คุณรู้จักเครื่องจักรห้าแกนจริงหรือไม่?

Five Axis Machining ตามชื่อของมัน คือโหมดของการประมวลผลเครื่องมือกล NCการนำการเคลื่อนไหวแก้ไขเชิงเส้นของห้าพิกัดใน X, Y, Z, A, B, C มาใช้เครื่องมือกลที่ใช้สำหรับการตัดเฉือนแบบห้าแกนมักเรียกว่าเครื่องมือกลห้าแกนหรือศูนย์เครื่องจักรกลห้าแกนแต่คุณรู้หรือไม่ว่าเครื่องจักรห้าแกนจริงๆ?

การพัฒนาเทคโนโลยีห้าแกน
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเทคโนโลยีการตัดเฉือน NC แบบ 5 แกนเป็นวิธีเดียวในการประมวลผลพื้นผิวที่ต่อเนื่อง เรียบ และซับซ้อนเมื่อผู้คนประสบปัญหาที่แก้ไขไม่ได้ในการออกแบบและผลิตพื้นผิวที่ซับซ้อน พวกเขาจะหันไปใช้เทคโนโลยีการตัดเฉือนแบบห้าแกนแต่...
CNC เชื่อมโยงห้าแกนเป็นเทคโนโลยี CNC ที่ยากและใช้กันอย่างแพร่หลายรวมการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เซอร์โวไดรฟ์ประสิทธิภาพสูง และเทคโนโลยีการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ และนำไปใช้กับการตัดเฉือนพื้นผิวที่ซับซ้อนอย่างมีประสิทธิภาพ แม่นยำ และเป็นอัตโนมัติในโลก เทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลขแบบเชื่อมโยงห้าแกนถือได้ว่าเป็นสัญลักษณ์ของระดับเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติของอุปกรณ์การผลิตของประเทศเนื่องจากสถานะพิเศษของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอิทธิพลที่สำคัญต่ออุตสาหกรรมการบิน การบินและอวกาศ และการทหาร ตลอดจนความซับซ้อนของเทคโนโลยี ประเทศที่พัฒนาแล้วทางอุตสาหกรรมตะวันตกจึงนำระบบใบอนุญาตส่งออกมาใช้เป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์อยู่เสมอ

เมื่อเทียบกับการตัดเฉือน CNC แบบสามแกน จากมุมมองของกระบวนการและการเขียนโปรแกรม การตัดเฉือน CNC 5 แกนสำหรับพื้นผิวที่ซับซ้อนมีข้อดีดังต่อไปนี้:
(1) ปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลและประสิทธิภาพ
(2) ขยายขอบเขตกระบวนการ
(3) ตอบสนองทิศทางใหม่ของการพัฒนาสารประกอบ
แต่ ฮ่าฮ่า แต่อีกครั้ง... เนื่องจากการแทรกแซงและการควบคุมตำแหน่งของเครื่องมือในพื้นที่การตัดเฉือน การเขียนโปรแกรม NC ระบบ NC และโครงสร้างเครื่องมือกลของการตัดเฉือน NC ห้าแกนจึงซับซ้อนกว่าเครื่องมือเครื่องจักรสามแกนมากดังนั้น ห้าแกนจึงพูดง่าย แต่เข้าใจยากจริงๆ!นอกจากนี้มันยากกว่าที่จะทำงานได้ดี!

พูดถึงห้าแกน ฉันต้องบอกว่าห้าแกนจริงและเท็จ?ความแตกต่างระหว่าง 5 แกนจริงและเท็จส่วนใหญ่อยู่ที่ว่าฟังก์ชัน RTCP พร้อมใช้งานหรือไม่ด้วยเหตุนี้ Xiao เบียนจึงค้นหาคำนี้โดยเฉพาะ!
RTCP โปรดอธิบายว่า RTCP ของ Fidia เป็นตัวย่อของ "Rotating Tool Center Point" ซึ่งแปลว่า "rotating tool center" อย่างแท้จริงอุตสาหกรรมมักแปลเป็น "การหมุนเวียนศูนย์เครื่องมือ" และบางคนก็แปลโดยตรงว่า "การเขียนโปรแกรมศูนย์เครื่องมือหมุน"อันที่จริงนี่เป็นเพียงผลลัพธ์ของ RTCPRTCP ของ PA เป็นตัวย่อของคำสองสามคำแรกของ "การหมุนจุดศูนย์กลางเครื่องมือแบบเรียลไทม์"Heidegger เรียกเทคโนโลยีอัพเกรด TCPM ที่คล้ายคลึงกันซึ่งย่อมาจาก "Tool Center Point Management" คือการจัดการจุดศูนย์กลางเครื่องมือคนอื่นอ้างถึงเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันเช่น TCPC ซึ่งเป็นคำย่อของ "Tool Center Point Control"
จากความหมายตามตัวอักษรของ RTCP ของ Fidia หากดำเนินการฟังก์ชัน RTCP ด้วยตนเองที่จุดคงที่ จุดศูนย์กลางเครื่องมือและจุดสัมผัสจริงระหว่างเครื่องมือกับพื้นผิวของชิ้นงานจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในขณะนี้ จุดศูนย์กลางเครื่องมือตกลงบนจุดปกติที่จุดสัมผัสจริงระหว่างเครื่องมือกับพื้นผิวชิ้นงาน และที่จับเครื่องมือจะหมุนไปรอบๆ จุดศูนย์กลางเครื่องมือสำหรับหัวกัดแบบหัวบอล จุดศูนย์กลางของเครื่องมือคือจุดติดตามเป้าหมายของรหัส NCเพื่อให้ที่จับเครื่องมือหมุนไปรอบๆ จุดติดตามเป้าหมาย (เช่น จุดศูนย์กลางเครื่องมือ) เมื่อเรียกใช้ฟังก์ชัน RTCP ได้ จะต้องชดเชยการชดเชยพิกัดเชิงเส้นตรงของจุดศูนย์กลางเครื่องมือที่เกิดจากการหมุนของที่จับเครื่องมือตามจริง เวลา ดังนั้นมุมรวมระหว่างที่จับเครื่องมือกับจุดปกติที่จุดสัมผัสจริงของเครื่องมือและพื้นผิวชิ้นงานสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โดยที่จุดศูนย์กลางของเครื่องมือและจุดสัมผัสที่แท้จริงของเครื่องมือกับพื้นผิวของชิ้นงานจะไม่เปลี่ยนแปลง สามารถเล่นได้อย่างมีประสิทธิภาพการตัดที่ดีที่สุดของเครื่องตัดปลายบอลและหลีกเลี่ยงการรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพดังนั้น RTCP ดูเหมือนว่าจะยืนอยู่บนจุดศูนย์กลางของเครื่องมือ (เช่น จุดติดตามเป้าหมายของโค้ด NC) มากกว่าเพื่อจัดการกับการเปลี่ยนแปลงของพิกัดการหมุน
เครื่องมือกลห้าแกนและระบบ CNC ที่ไม่มี RTCP จะต้องอาศัยการเขียนโปรแกรม CAM และหลังการประมวลผล และต้องวางแผนเส้นทางเครื่องมือล่วงหน้าสำหรับส่วนเดียวกัน หากมีการเปลี่ยนแปลงเครื่องมือกลหรือเครื่องมือมีการเปลี่ยนแปลง จะต้องดำเนินการตั้งโปรแกรม CAM และหลังการประมวลผลอีกครั้ง เพื่อให้สามารถเรียกได้ว่าเป็นแกนปลอมเพียงห้าแกนเท่านั้นเครื่องมือและระบบ CNC ห้าแกนในประเทศจำนวนมากเป็นของห้าแกนปลอมประเภทนี้แน่นอน ไม่มีอะไรผิดปกติกับคนที่ยืนกรานที่จะเรียกตัวเองว่าการเชื่อมโยงห้าแกน แต่ห้าแกน (เท็จ) นี้ไม่ใช่ห้าแกน (จริง) ห้าแกน!

Xiao Bian ยังปรึกษาผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมกล่าวโดยย่อ ห้าแกนจริงคือห้าแกนห้าลิงค์ ห้าแกนเท็จอาจเป็นห้าแกนสามเชื่อมโยง และอีกสองแกนเล่นเฉพาะฟังก์ชันการกำหนดตำแหน่ง!
นี่เป็นข้อความที่ได้รับความนิยม ไม่ใช่คำสั่งมาตรฐานโดยทั่วไป เครื่องมือกลห้าแกนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: หนึ่งคือการเชื่อมโยงห้าแกน นั่นคือ สามารถเชื่อมโยงทั้งห้าแกนในเวลาเดียวกันอีกอันคือการประมวลผลการกำหนดตำแหน่งห้าแกน ซึ่งจริง ๆ แล้วเป็นการเชื่อมโยงห้าแกนสาม นั่นคือ แกนหมุนสองแกนสามารถหมุนและจัดตำแหน่งได้ และสามารถเชื่อมโยงได้เพียงสามแกนเท่านั้นในเวลาเดียวกันโดยทั่วไปเรียกว่าโหมด 3+2 ของเครื่องมือกลห้าแกน ซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นเครื่องมือกลห้าแกนปลอม
รูปแบบปัจจุบันของเครื่องมือเครื่อง CNC แบบห้าแกน

