בשנים האחרונות, מרכזי עיבוד CNC של חמישה צירים נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר בתחומים שונים. ביישומים מעשיים, בכל פעם שאנשים נתקלים בבעיה של יעילות גבוהה ואיכותית של חלקים מורכבים בעלי צורה מיוחדת, טכנולוגיית הצמדה של חמישה צירים היא ללא ספק אמצעי חשוב לפתרון בעיות כאלה. יותר ויותר יצרנים נוטים לחפש ציוד בעל חמישה צירים כדי לעמוד ביעילות גבוהה ובאיכות גבוהה. אבל, האם אתה באמת יודע מספיק על עיבוד חמישה צירים?
01
המבנה המכני של כלי המכונה בעל חמישה צירים
כדי להבין באמת עיבוד של חמישה צירים, עלינו להבין תחילה מהו כלי מכונה בעל חמישה צירים. כלי מכונה בעל חמישה צירים (עיבוד 5 צירים), כפי שהשם מרמז, מתייחס להוספת שני צירים סיבוביים לשלושת הצירים הליניאריים הנפוצים של X, Y ו-Z. שני צירי הסיבוב בשלושת A, B ו-C לציר יש מצבי תנועה שונים כדי לעמוד בדרישות הטכניות של מוצרים שונים.
במונחים של התכנון המכני של מרכז העיבוד של 5-ציר, יצרני כלי מכונות תמיד היו מחויבים ללא הרף לפתח מצבי תנועה חדשים כדי לעמוד בדרישות השונות. בהתבסס על הסוגים השונים של כלי מכונות חמישה צירים הקיימים כיום בשוק, למרות שישנם סוגים שונים של מבנים מכניים, ישנם בעיקר הסוגים הבאים:
1. שתי קואורדינטות סיבוב שולטות ישירות בכיוון ציר הכלי (צורת ראש נדנוד כפול).
תְמוּנָה
2. שני צירי הקואורדינטות נמצאים בראש הכלי, אך ציר הסיבוב אינו מאונך לציר הליניארי (סוג ראש נפול).
3. שתי קואורדינטות הסיבוב שולטות ישירות בסיבוב החלל (צורת פטיפון כפול).
4. שני צירי הקואורדינטות נמצאים על הטבלה, אך ציר הסיבוב אינו מאונך לציר הליניארי (סוג טבלה מנוסה).
תְמוּנָה
5. אחת משתי קואורדינטות הסיבוב פועלת על הכלי, והשנייה פועלת על חומר העבודה (מטוטלת אחת וסיבוב אחד).
*מונח: אם ציר הסיבוב אינו מאונך לציר הליניארי, הוא נחשב לציר "צולל".
לאחר שראיתי את כלי המכונות עם חמישה צירים עם המבנים האלה, אני מאמין שעלינו להבין מה ואיך זזים המכונות עם חמשת הצירים. עם זאת, אילו מאפיינים יכול להראות מבנה כלי מכונה כה מגוון במהלך העיבוד? בהשוואה לכלי מכונות תלת צירים מסורתיים, מה הם היתרונות? לאחר מכן, בואו נסתכל על נקודות האור של כלי המכונה בעל חמישה צירים.
02
היתרונות הרבים של עיבוד חמישה צירים
אם כבר מדברים על המאפיינים של כלי מכונות חמישה צירים, יש צורך להשוות אותם עם ציוד תלת צירים מסורתי. ציוד עיבוד תלת-צירי נפוץ יחסית בייצור, וישנן מספר צורות כגון אנכי, אופקי וגאנטרי. שיטות עיבוד נפוצות כוללות עיבוד קצה קצה טחנת קצה ועיבוד קצה צד. פרופילים של סכינים עם קצה כדור וכו'. אבל לא משנה לאיזו צורה או שיטה יש תכונה משותפת, כלומר, כיוון ציר הכלי נשאר ללא שינוי במהלך תהליך העיבוד, וכלי המכונה יכול להשיג את הכלי רק בחלל הקרטזיאני קואורדינטות באמצעות אינטרפולציה של שלושת הצירים הליניאריים של תנועת X, Y ו-Z. במחלקה. לכן, כאשר מתמודדים עם המוצרים הבאים, נחשפים החסרונות של כלי מכונות תלת צירים, כגון יעילות נמוכה, איכות פני שטח ירודה ואפילו חוסר יכולת לעבד.
