Пятиосевой станок с ЧПУ: Основное руководство | MachineMFG

Пятиосевой станок с ЧПУ: Основное руководство

0
(0)

1. Обзор

Станки символизируют уровень производственного мастерства страны. Вершиной станкостроения является пятиосевая система станков с числовым программным управлением.

В некоторых отношениях он отражает состояние промышленного развития страны. В течение долгого времени промышленно развитые западные страны во главе с Соединенными Штатами рассматривали пятиосевые станки с числовым программным управлением как жизненно важный стратегический ресурс, внедряя систему экспортных лицензий.

Особенно во время холодной войны они вводили блокады и эмбарго против стран социалистического блока, таких как Китай и бывший Советский Союз. В конце прошлого века произошел "инцидент с Toshiba", когда японская корпорация Toshiba продала бывшему Советскому Союзу несколько пятикоординатных фрезерных станков с числовым программным управлением.

Результатом стало усовершенствование производства гребных винтов для подводных лодок, что сделало их необнаружимыми для сонаров американских кораблей-шпионов. Таким образом, Соединенные Штаты наказали корпорацию Toshiba за нарушение эмбарго на поставку стратегических материалов.

Обрабатывающие центры обладают мощными возможностями комплексной обработки. После однократной фиксации заготовки он может выполнить значительный объем обработки с высокой точностью.

При изготовлении серийных деталей средней сложности его производительность в пять-десять раз выше, чем у обычных станков, тем более что он может выполнять многие задачи, которые обычным станкам не под силу. Он особенно подходит для производства сложные формы и высокоточные устройства, или мелкосерийное многономенклатурное производство.

В современном производстве все большее распространение получает прецизионная обработка. Высокотехнологичные станки с ЧПУ и пресс-формы, обеспечивающие точность обработки, занимают ведущее место в производственной цепочке. Качество пресс-форм во многом зависит от оборудования с ЧПУ.

В условиях жесткой рыночной конкуренции производство требует более коротких производственных циклов, более высокого качества обработки, более быстрой переналадки продукции и более низких производственных технологий.

Чтобы соответствовать этим условиям, все больше и больше производственных компаний внедряют высокотехнологичные технологии. станок с ЧПУ инструменты - четырех- и пятиосевые обрабатывающие станки.

Мы знаем, что трехкоординатный станок имеет только три ортогональные оси перемещения (обычно определяемые как оси X, Y и Z) и может обеспечить только три направления свободы линейного перемещения.

Поэтому он может обрабатывать структуры вдоль направления оси обрабатывающего инструмента. Боковые элементы структуры не могут быть обработаны. (Трехосевой станок должен разрабатывать несколько наборов приспособлений, устанавливать, размещать и зажимать их несколько раз, что приводит к декомпозиции всей обработки, удлинению цикла обработки и значительному снижению качества).

Неограниченные инструменты (или заготовки) имеют шесть степеней свободы в пространстве. Реальность такова, что во время резка металлаМежду заготовкой и инструментом возникают огромные силы резания и трения.

Чтобы положение заготовки не смещалось, ее необходимо зажать и зафиксировать. Пятиосевая обработка с ЧПУ подразумевает наличие на одном станке не менее пяти координатных осей (три линейных и две вращающихся), которые могут координироваться и обрабатываться одновременно под управлением компьютера с числовым программным управлением.

Пятиосевая система станков с ЧПУ со связью - единственное средство для обработки крыльчаток, лопастей, судовых пропеллеров, роторов генераторов большой мощности, роторов турбин, больших коленчатых валов дизельных двигателей и многого другого.

Это высокотехнологичный, высокоточный станок, специально предназначенный для обработки сложных поверхностей, оказывающий значительное влияние на авиационную, аэрокосмическую, военную, научно-исследовательскую промышленность, производство точных приборов, высокоточного медицинского оборудования и др.

Под рабочим колесом понимается как колесо с подвижными лопастями, которое является частью ротора в импульсных паровых турбинах, так и совокупность колеса и установленных на нем вращающихся лопастей.

Паротурбинный генератор - это генератор, приводимый в действие паровой турбиной. Перегретый пар, вырабатываемый котлом, поступает в турбину, расширяется, совершая работу, и вращает лопасти, которые, в свою очередь, приводят в движение генератор для выработки электроэнергии.

Отработанный пар после работы возвращается в котел для рециркуляции через конденсатор, насос циркуляционной воды, насос конденсата, устройство подогрева питательной воды и другие компоненты.

