8 Ovire pri razvoju petosne CNC tehnologije

Petosna obdelava je način obdelave CNC obdelovalnih strojev. Z uporabo linearnega interpolacijskega gibanja poljubnih 5 koordinat v X, Y, Z, A, B, C se strojno orodje, ki se uporablja za petosno obdelavo, običajno imenuje petosno strojno orodje ali petosni obdelovalni center. Toda ali res razumete petosno obdelavo?

Petosno CNC programiranje je abstraktno in težko za upravljanje

Triosni obdelovalni stroji imajo samo linearne koordinatne osi, medtem ko imajo petosni CNC obdelovalni stroji različne strukture; ista koda NC lahko doseže enak učinek obdelave na različnih triosnih CNC obdelovalnih strojih, vendar kode NC določenega petosnega obdelovalnega stroja ni mogoče uporabiti za vse vrste petosnih strojev. Poleg linearnega gibanja mora NC programiranje uskladiti tudi izračune, povezane z rotacijskim gibanjem, kot je pregled giba kota vrtenja, nelinearno preverjanje napak, izračun gibanja vrtenja orodja itd. Količina informacij, ki jih je treba obdelati, je zelo velika in NC programiranje je zelo abstrakten.

Delovanje in spretnosti programiranja petosnih CNC obdelav so tesno povezane. Če uporabnik obdelovalnemu stroju doda posebne funkcije, bo programiranje in delovanje bolj zapleteno. Samo z večkratno prakso lahko programer osvoji potrebno znanje in veščine. Pomanjkanje izkušenih programerjev je velika ovira pri popularizaciji petosne CNC tehnologije.

 

Zelo stroge zahteve za NC interpolacijski krmilnik in servo pogonski sistem

Gibanje petosnega obdelovalnega stroja je sinteza gibov petih koordinatnih osi. Dodajanje rotacijskih koordinat ne le poveča bremena interpolacijskih izračunov, ampak tudi majhne napake rotacijskih koordinat močno zmanjšajo natančnost obdelave. Zato se od krmilnika zahteva večja natančnost delovanja.

 

Kinematične značilnosti petosnega obdelovalnega stroja zahtevajo, da ima sistem servo pogona dobre dinamične lastnosti in velik razpon hitrosti.

 

Posebno pomembna je verifikacija NC programa petosnega CNC

Da bi izboljšali učinkovitost strojne obdelave, je nujno treba odpraviti tradicionalno kalibracijsko metodo "poskusne metode rezanja". Pri petosni CNC obdelavi je postalo zelo pomembno tudi preverjanje NC programov, saj so obdelovanci, ki jih običajno obdelujejo petosna CNC obdelovalna orodja, zelo dragi, kolizija pa je pogosta težava pri petosni CNC obdelavi: orodje zareže v obdelovanec; Trčenje obdelovanca pri zelo visoki hitrosti; trk med orodjem in obdelovalnim strojem, vpenjalom in drugo opremo v območju obdelave; trk med gibljivim delom obdelovalnega stroja in fiksnim delom ali obdelovancem. Pri petosnem CNC je kolizijo težko predvideti, zato mora kalibracijski program opraviti celovito analizo kinematike obdelovalnega stroja in krmilnega sistema.

Če sistem CAM zazna napako, se lahko pot orodja takoj obdela; toda če se med obdelavo najde napaka NC programa, poti orodja ni mogoče neposredno spremeniti kot pri triosnem CNC. Na triosnem obdelovalnem stroju lahko upravljavec stroja neposredno spremeni parametre, kot je polmer orodja. Pri petosni obdelavi situacija ni tako enostavna, saj imajo spremembe v velikosti in položaju orodja neposreden vpliv na nadaljnjo trajektorijo rotacijskega gibanja.

 

Kompenzacija polmera orodja

V petosnem povezovalnem NC programu je funkcija popravka dolžine orodja še vedno veljavna, vendar je popravek polmera orodja neveljaven. Pri rezkanju kontaktnega oblikovanja s cilindričnim rezkalnikom je treba sestaviti različne programe za rezkalnike različnih premerov. Noben od trenutno priljubljenih CNC sistemov ne more dokončati kompenzacije polmera orodja, ker datoteka ISO ne zagotavlja dovolj podatkov za ponoven izračun položaja orodja. Uporabnik mora med CNC obdelavo pogosto menjati orodje ali prilagoditi natančno velikost orodja. V skladu z običajnim postopkom obdelave je treba pot orodja poslati nazaj v sistem CAM za ponoven izračun. Posledično je učinkovitost celotnega postopka obdelave zelo nizka.

