5-osna CNC obrada: struktura, proces i aplikacije

5-CNC obrada je visoko-precizan proces rezanja koji istovremeno kontroliše tri linearne ose (X/Y/Z) zajedno sa dve rotacione ose (najčešće A/B ili A/C ose), omogućavajući alatu za rezanje ili radnom komadu da bude orijentisan u praktično bilo koji prostorni položaj. Budući da alat može pristupiti površini iz gotovo bilo kojeg ugla, jedno postavljanje je često dovoljno da se završi svaka operacija koju složen-površinski dio zahtijeva. Ovo je ključna prednost tehnologije: uklanja potrebu za otkopčavanjem i ponovnim fiksiranjem dijela između operacija, što zauzvrat eliminira greške u pozicioniranju koje se nakupljaju svaki put kada se radni komad pomjeri, i daje značajno povećanje učinkovitosti obrade i kvalitete površine u usporedbi s 3-osnim ili čak 4-osnim procesima.

Layout Types

Mašine sa 5 osa su generalno grupisane u tri strukturna rasporeda, od kojih je svaki prilagođen različitom obimu i stilu rada:

Struktura tipa postolja- (tapka): obje rotacijske ose su integrirane u radni sto, obično u konfiguraciji A/C-osi. Ovaj raspored nudi odličnu krutost i dobro je prikladan za male i srednje{3}}precizne dijelove, gdje su čvrste tolerancije i kompaktan radni omotač važniji od sirove veličine stola.

Struktura okretne-glave (rotaciona-glava): obje rotacijske ose su ugrađene u glavu vretena, obično u B/C- rasporedu osi, dok sam radni sto ostaje fiksiran. Budući da se stol ne pomiče niti naginje, ova konfiguracija je prirodan izbor za velike radne predmete koje bi bilo nepraktično ljuljati na rotirajućem stolu.

Hibridna struktura: Jedna rotirajuća osovina nalazi se na radnom stolu, a druga na glavi vretena. Ovaj podijeljeni raspored balansira krutost obrade i fleksibilnost orijentacije, dajući radnjama srednji put kada ni čista -tip ni čista okretna- mašina ne odgovaraju savršenom poslu.

Osnovne funkcionalne komponente

Iza sposobnosti svake 5-osne mašine da drži čvrste tolerancije stoji skup osnovnih komponenti koje rade zajedno:

5-simultani CNC kontrolni sistem: Mainstream kontroleri koji su trenutno u širokoj upotrebi uključuju Siemens 840Dsl, Heidenhain TNC640 i Fanuc 31i-B5, od kojih svi moraju podržavati 5-osnu interpolaciju i funkcije transformacije koordinata (kao što je RTCP/TCPC) koji održavaju putanju programa na vrhu.

Visoko{0}}precizne rotacione-uređaje za povratnu informaciju: Ovi obično koriste linearne ili rotacijske staklene-kodere, koji održavaju tačnost pozicioniranja rotacijske-osi unutar ±5 lučnih sekundi i ponovljivost unutar ±3 lučne sekunde - nivo povratne informacije kada se doda preciznost povratne informacije je xi ft.

Vretenaste jedinice visoke{0}}krutnosti: uparene sa sistemima za hlađenje vodom{1}} ili uljem-, brzine vretena se obično kreću od 8.000 do 30.000 o/min, što omogućava mašini da se prilagodi vrlo različitim zahtjevima rezanja aluminijuma, čelika, titanijuma i drugih inženjerskih materijala.

Pred{0}}Mašinska priprema

Prije nego bilo koji čips poleti, dvije pripremne faze postavljaju osnovu za uspješan posao:

Učvršćivanje radnog predmeta: Ovisno o veličini i obliku dijela, trgovine biraju između škripaca, vakuumskih stezaljki ili namjenskih učvršćenja, uvijek s ciljem maksimiziranja čvrstoće stezanja i preciznosti lociranja kako bi se minimizirala greška -indukovana fiksiranjem - korak koji je bitanxi dodatno opterećuje rad, jer alat može dodatno opteretiti 5- na fiksiranju.

Programiranje i simulacija: putanje alata se generišu u 5-osni CAM softveru kao što je UG NX, Mastercam ili Cimatron, a zatim se verificiraju u softveru za virtuelnu simulaciju kao što je VERICUT da uhvati rizik od smetnji i sudara prije nego što program ikada dotakne mašinu. S obzirom na to koliko stupnjeva slobode 5-osna putanja alata mora uzeti u obzir, ova faza simulacije nije opciona - to je glavna linija odbrane od srušenog vretena ili slomljenog uređaja.

Izvođenje strojne obrade

Obrada zatim prolazi kroz tri progresivno finije faze:

Gruba obrada: glodalice od tvrdog metala ili glodalice za{0}}klip kukuruza (grube) su uobičajeni izbor, rade se sa agresivnom strategijom uklanjanja velikih-zaliha-kako bi se materijal brzo očistio i dio približio konačnom obliku.

Polu{0}}završna obrada: Orijentacija rezanja alata je prilagođena da se očisti zaostali materijal koji su ostali iza uglova i fileta nakon grube obrade, pripremajući konzistentan, predvidljiv dodatak za završnu fazu.

Završna obrada: Preuzimaju glodalice s kugličnim-nosnim ili bikovim-glom, sa brzinom rezanja i brzinom posmaka koji su strogo kontrolirani kako bi zadržali hrapavost površine na Ra manjoj ili jednakoj 1,6 μm - vrsta završne obrade koja je najvažnija na površinama slobodnog-obličenog oblika 5-osne obrade na prvom mjestu je odabrana.

Post-Provjera obrade

Jednom kada je obrada završena, mašina za koordinatno mjerenje (CMM) provjerava dimenzije i geometrijske tolerancije dijela, a rezultati se vraćaju u proces kako bi se ispravili parametri za naredne serije - pretvarajući inspekciju u kontinuiranu petlju poboljšanja umjesto u jedno-provjeru prolaza/neuspjeha.

5-osna obrada zarađuje svoju premiju u industrijama u kojima geometrija, tolerancija ili oboje ne ostavljaju prostor za kompromis:

Vazduhoplovstvo: Diskovi (blisks) sa integriranim oštricama, lopatice aero{0}}motora i satelitske strukturne komponente zahtijevaju visoku{1}}preciznu obradu složenih površina, sa zahtjevima tolerancije koji mogu doseći nivo mikrona.

Proizvodnja kalupa i kalupa: kalupi za brizganje karoserije automobila i medicinskih uređaja sa nepravilnim konturiranim površinama često se mogu završiti u jednom postavljanju pokrivajući više lica, štedeći i vrijeme i grešku u vezi{0}}postrojenja.

Precizni hardver: okviri aviona dronova nekonvencionalne geometrije, vrhunski-ramovi za bicikle i oprema za kupatilo se proizvode u količini sa preciznošću od 5 osa.

Medicinski uređaji: Umjetni zglobovi, ortopedski implantati i drugi personalizirani{0}}specifični dijelovi za pacijente oslanjaju se na 5-osinsku mašinsku obradu kako bi postigli uske, individualizirane tolerancije s kojima se-implantati ne mogu podudarati.

Održavanje točnosti i kvaliteta površine na 5-osnoj mašini svodi se na nekoliko parametara koje operateri pažljivo prate:

Brzina kretanja rotacione{0}}ose: Tipično se održava između 300 i 800 mm/min, kako bi se izbjegle vibracije i gubitak preciznosti koje rotaciono kretanje velike{3}}brzine može unijeti.

Usklađivanje{0}}parametara rezanja: Parametri se prilagođavaju materijalu. Za završnu obradu aluminijumskih legura, brzina rezanja je 150–250 m/min; za leguru titana 30–60 m/min; brzina pomaka je generalno 0,1–0,2 mm/r za grubu obradu i 0,05–0,1 mm/r za završnu obradu.

Sigurnosni razmak: minimalna granica za provjeru sudara-od 2 mm se održava između putanje alata i bilo koje površine učvršćenja ili radnog komada, kako bi se spriječili sudari vretena tokom obrade.

Kompenzacija greške: zazor rotacione-osi i greške u pozicioniranju se kalibriraju po redovnom rasporedu, sa parametrima kompenzacije postavljenim u CNC sistemu kako bi se spriječila tačnost od pomjeranja tokom vremena.

Budući da 5-osni strojevi kombinuju velike brzine vretena s pokretnim rotirajućim osovinama, sigurnosni protokol je ugrađen u svaku fazu rada:

Prije pokretanja, provjerite granične prekidače -osovine i pritisak u sistemu za podmazivanje i provjerite da li je sve normalno prije nego što uključite mašinu.

Provjera{0}}suvog rada je obavezna prije početka stvarne obrade, kako bi se potvrdilo da putanja alata ne nosi rizik od sudara.

Tokom obrade, zaštitna vrata mašine se nikada ne smeju otvarati, a osoblju je zabranjen ulazak u sigurnosnu zonu dok su rotacione ose u pokretu.

Prilikom mijenjanja pribora ili alata, potrebno je isključiti glavni izvor napajanja mašine i okačiti znak upozorenja "U toku održavanja".

Preciznost pozicioniranja rotacione{0}}ose treba provjeriti i ponovo kalibrirati najmanje jednom svakih šest mjeseci, kao dio redovnog programa verifikacije preciznosti 5 osa.

Uzeti zajedno, ovi strukturni, proceduralni i sigurnosni elementi su ono što omogućava 5-osinskoj mašinskoj obradi da ispuni svoje centralno obećanje: složeni, više-dijelovi obrađeni na čvrstu toleranciju u jednom postavljanju, sa daleko manje akumuliranih grešaka i daleko konzistentnijim kvalitetom površine nego što to može postići tradicionalnim procesima višestrukih postavki.