Рабочее колесо

Коленчатый вал большого дизельного двигателя

Морской пропеллер

Пятиосевой

Стандартная система координат - правосторонняя декартова система. Основными координатными осями являются три линейные оси: X, Y и Z. Оси вращения, соответствующие каждой из этих линейных осей, обозначаются как A, B и C соответственно.

Пятиосевой

Пятиосевая обработка с ЧПУ - это станок, имеющий не менее пяти координатных осей (три линейных и две вращательных), которые могут выполнять согласованные движения для обработки под управлением компьютерной системы числового программного управления.

"Ось" в a CNC Станок обозначает ось перемещения, которую также можно рассматривать как пространственную координатную ось, подобно оси XY в координатах, причем каждая ось перемещения имеет независимый контроллер и систему привода двигателя.

То есть станок с ЧПУ имеет пять сервоосей (за исключением главной оси), которые могут одновременно интерполировать (все пять сервоосей могут двигаться одновременно для обработки одной детали).

Структурные разновидности

Пятиосевой Станки с ЧПУ Они выпускаются в различных конструктивных формах, в основном подразделяются на три основные категории: с наклоном рабочего стола, с наклоном шпинделя и комбинация рабочего стола/шпинделя с наклоном пятикоординатных обрабатывающих инструментов.

5-осевой станок с ЧПУ:

  • Тип откидного рабочего стола
  • Тип шпинделя с наклоном
  • Наклонный рабочий стол/тип шпинделя

Наклонный тип верстака

Это относится к типу наклонного верстака. Верстак, установленный на станине станка, может вращаться вокруг оси X, определяемой как ось A, обычно в диапазоне от +30 до -120 градусов.

В центре верстака также установлен вращающийся стол, который может вращаться вокруг оси Z в изображенном месте, определяемом как ось C, обеспечивая полный поворот на 360 градусов.

Сочетание осей A и C позволяет вертикальному шпинделю обрабатывать все пять граней заготовки, закрепленной на верстаке, за исключением нижней грани.

Минимальные значения индексации для осей A и C обычно составляют 0,001 градуса, что позволяет делить заготовку на части под любым углом, обрабатывая наклонные поверхности и отверстия.

Когда оси A и C координируются с линейными осями XYZ, можно обрабатывать сложные пространственные поверхности, что, конечно, требует поддержки со стороны высокотехнологичных систем числового программного управления, сервосистем и программного обеспечения.

Преимуществом такой установки является относительно простая конструкция шпинделя, обладающая отличной жесткостью и меньшей стоимостью изготовления.

Однако верстак, как правило, не может быть спроектирован слишком большим, и его несущая способность несколько ограничена, особенно когда поворот оси A больше или равен 90 градусам, так как резка заготовки будет оказывать значительный нагрузочный момент на верстак.

Вертикальный обрабатывающий центр

Наклонный тип шпинделя

Наклонный шпиндель оснащен вращающейся головкой на переднем конце основного шпинделя, которая может независимо поворачиваться вокруг оси Z на 360 градусов, становясь осью C.

Вращающаяся головка также включает ось A, которая может вращаться вокруг оси X, обычно более чем на ±90 градусов, реализуя те же функции, о которых говорилось выше.

Преимущество такой установки заключается в гибкости шпиндельной обработки; рабочий стол может быть спроектирован в значительном масштабе, что позволяет обрабатывать на таких обрабатывающих центрах массивные корпуса самолетов и двигателей.

Еще одно значительное преимущество связано с использованием концевой фрезы с шаровым наконечником для обработки поверхностей. Когда центральная линия инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, линейная скорость на кончике концевой фрезы с шаровидным наконечником равна нулю, что приводит к низкому качеству обработки поверхности из-за резания кончика.

Однако благодаря использованию вращающегося шпинделя, который поворачивает шпиндель под углом относительно заготовки, торцевая фреза с шаровым носом позволяет избежать срезания кончиков, обеспечивая определенную скорость линии и улучшая качество обработки поверхности.

Такая конструкция очень востребована для высокоточной обработки поверхностей пресс-форм, чего трудно достичь с помощью обрабатывающего центра с вращающимся рабочим столом.

Для достижения высокой точности вращения поворотные оси высшего класса оснащаются системами обратной связи по шкале с круговой решеткой, что позволяет добиться точности индексации в течение нескольких секунд.

Естественно, такая конструкция вращения шпинделя сложнее, а стоимость изготовления, соответственно, выше.

Тип наклона рабочего стола/шпинделя

Одна ось вращения находится на стороне инструмента шпиндельной бабки, а другая - на стороне рабочего стола. Это тип станка имеет наиболее гибкое расположение структур осей вращения, которые могут представлять собой любую комбинацию осей A, B и C.

