Основни технически точки на 5-осно CNC обработване

Основните технически точки на 5-осовия обработващ център с ЦПУ върху пет ключови измерения: точност на контрола на движението, планиране на траекторията на инструмента, адаптиране на приспособлението и работния захват, компенсиране на грешки и управление на стабилността на процеса. Тъй като няма две еднакви задачи, тези пет измерения не могат да бъдат приложени като универсален-размер-подходящ-всички контролен списък – специфичните параметри на процеса трябва да бъдат персонализирани, за да съответстват на материала и структурната сложност на всеки детайл, което е точно защо 5-осното програмиране и настройка изискват по-задълбочено ниво на експертен опит в процеса, отколкото по-простата 3-осна работа.

Едновременен много{0}}контрол на синхронизиране на осите

Цялата стойност на 5-осната обработка зависи от това колко плътно машината може да поддържа осите си да се движат в крак една с друга, поради което синхронизирането стои в горната част на списъка:

Трите линейни оси и двете въртящи се оси трябва да постигнат синхронизирана интерполация на-ниво на милисекунди. Ротационните оси се нуждаят от оптични или магнитни мащабни енкодери със затворен-контур, така че точността на откриване на ъглово изместване да остане в рамките на ±5 ъглови секунди - толеранс, достатъчно стегнат, за да предотврати пре-срязване или недостатъчно-срязване на повърхността, което иначе би причинило забавянето на синхронизацията между осите върху извита повърхност.

Ротационните оси трябва да бъдат настроени с двойна защита под формата както на софтуерни ограничения, така и на хардуерни ограничения, а отместването на началния-ос на въртене трябва да се калибрира отново по редовен график, за да се елиминира натрупаната грешка при позициониране, преди да се натрупа при повтарящи се задачи.

Управление на производителността на шпиндела

Шпинделът е мястото, където всъщност се генерират силите на рязане, така че неговата собствена прецизност трябва да е в крак с всичко, което правят ротационните оси:

Високо{0}}скоростните машинни шпиндели трябва да отговарят на степен на динамичен баланс от G2,5 или по-добра, което избягва вибрациите, които идват с висока-скорост на въртене и които иначе биха изтласкали грапавостта на повърхността извън спецификацията.

Конусният отвор на шпиндела трябва редовно да се проверява за радиално биене с лазерен интерферометър, за да се гарантира, че радиалното биене при затягане на BT- или HSK-стандартните държачи за инструменти остава в рамките на 0,002 mm - малко число, но има голям ефект върху качеството на завършване, след като режете повърхности със свободна-форма.

Пост{0}}адаптиране на процесора

Мостът между CAM софтуера и физическата машина е пост-процесорът, а на 5-осна машина той не може да бъде общ:

Трябва да бъде изграден специален пост{0}}процесор за специфичния структурен тип на машината - независимо дали това е двойна-цапфа (двойна въртяща се маса), двойна-въртяща се-глава или конфигурация -плюс-въртяща се-глава - за преобразуване на генерираните данни за местоположението на ножа (CL) чрез CAM софтуер в NC код, който действително отговаря на кинематиката на целевата машина.

Пост-процесорът също трябва да бъде конфигуриран с параметри за ограничение на движението-на инструмента, така че ротационните оси никога да не се опитват да се преместят извън безопасния диапазон на движение на машината по начин, който може да предизвика сблъсък.

Стратегия за повърхностна обработка

Начинът, по който се генерира траекторията на инструмента, има пряко отношение както към качеството на повърхността, така и към времето на цикъла:

За сложни повърхности със свободна{0}}форма истинското 5-осно едновременно фрезоване трябва да бъде предпочитаният подход пред 3+2 позиционното фрезоване. Това изисква постоянна-височина-височина (еднаква остатъчна височина) път-алгоритъм за планиране, който поддържа остатъчната височина на повърхността на не повече от една-трета от необходимата грапавост на повърхността на детайла – граница, която дава на завършващия пас достатъчно място, за да достигне надеждно спецификацията.

Трябва също да се конфигурира оптимизация за изглаждане на вектора-на инструмента, тъй като резките промени в ъгъла-на оста на инструмента са често срещан източник на вибрации на машината. Обичайните подходи за изглаждане включват линейни-оси на инструмента за преход и изглаждане на осите на инструмента със сплайн-крива, като и двата улесняват машината при промени в посоката, вместо да налагат внезапно преориентиране.

Контрол на въвеждане-влизане и-извеждане

Начинът, по който инструментът се приближава и напуска разреза, има значение точно толкова, колкото и пътят по самата повърхност:

Трябва да се избягва вертикално потапяне; вместо това спираловидно навлизане или тангенциално дъгово навлизане е предпочитаният подход, тъй като и двата намаляват ударното натоварване върху инструмента в момента на зацепване.