בהשוואה לציוד עיבוד CNC תלת צירים, לכלי מכונת CNC עם חמישה הצמדה יש את היתרונות הבאים:
1. שמור על הכלי במצב החיתוך הטוב ביותר ושפר את תנאי החיתוך
כפי שמוצג באיור לעיל, במצב חיתוך תלת צירים באיור השמאלי, כאשר כלי החיתוך נע לחלק העליון או לקצה חומר העבודה, מצב החיתוך מתדרדר בהדרגה. כדי לשמור על תנאי חיתוך אופטימליים גם כאן, נדרש שולחן סיבובי. ואם אנחנו רוצים לעבד לחלוטין מישור לא סדיר, יש לסובב את הטבלה מספר פעמים לכיוונים שונים. ניתן לראות שכלי המכונה בעל חמישה צירים יכול גם למנוע את המצב שמהירות קו נקודת המרכז של חותך כרסום קצה הכדור היא 0, ולהשיג איכות פני שטח טובה יותר.
2. הימנע ביעילות מהפרעות לכלי
כפי שמוצג באיור שלמעלה, עבור חלקים כגון אימפלרים, להבים ובליסטים המשמשים בתחום התעופה והחלל, הציוד בעל שלושת הצירים אינו יכול לעמוד בדרישות התהליך עקב הפרעות. ניתן להסתפק בכלי המכונה בעל חמישה צירים. במקביל, כלי המכונה בעל חמישה צירים יכול להשתמש גם בכלים קצרים יותר לעיבוד, לשפר את קשיחות המערכת, להפחית את מספר הכלים ולהימנע מייצור של כלים מיוחדים. עבור בעלי העסקים שלנו, זה אומר שמבחינת עלויות הכלים, כלי המכונה בעל חמישה צירים יחסוך לכם כסף!
3. צמצם את מספר זמני ההידוק, והשלם עיבוד חמישה צדדים בהידוק אחד
כפי שמוצג באיור לעיל, ניתן לראות שמרכז העיבוד בעל חמישה צירים יכול גם להפחית את המרת המדדים ולשפר את דיוק העיבוד. בעיבוד בפועל, נדרשת הידוק אחד בלבד, וקל יותר להבטיח את דיוק העיבוד. במקביל, עקב קיצור שרשרת התהליך וצמצום מספר הציוד במרכז העיבוד החמש צירי, מצטמצמים גם מספר המתקנים, שטח הסדנא ועלויות אחזקת הציוד. זה אומר שאתה יכול להשתמש בפחות מתקנים, פחות שטחי סדנא ועלויות תחזוקה כדי להשלים עיבוד יעיל יותר ואיכותי יותר!
4. שפר את איכות ויעילות העיבוד
כפי שמוצג באיור, ניתן לחתוך את כלי המכונה בעל חמישה צירים עם הקצה הצדדי של הכלי, ויעילות העיבוד גבוהה יותר.
5. לקצר את שרשרת תהליכי הייצור ולפשט את ניהול הייצור
העיבוד המלא של כלי מכונת CNC עם חמישה צירים מקצר מאוד את שרשרת תהליכי הייצור, מה שיכול לפשט את ניהול הייצור, תכנון ותזמון. ככל שחומר העבודה מורכב יותר, כך היתרונות שלו ברורים יותר על פני שיטות ייצור מסורתיות עם תהליכים מבוזרים.
6. קצר את מחזור פיתוח המוצר החדש
עבור ארגונים בתחומי תעופה וחלל, רכב ואחרים, לחלקי מוצר חדשים ותבניות דפוס יש צורות מורכבות ודרישות דיוק גבוהות. לכן, ניתן להשתמש במרכזי עיבוד CNC בעלי חמישה צירים בעלי גמישות גבוהה, דיוק גבוה, אינטגרציה גבוהה ויכולות עיבוד מלאות. זה יכול לפתור את בעיות הדיוק והמחזוריות של עיבוד חלקים מורכבים בתהליך פיתוח מוצר חדש, לקצר מאוד את מחזור הפיתוח ולשפר את אחוזי ההצלחה של מוצרים חדשים.