Большинство станков типа "рабочий стол/наклон шпинделя" имеют ось B в сочетании с рабочим столом, вращающимся вокруг оси C. Такая конструкция проста, гибка и обладает преимуществами как станков с наклоном шпинделя, так и станков с наклоном рабочего стола.

Шпиндель таких станков может поворачиваться в горизонтальное или вертикальное положение, а рабочий стол нужно только индексировать для позиционирования, что позволяет легко сконфигурировать их как трехосевой обрабатывающий центр с возможностью вертикального и горизонтального перемещения.

Изменяя ориентацию шпинделя и комбинируя ее с индексацией рабочего стола, можно выполнять пятигранную обработку заготовок. Это обеспечивает низкую стоимость производства и практическую пользу.

Применение пятиосевой обработки с ЧПУ

Пятиосевой обрабатывающий центр с привязкой идеально подходит для обработки сложных деталей, требующих множества операций.

Эти компоненты требуют использования различных типов традиционных станков, многочисленных режущие инструменты и приспособлений, и зачастую для успешного завершения работы требуется множество настроек и регулировок.

1. Компоненты корпусного типа

Компоненты корпусного типа обычно требуют многопозиционной обработки отверстий и плоскостей с высокими требованиями к допускам.

В частности, допуски на форму и положение довольно строгие.

Эти компоненты обычно подвергаются фрезерованию, бурениеразвертывание, растачивание, протягивание и нарезание резьбы, требующие применения многочисленных инструментов. На стандартных станках этот процесс затруднен из-за многочисленных зажимов и выравниваний, что не позволяет гарантировать точность обработки.

При обработке деталей корпусного типа рабочий стол должен многократно поворачиваться для обработки четырех горизонтальных граней, что делает целесообразным использование горизонтального обрабатывающего центра.

2. Сложные поверхности

Сложные поверхности играют важную роль в машиностроении, особенно в аэрокосмической промышленности. Изготовление сложных поверхностей с помощью обычных методов обработки является сложной задачей, а иногда и вовсе невозможной.

К таким сложным поверхностным компонентам относятся различные крыльчатки, сферические формы, различные шлифовальные станки для формирования криволинейных поверхностей, гребные винты, винты подводных аппаратов и другие поверхности свободной формы. Такие детали наиболее эффективно обрабатываются на пятиосевом обрабатывающем центре.

Фреза действует как огибающая поверхность для аппроксимации сферических поверхностей. При обработке сложных поверхностей на обрабатывающем центре объем работы по программированию значителен, и для решения большинства задач требуется технология автоматизированного программирования.

3. Нестандартные детали

Нестандартные детали, характеризующиеся нетипичными формами, часто требуют многостанционной смешанной обработки точек, линий и поверхностей. Такие детали обычно имеют низкую жесткость, что затрудняет контроль зажим деформации и гарантировать точность обработки.

В некоторых деталях есть участки, которые трудно обрабатывать на обычных станках. При работе с обрабатывающими центрами целесообразно применять соответствующие технологические меры, такие как одинарный или двойной зажим.

Использование возможностей обрабатывающих центров с несколькими станциями и смешанной обработкой, включающей точки, линии и поверхности, позволяет выполнять несколько или все процедуры обработки.

Нестандартные детали

4. Фланцевые части

Фланцевые детали, детали со шпоночными пазами, радиальными отверстиями или торцевыми поверхностями с рядом распределенных отверстий, изогнутые детали пластин или валов, например, фланцевые втулки, детали валов со шпоночными пазами или квадратными торцами, а также детали пластин с обширным набором отверстий, например, различные крышки двигателей.

Вертикальные обрабатывающие центры подходят для дисковых деталей с распределенными отверстиями на торцевой поверхности и криволинейными поверхностями, в то время как горизонтальные обрабатывающие центры можно выбрать для деталей с радиальными отверстиями.

5. Специализированная обработка

После освоения функциональных возможностей обрабатывающего центра комбинация соответствующих приспособлений и специализированных инструментов позволяет выполнять некоторые уникальные технические задачи.

К ним относится гравировка текста, линий и узоров на металлических поверхностях. Установив высокочастотный искровой источник питания на главный шпиндель обрабатывающего центра, можно выполнять линейное сканирование упрочнение поверхности на металлических поверхностях.

Кроме того, оснащение обрабатывающего центра высокоскоростной шлифовальной головкой позволяет шлифовать эвольвентные конические шестерни с малым модулем упругости, а также различные кривые и поверхности.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх