О пятикоординатных обрабатывающих центрах

I. Определение и основные принципы пятиосных обрабатывающих центров

Пятиосевой обрабатывающий центр — это современное обрабатывающее оборудование, в котором реализована высокоточная технология числового программного управления. На основе традиционных трех линейных осей X, Y и Z он объединяет две поворотные оси среди осей A, B и C. Благодаря пятиосному управлению рычагами достигается всесторонняя обработка заготовок. Основной принцип заключается в том, что скоординированное движение пяти осей позволяет режущему инструменту приближаться к заготовке под любым углом, преодолевая ограничения традиционной трехосной обработки, которая может резать только в фиксированном направлении, и идеально решая проблемы обработки сложных изогнутых поверхностей, заготовок неправильной формы и наклонных отверстий. Для обеспечения точности обработки пятиосевые обрабатывающие центры обычно оснащены функцией RTCP (поворот центральной точки инструмента, следование за точкой кончика инструмента). В процессе обработки из-за движения вращающейся оси острие инструмента будет подвергаться дополнительному смещению. Функция RTCP может автоматически корректировать контрольные точки системы числового управления, чтобы гарантировать, что точка кончика инструмента всегда движется точно по заданной траектории. Это также ключевой признак, позволяющий отличить «истинную пятиосность» от «ложной пятиосности».

Ⅱ. Разнообразные формы механической конструкции: Механические конструкции пятиосных обрабатывающих центров богаты и разнообразны. Различные структуры подходят для разных сценариев обработки и в основном подразделяются на следующие категории:

(1) Форма двойной поворотной головки напрямую контролирует направление оси инструмента с помощью двух вращающихся координат. Он имеет компактную конструкцию и позволяет гибко регулировать угол инструмента, что делает его пригодным для обработки небольших и прецизионных деталей, требующих резки под разными углами, таких как сложные соединительные детали в аэрокосмической области. Некоторые станки с двойной поворотной головкой имеют провисающую конструкцию, в которой ось вращения не перпендикулярна линейной оси, что еще больше повышает гибкость регулировки угла и позволяет им выполнять более сложную пространственную обработку изогнутых поверхностей.

(2) Форма двойного поворотного стола напрямую управляет пространственным вращением заготовки посредством двух вращающихся координат. Вращение рабочего стола заставляет заготовку менять свое положение, что облегчает многогранную обработку больших заготовок. Например, при производстве автомобильных пресс-форм пятиосевой обрабатывающий центр с двумя поворотными столами может выполнить всю обработку пресс-формы за один зажим, что значительно повышает эффективность. Конструкция подвесного рабочего стола позволяет вращающейся оси образовывать наклонный угол с линейной осью, что еще больше расширяет степень свободы при обработке.

(3) Одна форма поворота и одна форма вращения: две координаты вращения действуют соответственно на инструмент и заготовку, сочетая преимущества как поворотной головки, так и поворотного стола. Он обладает чрезвычайно высокой гибкостью обработки и особенно подходит для обработки деталей чрезвычайно сложной формы, таких как суставные компоненты гуманоидных роботов. Он позволяет не только добиться точного угла резки инструмента с помощью поворотной головки, но и регулировать положение заготовки с помощью поворотного стола, отвечая требованиям многонаправленной обработки. Кроме того, по расположению главного вала пятиосные обрабатывающие центры также можно разделить на вертикальные, горизонтальные и портальные. Вертикальный пятиосевой обрабатывающий центр имеет вертикальный шпиндель, хорошую жесткость и большую силу резания и часто используется при обработке пресс-форм и авиационных деталей. Горизонтальный пятиосевой обрабатывающий центр имеет горизонтальный шпиндель с превосходной стабильностью, что делает его пригодным для обработки автомобильных деталей с большим соотношением длины к диаметру. Пятиосевой обрабатывающий центр портального типа предназначен для обработки крупных заготовок, таких как обработка конструктивных элементов фюзеляжа самолета, с длинным ходом и высокой грузоподъемностью.

Ⅲ. Значительные преимущества перед трехосной обработкой По сравнению с традиционным трехосным обрабатывающим оборудованием пятиосные обрабатывающие центры демонстрируют незаменимые преимущества во многих аспектах:

(1) Оптимизируйте условия резания и улучшите качество обработки. При трехосной обработке направление оси инструмента фиксируется. Когда инструмент режет верхнюю часть или край заготовки, состояние резания постепенно ухудшается. Центральная точка шаровой фрезы может даже иметь линейную скорость 0, что приводит к плохому качеству поверхности обрабатываемой детали. Пятиосевой обрабатывающий центр может регулировать положение заготовки или инструмента по оси вращения, постоянно удерживая инструмент под оптимальным углом резания, избегая вышеупомянутых проблем и получая более гладкую и точную обработанную поверхность. В то же время разумный угол резания также может продлить срок службы режущего инструмента и снизить стоимость инструмента на предприятии.

(2) Избегайте помех инструмента и расширяйте диапазон обработки. При обработке сложных деталей, таких как рабочие колеса, лопасти и встроенные блиски в аэрокосмической области, трехосное оборудование часто не соответствует технологическим требованиям из-за взаимодействия между инструментом и заготовкой или приспособлением. Пятиосевой обрабатывающий центр может гибко регулировать движение осей, чтобы режущие инструменты находились вдали от зоны помех и успешно завершали обработку. Кроме того, пятиосная обработка позволяет использовать более короткие инструменты, повышать жесткость системы, снижать вибрацию инструмента, дополнительно обеспечивать точность обработки, а также сокращать использование специальных инструментов, снижая затраты на приобретение инструментов для предприятий.

(3) Уменьшите количество операций зажима, чтобы повысить эффективность и точность обработки. При обработке сложных деталей по трем осям часто требуется несколько операций зажима, что не только отнимает много времени, но и легко приводит к ошибкам из-за преобразования привязок зажима, влияющих на точность обработки. Пятиосевой обрабатывающий центр позволяет выполнить обработку пяти сторон заготовки за один зажим, что значительно сокращает количество операций зажима и сокращает время подготовки производства. В то же время уменьшение зажима также снижает накопление ошибок и обеспечивает постоянство точности обработки. Например, при производстве медицинских изделий пятикоординатный обрабатывающий центр может выполнить все процедуры обработки сложных хирургических инструментов за один зажим с точностью, достигающей уровня микрометра.

(4) Сократить производственную цепочку и упростить процесс управления. Полная производственная мощность пятиосевого обрабатывающего центра концентрирует задачи обработки, которые изначально требовали нескольких станков и множества процедур, на одном станке, что значительно сокращает производственную цепочку. Это не только уменьшает количество устройств и площадь, занимаемую цехом, снижает затраты на обслуживание оборудования, но и упрощает управление производством, а также планирование и составление графиков. Для сложных заготовок его преимущества еще более очевидны: он позволяет эффективно избежать задержек производства и проблем с качеством, вызванных разбросанными процессами.

(5) Ускорить процесс исследований и разработок новых продуктов. В таких областях, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность, детали и формы новых изделий часто имеют сложную форму и предъявляют высокие требования к точности. Традиционные методы обработки трудно удовлетворить требованиям быстрых исследований и разработок. Пятиосевые обрабатывающие центры, благодаря своей высокой гибкости, высокой точности и полным возможностям обработки, могут быстро завершить обработку сложных деталей, помогая предприятиям сократить цикл разработки новой продукции и повысить уровень успеха НИОКР. Например, при исследовании и разработке новых энергетических транспортных средств пятиосные обрабатывающие центры могут быстро обрабатывать новые типы корпусов аккумуляторов, компонентов двигателей и т. д., ускоряя скорость итерации продукции.