¿Un verdadero centro de mecanizado con varillaje de cinco ejes?

Con la creciente madurez de la tecnología CNC nacional, los centros de mecanizado CNC con varillaje de cinco ejes se han utilizado cada vez más en diversos campos en los últimos años. En aplicaciones prácticas, siempre que las personas encuentran problemas con el procesamiento eficiente y de alta calidad de piezas complejas y con formas especiales, la tecnología de varillaje de cinco ejes es sin duda un medio importante para resolver dichos problemas. En los últimos años, con el vigoroso desarrollo de las industrias aeroespacial, militar, de autopartes y de fabricación de moldes de mi país, cada vez más fabricantes tienden a buscar equipos de cinco ejes para lograr un procesamiento de alta eficiencia y alta calidad. ¿Pero realmente sabes lo suficiente sobre el mecanizado de cinco ejes? Siga los pasos del editor y entre en el mundo del mecanizado de cinco ejes.

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Mecanizado de cinco ejes

Para comprender realmente el mecanizado de cinco ejes, lo primero que debemos hacer es comprender que es una máquina herramienta de cinco ejes. La máquina herramienta de cinco ejes (mecanizado de 5 ejes), como su nombre indica, se refiere a agregar dos ejes de rotación a los tres ejes lineales comunes de X, Y y Z. Dos de los tres ejes A, B y C tienen diferentes modos de movimiento para satisfacer las necesidades técnicas de diversos productos. En cuanto al diseño mecánico de los centros de mecanizado de 5 ejes, los fabricantes de máquinas herramienta siempre han estado comprometidos incansablemente con el desarrollo de nuevos modos de movimiento para satisfacer diversos requisitos. Basados ​​en los distintos tipos de máquinas herramienta de cinco ejes que existen actualmente en el mercado, aunque sus estructuras mecánicas son diversas, principalmente presentan las siguientes formas:

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Dos La coordenada de rotación controla directamente la dirección del eje de la herramienta (forma de cabezal de doble giro)

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Los dos ejes de coordenadas están en la parte superior de la herramienta, pero el eje de rotación no está alineado con el eje lineal Vertical (tipo de cabeza inclinada)

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Dos coordenadas de rotación controlan directamente la rotación del espacio (forma de mesa giratoria doble)

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Los dos ejes de coordenadas están en el banco de trabajo, pero el eje de rotación no es perpendicular al eje lineal (tipo banco de trabajo inclinado )

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Una de las dos coordenadas de rotación actúa sobre la herramienta y la otra actúa sobre la pieza (una de oscilación y una de rotación)

*Término: Si el eje de rotación no es relativo al eje lineal Vertical, se considera un eje "hundido".

Después de ver estas estructuras de las máquinas herramienta de cinco ejes, creo que deberíamos entender qué y cómo se mueven las máquinas herramienta de cinco ejes. Sin embargo, ¿qué características puede presentar 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 brillantes de las máquinas herramienta de cinco ejes.

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Características de las máquinas herramienta de 5 ejes

Hablando de las características de las máquinas herramienta de cinco ejes, hay que compararlas con equipos tradicionales de tres ejes. Los equipos de mecanizado de tres ejes son relativamente comunes en la producción, incluidos los tipos verticales, horizontales y de pórtico. Los métodos de procesamiento comunes incluyen el procesamiento de bordes finales de fresa y el procesamiento de bordes laterales. Procesamiento de perfilado de cortadores de punta esférica, etc. Sin embargo, no importa qué forma y método se utilice, todos tienen la misma característica, es decir, la dirección del eje de la herramienta permanece sin cambios durante el proceso de mecanizado. La máquina herramienta solo puede realizar la dirección del eje de la herramienta mediante la interpolación de los tres. ejes lineales de X, Y y Z. Movimiento en un sistema de coordenadas rectangular en el espacio. Por lo tanto, cuando nos enfrentamos a los siguientes productos, quedan expuestas las desventajas de las máquinas herramienta de tres ejes: baja eficiencia, mala calidad de la superficie de procesamiento o incluso incapacidad de procesar.

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En comparación con los equipos de mecanizado CNC de tres ejes, las máquinas herramienta CNC de cinco enlaces tienen las siguientes ventajas:

1. rendimiento de corte del estado de la herramienta, mejora las condiciones de corte

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Como se muestra en la figura anterior, en el método de corte de tres ejes a la izquierda, cuando la herramienta de corte se mueve hacia la parte superior o el borde de la pieza de trabajo, la condición de corte se deterioró gradualmente. Para mantener las condiciones de corte óptimas aquí, se requiere una mesa giratoria. Y si queremos procesar completamente un plano irregular, debemos girar el banco de trabajo 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 lineal del punto central del molino de bolas es 0 y obtener una mejor calidad de la superficie.

2. Evite eficazmente la interferencia de herramientas

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Como se muestra arriba, para impulsores, palas y palas integrales utilizadas en el campo aeroespacial. Discos y otras piezas, el equipo de tres ejes no puede cumplir con los requisitos del proceso debido a interferencias. Las máquinas herramienta de cinco ejes pueden satisfacer este requisito. Al mismo tiempo, las máquinas herramienta de cinco ejes también pueden utilizar herramientas más cortas para el procesamiento, mejorando la rigidez del sistema, reduciendo el número de herramientas y evitando la generación de herramientas especiales. Para nuestros empresarios, esto significa que la máquina herramienta de cinco ejes les permitirá ahorrar dinero en términos de costes de herramientas.

3. Reduzca el número de sujeciones y complete el procesamiento de cinco lados en una sola sujeción

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Como se muestra en la figura anterior. , se puede ver el procesamiento de cinco ejes. El centro también puede reducir la conversión de datos y mejorar la precisión del mecanizado. En el procesamiento real, solo se requiere una sujeción y es más fácil garantizar la precisión del procesamiento. Al mismo tiempo, debido al acortamiento de la cadena de proceso y la reducción de la cantidad de equipos en el centro de mecanizado de cinco ejes, también se reducen la cantidad de accesorios de herramientas, el espacio del taller y los costos de mantenimiento de los equipos. ¡Esto significa que puede utilizar menos accesorios, menos espacio de fábrica y menos costos de mantenimiento para completar un procesamiento más eficiente y de mayor calidad!

4. Mejorar la calidad y eficiencia del procesamiento

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Como se muestra en la figura, la máquina herramienta de cinco ejes puede utilizar herramientas. Corte lateral para mejorar la eficiencia del procesamiento.

5. Acortar la cadena del proceso de producción y simplificar la gestión de la producción.

El procesamiento completo de máquinas herramienta CNC de cinco ejes acorta en gran medida la cadena del proceso de producción, lo que puede simplificar la gestión y la planificación de la producción. programación. Cuanto más compleja es la pieza, más evidentes son sus ventajas frente a los métodos de producción tradicionales con procesos dispersos.

6. Acortar el ciclo de desarrollo de nuevos productos

Para las empresas de los campos aeroespacial, automotriz y otros, algunas piezas de productos nuevos y moldes tienen formas complejas y requisitos de alta precisión. Los centros de mecanizado CNC de ejes con alta flexibilidad, alta precisión, alta integración y capacidades de procesamiento completas pueden resolver los problemas de precisión y ciclo del procesamiento de piezas complejas en el proceso de desarrollo de nuevos productos, acortando en gran medida el ciclo de investigación y desarrollo y mejorando la tasa de éxito de nuevos productos.

Espera...

En resumen, las máquinas herramienta de cinco ejes tienen demasiadas ventajas, pero el control de actitud de la máquina herramienta de cinco ejes, el sistema CNC, la programación CAM y el post- procesamiento ¡Son mucho más complicados que las máquinas herramienta de tres ejes! Al mismo tiempo, cuando hablamos de máquinas herramienta de cinco ejes, tenemos que hablar sobre la cuestión de los cinco ejes verdaderos y falsos. Todos sabemos que la mayor diferencia entre los cinco ejes verdaderos y falsos es la función RTCP. ¿Qué es RTCP, cómo se genera y cómo aplicarlo? A continuación, analizaremos más de cerca el RTCP basado en la estructura de la máquina herramienta y el posprocesamiento de programación para comprender su verdadera cara.

RTCP, en el sistema CNC de cinco ejes de gama alta CNC GNC61, RTCP se considera el punto central de herramienta rotado, que es lo que a menudo llamamos la función de seguimiento del punto de punta de la herramienta. En el mecanizado de cinco ejes, cuando se sigue la trayectoria del punto de punta de la herramienta y la actitud entre la herramienta y la pieza de trabajo, se produce un movimiento adicional del punto de punta de la herramienta debido al movimiento de rotación. Los puntos de control del sistema CNC a menudo no coinciden con el punto de punta de la herramienta, por lo que el sistema CNC debe corregir automáticamente los puntos de control para garantizar que el punto de punta de la herramienta se mueva de acuerdo con la trayectoria prescrita. La industria también llama a esta tecnología TCPM, TCPC o RPCP y otras funciones. De hecho, las definiciones funcionales de estos nombres son similares a RTCP. Estrictamente hablando, la función RTCP se usa en la estructura del cabezal oscilante doble y el punto central de rotación del cabezal oscilante se usa para compensación. Funciones similares a RPCP se utilizan principalmente en máquinas herramienta de doble plato giratorio y compensan los cambios en las coordenadas del eje lineal causados ​​por la rotación de la pieza de trabajo. De hecho, estas funciones tienen el mismo objetivo, que es 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, para facilitar la 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, el concepto RTCP fue muy publicitado por los fabricantes de máquinas herramienta. En ese momento, la función RTCP era más bien un truco por motivos tecnológicos, y cada vez más personas estaban entusiasmadas y entusiasmadas con la tecnología en sí. De hecho, la función RTCP es todo lo contrario. No solo es una buena tecnología, sino también una buena tecnología que puede aportar beneficios y crear valor a los clientes.

Para las máquinas herramienta con tecnología RTCP (también conocidas como verdaderas máquinas herramienta de cinco ejes en China), el operador no necesita alinear con precisión la pieza de trabajo con el eje de la plataforma giratoria y sujetarla casualmente. La máquina herramienta compensa automáticamente el desplazamiento. reduciendo en gran medida el tiempo auxiliar y mejorando la precisión. Al mismo tiempo, el posprocesamiento es simple, siempre que se generen las coordenadas del punto de punta de la herramienta y el vector. Como dijimos antes, en términos de estructura mecánica, las máquinas herramienta CNC de cinco ejes tienen principalmente cabezales giratorios dobles, platos giratorios dobles, un giro y una rotación. A continuación, tomaremos como ejemplos la máquina herramienta de cinco ejes con plato giratorio doble y el sistema CNC de cinco ejes de alta gama CNC GNC61 para presentar la función RTCP en detalle.

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Definición de los conceptos de cuarto y quinto eje en máquinas herramienta de cinco ejes: la influencia rotacional del cuarto eje en la estructura de doble mesa giratoria Respecto a la actitud del quinto eje, 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.

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Bien, expliquemoslo después de leer la definición. 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 sobre la plataforma giratoria del eje C. Cuando el cuarto eje A gira, debido a que el eje C está instalado en el eje A, la actitud del eje C también se verá afectada. De la misma manera, para la pieza que colocamos en el plato giratorio, si programamos el corte del centro de la herramienta, los cambios en las coordenadas de rotación conducirán inevitablemente a cambios en las coordenadas X, Y y Z de los ejes lineales, lo que resultará en un relativo desplazamiento. Para eliminar este desplazamiento, la máquina herramienta debe compensarlo. RTCP es una función creada para eliminar esta compensación.

Entonces, ¿cómo compensa la máquina herramienta este desplazamiento? A continuación, analicemos cómo se genera este desplazamiento.

Según el artículo anterior, todos sabemos que el cambio de coordenadas de rotación provoca el desplazamiento de las coordenadas del eje lineal. Entonces es particularmente importante analizar el centro de rotación del eje de rotación. Para las máquinas herramienta con estructura de doble plato giratorio, el punto de control del eje C, que es el quinto eje, suele estar en el centro de rotación de la mesa de trabajo de la máquina herramienta. Para el cuarto eje, normalmente se selecciona el punto medio del cuarto eje como punto de control.

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Para realizar el control de cinco ejes, el sistema CNC necesita saber la relación del punto de control del quinto eje con los puntos de control del cuarto eje. Es decir, en el estado inicial (posición 0 del eje A y C de la máquina herramienta), el punto de control del cuarto eje es el origen del sistema de coordenadas de rotación del cuarto eje, y el vector de posición [U, V, W] del control del quinto eje punto. Al mismo tiempo, también es necesario conocer la distancia entre los ejes A y C. Para máquinas herramienta de doble plato giratorio, en la siguiente figura se muestra un ejemplo.

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En este punto, se puede ver que para las máquinas herramienta con función RTCP, el sistema de control mantiene el centro de la herramienta en la posición programada. En este caso, la programación es independiente y no tiene nada que ver con el movimiento de la máquina herramienta. Cuando utiliza la programación en una máquina herramienta, no tiene que preocuparse por el movimiento de la máquina ni la longitud de la herramienta. Todo lo que necesita considerar es el movimiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo. El sistema de control hace el resto por usted. Por ejemplo:

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Como se muestra en la figura anterior, sin la función G203 RTCP, el sistema de control no considera la longitud de la herramienta. La herramienta gira alrededor del centro del eje. La punta del cuchillo se saldrá de su posición y ya no quedará fija.

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Como se muestra en la figura anterior, con la función RTCP G203 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 y Z se calculan automáticamente.

G203 es el comando de apertura RTCP en el sistema CNC, y habitualmente ha sido llamado en el programa CNC del sistema CAM. El programa CNC sólo contiene los puntos X/Y/Z a alcanzar y los vectores de dirección A, B y C que describen la dirección de la herramienta. En otras palabras, el programa CNC sólo contiene datos de geometría y orientación de la herramienta.

¿Cómo solucionar el problema del desplazamiento de coordenadas de eje lineal para máquinas herramienta de cinco ejes y sistemas CNC que no cuentan con RTCP? Sabemos que muchas máquinas herramienta y sistemas CNC nacionales de cinco ejes son cinco ejes falsos. Los llamados cinco ejes falsos en realidad se refieren a máquinas herramienta sin funciones RTCP.

Si los cinco ejes verdaderos o falsos no se juzgan por la apariencia o si los cinco ejes están vinculados. Debes saber que los cinco ejes falsos también se pueden vincular con los cinco ejes. La principal diferencia entre los cinco ejes falsos es que no tiene un algoritmo RTCP de cinco ejes verdadero, lo que significa que la programación de cinco ejes falsos debe considerar la longitud del péndulo del husillo y la posición de la mesa giratoria. Esto significa que cuando se utilizan sistemas CNC falsos de cinco ejes y programación de máquinas herramienta, se debe 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. Además, al sujetar la pieza de trabajo, la máquina herramienta falsa de cinco ejes debe garantizar que la pieza de trabajo esté en el centro de rotación de la mesa de trabajo. Para el operador, esto significa que se requiere mucho tiempo de sujeción y alineación, y precisión. no se puede garantizar. Incluso para el procesamiento de indexación, los cinco ejes falsos causan muchos problemas. El verdadero cinco ejes solo necesita configurar un sistema de coordenadas y solo necesita una configuración de herramienta para completar el procesamiento. La siguiente figura toma la configuración del editor de posprocesamiento de NX como ejemplo para ilustrar la transformación de coordenadas del falso cinco ejes.

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Como se muestra en la imagen de arriba, el falso cinco eje se basa en tecnología de posprocesamiento para indicar la relación de posición central entre el cuarto y el quinto. Eje de la máquina herramienta para compensar la rotación. El desplazamiento del eje desde la coordenada del eje lineal. El programa CNC X, Y y Z generado por él no solo son los puntos de aproximación a la programación, sino que también incluyen la compensación necesaria en los ejes X, Y y Z. El resultado de dicho procesamiento no sólo conducirá a una precisión de procesamiento insuficiente y una baja eficiencia, sino que el programa generado no será versátil y el costo de mano de obra también será alto. Al mismo tiempo, dado que cada máquina herramienta tiene diferentes parámetros de rotación, debe tener los archivos de posprocesamiento correspondientes, lo que también causará grandes inconvenientes a la producción. Además, el programa de generación del falso cinco ejes no se puede cambiar y es básicamente imposible realizar una programación manual de cinco ejes. Al mismo tiempo, debido a que no existe la función RTCP, muchas de sus funciones avanzadas de cinco ejes no se pueden utilizar, como la función de compensación de herramienta de cinco ejes. De hecho, para las máquinas herramienta de cinco ejes, es solo una herramienta que utilizamos para lograr resultados de procesamiento y no hay distinción entre verdadero y falso. Lo importante es que nuestro proceso determina el método de procesamiento. En términos relativos, las verdaderas máquinas herramienta de cinco ejes son más rentables. En cuanto al sistema CNC GNC61, no solo tiene la función RTCP, sino que también admite muchas funciones de interpolación de alta gama, como compensación de herramientas 3D, interpolación C-spline, interpolación spline NURBS, interpolación de arco grande, interpolación cónica, etc. logrando así un procesamiento más eficiente, conciso y de alta calidad.

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Máquina herramienta de cinco ejes que procesa pieza de prueba tipo S

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Procesamiento de máquina herramienta de impulsor de aleación de titanio