האם אתה באמת מבין עיבוד שבבי של חמישה צירים? אחרי שתקרא את זה, פתאום תבין!

עיבוד שבבי 5 צירים, כשמו כן הוא, הוא מצב של עיבוד שבבי CNC. מאמצת את תנועת האינטרפולציה הליניארית של 5 קואורדינטות כלשהן בין X, Y, Z, A, B ו- C. כלי המכונה המשמש לעיבוד שבבי חמישה צירים נקרא בדרך כלל מכונת חמש צירית או מרכז עיבוד שבבי חמישה צירים. אבל האם אתה באמת מבין עיבוד שבבי של חמישה צירים?

פיתוח טכנולוגיה של חמישה צירים

במשך עשרות שנים דעה הרווחת כי טכנולוגיית עיבוד שבבי CNC בחמישה צירים היא הדרך היחידה לעבד משטחים מעוקלים רציפים, חלקים ומורכבים. ברגע שאנשים נתקלים בבעיות בלתי פתירות בתכנון וייצור של משטחים מעוקלים מורכבים, הם יפנו לטכנולוגיית עיבוד שבני ציר. אבל. . .

CNC הצמדה עם חמישה צירים היא הטכנולוגיה הקשה והנפוצה ביותר בטכנולוגיית CNC. היא משלבת בקרת מחשב, כונן סרוו בעל ביצועים גבוהים וטכנולוגיית עיבוד דיוק, ומשמשת לעיבוד יעיל, מדויק ואוטומטי של משטחים מעוקלים מורכבים. בינלאומית, טכנולוגיית הבקרה המספרית של חמשת הצירים נחשבת כסמל לרמת טכנולוגיית האוטומציה של ציוד הייצור של המדינה. בגלל מעמדה המיוחד, במיוחד השפעתו החשובה על תעופה, תעופה וחלל, תעשייה צבאית ומורכבות טכנית, מדינות מתועשות מערביות יישמו מאז ומתמיד את מערכת רישיון הייצוא של מערכת ה- CNC בעלת חמשת הצירים כחומר אסטרטגי.

בהשוואה לעיבוד CNC בעל שלושה צירים, מנקודת מבט הטכנולוגיה והתכנות, לעיבוד CNC לחמישה צירים למשטחים מעוקלים מורכבים יש את היתרונות הבאים:

(1) שפר את איכות העיבוד והיעילות

(2) הרחב את טווח התהליכים

(3) פגוש את הכיוון החדש של פיתוח מרוכב

אבל האה, אבל שוב. . . עקב הפרעות ובקרת המיקום של הכלי במרחב העיבוד, עיבוד CNC בעל חמשת צירים כולל תכנות CNC מורכב הרבה יותר, מערכת CNC ומבנה כלי מכונה מאשר כלי מכונה בעל שלושה צירים. לכן קל לומר את חמשת הצירים, אבל באמת קשה לממש את זה! בנוסף, קשה יותר לתפעל טוב!

אם כבר מדברים על חמישה צירים, האם אתה צריך לדבר על חמשת הצירים האמיתיים והשקריים? ההבדל בין ציר 5 נכון או לא נכון הוא בעיקר האם קיימת פונקציית RTCP. מסיבה זו, העורך חיפש במיוחד את המונח!

RTCP, הסבירו, ה- RTCP של פידיה הוא הקיצור של “מרכז כלי סיבוב סיבובי”, פירושו המילולי הוא “מרכז כלים מסתובב”, התעשייה נוטה להימלט ממנו מעט כ”סובב את מרכז הכלים “, ויש אנשים שממש מתרגמים אותו כ”סיבוב הכלי “תכנות מרכזי”, למעשה, זו רק תוצאה של RTCP. ה- RTCP של PA הוא קיצור המילים הראשונות של “סיבוב נקודת מרכז בזמן אמת”. היידהיין מתייחס לטכנולוגיית השדרוג כביכול כמו TCPM, שהיא קיצור של “Tool Center Point Management”, ניהול מרכז נקודת כלים. יצרנים אחרים מכנים את הטכנולוגיה הדומה TCPC, שהוא קיצור של “Tool Center Point Control”, שהוא בקרת נקודת מרכז הכלים.

