8 موانع در توسعه فناوری CNC پنج محوره

ماشینکاری پنج محوره یک حالت پردازش ماشین ابزار CNC است. با استفاده از حرکت درونیابی خطی هر 5 مختصات در X، Y، Z، A، B، C، ماشین ابزار مورد استفاده برای ماشینکاری پنج محور معمولاً ماشین ابزار پنج محور یا مرکز ماشینکاری پنج محور نامیده می شود. اما آیا واقعاً ماشینکاری پنج محوره را درک می کنید؟

برنامه نویسی CNC پنج محور انتزاعی است و کار با آن دشوار است

ماشین ابزارهای سه محوره فقط دارای محورهای مختصات خطی هستند، در حالی که ماشین ابزارهای پنج محوره CNC ساختارهای مختلفی دارند. کد NC یکسان می تواند اثر پردازش یکسانی را در ماشین ابزارهای CNC سه محوره مختلف به دست آورد، اما کد NC یک ماشین ابزار پنج محور خاص را نمی توان برای همه انواع ماشین های پنج محوری اعمال کرد. برنامه نویسی NC علاوه بر حرکت خطی، نیاز به هماهنگی محاسبات مربوط به حرکت چرخشی نیز دارد، مانند بازرسی ضربه زاویه چرخش، بررسی خطای غیرخطی، محاسبه حرکت چرخش ابزار و غیره. مقدار اطلاعاتی که باید پردازش شود بسیار زیاد است و برنامه نویسی NC فوق العاده انتزاعی است

مهارت های عملیاتی و برنامه نویسی ماشینکاری پنج محوره CNC ارتباط نزدیکی با هم دارند. اگر کاربر عملکردهای خاصی را به ماشین ابزار اضافه کند، برنامه نویسی و عملیات پیچیده تر خواهد شد. تنها با تمرین مکرر، اپراتورهای برنامه نویسی می توانند بر دانش و مهارت های لازم تسلط یابند. فقدان اپراتورهای برنامه نویسی باتجربه مانع بزرگی در راه رواج فناوری CNC پنج محوره است.

 

الزامات بسیار سختگیرانه در کنترل کننده درون یابی NC و سیستم درایو سروو

حرکت ماشین ابزار پنج محوره ترکیبی از حرکات پنج محور مختصات است. افزودن مختصات چرخشی نه تنها بار محاسبات درون یابی را افزایش می دهد، بلکه خطاهای کوچک مختصات چرخشی نیز دقت ماشینکاری را تا حد زیادی کاهش می دهد. بنابراین، کنترل کننده باید دقت عملکرد بالاتری داشته باشد.

 

ویژگی های سینماتیکی ماشین ابزار پنج محوره نیازمند این است که سیستم درایو سروو دارای ویژگی های دینامیکی خوب و محدوده سرعت زیاد باشد.

 

تأیید برنامه NC CNC پنج محوره از اهمیت ویژه ای برخوردار است

به منظور بهبود کارایی ماشینکاری، حذف روش کالیبراسیون سنتی "روش برش آزمایشی" ضروری است. در ماشین‌کاری پنج محوره CNC، تأیید برنامه‌های NC نیز بسیار مهم شده است، زیرا قطعات کار معمولاً توسط ماشین‌آلات پنج محوره CNC پردازش می‌شوند، بسیار گران هستند و برخورد یک مشکل رایج در ماشین‌کاری پنج محوره CNC است: برش ابزار داخل قطعه کار؛ برخورد با قطعه کار با سرعت بسیار بالا؛ برخورد بین ابزار و ماشین ابزار، وسایل و سایر تجهیزات در محدوده پردازش؛ برخورد قطعه متحرک روی ماشین ابزار و قطعه ثابت یا قطعه کار. در CNC پنج محوره، پیش بینی برخورد دشوار است و برنامه کالیبراسیون باید تجزیه و تحلیل جامعی از سینماتیک ماشین ابزار و سیستم کنترل انجام دهد.

اگر سیستم CAM خطایی را تشخیص دهد، مسیر ابزار را می توان بلافاصله پردازش کرد. اما اگر یک خطای برنامه NC در حین ماشینکاری پیدا شود، مسیر ابزار را نمی توان مستقیماً مانند CNC سه محوره تغییر داد. در یک ماشین ابزار سه محوره، اپراتور ماشین می تواند به طور مستقیم پارامترهایی مانند شعاع ابزار را تغییر دهد. در ماشینکاری پنج محوره، وضعیت چندان ساده نیست، زیرا تغییرات در اندازه و موقعیت ابزار تأثیر مستقیمی بر مسیر حرکت چرخشی بعدی دارد.

 

جبران شعاع ابزار

در برنامه NC پیوند پنج محوره، تابع جبران طول ابزار هنوز معتبر است، اما جبران شعاع ابزار نامعتبر است. هنگامی که آسیاب فرمینگ تماسی با یک فرز استوانه ای انجام می شود، برنامه های مختلفی برای برش های با قطرهای مختلف باید تدوین شود. هیچ یک از سیستم های رایج CNC نمی توانند جبران شعاع ابزار را کامل کنند، زیرا فایل ISO داده های کافی برای محاسبه مجدد موقعیت ابزار را ارائه نمی دهد. کاربر باید ابزار را مرتباً تغییر دهد یا اندازه دقیق ابزار را در حین ماشینکاری CNC تنظیم کند. طبق روال پردازش عادی، مسیر ابزار باید برای محاسبه مجدد به سیستم CAM برگردانده شود. در نتیجه، بازده کل فرآیند پردازش بسیار پایین است.