ในการออกแบบเครื่องจักรกลของศูนย์เครื่องจักรกล 5 แกน ผู้ผลิตเครื่องมือกลมุ่งมั่นที่จะพัฒนาโหมดการเคลื่อนไหวใหม่เสมอเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายเมื่อพิจารณาถึงเครื่องจักรกลห้าแกนทุกชนิดในตลาด แม้ว่าโครงสร้างทางกลของพวกมันจะต่างกัน แต่ส่วนใหญ่มีรูปแบบดังต่อไปนี้:
พิกัดการหมุนสองอันควบคุมทิศทางของแกนเครื่องมือโดยตรง (รูปแบบหัวสวิงคู่)
แกนทั้งสองอยู่ที่ด้านบนของเครื่องมือ
อย่างไรก็ตาม แกนหมุนไม่ได้ตั้งฉากกับแกนเชิงเส้นตรง (แบบลูกตุ้มแนวตั้ง)
สองพิกัดการหมุนโดยตรงควบคุมการหมุนของพื้นที่ (แบบแผ่นเสียงคู่)
ทั้งสองแกนอยู่บนโต๊ะทำงาน
อย่างไรก็ตาม แกนหมุนไม่ได้ตั้งฉากกับแกนเชิงเส้นตรง (โต๊ะทำงานแนวตั้ง)
หนึ่งในสองพิกัดการหมุนทำหน้าที่กับเครื่องมือ
หนึ่งการกระทำบนชิ้นงาน (หนึ่งวงสวิงและหนึ่งเทิร์น)

เมื่อได้เห็นเครื่องมือกลห้าแกนเหล่านี้แล้ว ฉันเชื่อว่าเราควรเข้าใจว่าเครื่องมือกลห้าแกนเคลื่อนที่อย่างไรและอย่างไร
ความยากลำบากและการต่อต้านในการพัฒนาเทคโนโลยี NC ห้าแกน
เราได้ตระหนักถึงความเหนือกว่าและความสำคัญของเทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลขแบบห้าแกนแล้วแต่จนถึงตอนนี้ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี CNC แบบ 5 แกนยังคงจำกัดอยู่เพียงไม่กี่แผนกที่มีเงินทุนจำนวนมาก และยังคงมีปัญหาที่ยังไม่ได้แก้ไข
ส่วนต่อไปนี้จะรวบรวมความยากลำบากและการต่อต้านเพื่อดูว่าสอดคล้องกับสถานการณ์ของคุณหรือไม่?

บทคัดย่อการเขียนโปรแกรม NC 5 แกน ใช้งานยาก
นี่เป็นเรื่องน่าปวดหัวสำหรับโปรแกรมเมอร์ NC แบบดั้งเดิมทุกคนเครื่องมือเครื่องสามแกนมีแกนพิกัดเชิงเส้นเท่านั้น ในขณะที่เครื่องมือเครื่อง CNC แบบห้าแกนมีรูปแบบโครงสร้างที่หลากหลายรหัส NC เดียวกันสามารถให้เอฟเฟกต์การตัดเฉือนแบบเดียวกันบนเครื่อง NC สามแกนที่แตกต่างกัน แต่รหัส NC ของเครื่องมือกลห้าแกนบางประเภทไม่สามารถใช้กับเครื่องมือกลห้าแกนทุกประเภทได้นอกเหนือจากการเคลื่อนที่เชิงเส้นแล้ว การเขียนโปรแกรม NC ยังประสานการคำนวณการเคลื่อนที่ของการหมุนด้วย เช่น การตรวจสอบการเคลื่อนที่ของมุมการหมุน การตรวจสอบข้อผิดพลาดที่ไม่เป็นเชิงเส้น การคำนวณการเคลื่อนที่ของการหมุนของเครื่องมือ เป็นต้น จำนวนข้อมูลที่ประมวลผลมีมาก และการเขียนโปรแกรม NC นั้นเป็นนามธรรมอย่างยิ่ง
การทำงานของเครื่องจักร NC ห้าแกนนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับทักษะในการเขียนโปรแกรมหากผู้ใช้เพิ่มฟังก์ชันพิเศษให้กับเครื่องมือกล การตั้งโปรแกรมและการทำงานจะซับซ้อนมากขึ้นโดยผ่านการฝึกฝนซ้ำๆ เท่านั้น บุคลากรในการเขียนโปรแกรมและปฏิบัติการจะเชี่ยวชาญความรู้และทักษะที่จำเป็นการขาดโปรแกรมเมอร์และผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์เป็นอุปสรรคสำคัญต่อการเป็นที่นิยมของเทคโนโลยี CNC แบบห้าแกน

