Вторник, 03 Август 2021 19:40

5-осевой станок

Автор 
Оцените материал
(1 Голосовать)

Пятиосевая обработка добавляет вращательное движение к традиционным трем осям линейного движения (X, Y и Z). Эти ЧПУ  имеют ось A, которая управляет вращением оси X, ось B, которая делает то же самое для оси Y или ось C, которая вращается вокруг оси Z. Также такой ЧПУ обычно имеет поворотную шпиндельную головку для размещения крупных деталей, загруженных на поддоны.

 

5-осевой станок

 

Применение пятиосевой обработки

Пятиосевые станки могут работать как пятикоординатные позиционирующие или пятикоординатные контурные станки.

В позиционирующем станке две выбранные оси вращения могут только индексироваться и не могут перемещаться одновременно с тремя линейными осями. Это ограничивает обработку трехосевыми элементами. Однако повышенная гибкость позиционирования позволяет обрабатывать несколько сторон заготовки за одну установку, а также улучшает доступ шпинделя к заготовке для поднутрения и получения труднодоступной геометрии.

Пятиосевые контурные станки позволяют изменять ориентацию оси одновременно с линейным перемещением позиции. Геометрии деталей, в которых используется этот тип станков, делятся на две большие категории: линейчатые и произвольные поверхности.

Линейчатые поверхности - это поверхности, на которых в любой заданной точке поверхности пользователь может продолжить линию от одного края поверхности до другого. Эти поверхности подходят для точечного фрезерования (при котором используется коническая фреза), а также для торцевого фрезерования (при котором используется сторона концевых или цилиндрических концевых фрез).

 

Преимущества пятиосевой технологии обработки

 

Преимущества пятиосевой технологии обработки

Предоставление наладчикам доступа к пяти сторонам детали за одну установку обеспечивает более жесткие допуски изготовления.

Улучшенный контроль ориентации инструмента помогает предотвратить поломку инструмента и вибрацию при работе с труднообрабатываемыми материалами. Например, скорость вращения шаровой фрезы зависит от угла контакта между инструментом и поверхностью. На трехосном оборудовании этот угол изменяется по мере обработки. Когда нижняя часть шаровой фрезы контактирует с деталью, поверхностная скорость становится нулевой. Затем поверхностная скорость достигает своего пика, когда середина инструмента касается детали. Эти колебания скорости резания вызывают различия в чистоте поверхности, вызывают преждевременный и непредсказуемый износ инструмента и снижают производительность.

Эта статическая ориентация аналогична пятиосевому позиционированию, при котором угол инструмента устанавливается до того, как он коснется заготовки. Несмотря на фиксированный угол наклона инструмента, производительность, как правило, выше, чем при трехосевой обработке, особенно когда поверхность заготовки достаточно ровная. Активная ориентация обеспечивает пятиосную контурную обработку: угол инструмента изменяется относительно осей станка в реальном времени. Это обеспечивает постоянный угол и скорость резания, что приводит к более высокой запрограммированной скорости подачи и лучшему качеству поверхности.

Управление ориентацией повышает производительность концевых фрез с плоским дном и концевых т- образных фрез с утолщенным концом, которым необходим постоянный угол между осью фрезы и плоскостью, перпендикулярной как касательной плоскости поверхности, так и плоскости направления движения. Угол увеличивает эффективный радиус, уменьшая высоту неровностей, улучшая качество поверхности и уменьшая количество проходов инструмента, необходимых для завершения операции. Контроль ориентации инструмента также обеспечивает постоянную глубину резания.

 

Недостатки пятиосных станков

Пятиосевая функциональность станка требует  высокого уровня обучения - компании, впервые внедряющие пяти осевые ЧПУ, не должны рассчитывать простоту внедрения. Стратегии обработки потребуют перенастройки в соответствии с конкретным видом производимых деталей. Станок, стока и программное обеспечение CAM будут дороже, чем сопоставимые трехосные версии такого же технологического оснащения. Дополнительные оси движения создают дополнительные источники ошибок и потенциально снижают жесткость. Короче говоря, пятиосевой процесс является высокопроизводительным, но при этом более рискованным.

