CNC de cinco ejes del sistema CNC
Las máquinas herramienta CNC con funciones de cinco ejes pueden realizar movimientos relativos entre la pieza de trabajo y la herramienta en una variedad de posturas. Por un lado, pueden mantener una mejor postura de procesamiento de la herramienta y evitar niveles extremadamente bajos. velocidad de corte en el centro de la herramienta Evite la interferencia entre la herramienta, la pieza de trabajo y el accesorio para lograr un rango de procesamiento más amplio dentro de una carrera limitada. La función de cinco ejes también es un indicador importante para medir las capacidades del sistema CNC. Para las máquinas herramienta de cinco ejes con estructura de plataforma giratoria, la pieza de trabajo se consolida con la mesa giratoria, es decir, el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo (WCS) se consolida con la mesa giratoria. Cuando se gira el banco de trabajo, el sistema de coordenadas de la pieza (WCS) debe girar en consecuencia. Después de eso, las direcciones X, Y, Z del sistema de coordenadas de la pieza de trabajo ya no son consistentes con las direcciones XYZ del sistema de coordenadas de la máquina herramienta (MCS) original. El algoritmo de interpolación de cinco ejes debe completar automáticamente la rotación de las coordenadas de la pieza de trabajo. sistema en cualquier momento para garantizar la trayectoria correcta de funcionamiento de la herramienta, como se muestra en la siguiente figura.
Dado que el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo gira con la plataforma giratoria, el sistema CNC brinda al usuario la oportunidad de elegir el sistema de coordenadas de la máquina herramienta MCS o el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo WCS en el modo de operación manual. Si el usuario selecciona la operación manual en WCS y el WCS ha sido girado, la operación manual se moverá en la dirección del eje de coordenadas girado. Tome la plataforma giratoria del eje C como ejemplo: si el eje C se ha girado desde el inicial. 0 grados, el CCW girará 45 grados, el usuario selecciona el eje X manual en WCS y la máquina herramienta CNC vinculará el eje XY y tomará una línea diagonal de 45 grados en el plano X-Y, como se muestra en la Figura 1. El comportamiento anterior es muy conveniente para la búsqueda de bordes y el procesamiento de posicionamiento manual de la pieza de trabajo. No es necesario tener en cuenta cuántos grados ha girado la plataforma giratoria. Solo necesita operar de acuerdo con la dirección que se muestra en el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo. dibujo. En el modo de procesamiento automático, todos los G92, G54-G59 y G52 se configuran en WCS y rotarán siguiendo la rotación de WCS.
Vale la pena señalar durante el procesamiento automático: si el usuario está programando en el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo, se recomienda que el usuario use G53 para regresar al MCS antes de empujar la herramienta y luego realizar la acción de retracción. de acuerdo con el sistema de coordenadas MCS, el usuario debe pensar claramente en la situación actual. La relación angular entre WCS y MCS, por ejemplo: cuando el eje C es 0 grados y cuando es 180 grados, el sistema de coordenadas WCS está en. en la dirección opuesta, la posición inicial de alimentación C es 0 grados. Si XY es un valor absoluto positivo de WCS, la posición de retracción es C es 180 grados, y cuando regrese al punto inicial, regresará al valor absoluto negativo de. WCS. Como se muestra en la imagen.
Para máquinas herramienta con estructura de cabezal oscilante, el sistema CNC de cinco ejes solo se centra en las coordenadas del punto de control (centro de rotación del cabezal oscilante) en el sistema de coordenadas de la máquina herramienta MCS, mientras que en las coordenadas de la pieza de trabajo Sistema WCS el sistema CNC de cinco ejes solo se centra en las coordenadas del punto de control (centro de rotación del cabezal oscilante). El sistema controla las coordenadas del punto de la punta de la herramienta, como se muestra en la figura. Combinado con el WCS que gira con la plataforma giratoria, el comportamiento de control del sistema CNC permite que el WCS refleje siempre correctamente la relación posicional relativa entre la herramienta y la pieza de trabajo. El usuario puede consultar con seguridad el dibujo de la pieza de trabajo y considerar la programación de la pieza de trabajo bajo el. WCS sin considerar la estructura de la máquina herramienta.
En el mecanizado de cinco ejes, ya sea la rotación de la herramienta o la rotación de la plataforma giratoria, el punto de punta de la herramienta genera un movimiento XYZ adicional. El sistema CNC de cinco ejes puede compensar automáticamente el desplazamiento entre la pieza de trabajo y el punto de punta de la herramienta causado por estas rotaciones y oscilaciones, lo que se denomina función de control RTCP (rotación alrededor del punto de punta de la herramienta). Por ejemplo, GNC61 de Dalian Koyo usa G203 para activar esta función en Siemens 840D, TRAORI se usa para habilitar RTCP en HEIDENHAIN TNC530, M128 se usa para habilitar RTCP. De esta manera, los usuarios pueden programar en una máquina herramienta de cinco ejes como una máquina de 3 coordenadas, y pueden agregar oportunamente instrucciones de rotación para ajustar la actitud entre la herramienta y la pieza de trabajo sin considerar el movimiento adicional causado por estas instrucciones de rotación.
En la programación de cinco ejes, se recomienda utilizar el vector de actitud de la herramienta en relación con el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo (WCS) para expresar la relación de actitud entre la pieza de trabajo y la herramienta. El resultado de este procesamiento es que los usuarios no tienen que considerar el tipo y la estructura específicos de la máquina herramienta de cinco ejes. El mismo programa de pieza de trabajo se puede procesar en diferentes tipos de máquinas herramienta de cinco ejes. La estructura de la herramienta se completa de forma completamente automática mediante el sistema CNC de cinco ejes.
Por ejemplo, 840D usa (A3, B3, C3) para expresar el vector de la herramienta; GNC61 de Dalian Koyo usa (VX, VY, VZ) para expresar la actitud del punto de punta de la herramienta que apunta al punto de control. bajo WCS (VX, VY, VZ) la longitud del vector no tiene requisitos especiales. Según las estadísticas, en todo el mundo, solo el 5% de las máquinas herramienta de cinco ejes se utilizan realmente para el procesamiento de enlaces de cinco ejes, como impulsores, palas, piezas estructurales aeroespaciales y otras piezas especiales, el 73% se utilizan para el procesamiento direccional de cinco ejes; como bloques de motor en forma de V, fabricación de moldes, etc., el procesamiento pentaédrico representa el 22% [1], como piezas de estructura de caja en máquinas herramienta.
El concepto de Marcos se utiliza en 840D para describir la pendiente espacial y el sistema de coordenadas.
La función PLANO se utiliza en el TNC530 para definir la pendiente de la operación de mecanizado. Por ejemplo: Utilice el ángulo espacial para definir el plano inclinado:
N50 plano espacial spa+27 spb+0 spc+45... Ángulo espacial A: ángulo de rotación SPA gira alrededor del eje X fijo del máquina herramienta; ángulo espacial B: ángulo de rotación SPB es la rotación alrededor del eje Y fijo de la máquina herramienta; ángulo espacial C: ángulo de rotación SPC es la rotación alrededor del eje Z fijo de la máquina herramienta; Además de la definición de ángulo espacial, el TNC530 también admite definiciones de ángulo de proyección, ángulo de Euler, tres puntos y otras definiciones de pendiente espacial.
GNC61 tiene un sistema de coordenadas G92 bajo el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo WCS. Este sistema de coordenadas es responsable del desplazamiento general del sistema de coordenadas definido por el usuario y se puede utilizar para expresar la referencia del dispositivo. . En el sistema de coordenadas G92, los usuarios pueden definir los sistemas de coordenadas G54, G55, G56, G57, G58 y G59, que se pueden utilizar para expresar los sistemas de coordenadas de múltiples piezas de trabajo bajo la misma referencia de fijación. GNC61 diseñó el sistema de coordenadas local del programa G52, que se encuentra debajo de G54-G59 y se puede girar o inclinar a voluntad. Es válido en el programa de mecanizado configurado. Una vez que se carga un nuevo programa, G52 se pondrá automáticamente a 0. GNC61 permite a los usuarios definir directamente G52 (ángulo espacial) en el programa para especificar un sistema de coordenadas inclinadas. Además, GNC61 también proporciona otras funciones integradas para la definición del sistema de coordenadas inclinadas, que incluyen: SG52_EULER, que especifica el sistema de coordenadas de rotación G52 a través de ángulos de Euler, que define la superficie de procesamiento mediante el uso de dos vectores; manera de especificar el sistema de coordenadas de rotación G52.
Además, basándose en la definición del plano inclinado, el sistema CNC de cinco ejes también debe admitir la orientación automática de la herramienta en una posición perpendicular al plano inclinado. El TNC530 de HEIDENHAIN dispone de tres métodos de procesamiento: MOVE, TRUN y STAY. En el modo MOVE, cuando RTCP está activado, la herramienta se orienta automáticamente, es decir, el punto de punta de la herramienta permanece inmóvil. En el modo TRUN, la herramienta se orienta automáticamente, pero RTCP no se activa, es decir, la herramienta solo oscila sin RTCP; movimiento de compensación; STAY significa que no se genera ningún movimiento, pero la cantidad de movimiento requerida correspondiente se guarda en la variable del sistema. Dalian Guangyang GNC61 En el modo de procesamiento automático, GNC61 admite dos instrucciones de orientación automática de la herramienta: pendiente vertical automática de la herramienta G200 sin RTCP; pendiente vertical automática de la herramienta G201 con RTCP;
Por lo general, en el estado predeterminado, el llamado sistema CNC de cinco ejes adopta una interpolación lineal de cinco ejes, es decir, el incremento ABC es igual al incremento lineal para la interpolación. Independientemente de si la interpolación lineal de cinco ejes RTCP está activada o no, el borde lateral de la herramienta no está directamente restringido, lo que puede hacer que el tamaño y la forma de la pieza formada por el borde lateral no cumplan con los requisitos. Por este motivo, los fabricantes de CNC suelen admitir también otras interpolaciones especiales de cinco ejes que limitan los bordes laterales.
5.1 Interpolación de vectores de herramientas planas
En los moldes de punzonado, existen una gran cantidad de requisitos para que las paredes laterales permanezcan planas; las piezas estructurales aeroespaciales de paredes delgadas también tienen una gran cantidad de cavidades. que requieren inclinación de la pared lateral. El procesamiento de fresado de ranuras de soldadura de piezas soldadas también tiene requisitos para fresar superficies inclinadas. 840D proporciona ORIVECT y G213 de GNC61 tiene las funciones anteriores. Normalmente esta función inicia RTCP automáticamente.
5.2 Interpolación restringida bi-spline
Es decir, al especificar la curva spline del punto de punta de la herramienta y luego otra curva spline que restringe la herramienta, el sistema CNC completará la restricción de las dos curvas spline Interpolación de superficies regladas. 840D proporciona ORICURVE y GNC61 proporciona G6.3X para lograr las funciones anteriores.
5.3 Interpolación cónica
Especifique el vector de herramienta para que se ejecute a lo largo de una superficie de cono específica. Esta función de interpolación es adecuada para procesar superficies de transición de conos entre conos y planos espaciales inclinados. ORICONCW\ORICONCCW\ORICONIO\ORICONTO proporcionado por 840D completa las funciones anteriores.
Compensación espacial del radio de la herramienta
Para el mecanizado de cinco ejes, RTCP desempeña el papel de compensación de la longitud de la herramienta. La compensación del radio de la herramienta de cinco ejes puede ajustar varios tipos de herramientas sin modificar los puntos de coordenadas de la superficie de la pieza de trabajo en el programa de mecanizado de cinco ejes, asegurando la forma correcta de la superficie de la pieza de trabajo. El sistema CNC de la serie 30i más avanzado de FANUC y el sistema 840D de gama alta de Siemens admiten las funciones anteriores.
Suavizado de velocidad de cinco ejes
En el mecanizado de cinco ejes, debido a la activación de RTCP y varios algoritmos especiales de cinco ejes, como la interpolación de vectores planos, la interpolación restringida bi-spline, etc., pueden causar fluctuaciones en la velocidad de cada eje de alimentación lineal. Estas fluctuaciones a veces causan vibraciones en la máquina herramienta, afectan la calidad del procesamiento de la superficie de las piezas y exceden el rango permitido de la máquina herramienta. Por esta razón, el sistema CNC de cinco ejes necesita ajustar suavemente la velocidad de cada eje. Actualmente, el sistema CNC de la serie 30i más avanzado de FANUC y el sistema 840D de gama alta de Siemens admiten las funciones anteriores.