ผู้ผลิตในประเทศหลายรายซื้อเครื่องมือเครื่อง CNC แบบ 5 แกนจากต่างประเทศเนื่องจากการฝึกอบรมและบริการทางเทคนิคไม่เพียงพอ ฟังก์ชันโดยธรรมชาติของเครื่องมือเครื่อง CNC แบบ 5 แกนจึงทำได้ยาก และอัตราการใช้เครื่องจักรต่ำในหลายกรณี จะดีกว่าถ้าใช้เครื่องมือเครื่อง CNC แบบสามแกน
ข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับตัวควบคุมการแก้ไข NC และระบบเซอร์โวไดรฟ์
การเคลื่อนที่ของเครื่องจักรกลห้าแกนเป็นการรวมกันระหว่างการเคลื่อนที่ของแกนพิกัดห้าแกนการเพิ่มพิกัดการหมุนไม่เพียงเพิ่มภาระของการสอดแทรก แต่ยังช่วยลดความแม่นยำในการตัดเฉือนอย่างมากเนื่องจากข้อผิดพลาดเล็กน้อยของพิกัดการหมุนดังนั้นคอนโทรลเลอร์จึงต้องมีความแม่นยำในการคำนวณที่สูงขึ้น
ลักษณะการเคลื่อนที่ของเครื่องมือกลแบบห้าแกนต้องการให้ระบบขับเคลื่อนเซอร์โวมีลักษณะไดนามิกที่ดีและมีช่วงความเร็วที่กว้าง

การตรวจสอบโปรแกรม NC ของ NC 5 แกนมีความสำคัญเป็นพิเศษ
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดเฉือน การกำจัดวิธีการสอบเทียบแบบ "ทดลองตัด" แบบเดิมเป็นเรื่องเร่งด่วนในการตัดเฉือน NC แบบ 5 แกน การตรวจสอบโปรแกรม NC ก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากโดยปกติแล้วชิ้นงานที่ประมวลผลด้วยเครื่องจักร NC แบบ 5 แกนจะมีราคาแพงมาก และการชนกันเป็นปัญหาทั่วไปในการตัดเฉือน NC แบบ 5 แกน: เครื่องมือตัดเป็นชิ้นงานเครื่องมือชนกับชิ้นงานด้วยความเร็วสูงมากเครื่องมือชนกับเครื่องมือกล ฟิกซ์เจอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ ภายในช่วงการประมวลผลชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่บนเครื่องมือกลชนกับชิ้นส่วนหรือชิ้นงานที่ตายตัวใน NC ห้าแกน การชนกันเป็นเรื่องยากมากที่จะคาดเดาโปรแกรมสอบเทียบต้องวิเคราะห์จลนศาสตร์และระบบควบคุมของเครื่องมือกลอย่างครอบคลุม

หากระบบ CAM ตรวจพบข้อผิดพลาด ก็สามารถประมวลผลพาธเครื่องมือได้ทันทีอย่างไรก็ตาม หากพบข้อผิดพลาดของโปรแกรม NC ระหว่างการตัดเฉือน เส้นทางของเครื่องมือจะไม่สามารถแก้ไขได้โดยตรงเหมือนใน NC แบบสามแกนในเครื่องมือกลแบบสามแกน ผู้ควบคุมเครื่องจักรสามารถปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ได้โดยตรง เช่น รัศมีของเครื่องมือในการตัดเฉือนแบบ 5 แกน สถานการณ์ไม่ง่ายนัก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขนาดและตำแหน่งของเครื่องมือมีผลโดยตรงต่อวิถีการหมุนที่ตามมา

การชดเชยรัศมีเครื่องมือ
ในโปรแกรม NC ลิงค์ห้าแกน ฟังก์ชันการชดเชยความยาวเครื่องมือยังคงใช้ได้ แต่การชดเชยรัศมีของเครื่องมือไม่ถูกต้องเมื่อใช้หัวกัดทรงกระบอกสำหรับการกัดขึ้นรูปสัมผัส จำเป็นต้องรวบรวมโปรแกรมต่างๆ สำหรับหัวกัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันในปัจจุบัน ระบบ CNC ที่ได้รับความนิยมไม่สามารถทำการชดเชยรัศมีของเครื่องมือได้ เนื่องจากไฟล์ ISO ไม่ได้ให้ข้อมูลเพียงพอที่จะคำนวณตำแหน่งเครื่องมือใหม่ผู้ใช้จำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือบ่อยๆ หรือปรับขนาดที่แน่นอนของเครื่องมือในระหว่างการประมวลผล NCตามโปรแกรมการประมวลผลปกติ เส้นทางของเครื่องมือควรถูกส่งกลับไปยังระบบ CAM เพื่อคำนวณใหม่ส่งผลให้ประสิทธิภาพของกระบวนการประมวลผลทั้งหมดต่ำมาก

เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยชาวนอร์เวย์กำลังพัฒนาวิธีแก้ปัญหาชั่วคราวที่เรียกว่า LCOPS (Low Cost Optimized Production Strategy)ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการแก้ไขเส้นทางเครื่องมือจะถูกโอนไปยังระบบ CAM โดยโปรแกรมแอปพลิเคชัน CNC และเส้นทางเครื่องมือที่คำนวณได้จะถูกส่งไปยังตัวควบคุมโดยตรงLCOPS กำหนดให้บุคคลที่สามจัดหาซอฟต์แวร์ CAM ซึ่งสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องมือเครื่อง CNCในระหว่างนี้ ไฟล์ระบบ CAM จะถูกส่งแทนรหัส ISOการแก้ปัญหาขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับการนำระบบควบคุม CNC รุ่นใหม่มาใช้ ซึ่งสามารถจดจำไฟล์แบบจำลองชิ้นงาน (เช่น STEP) หรือไฟล์ระบบ CAD ในรูปแบบทั่วไปได้
โพสต์โปรเซสเซอร์

ความแตกต่างระหว่างเครื่องมือกลแบบห้าแกนและเครื่องมือกลแบบสามแกนคือ มันมีพิกัดการหมุนสองพิกัดด้วย และตำแหน่งเครื่องมือจะถูกแปลงจากระบบพิกัดชิ้นงานเป็นระบบพิกัดของเครื่องจักร ซึ่งต้องมีการแปลงพิกัดหลายครั้งด้วยการใช้เครื่องกำเนิดโพสต์โปรเซสเซอร์ที่ได้รับความนิยมในตลาด ตัวประมวลผลภายหลังของเครื่องมือเครื่อง CNC แบบสามแกนสามารถสร้างขึ้นได้โดยการป้อนพารามิเตอร์พื้นฐานของเครื่องมือเครื่องสำหรับเครื่องมือเครื่อง CNC แบบห้าแกน มีเพียงโพสต์โปรเซสเซอร์ที่ปรับปรุงแล้วเท่านั้นโพสต์โปรเซสเซอร์ของเครื่องมือเครื่อง CNC แบบห้าแกนต้องการการพัฒนาเพิ่มเติม

ในการเชื่อมโยงแบบสามแกน ไม่จำเป็นต้องพิจารณาตำแหน่งของจุดกำเนิดของชิ้นงานบนโต๊ะทำงานของเครื่องมือกลในเส้นทางของเครื่องมือ และตัวประมวลผลภายหลังสามารถจัดการความสัมพันธ์ระหว่างระบบพิกัดชิ้นงานและระบบพิกัดของเครื่องจักรได้โดยอัตโนมัติสำหรับข้อต่อแบบห้าแกน เช่น เมื่อตัดเฉือนบนเครื่องกัดแนวนอนที่มีข้อต่อห้าแกนของ X, Y, Z, B, C ขนาดตำแหน่งของชิ้นงานบนแท่นหมุน C และขนาดตำแหน่งระหว่างแท่นหมุน B และ C ต้องพิจารณาเมื่อสร้างเส้นทางเครื่องมือคนงานมักจะใช้เวลามากในการจัดการกับความสัมพันธ์ตำแหน่งเหล่านี้เมื่อจับชิ้นงานหากตัวประมวลผลภายหลังสามารถประมวลผลข้อมูลเหล่านี้ การติดตั้งชิ้นงานและการประมวลผลเส้นทางเครื่องมือจะง่ายขึ้นอย่างมากเพียงยึดชิ้นงานบนโต๊ะทำงาน วัดตำแหน่งและทิศทางของระบบพิกัดชิ้นงาน ป้อนข้อมูลเหล่านี้ไปยังหน่วยประมวลผลกลาง และโพสต์เส้นทางเครื่องมือเพื่อให้ได้โปรแกรม CNC ที่เหมาะสม