מהמשמעות המילולית של ה- RTCP של פידיה, בהנחה שפונקציית RTCP מבוצעת באופן ידני, נקודת מרכז הכלים ונקודת המגע בפועל בין הכלי למשטח היצירה יישארו ללא שינוי. בשלב זה נקודת מרכז הכלים נופלת במגע בפועל נקודה בין הכלי למשטח החומר. בעל הכלים יסתובב סביב נקודת מרכז הכלי. עבור כלי קצה הכדור, נקודת מרכז הכלי היא נקודת המסלול היעד של קוד ה- CNC. על מנת להשיג את המטרה לאפשר למחזיק הכלים פשוט להסתובב סביב נקודת מסלול היעד (כלומר נקודת מרכז הכלים) בעת ביצוע פונקציית RTCP, יש צורך לפצות על קיזוז הקואורדינטות הלינאריות של נקודת מרכז הכלים הנגרמת. על ידי סיבוב של מחזיק הכלים בזמן אמת. זה יכול לשנות את הזווית בין בעל הכלים לנורמלי בנקודת המגע בפועל של הכלי ומשטח החומר תוך שמירה על נקודת מרכז הכלי ונקודת המגע בפועל של הכלי ו משטח היצירה ללא שינוי, בכדי לשחק בחיתוך הטוב ביותר של כלי האף. יעילות וביעילות למנוע הפרעות ואפקטים אחרים. לכן נראה כי RTCP עומד יותר על נקודת מרכז הכלים (כלומר, נקודת מסלול היעד של קוד הבקרה המספרי) כדי להתמודד עם שינוי קואורדינטת הסיבוב.

כלי מכונה עם חמישה צירים ומערכות בקרה מספריות שאין להם RTCP חייבים להסתמך על תכנות CAM ועיבוד לאחר, ולתכנן את נתיב הכלים מראש. לאותו חלק, אם מכונה מוחלפת, או שהכלי משתנה, יש לבצע שוב תכנות CAM ועיבוד לאחר. זה נקרא מזויף עם חמישה צירים, ומכונות CNC ומכונות CNC מקומיות רבות שייכות לסוג זה של חמש ציר מזויף. כמובן, ניתן להבין שאנשים מתעקשים לקרוא לעצמם קישור של חמישה צירים, אך חמש ציר (מזויף) זה אינו חמש הציר השני (האמיתי)!

לכן העורך גם התייעץ עם מומחים בתעשייה. בקיצור, חמש הציר האמיתי הוא חמש ציר וחמישה הצמדה, בעוד שהחמש ציר המזויף עשוי להיות חמש ציר ושלושה הצמדים. שני הצירים האחרים משחקים רק פונקציית מיקום. !

זו אמירה פופולרית ולא סטנדרטית. באופן כללי, כלי מכונה של חמישה צירים מחולקים לשני סוגים: האחד הוא הצמדה של חמישה צירים, כלומר, ניתן לחבר את כל חמשת הצירים בו זמנית, והשני הוא עיבוד מיקום של חמישה צירים. זהו שלושה הצמדים עם חמישה צירים: כלומר, שני פירים מסתובבים מסובבים ומוצבים, ורק שלושה צירים ניתנים לעיבוד בו זמנית. מכונת חמשת צירים זו המכונה בדרך כלל מצב 3 + 2 יכול מובנים גם כחמישה צירים מזויפים.

הצורה הנוכחית של מכונות CNC בעלות חמישה צירים

בתכנון המכני של מרכזי עיבוד שבבי 5 צירים, יצרני כלי המכונה תמיד התחייבו ללא הרף לפתח מצבי תנועה חדשים כדי לעמוד בדרישות שונות. לסיכום, קיימים בשוק כיום סוגים שונים של כלי מכונה עם חמישה צירים. למרות שישנם מבנים מכניים שונים, קיימות בעיקר הצורות הבאות:
שני קואורדינטות מסתובבות שולטים ישירות בכיוון ציר הכלי (צורת ראש כפול נדנדה)

שני צירי הקואורדינטות נמצאים בחלק העליון של הכלי,

אך ציר הסיבוב אינו מאונך לציר הליניארי (סוג ראש המיטה הנדנדה)

שני קואורדינטות מסתובבות שולטות ישירות בסיבוב החלל (צורת פטיפון כפולה)

שני צירי הקואורדינטות נמצאים על שולחן העבודה,

אבל ציר הסיבוב אינו מאונך לציר הליניארי (שולחן עבודה מסוג המגרש)

שני קואורדינטות מסתובבות פועלות על הכלי הראשון,

אחד פועל על החומר (נדנדה אחת וסיבוב אחד)

לאחר שראינו את כלי המכונה האלה עם חמשת הצירים, אני מאמין שעלינו להבין מה ואיך המכונה בת חמשת הצירים נעה.

קשיים והתנגדויות בפיתוח טכנולוגיית CNC בעלת חמישה צירים

כולם מכירים זה מכבר את עליונותה וחשיבותה של טכנולוגיית CNC בעלת חמישה צירים. אך עד כה, היישום של טכנולוגיית CNC בעלת חמישה צירים עדיין מוגבל למספר מחלקות הממומנות היטב, ועדיין ישנן בעיות לא פתורות.

העורך שלמטה אסף כמה קשיים והתנגדויות כדי לראות אם הם תואמים למצבך?

תכנות CNC בעל חמישה צירים הוא מופשט וקשה לתפעול

זהו כאב ראש שכל מתכנת CNC מסורתי מרגיש עמוקות. לכלי מכונה תלת-ציריים יש רק צירי קואורדינטות לינאריים, בעוד שלכלי מכונת CNC בעלי חמישה צירים יש מבנים שונים; אותו קוד NC יכול להשיג את אותה השפעת עיבוד על מכונות CNC שונות בעלות שלושה צירים, אך קוד ה- NC של חמש ציר. לא ניתן ליישם כלי מכונה כל סוגי הכלים החמישים צירים. בנוסף לתנועה לינארית, על תכנות CNC לתאם גם חישובים הקשורים לתנועה סיבובית, כגון בדיקת שבץ זווית סיבוב, בדיקת שגיאות לא לינאריות, חישוב סיבוב כלים וכו ‘. כמות המידע המעובד גדולה מאוד ותכנות CNC הוא מאוד תַקצִיר.

הפעולה של עיבוד שבבי CNC בעל חמישה צירים קשורה קשר הדוק לכישורי תכנות. אם המשתמש מוסיף פונקציות מיוחדות לכלי המכונה, התכנות וההפעלה יהיו מורכבים יותר. רק בתרגול חוזר, אנשי תכנות ותפעול יכולים לשלוט בידע ובמיומנויות הדרושים. היעדר תכנות ומפעילים מנוסים מהווה מכשול מרכזי לפופולריזציה של טכנולוגיית CNC בעלת חמישה צירים.

יצרנים מקומיים רבים רכשו מכונות CNC בעלות חמישה צירים מחו”ל. בשל הכשרה ושירותים טכניים לקויים, קשה לממש את הפונקציות הטמונות של כלי מכונת CNC עם חמישה צירים, ושיעור הניצול של כלי המכונה נמוך מאוד. במקרים רבים, עדיף להשתמש בכלי מכונה תלת ציריים.

דרישות קפדניות מאוד לבקר אינטרפולציה NC ומערכת כונן סרוו

התנועה של מכונת חמישה צירים היא שילוב של חמש תנועות ציר קואורדינטות. תוספת הקואורדינטות המסתובבות לא רק תגדיל את הנטל של חישובי האינטרפולציה, אלא גם השגיאות הקטנות של הקואורדינטות המסתובבות יפחיתו מאוד את דיוק העיבוד. לכן, הבקר נדרש לדיוק חשבוני גבוה יותר.

מאפייני התנועה של מכונת חמשת הצירים מחייבים את מערכת כונן הסרוו מאפיינים דינמיים טובים וטווח מהירות גדול.

חשוב במיוחד לאימות תכנית NC של CNC בעל חמישה צירים

כדי לשפר את יעילות העיבוד, דחוף לבטל את שיטת האימות המסורתית של “שיטת חיתוך הניסיון”. במכונות CNC בעלות חמישה צירים, גם האימות של תוכניות NC הפך לחשוב מאוד מכיוון שעבודות עבודה שעובדו על ידי מכונות CNC בעלות חמישה צירים בדרך כלל יקרות מאוד, והתנגשויות הן בעיות שכיחות בעיבוד CNC בעל חמישה צירים: הכלי חותך חתיכת עבודה; היא מתנגשת בחומר העבודה במהירות גבוהה מאוד; הכלי מתנגש בכלי המכונה, מתקן וציוד אחר הנמצא בטווח העיבוד; החלק הנע בכלי המכונה מתנגש בחלק הקבוע או בחומר העבודה. ב- CNC בעל חמישה צירים קשה לחזות התנגשויות ועל תוכנית הכיול לנתח באופן מקיף את מערכת הקינמטיקה והבקרה של כלי המכונה.

אם מערכת ה- CAM מזהה שגיאה, ניתן לעבד את נתיב הכלים באופן מיידי; אך אם מתגלה שגיאת תוכנית NC במהלך תהליך העיבוד, לא ניתן לשנות את נתיב הכלים ישירות כמו ב- CNC בעל שלושה הצירים. על כלי מכונה בעל שלושה צירים יכול מפעיל המכונה לשנות ישירות את רדיוס הכלי ופרמטרים אחרים. בעיבוד של חמישה צירים המצב אינו כל כך פשוט מכיוון שלשינוי גודל הכלים ומיקומו יש השפעה ישירה על מסלול התנועה הסיבובית שלאחר מכן.

פיצוי רדיוס כלי

בתוכנית NC עם 5 צירים, פונקציית פיצוי אורך הכלים עדיין תקפה, אך פיצוי רדיוס הכלים אינו תקף. כשמשתמשים בחותכי כרסום גליליים לצורך כרסום ליצירת קשר, יש לתכנת תוכניות שונות לחותכים בקטרים ​​שונים. מערכות ה- CNC הפופולריות הנוכחיות אינן יכולות להשלים את פיצוי רדיוס הכלים מכיוון שקובץ ה- ISO אינו מספק מספיק נתונים לחישוב מיקום הכלי מחדש. המשתמש צריך לשנות את הכלי בתדירות גבוהה או להתאים את הגודל המדויק של הכלי בעת ביצוע עיבוד CNC. על פי הליך העיבוד הרגיל, יש לשלוח את נתיב הכלים חזרה למערכת CAM לצורך חישוב מחדש. כתוצאה מכך, היעילות של תהליך העיבוד כולו נמוכה מאוד.

בתגובה לבעיה זו חוקרים נורווגיים מפתחים פיתרון זמני בשם LCOPS (אסטרטגיית ייצור בעלות אופטימיזציה של עלות נמוכה). הנתונים הנדרשים לתיקון נתיב כלים נשלחים למערכת CAM על ידי יישום ה- CNC, ונתיב הכלים המחושב נשלח ישירות לבקר. LCOPS מחייב צד שלישי לספק תוכנת CAM, שניתן לחבר ישירות לכלי המכונה CNC, במהלכה מועבר קובץ מערכת CAM במקום קוד ה- ISO. הפתרון הסופי לבעיה זו תלוי בהקדמה של דור חדש של מערכת בקרת CNC, שיכולה לזהות קבצי דגם של עבודות עבודה בפורמטים נפוצים (כגון STEP וכו ‘) או קבצי מערכת CAD.

מעבד פוסט

ההבדל בין מכונת חמישה צירים לבין מכונת תלת-צירית הוא שיש לו גם שני קואורדינטות מסתובבות. מיקום הכלי הופך ממערכת הקואורדינטות לחומר העבודה למערכת קואורדינטות הכלי, ונדרשים מספר טרנספורמציות קואורדינטות אֶמצַע. באמצעות הגנרטור הפופולרי של מעבד הפוסט הקיים בשוק, עליכם להזין רק את הפרמטרים הבסיסיים של כלי המכונה בכדי ליצור את מעבד הפוסט של מכונת CNC בעלת שלושה צירים. עבור כלי מכונת CNC עם חמישה צירים, ישנם כרגע רק כמה מעבדי פוסט משופרים. מעבד הדואר של מכונת ה- CNC בעלת חמשת הצירים טרם פותח.

