Centro de mecanizado de alta velocidad controlado por ejes múltiples
En el pasado, se utilizaban múltiples procesos y múltiples máquinas herramienta para procesar piezas de formas complejas y con alto valor añadido en aviones, turbinas, turbinas hidráulicas y diversos tipos de moldes. Esto no sólo tiene un ciclo de procesamiento largo, sino que también dificulta lograr una alta precisión debido a las múltiples sujeciones. Sin embargo, la tecnología sigue avanzando. Después del lanzamiento del centro de mecanizado, las cinco superficies de la pieza en bruto se pueden procesar, como superficies planas, superficies curvas, taladrado y escariado con una sola sujeción, acortando así el ciclo de procesamiento y mejorando la precisión del procesamiento. Ahora es necesario ampliar aún más las capacidades de procesamiento y la eficiencia de procesamiento del centro de mecanizado. Con este fin, se promueve el desarrollo del centro de mecanizado en la dirección del control multieje y el mecanizado de velocidad ultraalta, lo que hace que el mecanizado sea un gran paso. adelante.
Conceptos básicos del control multieje
En términos generales, el control multieje se refiere al control de más de 4 ejes, de los cuales el representativo es el centro de mecanizado con control de 5 ejes. . Este centro de mecanizado puede procesar piezas de trabajo de formas complejas que no pueden procesarse con máquinas herramienta de control de 3 ejes. Si se utiliza para procesar piezas de trabajo que pueden procesarse mediante máquinas herramienta de control de 3 ejes, se puede mejorar la precisión y eficiencia del procesamiento.
En cuanto a la posición relativa de la herramienta y la pieza de trabajo, el actual centro de mecanizado de control multieje puede configurar 6 ejes, es decir, los 3 ejes de X, Y y Z que se mueven hacia adelante y hacia atrás. , izquierda y derecha, o arriba y abajo a lo largo de una línea recta, así como el eje B que controla el ángulo de inclinación del banco de trabajo y el eje C que controla el ángulo de rotación del husillo. Cuando se utiliza una herramienta giratoria, el eje Z controla la rotación del husillo para moverse hacia arriba y hacia abajo o hacia adelante y hacia atrás, lo que se convierte en un control de 5 ejes. El control de 6 ejes sólo es posible cuando se utilizan herramientas no giratorias.
Las herramientas rotativas se suelen utilizar para mejorar la eficiencia del mecanizado. Sin embargo, debido a las limitaciones de las herramientas rotativas, hay piezas y formas que no se pueden procesar. Ahora no solo puede utilizar herramientas rotativas, sino también herramientas no rotativas y controlar sus ángulos de rotación, por lo que se puede procesar cualquier forma. Generalmente, el procesamiento con herramientas no rotativas incluye el cepillado y el alisado en el plano XY. Ahora se ha desarrollado un nuevo tipo de centro de mecanizado compuesto de control integrado de 6 ejes que puede utilizar herramientas de corte mejoradas.
Las características de mecanizado del centro de mecanizado de 5 ejes
Dado que la herramienta del centro de mecanizado de 5 ejes puede procesar la pieza de trabajo en cualquier postura, puede evitar el fenómeno del corte cero velocidad y también se puede seleccionar la herramienta y la actitud más adecuadas con respecto a la pieza de trabajo para un procesamiento eficiente, y se pueden procesar formas cóncavas con una actitud inclinada de la herramienta. Estas son condiciones que son beneficiosas para el mecanizado.
Especialmente cuando se utiliza mecanizado de control de 5 ejes, para evitar interferencias entre la herramienta con dos ejes giratorios y la pieza de trabajo, se debe generar la trayectoria de la herramienta. Pero regenerar datos NC es algo problemático. Hoy en día, se ha desarrollado un software de control de 5 ejes versátil que puede generar trayectorias de herramientas que evitan la interferencia entre la herramienta y la pieza de trabajo. En este momento, el modelo de entidad de software se utiliza como centro y la ruta de la herramienta (es decir, datos CL) se genera utilizando un algoritmo para evitar interferencias. La trayectoria de la herramienta generada no tiene nada que ver con la estructura del centro de mecanizado de control de 5 ejes y es un tipo de datos neutrales. Este software de procesamiento se denomina programa de procesamiento principal.
Además, es necesario configurar un postprocesador que pueda utilizar la estructura y composición del centro de mecanizado de acuerdo con la normativa y generar automáticamente datos NC a partir de las trayectorias de herramientas generadas. Si las trayectorias de herramientas generadas se utilizan tal cual, no será posible operar un centro de mecanizado controlado de 5 ejes con diferentes estructuras y configuraciones mecánicas. Para ello, se deben tomar varias medidas para transformar los datos CL en datos NC adecuados para varios centros de mecanizado estructurales.
Las principales formas estructurales de los centros de mecanizado de 5 ejes se pueden dividir en tres categorías según las distintas configuraciones de dos ejes giratorios y un husillo en el banco de trabajo. . Dado que las posiciones relativas de cada eje tienen varios tipos estructurales, también es necesario configurar un postprocesador general que pueda adaptarse a varios tipos estructurales.
La configuración del posprocesador no solo sirve para transformar la trayectoria de la herramienta que evita interferencias en los datos NC adecuados para centros de mecanizado con diferentes estructuras, sino también para cambiar de manera estable la velocidad de avance y minimizar la desviación de la trayectoria del movimiento. función de linealización.
Las características de mecanizado del centro de mecanizado controlado de 6 ejes
Una cosa a tener en cuenta es que es imposible utilizar el mecanizado controlado de 6 ejes cuando se utiliza una herramienta rotativa. Sin embargo, dado que la velocidad de corte es igual a la velocidad de alimentación y tiene las características de alta eficiencia de procesamiento, el control de 5 ejes también se puede utilizar para el procesamiento múltiple de los espacios en blanco sujetos al mismo tiempo. Precisamente porque la velocidad de corte es equivalente a la velocidad de avance de la herramienta, se debe utilizar un centro de mecanizado con una estructura de alta rigidez. La cantidad de corte del acabado es muy pequeña, solo unas pocas um, y también se requiere que la máquina herramienta tenga una alta precisión de posicionamiento.
Las características del control de 6 ejes son las siguientes:
1. Procesamiento suave de superficies planas y curvas: dado que se utiliza el procesamiento de contacto lineal, no quedan marcas de avance en la superficie procesada. .
2. Mecanizar ranuras con secciones transversales de formas especiales en superficies planas y curvas: es decir, se pueden mecanizar ranuras que estén en ángulo recto con la dirección de avance de la herramienta, y pueden ser de cualquier asimetría. forma. Es imposible procesar este tipo de ranura de sección transversal de forma especial con una herramienta rotativa.
3. Procese la línea característica en la intersección de dos superficies curvas: esto consiste en utilizar una herramienta fija para hacer contacto con la superficie a lo largo de la línea de intersección. Mueva la herramienta para cepillar bajo ciertas condiciones. Este tipo de línea característica no se puede mecanizar con una herramienta rotativa.
4. Procesamiento de esquinas: dado que la herramienta giratoria es circular, no puede formar ángulos rectos en las esquinas. Las esquinas se pueden mecanizar utilizando un control de 6 ejes.
5. Procesamiento de hoyuelos: las líneas de cresta que forman los hoyuelos compuestas de superficies planas y curvas se pueden procesar claramente. Esta es una extensión del procesamiento de líneas características.
El control de 6 ejes requiere el mismo procesador principal y postprocesador que el control de 5 ejes. Pero debido a la relación entre la herramienta y la pieza de trabajo, en este momento hay 6 grados de libertad. Por esta razón, se deben hacer esfuerzos para evitar la interferencia. Una vez que se produce la interferencia, el procesamiento no puede continuar. Posteriormente, el posprocesador también genera datos NC para diferentes tipos de centros de mecanizado de control de 6 ejes en función de los datos CL generados.