При прибиране ъгълът между оста на инструмента и нормалата на обработената повърхност трябва да се поддържа на 30 градуса или повече, което предотвратява надраскването на инструмента или маркирането на повърхност, която вече е завършена.

Принципи за адаптиране на приспособлението

Стратегията за захващане трябва да бъде съобразена с геометрията на детайла, а не само с неговия размер:

Тънкостенните детайли трябва да се държат с вакуумни патронници или гъвкави приспособления, като се избягва деформацията, която твърдото затягане има тенденция да въвежда в част с малка присъща твърдост.

За захващане на-ос на въртене трябва да се използва приспособление за-насочване, което гарантира, че коаксиалността между центъра на въртене на детайла и въртящата се ос на машината остава в рамките на 0,01 mm.

Проверка на стабилността на работното захващане

Дори добре{0}}избраното приспособление трябва да бъде потвърдено, преди да бъде доверено за производствено производство:

Софтуерът за симулация-на сила на рязане трябва да се използва, за да се провери предварително твърдостта на работното захващане, за да се предотврати всяко изместване на детайла по време на действителния процес на рязане.

Големите детайли трябва да бъдат снабдени с допълнителни опори за противодействие на преобръщащия момент, генериран по време на 5-осова обработка, предотвратявайки нестабилността на настройката на приспособлението по средата на цикъла.

Прецизността на 5-осова машина не е само въпрос на добър дизайн - тя зависи от постоянен режим на компенсация в три източника на грешки:

Компенсация на геометрична грешка: Лазерен интерферометър се използва за измерване на хлабината и грешката на праволинейността на всяка ос и резултатите се компенсират чрез параметрите на CNC системата, като точността на компенсацията се поддържа в рамките на 0,001 mm.

Компенсация на термична грешка: Температурните сензори се разполагат, за да наблюдават повишаването на топлината в шпиндела и направляващите, и е изграден математически модел на термична деформация, за да осигури компенсация в-реално време, намалявайки дрейфа в точността-на обработка, който иначе би причинила термичната деформация в дългосрочен план.

Компенсация на грешката на инструмента: Устройството за предварително настройване на инструмента се използва за измерване на грешката на дължината и диаметъра на всеки инструмент, като резултатите автоматично се подават в системата за ЦПУ, за да се компенсира отклонението в размерите, въведено от износването на инструмента.

Съвпадение на параметрите на рязане

Изборът на параметри трябва да отговаря на това колко труден е материалът за рязане:

За трудни --обработваеми материали като титанови сплави и суперсплави, препоръчителната комбинация от параметри е ниско подаване на зъб (0,05–0,2 mm/z) в комбинация с умерена скорост на рязане (50–100 m/min).

За лесни --за рязане материали като алуминиеви сплави, вместо това може да се използва по-високо подаване на зъб (0,2–0,5 mm/z), съчетано с висока скорост на рязане (1000–3000 m/min).

Адаптиране на режещата течност

Стратегията за охлаждащата течност е друга променлива, която трябва да се промени според материала:

Обработването на трудни материали изисква флуид за рязане под високо-налягане (налягане, по-голямо или равно на 70 бара), съчетано с въздушен пистолет за издухване на стружки, предотвратявайки натрупването на стружки, което иначе би могло да причини вторично рязане.

При обработката на алуминиеви сплави трябва- да се използва флуид за рязане, който не съдържа хлор, за да се предотврати корозия върху повърхността на детайла.

В-инспекция и корекция на процеса

Ранното улавяне на отклонение -, а не след като е готова цяла партида -, е това, което поддържа 5-осния процес постоянен във времето:

Вградената в машината-контактна-задействаща сонда се използва за завършване на първата-проверка на артикула, като отклоненията в размерите се компенсират автоматично.

За детайли с висока{0}}прецизност трябва също така да се извърши пълна проверка на размерите на офлайн координатно-измервателна машина (CMM), като резултатите се използват за коригиране на параметрите за последващи цикли на обработка.

 

Всички операции по пускане в експлоатация и машинна обработка трябва да се извършват от персонал, притежаващ подходящата квалификация за работа с CNC машинно оборудване. Забранено е на неупълномощен персонал да работи с машината, за да се предпазят от рискове за безопасността като сблъсъци и наранявания от високо-въртящи се компоненти. Взети като цяло, тези пет измерения - контрол на движението, планиране на траекторията на инструмента, работно задържане, компенсиране на грешки и стабилност на процеса - са това, което отделя една 5-осна програма, която просто се изпълнява, от такава, която последователно предоставя строги толеранси и повърхностни покрития, за които технологията е избрана на първо място.