Ces dernières années, les centres d'usinage CNC à liaison à cinq axes ont été de plus en plus largement utilisés dans divers domaines. Dans les applications pratiques, chaque fois que les gens rencontrent le problème du traitement à haute efficacité et de haute qualité de pièces complexes de forme spéciale, la technologie de liaison à cinq axes est sans aucun doute un moyen important pour résoudre ces problèmes. De plus en plus de fabricants ont tendance à rechercher des équipements à cinq axes pour répondre à un traitement à haut rendement et de haute qualité. Mais en savez-vous vraiment assez sur l'usinage cinq axes ?
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La structure mécanique de la machine-outil à cinq axes
Pour vraiment comprendre l'usinage cinq axes, nous devons d'abord comprendre ce qu'est une machine-outil cinq axes. La machine-outil à cinq axes (usinage 5 axes), comme son nom l'indique, fait référence à l'ajout de deux axes rotatifs aux trois axes linéaires communs de X, Y et Z. Les deux axes de rotation dans les trois axes A, B et C Les axes ont différents modes de mouvement pour répondre aux exigences techniques de divers produits.
En termes de conception mécanique du centre d'usinage d'axes 5-, les fabricants de machines-outils se sont toujours engagés sans relâche à développer de nouveaux modes de mouvement pour répondre aux diverses exigences. Sur la base des différents types de machines-outils à cinq axes actuellement sur le marché, bien qu'il existe différents types de structures mécaniques, il existe principalement les types suivants :
1. Deux coordonnées de rotation contrôlent directement la direction de l'axe de l'outil (double forme de tête pivotante).
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2. Les deux axes de coordonnées sont en haut de l'outil, mais l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire (type tête affaissée).
3. Les deux coordonnées de rotation contrôlent directement la rotation de l'espace (forme double plateau tournant).
4. Les deux axes de coordonnées sont sur la table, mais l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire (type de table plombée).
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5. L'une des deux coordonnées de rotation agit sur l'outil et l'autre sur la pièce (un pendule et un tour).
*Terme : Si l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire, il est considéré comme un axe « plongeant ».
Après avoir vu les machines-outils à cinq axes avec ces structures, je pense que nous devrions comprendre quoi et comment les machines-outils à cinq axes se déplacent. Cependant, quelles caractéristiques une structure de machine-outil aussi diversifiée peut-elle présenter lors de l'usinage ? Par rapport aux machines-outils traditionnelles à trois axes, quels sont les avantages ? Examinons ensuite les points lumineux de la machine-outil à cinq axes.
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Les nombreux avantages de l'usinage cinq axes
En parlant des caractéristiques des machines-outils à cinq axes, il est nécessaire de les comparer aux équipements traditionnels à trois axes. L'équipement de traitement à trois axes est relativement courant dans la production, et il existe plusieurs formes telles que verticale, horizontale et portique. Les méthodes de traitement courantes comprennent le traitement des bords d'extrémité par fraise en bout et le traitement des bords latéraux. Profilage de couteaux à bout sphérique, etc. Mais quelle que soit la forme ou la méthode a une caractéristique commune, c'est-à-dire que la direction de l'axe de l'outil reste inchangée pendant le processus d'usinage, et la machine-outil ne peut atteindre l'outil que dans l'espace cartésien coordonnées par l'interpolation des trois axes linéaires de X, Y et Z. mouvement dans le département. Par conséquent, face aux produits suivants, les inconvénients des machines-outils à trois axes, tels qu'un faible rendement, une mauvaise qualité de surface et même une incapacité à traiter, sont exposés.
Par rapport aux équipements d'usinage CNC à trois axes, les machines-outils CNC à cinq liaisons présentent les avantages suivants :
1. Gardez l'outil dans le meilleur état de coupe et améliorez les conditions de coupe
Comme le montre la figure ci-dessus, dans le mode de coupe à trois axes de la figure de gauche, lorsque l'outil de coupe se déplace vers le haut ou le bord de la pièce, l'état de coupe se détériore progressivement. Pour maintenir des conditions de coupe optimales ici aussi, une table rotative est nécessaire. Et si nous voulons traiter complètement un plan irrégulier, la table doit être tournée plusieurs fois dans différentes directions. On peut voir que la machine-outil à cinq axes peut également éviter la situation dans laquelle la vitesse de la ligne centrale de la fraise à bout sphérique est 0 et obtenir une meilleure qualité de surface.