לסיכום, לכלי המכונה בעל חמישה צירים יש יותר מדי יתרונות, אך בקרת הגישה של כלי המכונה בעל חמישה צירים, מערכת ה-CNC, תכנות ה-CAM והעיבוד שלאחר הם הרבה יותר מסובכים מאשר כלי המכונה בעל שלושת הצירים! יחד עם זאת, כאשר אנו מדברים על מכונות חמישה צירים, עלינו לדבר על הבעיה של חמישה צירים אמיתיים ושקריים. כולנו יודעים שההבדל הגדול ביותר בין חמש צירים אמיתי לשקר הוא פונקציית RTCP. עם זאת, מהו RTCP, כיצד הוא נוצר וכיצד ליישם אותו? לאחר מכן, בואו נסתכל על RTCP בפירוט על ידי שילוב של המבנה של כלי המכונה והעיבוד שלאחר התכנות כדי להבין את הפנים האמיתיות שלו.
03
לגבי RTCP
RTCP, במערכת ה-CNC היוקרתית עם חמישה צירים, חושב ש-RTCP היא נקודת הכלי המסובבת, שהיא מה שאנו מכנים לעתים קרובות נקודת קצה הכלי הבאה. בעיבוד חמישה צירים, כאשר רודפים אחר המסלול של נקודת קצה הכלי והיחס בין הכלי לחומר העבודה, נוצרת תנועה נוספת של נקודת קצה הכלי עקב התנועה הסיבובית. נקודות הבקרה של מערכת ה-CNC לרוב אינן חופפות לנקודות קצה הכלי, ולכן על מערכת ה-CNC לתקן אוטומטית את נקודות הבקרה כדי להבטיח שנקודות קצה הכלים נעות בהתאם למסלול שנקבע. בתעשייה, טכנולוגיה זו נקראת גם TCPM, TCPC או RPCP. למעשה, הגדרות הפונקציות של שמות אלו דומות ל-RTCP. באופן קפדני, פונקציית RTCP משמשת במבנה ראש הנדנדה הכפול, ונקודת המרכז של סיבוב ראש הנדנדה משמשת לפיצוי. הפונקציה הדומה ל-RPCP מיושמת בעיקר על כלי המכונה בצורה של פטיפון כפול, והיא מפצה על השינוי בקואורדינטות הציר הליניארי שנגרם על ידי סיבוב חומר העבודה. למעשה, לפונקציות אלו מטרה זהה לפי מסלולים שונים, שכולם לשמור על נקודת מרכז הכלי ונקודת המגע בפועל בין הכלי למשטח חומר העבודה ללא שינוי. לכן, לנוחות הביטוי, מאמר זה מאחד סוג זה של טכנולוגיה כטכנולוגיית RTCP.
אז איך נוצרה פונקציית RTCP? לפני שנים רבות, כאשר כלי מכונות עם חמישה צירים הפכו לפופולריים בשוק לראשונה, הרעיון של RTCP זכה להילוך על ידי יצרני כלי מכונות. באותה תקופה, הפונקציה של RTCP הייתה יותר כמו גימיק למען הטכנולוגיה, ויותר אנשים התלהבו והתלהבו מהטכנולוגיה עצמה. למעשה, הפונקציה של RTCP היא בדיוק הפוכה. זו לא רק טכנולוגיה טובה, אלא גם טכנולוגיה טובה שיכולה להביא יתרונות ולייצר ערך ללקוחות. עבור מכונות עם טכנולוגיית RTCP (כלומר, מה שנקרא מכונות חמש צירים אמיתיות בסין), המפעיל אינו צריך ליישר במדויק את חומר העבודה עם קו הציר של הפטיפון, ולהדק אותו כלאחר יד. כלי המכונה מפצה אוטומטית על ההיסט, ומצמצם מאוד את זמן העזר ומשפר את העיבוד. דיוק. יחד עם זאת, העיבוד לאחר העיבוד קל לביצוע, כל עוד הקואורדינטות והווקטורים של נקודת קצה הכלי מופקים. כפי שאמרנו קודם, מבחינת המבנה המכני, לכלי מכונת CNC חמישה צירים יש בעיקר מבנים כמו ראשי נדנדה כפולים, פטיפונים כפולים ותנופה אחת וסיבוב אחד.
להלן ניקח כדוגמה את מערכת ה-CNC בעלת חמישה צירים המתקדמת עם פטיפון כפול כדי להציג את פונקציית RTCP בפירוט.
הגדירו את המושג של הציר הרביעי והציר החמישי בכלי המכונה בעל חמשת הצירים: סיבוב הציר הרביעי משפיע על יחס הציר החמישי במבנה השולחן הסיבובי הכפול, וסיבוב הציר החמישי אינו יכול להשפיע על הגישה של הציר הרביעי. הציר החמישי הוא קואורדינטת הסיבוב בציר הרביעי.
ובכן, לאחר קריאת ההגדרה, בואו נסביר אותה. כפי שמוצג באיור שלמעלה, הציר הרביעי של כלי המכונה הוא ציר A, והציר החמישי הוא ציר C. חומר העבודה ממוקם על הפטיפון בציר C. כאשר ציר A של ציר 4 מסתובב, מכיוון שציר C מותקן על ציר A, גם היציבה של ציר C תושפע. באותו אופן, עבור חומר העבודה שאנו שמים על הפטיפון, אם נתכנת את חיתוך מרכז הכלי, שינוי קואורדינטת הסיבוב יוביל בהכרח לשינוי קואורדינטות X, Y, Z של הציר הליניארי, וכתוצאה מכך תזוזה יחסית. על מנת לבטל את התזוזה הזו, הכלי המכונה חייב לפצות אותה, ו-RTCP היא פונקציה המיוצרת כדי לבטל את הפיצוי הזה.
אז איך כלי המכונה מפצה על הקיזוז הזה? לאחר מכן, בואו ננתח כיצד היסט זה נוצר.
על פי האמור לעיל, כולנו יודעים שההיסט של קואורדינטות הציר הליניארי נגרם משינוי קואורדינטות הסיבוב. אז חשוב במיוחד לנתח את מרכז הסיבוב של ציר הסיבוב. עבור מכונה בעלת מבנה פטיפון כפול, נקודת הבקרה של ציר C, כלומר הציר החמישי, נמצאת בדרך כלל במרכז הסיבוב של שולחן המכונה. עבור הציר הרביעי, נקודת האמצע של הציר הרביעית נבחרה בדרך כלל כנקודת הבקרה.
על מנת לממש בקרת חמישה צירים, מערכת הבקרה המספרית צריכה לדעת את הקשר בין נקודת הבקרה של הציר החמישי לנקודת הבקרה של הציר הרביעי. כלומר, המצב ההתחלתי (0 מיקום הצירים A ו-C של כלי המכונה), וקטור המיקום [U, V, W] של נקודת הבקרה של הציר החמישי במערכת הקואורדינטות המסתובבת של הציר הרביעי שבו נקודת הבקרה של הציר הרביעי היא המקור. יחד עם זאת, יש צורך גם לדעת את המרחק בין ציר A ו-C. עבור מכונת פטיפון כפולה, דוגמה מוצגת באיור למטה.
אם כבר מדברים על זה, אתה יכול לראות שבמכונות עם פונקציית RTCP, מערכת הבקרה שומרת את מרכז הכלי במיקום המתוכנת כל הזמן. במקרה זה, התכנות הוא עצמאי ובלתי תלוי בקינמטיקה של המכונה. כאשר אתה מתכנת על כלי מכונה, אתה לא צריך לדאוג לגבי תנועת המכונה ואורך הכלי, כל מה שאתה צריך לחשוב עליו הוא התנועה היחסית בין הכלי לחומר העבודה. שאר מערכת בקרת העבודה תעשה זאת עבורך. לדוגמה:
כפי שמוצג באיור לעיל, כאשר פונקציית RTCP אינה כבויה, מערכת הבקרה אינה מתחשבת באורך הכלי. הכלי מסתובב סביב מרכז הציר. קצה הסכין יזוז ממקומו ולא יהיה קבוע יותר.
כפי שמוצג באיור למעלה, כאשר פונקציית RTCP מופעלת, מערכת הבקרה משנה רק את כיוון הכלי, ומיקום קצה הכלי נשאר ללא שינוי. תנועות הפיצוי הדרושות בצירי X, Y, Z מחושבות אוטומטית.
ואיך פותרים את הבעיה של היסט קואורדינטות ציר ליניארי עבור מכונות חמישה צירים ומערכות CNC שאין להן RTCP? אנו יודעים שכלי מכונות ומערכות CNC עם חמישה צירים רבים בסין הם חמישה צירים מזויפים. מה שנקרא חמישה צירים מזויף מתייחס למעשה לכלי מכונות ללא פונקציית RTCP. חמש הצירים האמיתיים והלא נכון אינם מבוססים על המראה או אם חמשת הצירים קשורים. אתה חייב לדעת שניתן להשתמש בחמישה צירים מזויפים גם להצמדה של חמישה צירים. ההבדל בין חמשת הצירים המזויפים הוא שאין לו את אלגוריתם חמשת הצירים האמיתי RTCP, מה שאומר שתכנות חמשת הצירים המזויף צריך לקחת בחשבון את אורך המטוטלת של הציר ואת מיקום השולחן המסתובב. המשמעות היא שכאשר מתכנתים עם מערכת CNC מזויפת עם חמישה צירים וכלי מכונה, יש צורך להסתמך על תכנות CAM וטכנולוגיית עיבוד לאחר כדי לתכנן את נתיב הכלי מראש.
עבור אותו חלק, אם הכלי משתנה או הכלי משתנה, יש לבצע שוב תכנות CAM ועיבוד לאחר מכן. וכלי המכונה הכוזבים עם חמישה צירים צריך להבטיח שחומר העבודה נמצא במרכז הסיבוב של שולחן העבודה בעת הידוק חומר העבודה. עבור המפעיל, זה אומר שנדרש זמן רב להידוק ויישור, ולא ניתן להבטיח את הדיוק. אפילו עבור עיבוד עיבוד אינדקס, חמש הציר המזויף הוא הרבה צרות. חמש הציר האמיתי צריך רק להגדיר מערכת קואורדינטות, ורק צריך הגדרת כלי אחת כדי להשלים את העיבוד.
האיור שלהלן לוקח את הגדרות עורך הפוסט-עיבוד של NX כדוגמה כדי להמחיש את טרנספורמציה הקואורדינטות של חמשת הציר המזויף:
כפי שמוצג באיור שלמעלה, חמש הציר הכוזב מסתמך על טכנולוגיית עיבוד לאחר כדי להציג את יחסי המיקום המרכזי בין הציר הרביעי לציר החמישי של כלי המכונה כדי לפצות על תזוזה של ציר הסיבוב לקואורדינטות הציר הליניארי. . תוכנית ה-CNC X, Y ו-Z שנוצרת על ידה לא רק מתכנתת את נקודת הגישה, אלא כוללת גם את הפיצוי הדרוש על צירי X, Y ו-Z.
התוצאה של עיבוד כזה לא רק תוביל לדיוק עיבוד לא מספיק וליעילות נמוכה, אלא גם התוכנית שנוצרה אינה אוניברסלית, ועלות העבודה הנדרשת היא גם גבוהה. יחד עם זאת, מכיוון שפרמטרי הסיבוב של כל כלי מכונה שונים, חייבים להיות קבצים מתאימים לאחר עיבוד, מה שיגרום גם לאי נוחות רבה לייצור. יתר על כן, לא ניתן לשנות את התוכנית שנוצרה של חמשת הצירים המזויפים, וזה בעצם בלתי אפשרי לממש תכנות ידני של חמשת הצירים. יחד עם זאת, מכיוון שאין פונקציית RTCP, לא ניתן להשתמש בפונקציות מתקדמות רבות של חמישה צירים הנגזרות ממנה, כמו פונקציית פיצוי כלי חמשת הצירים.
למעשה, עבור כלי מכונה עם חמישה צירים, זה רק כלי עבורנו להשיג תוצאות עיבוד, ואין הבחנה בין אמת לשקר. הדבר החשוב הוא שהטכנולוגיה שלנו קובעת באיזו שיטה לבחור לעיבוד. באופן יחסי, כלי מכונות אמיתיים בעלי חמישה צירים הם חסכוניים יותר.