 

Выбор пятиосевого станка

Несмотря на то, что существует множество различных конфигураций 5-осевых станков, в этом разделе рассматриваются четыре наиболее распространенных варианта.

Составные поворотные столы - это наиболее простой и экономичный способ получить производительность по пяти осям, но они имеют несколько существенных недостатков. Эти оси можно добавить к трехосным станкам, но они менее жесткие и имеют более высокие угловые ошибки, чем интегрированные оси. Наложение поворотных осей друг на друга еще больше увеличивает угловые ошибки, а большое наложение между осями заготовки и вращения с поворотным механизмом с двойным наклоном означает, что нагрузки с высоким крутящим моментом влияют на зубчатые передачи, сокращая срок службы и увеличивая прогиб. Длинные перемещения по оси также необходимы для поддержания контакта между заготовкой и режущей кромкой инструмента, что потенциально увеличивает ошибки и ограничивает эффективную скорость съема материал. Такие оси   требуют большого станка относительно размера детали.

Двухосные шпиндельные головки обычно используются на портальных обрабатывающих центрах. Они имеют те же недостатки в точности и жесткости, что и поворотные столы с двойным наклоном, и могут иметь ограниченный диапазон вращения (для вертикальной обработки ось C обычно имеет неограниченный диапазон движения, а ось A может быть ограничена до ± 90 градусы движения от вертикального положения). Эти головки не рекомендуются использовать при обработке длинных и тонких деталей, таких как лопасти и пропеллеры, где часто требуется доступ в процесс резания  на 360 градусов.

Одноосные шпиндельные головки, часто называемые головками «маятникового типа», обычно обеспечивают лучшую точность, чем столы с двойным наклоном или многоосные шпиндельные головки, поскольку оси вращения не накладываются. В вертикальном обрабатывающем центре пять осей обычно распределяются в трехосном наборе (X, Y и либо A, либо C) и двухосной паре (Z и либо B, либо A). К сожалению, центр вращения шпиндельной головки находится относительно далеко от инструмента, что вызывает угловые ошибки и снижает общую жесткость системы, диапазон перемещений осей сильно ограничен. Эти конфигурации хорошо подходят для крыльчаток, лопастей и других деталей, где сама деталь может вращаться, предоставляя шпинделю разные грани.

 

Наклонный шпиндель в сочетании с одноосным поворотным столом, как правило, является лучшим выбором для пятиосевой обработки вогнутых и выпуклых деталей малого и среднего размера. Ось B позволяет шпинделю вращаться вокруг вершины инструмента, сводя к минимуму угловые ошибки и сводя к минимуму скручивающие нагрузки на ось B. Даже если вершина инструмента не идеально совмещена с центром вращения оси B, расстояние между вершиной инструмента и центром вращения обычно составляет менее 3 мм, что снижает угловые ошибки на 75% и более. Конструкция наклонного шпинделя повышает точность, обеспеч

ивая минимальное перемещение линейной оси, когда требуются большие угловые перемещения оси B. Разделение двух осей вращения сводит к минимуму ошибку наложения. Поворот шпиндельной головки на ± 100 градусов от вертикали повышает гибкость по сравнению с другими типами станков и помогают в создании поднутрений. Эта возможность поднутрения делает станки с наклонным шпинделем хорошо подходящими для таких деталей, как сложные электроды и компоненты турбомашин. И наоборот, ограниченное расстояние между осевой линией шпинделя и лицевой поверхностью оси B ограничивает производительность этой конструкции при обработке глубоких полостей в деталях большого диаметра.

 

 

ЧПУ и производительность движения

 

Функции, которые нужны при использовании пятиосевого ЧПУ:


Пятиосная коррекция длины инструмента и компенсация детали, которые устраняют необходимость для наладчика менять траекторию инструмента, если фактическая длина инструмента или размер детали отличается от номинального значения. Большие компьютерные накопители (облачные или локальные), а также возможность проводного Ethernet или беспроводного подключения помогают обеспечить передачу и хранение программ больших деталей, необходимых для пятиосевых деталей.