2. Éviter efficacement les interférences avec les outils
Comme le montre la figure ci-dessus, pour les pièces telles que les roues, les aubes et les aubes utilisées dans le domaine aérospatial, l'équipement à trois axes ne peut pas répondre aux exigences du processus en raison d'interférences. La machine-outil à cinq axes peut être satisfaite. Dans le même temps, la machine-outil à cinq axes peut également utiliser des outils plus courts pour le traitement, améliorer la rigidité du système, réduire le nombre d'outils et éviter la production d'outils spéciaux. Pour nos chefs d'entreprise, cela signifie qu'en termes de coûts d'outillage, la machine-outil cinq axes vous fera économiser de l'argent !
3. Réduisez le nombre de temps de serrage et complétez le traitement à cinq côtés en un seul serrage
Comme le montre la figure ci-dessus, on peut voir que le centre d'usinage à cinq axes peut également réduire la conversion de référence et améliorer la précision d'usinage. Dans le traitement réel, un seul serrage est nécessaire et la précision du traitement est plus facile à garantir. Dans le même temps, en raison du raccourcissement de la chaîne de processus et de la réduction du nombre d'équipements dans le centre d'usinage à cinq axes, le nombre de montages, la surface de l'atelier et les coûts de maintenance des équipements sont également réduits. Cela signifie que vous pouvez utiliser moins d'accessoires, moins d'espace d'atelier et moins de coûts de maintenance pour effectuer un traitement plus efficace et de meilleure qualité !
4. Améliorer la qualité et l'efficacité du traitement
Comme le montre la figure, la machine-outil à cinq axes peut être coupée avec le bord latéral de l'outil et l'efficacité du traitement est plus élevée.
5. Raccourcir la chaîne de processus de production et simplifier la gestion de la production
L'usinage complet des machines-outils CNC à cinq axes raccourcit considérablement la chaîne de processus de production, ce qui peut simplifier la gestion, la planification et l'ordonnancement de la production. Plus la pièce est complexe, plus ses avantages sont évidents par rapport aux méthodes de production traditionnelles avec des processus décentralisés.
6. Raccourcir le cycle de développement de nouveaux produits
Pour les entreprises de l'aérospatiale, de l'automobile et d'autres domaines, certaines nouvelles pièces de produits et moules de moulage ont des formes complexes et des exigences de haute précision. Par conséquent, des centres d'usinage CNC à cinq axes avec une grande flexibilité, une haute précision, une haute intégration et des capacités de traitement complètes peuvent être utilisés. Il peut bien résoudre les problèmes de précision et de cycle du traitement de pièces complexes dans le processus de développement de nouveaux produits, raccourcir considérablement le cycle de développement et améliorer le taux de réussite des nouveaux produits.
En résumé, la machine-outil à cinq axes présente trop d'avantages, mais le contrôle d'attitude de la machine-outil à cinq axes, le système CNC, la programmation FAO et le post-traitement sont beaucoup plus compliqués que la machine-outil à trois axes ! En même temps, lorsque nous parlons de machines-outils à cinq axes, nous devons parler du problème des vrais et faux cinq axes. Nous savons tous que la plus grande différence entre le vrai et le faux cinq axes est la fonction RTCP. Cependant, qu'est-ce que le RTCP, comment est-il généré et comment l'appliquer ? Examinons ensuite RTCP en détail en combinant la structure de la machine-outil et le post-traitement de la programmation pour comprendre son vrai visage.
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À propos du RTCP
RTCP, dans le système CNC à cinq axes haut de gamme, pense que RTCP est le point central de l'outil pivoté, ce que nous appelons souvent la fonction de suivi du point de pointe de l'outil. Dans l'usinage cinq axes, lors de la poursuite de la trajectoire de la pointe de l'outil et de l'attitude entre l'outil et la pièce, un mouvement supplémentaire de la pointe de l'outil est généré en raison du mouvement de rotation. Les points de contrôle du système CNC ne coïncident souvent pas avec les points de pointe de l'outil, de sorte que le système CNC doit corriger automatiquement les points de contrôle pour s'assurer que les points de pointe de l'outil se déplacent selon la trajectoire prescrite. Dans l'industrie, cette technologie est également appelée TCPM, TCPC ou RPCP. En fait, les définitions de fonction de ces noms sont similaires à RTCP. À proprement parler, la fonction RTCP est utilisée dans la structure à double tête pivotante, et le point central de la rotation de la tête pivotante est utilisé pour la compensation. La fonction similaire à RPCP est principalement appliquée à la machine-outil sous la forme d'un double plateau tournant, et elle compense le changement des coordonnées de l'axe linéaire provoqué par la rotation de la pièce. En fait, ces fonctions ont le même objectif par des voies différentes, qui consistent toutes à maintenir inchangés le point central de l'outil et le point de contact réel entre l'outil et la surface de la pièce. Par conséquent, pour la commodité de l'expression, cet article unifie ce type de technologie en tant que technologie RTCP.