כאשר הצמדה בת שלושה צירים, אין צורך לקחת בחשבון את המיקום של מקור החומר על שולחן כלי המכונה במסלול הכלים, ומעבד הדואר יכול לעבד באופן אוטומטי את הקשר בין מערכת הקואורדינטות של החומר לבין מערכת הקואורדינטות של המכונה. עבור הצמדה של חמישה צירים, למשל, בעת עיבוד במכונת כרסום אופקית עם הצמדה של חמישה צירים של X, Y, Z, B ו- C, המיקום והגודל של העבודה על פטיפון C והמיקום והגודל בין הפטיפונים B ו- C נוצרים כאשר יש ליצור נתיב כלים. עובדים בדרך כלל מקדישים זמן רב להתמודד עם יחסי מיקום אלה כאשר הם מהדקים חתיכות עבודה. אם המעבד שלאחר מעבד יכול לעבד את הנתונים הללו, ההתקנה של החומר והעיבוד של נתיב הכלים תהיה פשוטה מאוד; פשוט הידוק את החומר על שולחן העבודה, למדוד את המיקום ואת הכיוון של מערכת הקואורדינטות של החומר והקלד נתונים אלה. לאחר העיבוד של נתיב הכלים, ניתן להשיג את תוכנית ה- NC המתאימה.

שגיאות לא לינאריות ובעיות ייחוד

בשל הכנסת קואורדינטות מסתובבות, הקינמטיקה של מכונת CNC בעלת חמשת צירים מורכבת בהרבה מזו של כלי מכונה בעל שלושה צירים. הבעיה הראשונה הקשורה לסיבוב היא שגיאה לא לינארית. יש לייחס את השגיאה הלא ליניארית לשגיאת התכנות, שאותה ניתן לשלוט על ידי הקטנת מרחק הצעד. בשלב החישוב המקדים, המתכנת אינו יכול לדעת את גודל השגיאה הלא ליניארית. רק לאחר שנוצרת תוכנית הכלי על ידי המעבד שלאחר הלינה ניתן לחשב את השגיאה הלא לינארית. לינארית נתיב כלים יכולה לפתור בעיה זו. מערכות בקרה מסוימות יכולות ליינן את מסלול הכלים תוך כדי עיבוד, אך בדרך כלל הוא משולב במעבד הפוסט.

בעיה נוספת הנגרמת על ידי הפיר המסתובב היא הייחודיות. אם נקודת היחיד נמצאת במצב הקיצוני של הפיר המסתובב, תנודה קטנה ליד נקודת היחיד תגרום לפירוב המסתובב להתהפך ב -180 מעלות, וזה די מסוכן.

דרישות למערכת CAD / CAM

לצורך הפעלת עיבוד פנטהדרון, על המשתמש להסתמך על מערכת CAD / CAM בוגרת, ועליו להיות מתכנתים מנוסים להפעלת מערכת CAD / CAM.

השקעה גדולה ברכישת כלי מכונה

בעבר היה פער מחירים עצום בין כלי מכונת חמישה צירים למכונות תלת-ציריות. כעת, תוספת של ציר מסתובב למכונת תלת-צירית היא בעצם מחירו של כלי מכונה רגיל בעל שלושה צירים, אשר יכול לממש את הפונקציות של מכונת רב-צירית. יחד עם זאת, מחירו של מכונת חמשת צירים גבוה רק ב -30% עד 50% ממחירו של מכונת תלת-צירית.

בנוסף להשקעה בכלי המכונה עצמו, יש לשדרג גם את תוכנת מערכת ה- CAD / CAM ומעבד הפוסט-מעבד כדי להתאים לדרישות עיבוד שבבי חמישה צירים; יש לשדרג את תוכנית האימות כדי לאפשר לה לדמות את כל המכונה כלי.