Пятиосевые системы ЧПУ также должны иметь надежные процедуры устранения ошибок из-за стоимости сложных деталей и длительного времени цикла. Сбои в подаче электроэнергии и поломка инструмента ведут к дорогостоящему браку. ЧПУ должен иметь возможность втягивания инструмента вдоль его главной оси.

 

В то время как скорость подачи по оси является отличным критерием оценки для трехкоординатных станков, для пятикоординатных станков они имеют существенные недостатки. Вместо этого геометрия станка и детали определяют, будут ли оси вращения или линейные оси определять пределы производительности по пяти осям. Например, станки с наклонной осью имеют более высокие скорости линейной подачи и скорости оси B, чем сопоставимые геометрии маятника, но будут иметь более низкие скорости подачи при резании. Это уравновешивается тем, что маятники более быстрые, но с меньшей жесткостью и с меньшей точностью.

 

Функции, которые нужны при использовании пятиосевого ЧПУ

 

Выбор шпинделя

Как и в случае с выбором трехосного шпинделя, наладчики должны сбалансировать максимальную скорость шпинделя с минимальным крутящим моментом, особенно для высокопроизводительных станков. Однако пятиосевые станки предлагают дополнительные функции, которые могут значительно повлиять на производительность.

Пятиосевые шпиндели должны работать во многих направлениях, в том числе «носом вверх». Это означает, что уплотнения переднего подшипника должны быть качественными для длительного срока службы шпинделя. Шпиндели HSK лучше всего подходят для этих задач, особенно с инструментами диаметром менее 3 мм, поскольку они более жесткие и точные, чем сопоставимые конические геометрии CAT / ISO. Они также более устойчивы к длительному истиранию, которое возникает при боковом фрезеровании твердых материалов в течение продолжительных периодов времени или при работе с длинными инструментами для получения доступа к сложной геометрии.

 

Тепловые характеристики

Все пятикоординатные станки подвержены термическому деформирвоанию, но особенно уязвимы роторы с двойным наклоном и маятниковые шпиндели. Операторы могут управлять тепловыми характеристиками с помощью систем контроля теплового расширения на базе ЧПУ, которые сокращают снижение теплового расширения шпинделя на целых 85%. Прямая линейная обратная связь по осям X, Y и Z, а также датчики выходного вала с высоким разрешением на осях вращения минимизируют эффекты теплового расширения. Без этих мер тепловое расширение может повлиять на точность на 0,004 мм в течение нескольких часов.

 

 

Выбор CAM для технологии 5-осевой обработки

Широкое разнообразие пятиосевых станков и процессов делает выбор правильного программного обеспечения критически важным. Например, предлагает ли программное обеспечение только статический контроль ориентации инструмента или более гибкое контурирование? Предлагает ли он ообнаружение и контроль столкновений? Более простое программное обеспечение может быть дешевле, но дополнительные функциональные возможности и гибкость в конечном итоге окажутся более продуктивным для ЧПУ.

 

Выбор CAM для технологии 5-осевой обработки

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2020
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 237 раз Последнее изменение Вторник, 03 Август 2021 19:54

1 Комментарий

  • Комментировать Смирнов Антон Среда, 01 Июнь 2022 13:32 написал Смирнов Антон

    Найдите минутку, чтобы представить, насколько сложным было бы для машинистов в начале 20-го века изготовление деталей и конструкций. Лучшими станками, доступными им в то время, были зубило, молоток и токарный станок с ручным управлением. Но все изменилось после того, как Ричард Кегг разработал первый станок с числовым программным управлением (ЧПУ) в 1952 году.
    И с тех пор технология обработки с ЧПУ продолжает развиваться, превращаясь из простого трехосевого станка, управляемого перфокартами, в более сложный 5-осевой станок с ЧПУ.
    5-осевой станок с ЧПУ - это технология обработки, которая предоставляет бесконечные возможности в отношении размера детали и формы, которую вы можете изготовить. Он предлагает высокую точность и точность и в значительной степени полагается на механические мастерские высшего уровня для производства практически любого дизайна, который вы придумаете.
    В этой статье мы рассмотрим основы 5-осевых станков с ЧПУ. Мы начнем с объяснения того, что такое 5-осевой станок с ЧПУ и как он работает, прежде чем обсуждать его преимущества перед обычными типами станков с ЧПУ.

    Что такое 5-осевой станок с ЧПУ?

    Чтобы помочь понять, что такое 5-осевой станок, давайте начнем с объяснения, что означает количество осей в обработке с ЧПУ.
    Количество осей обработки описывает количество направлений, в которых режущий инструмент (или заготовка) с ЧПУ может двигаться для производства желаемой обрабатываемой детали. Например, обычные станки с ЧПУ обычно имеют трехосевое количество, что означает, что их режущий инструмент может перемещаться по осям X, Y и Z — вбок по оси X, вертикально по оси Y и вперед и назад по оси Z.
    5-осевой станок с ЧПУ добавляет к этим трем линейным осям, имея возможность также наклонять (и вращать) стол, удерживающий заготовку, как показано на рисунке 1. Эти две новые оси вращения обычно называются осью A (или осью наклона стола) и осью C (или осью вращения стола); они позволяют обрабатывать более сложные геометрии, чем 3-осевые станки с ЧПУ.


    Как работает 5-осевой станок с ЧПУ?
    Как и любой другой станок с ЧПУ, 5-осевой станок с ЧПУ полагается на компьютерные инструкции для управления движением режущего инструмента (и заготовки) для изготовления желаемой детали.
    5-осевой процесс обработки с ЧПУ начинается с того, что дизайнер создает модель 3D CAD (автоматизированное проектирование) желаемой детали с использованием инструментов САПР, таких как SolidWorks и Autodesk Inventor. Затем машинист экспортирует эту модель САПР в программное обеспечение CAM (автоматизированное производство), которое преобразует чертеж в компьютерную программу (также называемую G-кодом).
    G-код содержит наборы инструкций, которые управляют движением режущего инструмента по линейным осям (оси X, Y и Z) и движением рабочего стола по осям вращения (оси A и C) для получения нужных деталей.
    5-Оси – откуда она взялась
    Все сводится к Рене Декарту, который был французским философом и математиком. История очень похожа на яблочную историю Ньютона. Однажды Декарт лежал в постели, когда заметил муху. Глядя на нее, он понял, что может описать ее положение в комнате, используя три числа, представленные переменными X, Y и Z — то, что мы теперь называем декартовой системой координат, и это все еще используется сегодня, несмотря на то, что с момента смерти Декарта прошло более 300 лет.
    Теперь вам может быть интересно, откуда взялись два других. Помимо описания положения мухи в пространстве, также можно описать ее ориентацию. Таким образом, муха, вращающаяся вокруг X, будет четвертой осью, в то время как пятая ось будет мухой, вращающейся вокруг Y. Некоторые также утверждают, что есть шестая ось, вращающаяся вокруг оси Z.
    5-осевой – возможные конфигурации
    Конфигурация, которую вы выбираете для 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ, определяет, какая из трех осей вращения будет использоваться. Существует две основные конфигурации – машина в стиле цапфы и машина в поворотном стиле.
    5-осевой фрезерный станок с ЧПУ в стиле усна использует ось A, вращающуюся вокруг оси X, и ось C, вращающуюся вокруг оси Z, в то время как 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ в поворотном стиле использует ось B, вращающуюся вокруг оси Y, и ось C, вращающуюся вокруг оси Z.
    Основное различие между ними заключается в том, как выражены поворотные оси - в стиле усечения это происходит через движение стола, в то время как в поворотно-вращательном стиле 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ осуществляется через поворот шпинделя. Оба они имеют свои преимущества, поэтому какой из них будет использоваться, зависит во многом от того, что нужно сделать.
    Каковы преимущества 5-осевых станков с ЧПУ?