Alors, comment la fonction RTCP est-elle née ? Il y a de nombreuses années, lorsque les machines-outils à cinq axes sont devenues populaires sur le marché, le concept de RTCP a été mis en avant par les fabricants de machines-outils. À cette époque, la fonction de RTCP ressemblait plus à un gadget pour le bien de la technologie, et de plus en plus de gens étaient enthousiastes et enthousiasmés par la technologie elle-même. En fait, la fonction de RTCP est tout le contraire. Ce n'est pas seulement une bonne technologie, mais aussi une bonne technologie qui peut apporter des avantages et créer de la valeur pour les clients. Pour les machines-outils dotées de la technologie RTCP (c'est-à-dire les soi-disant véritables machines-outils à cinq axes en Chine), l'opérateur n'a pas besoin d'aligner avec précision la pièce avec la ligne d'axe du plateau tournant et de la serrer avec désinvolture. La machine-outil compense automatiquement le décalage, réduisant considérablement le temps auxiliaire et améliorant le traitement. précision. Dans le même temps, le post-traitement est facile à réaliser, tant que les coordonnées et les vecteurs du point de pointe de l'outil sont sortis. Comme nous l'avons dit précédemment, en termes de structure mécanique, les machines-outils CNC à cinq axes ont principalement des structures telles que des têtes pivotantes doubles, des plateaux tournants doubles et une rotation et un tour.
Ci-dessous, nous prendrons comme exemple le système CNC à cinq axes haut de gamme avec double plateau tournant pour présenter en détail la fonction RTCP.
Définir le concept du quatrième axe et du cinquième axe dans la machine-outil à cinq axes : la rotation du quatrième axe affecte l'attitude du cinquième axe dans la structure à double table rotative, et la rotation du cinquième axe ne peut pas affecter l'attitude du quatrième axe. Le cinquième axe est la coordonnée de rotation sur le quatrième axe.
Eh bien, après avoir lu la définition, expliquons-la. Comme le montre la figure ci-dessus, le 4ème axe de la machine-outil est l'axe A et le 5ème axe est l'axe C. La pièce est placée sur le plateau tournant de l'axe C. Lorsque l'axe A du 4ème axe tourne, parce que l'axe C est installé sur l'axe A, la posture de l'axe C sera également affectée. De la même manière, pour la pièce que nous posons sur le plateau tournant, si nous programmons la coupe au centre de l'outil, le changement de la coordonnée de rotation entraînera inévitablement le changement des coordonnées X, Y, Z de l'axe linéaire, ce qui entraînera un déplacement relatif. Pour éliminer ce déplacement, la machine-outil doit le compenser, et RTCP est une fonction réalisée pour éliminer cette compensation.
Alors, comment la machine-outil compense-t-elle ce décalage ? Ensuite, analysons comment ce décalage est généré.
Selon ce qui précède, nous savons tous que le décalage des coordonnées de l'axe linéaire est causé par le changement des coordonnées de rotation. Il est alors particulièrement important d'analyser le centre de rotation de l'axe de rotation. Pour une machine-outil à structure à double plateau tournant, le point de contrôle de l'axe C, c'est-à-dire le cinquième axe, se trouve généralement au centre de rotation de la table de la machine. Pour le 4ème axe, le milieu du 4ème axe est généralement sélectionné comme point de contrôle.
Afin de réaliser une commande à cinq axes, le système de commande numérique doit connaître la relation entre le point de commande du cinquième axe et le point de commande du quatrième axe. C'est-à-dire l'état initial (position 0 des axes A et C de la machine-outil), le vecteur de position [U, V, W] du point de contrôle du cinquième axe dans le système de coordonnées de rotation du quatrième axe où le le point de contrôle du quatrième axe est l'origine. En même temps, il est également nécessaire de connaître la distance entre les axes A et C. Pour une machine-outil à double plateau tournant, un exemple est illustré dans la figure ci-dessous.