 

Kot odgovor na to težavo norveški raziskovalci razvijajo začasno rešitev, imenovano LCOPS (Low Cost Optimized Production Strategy, Low Cost Optimized Production Strategy). Podatki, potrebni za korekcijo poti orodja, se prenesejo iz CNC aplikacije v sistem CAM, izračunana pot orodja pa se pošlje neposredno v krmilnik. LCOPS zahteva, da tretja oseba zagotovi programsko opremo CAM, ki jo je mogoče povezati neposredno s CNC strojem, kamor se namesto kod ISO prenesejo sistemske datoteke CAM. Končna rešitev tega vprašanja je odvisna od uvedbe nove generacije krmilnih sistemov CNC, ki lahko prepoznajo datoteke modela obdelovanca v običajnih formatih (kot je STEP itd.) ali sistemske datoteke CAD.

 

Post procesor

Razlika med petosnim in triosnim obdelovalnim strojem je v tem, da ima dve rotacijski koordinati. Položaj orodja se pretvori iz koordinatnega sistema obdelovanca v koordinatni sistem obdelovalnega stroja, na sredini pa je potrebnih več transformacij koordinat. Z uporabo priljubljenega postprocesorskega generatorja na trgu je mogoče vnesti samo osnovne parametre obdelovalnega stroja za generiranje postprocesorja triosnega CNC obdelovalnega stroja. Za petosne CNC obdelovalne stroje trenutno obstajajo le nekateri izboljšani postprocesorji. Postprocesor petosnega CNC obdelovalnega stroja je treba še naprej razvijati.

 

Ko so tri osi povezane, položaja izhodišča obdelovanca na mizi stroja ni treba upoštevati v trajektoriji orodja, postprocesor pa lahko samodejno obravnava razmerje med koordinatnim sistemom obdelovanca in koordinato strojnega orodja. sistem. Za petosno povezovanje, na primer pri obdelavi na horizontalnem rezkalnem stroju s petosnim povezovanjem X, Y, Z, B in C, velikost položaja obdelovanca na vrtljivi mizi C in dimenzije položaja med B in C gramofoni, pri ustvarjanju poti orodja je treba upoštevati. Delavci običajno porabijo veliko časa za ukvarjanje s temi položajnimi razmerji pri vpenjanju obdelovancev. Če lahko postprocesor obdela te podatke, bo namestitev obdelovanca in obdelava poti orodja močno poenostavljena; samo vpnite obdelovanec na mizo, izmerite položaj in orientacijo koordinatnega sistema obdelovanca in te podatke vnesite v naknadno obdelavo. Po obdelavi poti orodja lahko dobite ustrezen NC program.

 

Nelinearne napake in problemi singularnosti

Zaradi uvedbe rotacijskih koordinat je kinematika petosnega CNC obdelovalnega stroja veliko bolj zapletena kot pri triosnem obdelovalnem stroju. Prvi problem, povezan z rotacijo, je nelinearna napaka. Nelinearno napako je treba pripisati programski napaki, ki jo je mogoče nadzorovati z zmanjšanjem razdalje korakov. V fazi predizračunavanja programer ne more poznati velikosti nelinearne napake, nelinearno napako pa je mogoče izračunati šele potem, ko postprocesor generira program strojnega orodja. Ta problem lahko reši linearizacija poti orodja. Nekateri nadzorni sistemi so zmožni linearizirati pot orodja med obdelavo, vendar se to običajno izvede v postprocesorju.

 

Druga težava, ki jo povzroča os vrtenja, je singularnost. Če je singularnost na skrajnem položaju rotacijske osi, bo majhno nihanje v bližini singularnosti povzročilo preobrat rotacijske osi za 180 stopinj, kar je precej nevarno.

 

Zahteve za CAD/CAM sisteme

Za delovanje pentaedrske obdelave se mora uporabnik zanašati na zrel sistem CAD/CAM in mora imeti izkušene programerje za upravljanje sistema CAD/CAM.

 

Velik vložek v nakup obdelovalnih strojev

Včasih je obstajal velik razkorak v cenah med petosnimi in triosnimi stroji. Zdaj je dodajanje rotacijske osi triosnemu strojnemu orodju v bistvu cena običajnega triosnega strojnega orodja, ki lahko uresniči funkcije večosnega strojnega orodja. Hkrati je cena petosnih obdelovalnih strojev le 30 % do 50 % višja od cene triosnih obdelovalnih strojev.

Poleg investicije v sam obdelovalni stroj je treba nadgraditi sistemsko programsko opremo CAD/CAM in postprocesor, da bodo ustrezali zahtevam petosne obdelave; kalibracijski program je treba nadgraditi tako, da lahko simulira celotno strojno orodje.