Tendencia de desarrollo
Interpolación NURBS utilizando mecanizado de control de 5 ejes
Dado que los datos NC para el acabado de superficies de forma libre se componen de pequeños segmentos de línea continuos Expresión, por lo que la cantidad de datos NC al comienzo del complejo es muy grande. Hoy en día, debido a que la memoria es barata, se puede utilizar para almacenamiento de gran capacidad y también se puede combinar con la operación DNC de FA-LAN para transferir datos a alta velocidad para su procesamiento. Sin embargo, en el mundo actual, donde el mecanizado de alta velocidad es el foco principal, la velocidad de transmisión de los datos NC no siempre puede seguir el ritmo de la velocidad de avance de la herramienta, lo que resulta en una disminución en la calidad del procesamiento. Para ello, el control de 5 ejes, que utiliza una gran cantidad de datos, debe aumentar aún más su velocidad.
Ahora existe un método de representación de formas que utiliza curvas libres para interpolar grupos de puntos 3D. El uso de NURBS para representar curvas libres puede proporcionar información considerable para los datos NC, reduciendo así en gran medida la cantidad de datos. Por otro lado, la expresión NURBS del control de 3 ejes ahora ha comenzado a extenderse al control de 5 ejes, reduciendo así la ubicación de los datos NC en el control de 5 ejes.
Uso de una fresa de superficie cuadrática para mecanizado controlado de 5 ejes
Cuando se utiliza una fresa de punta de bola para terminar una superficie de forma libre, no es necesario utilizar una sola herramienta para procesar Cambie la herramienta para que no se produzca el problema de engrane, pero debe elegir una fresa de extremo de bola de diámetro pequeño que sea adecuada para el radio de curvatura máximo de la superficie de procesamiento. Si desea obtener una buena superficie mecanizada con una altura cóncava muy baja formada por mecanizado, debe reducir la distancia de avance establecida, ahorrando así distancia de corte y tiempo de procesamiento. Una forma de resolver este problema es realizar un corte controlado en 5 ejes utilizando herramientas con formas especiales llamadas fresas de cabezal cuádruple.
La denominada fresa de cabeza cuádrica es una fresa que utiliza una curva cónica para girar alrededor de un eje central para formar una forma de cabeza. Hay tres tipos de formas de cabeza: paraboloide de revolución, hiperboloide de revolución y elipsoide de revolución. Hay muchos filos de corte en la superficie giratoria, pero a diferencia de las fresas de punta de bola, sus filos de corte tienen curvaturas que cambian continuamente. Sus curvaturas se pueden obtener a partir de las fórmulas de la sección cónica.
Al cortar con este tipo de fresa, no tiene una sola curvatura como la fresa de bola, sino que se puede elegir la curvatura que coincida con la superficie de procesamiento. Por ejemplo, la pieza con una curvatura grande en la superficie de procesamiento se puede procesar con el filo cerca del cabezal de la fresa, y la pieza con una curvatura pequeña se puede procesar con el filo en el costado de la fresa. la ventaja de aumentar la distancia de alimentación y acortar el tiempo de procesamiento.
Se ha desarrollado un software CAM que puede generar automáticamente control de 5 ejes para el mecanizado de alta eficiencia de superficies de forma libre utilizando fresas de superficie cuádrica. Mecanizado controlado en 6 ejes con vibración ultrasónica.
Cuando se utilizan condiciones convencionales para el mecanizado controlado de 6 ejes de metales blandos como el aluminio, existe el inconveniente de que la rugosidad de la superficie es muy larga. Ahora existe un método para instalar herramientas ultrasónicas en el portaherramientas para el mecanizado controlado de 6 ejes, que no solo acelera la velocidad de corte aparente, sino que también mejora significativamente la rugosidad de la superficie mecanizada, lo cual es un método deseable. >