En parlant de cela, vous pouvez voir que pour les machines-outils avec fonction RTCP, le système de contrôle maintient le centre de l'outil à la position programmée tout le temps. Dans ce cas, la programmation est autonome et indépendante de la cinématique de la machine. Lorsque vous programmez sur une machine-outil, vous n'avez pas à vous soucier du mouvement de la machine et de la longueur de l'outil, vous n'avez qu'à penser au mouvement relatif entre l'outil et la pièce. Le reste du système de contrôle des tâches le fera pour vous. Par exemple:
Comme le montre la figure ci-dessus, lorsque la fonction RTCP n'est pas désactivée, le système de contrôle ne tient pas compte de la longueur de l'outil. L'outil tourne autour du centre de l'axe. La pointe du couteau se déplacera et ne sera plus fixée.
Comme le montre la figure ci-dessus, lorsque la fonction RTCP est activée, le système de contrôle modifie uniquement la direction de l'outil et la position de la pointe de l'outil reste inchangée. Les mouvements de compensation nécessaires dans les axes X, Y, Z sont automatiquement calculés.
Et comment résoudre le problème du décalage des coordonnées d'axe linéaire pour les machines-outils à cinq axes et les systèmes CNC qui n'ont pas de RTCP ? Nous savons que de nombreuses machines-outils et systèmes CNC à cinq axes en Chine sont de faux cinq axes. Le soi-disant faux cinq axes fait en fait référence à des machines-outils sans fonction RTCP. Le vrai et le faux cinq axes ne sont pas basés sur l'apparence ni sur le fait que les cinq axes soient liés. Vous devez savoir que le faux cinq axes peut également être utilisé pour la liaison à cinq axes. La différence entre le faux cinq axes est qu'il n'a pas le véritable algorithme RTCP à cinq axes, ce qui signifie que la fausse programmation à cinq axes doit tenir compte de la longueur du pendule de la broche et de la position de la table rotative. Cela signifie que lors de la programmation avec un faux système CNC à cinq axes et une machine-outil, il est nécessaire de s'appuyer sur la programmation CAM et la technologie de post-traitement pour planifier à l'avance la trajectoire de l'outil.
Pour une même pièce, en cas de changement de machine-outil ou de changement d'outil, la programmation FAO et le post-traitement doivent être refaits. Et la fausse machine-outil à cinq axes doit s'assurer que la pièce est au centre de rotation de la table de travail lors du serrage de la pièce. Pour l'opérateur, cela signifie que beaucoup de temps est nécessaire pour le serrage et l'alignement, et la précision ne peut pas être garantie. Même pour l'usinage d'indexation, le faux cinq axes pose beaucoup de problèmes. Le véritable cinq axes n'a besoin que de configurer un système de coordonnées et n'a besoin que d'un seul réglage d'outil pour terminer l'usinage.
La figure ci-dessous prend les paramètres de l'éditeur de post-traitement NX comme exemple pour illustrer la transformation des coordonnées du faux cinq axes :
Comme le montre la figure ci-dessus, le faux cinq axes s'appuie sur la technologie de post-traitement pour afficher la relation de position centrale entre le quatrième axe et le cinquième axe de la machine-outil afin de compenser le déplacement de l'axe de rotation par rapport aux coordonnées de l'axe linéaire. . Le programme CNC X, Y et Z généré par celui-ci programme non seulement le point d'approche, mais inclut également la compensation nécessaire sur les axes X, Y et Z.
Le résultat d'un tel traitement conduira non seulement à une précision d'usinage insuffisante et à une faible efficacité, mais également le programme généré n'est pas universel et le coût de la main-d'œuvre requise est également élevé. Dans le même temps, étant donné que les paramètres de rotation de chaque machine-outil sont différents, il doit y avoir des fichiers de post-traitement correspondants, ce qui entraînera également de gros inconvénients pour la production. De plus, le programme généré du faux cinq axes ne peut pas être modifié et il est fondamentalement impossible de réaliser une programmation manuelle à cinq axes. Dans le même temps, comme il n'y a pas de fonction RTCP, de nombreuses fonctions avancées à cinq axes qui en sont dérivées ne peuvent pas être utilisées, telles que la fonction de compensation d'outil à cinq axes.
En fait, pour les machines-outils à cinq axes, il ne s'agit que d'un outil pour nous permettant d'obtenir des résultats de traitement, et il n'y a pas de distinction entre vrai et faux. L'important est que notre technologie détermine la méthode à choisir pour le traitement. Relativement parlant, les véritables machines-outils à cinq axes sont plus rentables.