    Более половины деталей, производимых с ЧПУ, требуют пятисторонней обработки, поэтому все больше и больше производителей решают включить ее в свои услуги. Кроме того, 5-осевая обработка с ЧПУ предлагает множество преимуществ по сравнению, например, с 3-осевой обработкой, такой как:
    Преимущество #1 Одна установка
    Благодаря пяти осям, 5-осевые станки с ЧПУ позволяют настроить заготовку один раз; затем станок обрабатывает каждую операцию обработки, необходимую для создания желаемой детали. Это сильно отличается от обычных 3-осевых машин, где вам понадобится несколько настроек машины для изготовления сложной геометрии.
    Одноконтурный характер 5-осевых станков с ЧПУ позволяет быстро обрабатывать сложные детали, снижая затраты и устраняя ошибки, распространенные в обычных станках с ЧПУ.
    Преимущество No 2 Более короткие режущие инструменты и улучшенная отделка поверхности
    Четвертая и пятая оси 5-осевых станков с ЧПУ позволяют приблизить заготовку к режущему инструменту. Это означает, что вы можете использовать более короткие режущие инструменты, которые менее восприимчивы к вибрации и позволяют достичь лучшей отделки поверхности.
    Преимущество No3 Улучшенная точность
    Благодаря гибкости движения, 5-осевые станки с ЧПУ намного точнее, чем 3-осевые станки, поэтому они не только производят более гладкие детали, но и могут производить детали, которые были бы слишком сложными для 3-осевого станка.
    Преимущество #4 Больше бизнеса
    5-осевая обработка с ЧПУ может быть использована в производстве многих деталей, для которых 3-осевая обработка просто не подходит.
    Хотя есть больше преимуществ, связанных с использованием 5-осевой обработки с ЧПУ, это наиболее важные из них.

    5-осевая обработка с ЧПУ – общее использование
    5-осевая обработка с ЧПУ может использоваться для производства деталей, используемых во многих различных отраслях промышленности, благодаря их эффективности и способности производить сложные формы. Вот несколько примеров отраслей, которые чаще всего используют эту технологию:
    Аэрокосмическая промышленность – эта отрасль требует очень точной машины, так как формы очень сложные и уникальные.
    Медицинская - 5-осевая обработка с ЧПУ может помочь производителям медицинского оборудования в производстве устройств, имплантатов, а также других единиц оборудования, которые должны быть изготовлены с дополнительной точностью, чтобы соответствовать стандартам здравоохранения, которые, как правило, являются строгими (по праву).
    Военная – еще одна отрасль, которая использует 5-осевую обработку с ЧПУ для производства необходимых деталей. Некоторые из возможных применений включают в себя детали подводных лодок, высокопроизводительные детали двигателя, лопасти турбин и компрессоров, интеллектуальное оружие, датчики, стелс-приложения, а также, в некоторых случаях, ядерное оружие.
    Энергетическое оборудование - производство деталей для энергетического оборудования часто требует использования материалов, с которыми трудно работать. С 5-осевой обработкой с ЧПУ вы можете сделать весь процесс проще и эффективнее.
    5-осевая обработка с ЧПУ: Gensun может помочь

    Теперь, когда вы знаете, по крайней мере, что-то о 5-осевой обработке с ЧПУ, вы можете приступить к производству практически любого дизайна, который вы придумаете, используя 5-осевые станки с ЧПУ, верно? Абсолютно нет!
    Без сомнения, 5-осевые станки с ЧПУ упрощают изготовление сложных деталей. Однако не все конструкции стоит создавать с использованием 5-осевых машин. Например, вам может быть лучше изготовить высокоточные отверстия, вырезы и полости с использованием 3- или 4-осевых станков с ЧПУ. Вот почему мы всегда рекомендуем вам поговорить с экспертом по обработке с ЧПУ, прежде чем вы решитесь на производство.
    Gensun Precision Machining является ведущим поставщиком услуг по обработке с ЧПУ в Азии и по всему миру. У нас есть не только эксперты и инженеры по обработке с ЧПУ, но и широкий спектр передовых технологий обработки с ЧПУ, включая 3-, 4- и 5-осевые станки с ЧПУ.
    Расскажите нам о своем проекте, чтобы мы могли помочь вам определить, какая технология обработки лучше всего соответствует вашим потребностям.

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии