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五軸加工中心數控機床未來智能化的趨勢

日期:2022-06-16 17:13:58 閱讀:155

近年來,五軸加工中心數控機床的發展也逐漸成熟,但是就目前的發展狀態也存在著或多或少的問題,比如五軸數控編程操作問題、刀具半徑補償、對CAD/CAM系統的要求、成本問題等。對于這些問題的解決,除了工藝上的更新,未來五軸加工智能化是一大趨勢?,F在,我們先看看現階段五軸機床所遇到的問題。

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首先,五軸數控編程抽象、操作困難

這是每一個傳統數控編程人員都深感頭疼的問題。三軸機床只有直線坐標軸,而五軸數控機床結構形式多樣。同一段NC代碼可以在不同的三軸數控機床上獲得同樣的加工效果,但某一種五軸機床的NC代碼卻不能適用于所有類型的五軸機床。數控編程除了直線運動之外,還要協調旋轉運動的相關計算,如旋轉角度行程檢驗、非線性誤差校核、刀具旋轉運動計算等,處理的信息量很大,數控編程極其抽象。

五軸數控加工的操作和編程技能密切相關,如果用戶為機床增添了特殊功能,則編程和操作會更復雜。只有反復實踐,編程及操作人員才能掌握必備的知識和技能。經驗豐富的編程、操作人員的缺乏,是五軸數控技術普及的一大阻力。

國內許多廠家從國外購買了五軸數控機床,由于技術培訓和服務不到位,五軸數控機床固有功能很難實現,機床利用率很低,很多場合還不如采用三軸機床。

其次,五軸數控的NC程序校驗尤為重要

要提高機械加工效率,迫切要求淘汰傳統的“試切法”校驗方式。在五軸數控加工當中,NC程序的校驗工作也變得十分重要,因為通常采用五軸數控機床加工的工件價格十分昂貴,而且碰撞是五軸數控加工中的常見問題:刀具切入工件;刀具以極高的速度碰撞到工件;刀具和機床、夾具及其他加工范圍內的設備相碰撞;機床上的移動件和固定件或工件相碰撞。五軸數控中,碰撞很難預測,校驗程序必須對機床運動學及控制系統進行綜合分析。

如果CAM系統檢測到錯誤,可以立即對刀具軌跡進行處理;但如果在加工過程中發現NC程序錯誤,不能像在三軸數控中那樣直接對刀具軌跡進行修改。在三軸機床上,機床操作者可以直接對刀具半徑等參數進行修改。而在五軸加工中,情況就不那么簡單了,因為刀具尺寸和位置的變化對后續旋轉運動軌跡有直接影響。

然后,刀具半徑補償

在五軸聯動NC程序中,刀具長度補償功能仍然有效,而刀具半徑補償卻失效了。以圓柱銑刀進行接觸成形銑削時,需要對不同直徑的刀具編制不同的程序。目前流行的CNC系統均無法完成刀具半徑補償,因為ISO文件中沒有提供足夠的數據對刀具位置進行重新計算。用戶在進行數控加工時需要頻繁換刀或調整刀具的確切尺寸,按照正常的處理程序,刀具軌跡應送回CAM系統重新進行計算。從而導致整個加工過程效率十分低下。

刀具軌跡修正所需數據由CNC應用程序輸送到CAM系統,并將計算所得刀具軌跡直接送往控制器。LCOPS需要第三方提供CAM軟件,能夠直接連接到CNC機床,其間傳送的是CAM系統文件而不是ISO代碼。對這個問題的最終解決方案,有賴于引入新一代CNC控制系統,該系統能夠識別通用格式的工件模型文件(如STEP等)或CAD系統文件。

后置處理器問題

五軸機床和三軸機床不同之處在于它還有兩個旋轉坐標,刀具位置從工件坐標系向機床坐標系轉換,中間要經過幾次坐標變換。利用市場上流行的后置處理器生成器,只需輸入機床的基本參數,就能夠產生三軸數控機床的后置處理器。而針對五軸數控機床,目前只有一些經過改良的后置處理器。五軸數控機床的后置處理器還有待進一步開發。

非線性誤差和奇異性問題

由于旋轉坐標的引入,五軸數控機床的運動學比三軸機床要復雜得多。和旋轉有關的第一個問題是非線性誤差。非線性誤差應歸屬于編程誤差,可以通過縮小步距加以控制。在前置計算階段,編程者無法得知非線性誤差的大小,只有通過后置處理器生成機床程序后,非線性誤差才有可能計算出來。刀具軌跡線性化可以解決這個問題。有些控制系統能夠在加工的同時對刀具軌跡進行線性化處理,但通常是在后置處理器中進行線性化處理。

旋轉軸引起的另一個問題是奇異性。如果奇異點處在旋轉軸的極限位置處,則在奇異點附近若有很小振蕩都會導致旋轉軸的180°翻轉,這種情況相當危險。

對CAD/CAM系統的要求

對五面體加工的操作,用戶必須借助于成熟的CAD/CAM系統,并且必須要有經驗豐富的編程人員來對CAD/CAM系統進行操作。

購置機床的大量投資

以前五軸機床和三軸機床之間的價格懸殊很大?,F在,三軸機床附加一個旋轉軸基本上就是普通三軸機床的價格,這種機床可以實現多軸機床的功能。同時,五軸機床的價格也僅僅比三軸機床的價格高出30%~50%。

除了機床本身的投資之外,還必須對CAD/CAM系統軟件和后置處理器進行升級,使之適應五軸加工的要求;必須對校驗程序進行升級,使之能夠對整個機床進行仿真處理。

五軸加工機床未來智能化趨勢

智能裝備的控制模式和人機界面將會有很大的變化,WiFi寬帶、藍牙近距通信等網絡性能的提高,基于平板電腦、手機和穿戴設備等基于網絡的移動控制方式會越來越普及。與時俱進的觸摸屏和多點觸控的圖形化人機界面將逐步取代按鈕、開關、鼠標和鍵盤?,F在,特別是年輕人已經習慣智能電子消費產品的操作方式,能夠快速做出反應,切換屏幕,上傳或下載數據,從而大大豐富了人機交互的內容,同時明顯降低誤操作率。

星凱科技是從事五軸加工等高精度零件機加工高新技術企業。尤其是五軸機加工,廣泛應用于各類高新精密行業,如機器人零件,無人機零件,航空零件,自動化設備零件,所有工件可根據客戶需求定制,歡迎隨時來訪來電0755-33653582,www.chamorrogolfclubnorthernca.com。

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