 

در پاسخ به این مشکل، محققان نروژی در حال توسعه یک راه حل موقت به نام LCOPS (استراتژی تولید بهینه هزینه کم، استراتژی تولید بهینه با هزینه کم) هستند. داده های مورد نیاز برای تصحیح مسیر ابزار از برنامه CNC به سیستم CAM منتقل می شود و مسیر ابزار محاسبه شده مستقیماً به کنترل کننده ارسال می شود. LCOPS به شخص ثالث نیاز دارد تا نرم افزار CAM را ارائه دهد که می تواند مستقیماً به دستگاه CNC متصل شود، جایی که فایل های سیستم CAM به جای کدهای ISO منتقل می شوند. راه حل نهایی این موضوع به معرفی نسل جدیدی از سیستم های کنترل CNC بستگی دارد که می توانند فایل های مدل قطعه کار را در فرمت های رایج (مانند STEP و غیره) یا فایل های سیستم CAD تشخیص دهند.

 

پردازشگر پست

تفاوت ماشین ابزار پنج محوره و ماشین ابزار سه محوره در این است که دو مختصات دوار دارد. موقعیت ابزار از سیستم مختصات قطعه کار به سیستم مختصات ماشین ابزار تبدیل می شود و چندین تبدیل مختصات در وسط مورد نیاز است. با استفاده از ژنراتور محبوب پس پردازشگر موجود در بازار، فقط پارامترهای اصلی ماشین ابزار را می توان برای تولید پس پردازشگر ماشین ابزار CNC سه محوره وارد کرد. برای ماشین‌آلات پنج محوره CNC، در حال حاضر فقط چند پس‌پردازنده بهبود یافته وجود دارد. پس پردازشگر ماشین ابزار CNC پنج محوره هنوز توسعه نیافته است.

 

هنگامی که سه محور به هم متصل می شوند، نیازی نیست که موقعیت مبدا قطعه کار روی میز ماشین در مسیر ابزار در نظر گرفته شود و پس پردازشگر می تواند به طور خودکار رابطه بین سیستم مختصات قطعه کار و مختصات ماشین ابزار را مدیریت کند. سیستم. برای اتصال پنج محور، به عنوان مثال، هنگام پردازش بر روی یک ماشین فرز افقی با اتصال پنج محور X، Y، Z، B و C، اندازه موقعیت قطعه کار روی میز گردان C و ابعاد موقعیت بین B و گرامافون C، هنگام تولید مسیر ابزار باید در نظر گرفته شود. کارگران معمولاً زمان زیادی را صرف رسیدگی به این روابط موقعیتی هنگام بستن قطعات کار می کنند. اگر پس پردازشگر بتواند این داده ها را پردازش کند، نصب قطعه کار و پردازش مسیر ابزار بسیار ساده می شود. فقط قطعه کار را روی میز گیره، موقعیت و جهت سیستم مختصات قطعه کار را اندازه گیری کنید و این داده ها را در پس پردازش وارد کنید پس از پردازش مسیر ابزار، برنامه NC مناسب را می توان به دست آورد.

 

خطاهای غیرخطی و مشکلات تکینگی

با توجه به معرفی مختصات دوار، سینماتیک یک ماشین ابزار CNC پنج محوره بسیار پیچیده تر از یک ماشین ابزار سه محوره است. اولین مشکل مربوط به چرخش خطای غیرخطی است. خطای غیرخطی را باید به خطای برنامه ریزی نسبت داد که با کاهش فاصله گام می توان آن را کنترل کرد. در مرحله پیش محاسبه، برنامه نویس نمی تواند اندازه خطای غیرخطی را بداند و خطای غیرخطی را تنها پس از تولید برنامه ماشین ابزار توسط پس پردازشگر می توان محاسبه کرد. خطی سازی مسیر ابزار می تواند این مشکل را حل کند. برخی از سیستم های کنترلی قادر به خطی کردن مسیر ابزار در حین ماشینکاری هستند، اما معمولاً این کار در یک پس پردازشگر انجام می شود.

 

یکی دیگر از مسائل ناشی از محور چرخش تکینگی است. اگر تکینگی در موقعیت انتهایی محور چرخش باشد، یک نوسان کوچک در نزدیکی تکینگی منجر به چرخش 180 درجه ای محور چرخش می شود که بسیار خطرناک است.

 

الزامات سیستم های CAD/CAM

برای عملیات پردازش پنج وجهی، کاربر باید به یک سیستم CAD/CAM بالغ تکیه کند و باید برنامه نویسان مجربی برای کار با سیستم CAD/CAM داشته باشد.

 

سرمایه گذاری قابل توجه در خرید ماشین آلات

قبلاً فاصله قیمتی زیادی بین ماشین‌های پنج محوری و ماشین‌های سه محوره وجود داشت. اکنون، افزودن یک محور چرخشی به یک ماشین ابزار سه محوره اساساً قیمت یک ماشین ابزار سه محوره معمولی است که می تواند عملکرد یک ماشین ابزار چند محوره را محقق کند. در عین حال قیمت ماشین های پنج محوره تنها 30 تا 50 درصد بیشتر از ماشین های سه محوره است.

علاوه بر سرمایه گذاری در خود ماشین ابزار، نرم افزار سیستم CAD/CAM و پس پردازشگر باید برای برآوردن الزامات ماشینکاری پنج محور ارتقا یابد. برنامه کالیبراسیون باید ارتقا یابد تا بتواند کل ماشین ابزار را شبیه سازی کند.