De hecho, para las máquinas herramienta de cinco ejes, es solo una herramienta para lograr resultados de procesamiento, y no hay distinción entre verdadero y falso. Lo importante es que nuestra tecnología determina qué método elegir para el procesamiento. En términos relativos, las verdaderas máquinas-herramienta de cinco ejes son más rentables.
