La lavorazione CNC a 5 assi risolve i problemi di interferenza e qualità della superficie tipici della lavorazione a 3 assi nella produzione complessa delle punte inclinate degli stampi, in particolare per le parti con cavità profonda, pareti laterali modellate e caratteristiche di superfici multidirezionali, la sfida principale consiste nella pianificazione del percorso senza collisione degli utensili, nel controllo dell 'angolo di oscillazione del mandrino per mantenere la stabilità del taglio e nell' assicurare la corretta applicazione della compensazione G41/G42 nelle aree di superficie mediante post-elaborazione strategica. Questo articolo analizza i principi cinematici, gli algoritmi di traiettoria, i parametri di integrità superficiale e i criteri di accettazione per i sistemi di obliquità a cinque assi, aiutando gli ingegneri a valutare la fattibilità del processo e stabilire le aspettative di qualità.
Cinque assi di base di movimento e taglio a testa alta
La macchina a cinque assi attraverso l'oscillazione A/C biassiale o l'oscillazione U/V per ottenere l'orientamento dello spazio utensile, in modo che la norma dell 'utensile sia sempre conforme all' inclinazione superiore della superficie (come gli stampi interni dell 'automobile nella parte superiore dell' inclinazione rinforzata, la pinna inclinata del radiatore elettronico) ha un non parallelo a qualsiasi singolo asse della parete laterale, l'area di contatto radiale dell 'utensile durante la lavorazione a tre assi è piccola, facile da produrre un coltello o richiede un gran numero di attacco, e i cinque assi possono inclinare il mandrino del pezzo in pezzi per aumentare la profondità di taglio effettiva e la rigidità.
I vincoli chiave includono:
- Sposta la rotta e interviene.Se la profondità massima dell 'asse A è maggiore (in genere ± 45 ° o ± 120 °, a seconda del modello), è necessario smontare i pezzi o passare a un collegamento a quattro assi; i modelli cinematici DIN 69063 o ISO 10179 forniti dal costruttore della macchina sono la base per il rilevamento delle collisioni.
- Limiti di velocità e accelerazione.Quando i cinque assi si muovono in modo sincrono, l'accelerazione non sincronizzata di ogni asse causerà un 'increspatura superficiale nella tipica struttura HMC (Head-Moving-Centre), se l'asse C non è impostato con un collegamento ad alta velocità ragionevole con una curva di accelerazione, apparirà "sovraccaricato" o "sotto-tagliato" nella mutazione di curvatura.
- Lunghezza del coltello e lunghezza del latoMaggiore è la pendenza in testa obliqua, la lunghezza efficace dell 'utensile deve essere più breve per evitare il pendolo. In generale, si raccomanda che il rapporto tra il diametro della barra e la sospensione non superi 1: 1,5, il diametro maggiore rispetto a quando l'avanzamento deve essere ridotto a 300 mm/min o inferiore e monitorare il battito della punta (≤ 0,02 mm).
Strategia del percorso del coltello: taglio e taglio delle pareti laterali
La parte superiore inclinata complessa è solitamente divisa in lavorazione grossolana, lavorazione semi-fine e finitura tre processi di sgrossatura con "alta proiezione" o strategia "spirale coltello sotto" per la rimozione rapida del materiale, questa fase ha bassi requisiti di qualità superficiale, l'accento è sulla distribuzione uniforme dell 'efficienza del battito e del carico della macchina per la lavorazione semi-fine di utilizzare un piccolo coltello nasale circolare (D6-D10) lungo la distanza di passo adattivo della curvatura, per la riparazione di un margine uniforme di 0,2 - 0,3 mm. La finitura si basa sul modello a cinque assi "pendolo", con il coltello o la superficie a sfera (D3-D5) lungo la superficie legale-aderente, per evitare la proiezione orizzontale causata da una discontinuità della strada utensile.
Per le pareti laterali in alto, si raccomandano due strategie di percorso:
- Coltello più alto + alto livello di finitura.: Adatto per piccole punte (30 °) o spigolature con pendenza variabile guidate da una curva di contorno, lo strumento segue il metodo di scansione verso la fine per generare un percorso continuo senza coltello, la fluidità della luce superficiale è migliore, ma il software CAM ha bisogno di un algoritmo di polarizzazione della superficie di alta qualità, altrimenti è facile da vedere un "pugnale" alla mutazione di curvatura.
Una volta generato il percorso, la simulazione a cinque assi deve essere eseguita all 'interno del software CAM, in particolare durante il controllo:Strani punti quando l'asse A/C si muove in modo sincronizzato、Coltello di collisione con il pezzo/apparecchio、Girare l'angolo del viaggioEsporta il programma NC con il rilevamento delle collisioni e la verifica del limite degli assi.
Parametri di qualità delle superfici e punti di controllo del processo
La qualità della superficie della parte superiore della lavorazione a cinque assi dipende direttamente dallo spessore del truciolo, dalla corrispondenza tra la velocità del mandrino e la velocità di avanzamento, dallo stato di usura dell 'utensile e dalla precisione geometrica della macchina, tra cui:
- La rugosità superficiale RADopo la finitura, il valore obiettivo è solitamente ≤ 0,8 μ m (alluminio) o ≤ 1,6 μ m (acciaio/acciaio inossidabile) se è meglio (Ra ≤ 0,4 μ m), deve essere aumentata dopo il processo di finitura con l'integrazione della luce manuale di lucidatura o vibrazione, il CNC stesso è difficile da raggiungere il livello speculare.
- Riflesso abbastanzaQuando i cinque assi di collegamento ogni asse più la velocità non è sincronizzata Produce increspature assiali, la lunghezza d'onda di solito corrisponde alla soluzione per avanzamento assiale del mandrino: chiudere la macchina quando la manopola "inserimento dell 'anello di posizione", sostituirla con "inserimento dell' anello di velocità", o ridurre l'avanzamento a 0,1 - 0,15 mm per rotazione e aumentare la velocità del mandrino a 3000 - 5000 giri/min (secondo il materiale).
- Dimensioni tollerateLa tolleranza del piano di base per la posizione del top obliquo è consigliata per essere controllata a ± 0,02 mm e la tolleranza della mansarda di lavoro ± 0,05 mm per il rilevamento a grandezza naturale del CMM, i punti di campionamento devono coprire la zona massima di curvatura e la parte superiore inclinata, per evitare di misurare solo il piano.
La scelta del materiale, P20 in acciaio pre-duro (HRC40 - 43) a causa della deformazione di trattamento termico piccola, prestazioni di taglio stabili, è il materiale comunemente usato per l'estremità inclinata se maggiore durezza (HRC50 o superiore), deve essere cambiato a H13 calore come acciaio o D2, ma aumenta la resistenza di taglio, lo snervamento deve essere ridotto a 1/3 di lavorazione semi-fine e l'uso di affilatura (edge-broken) coltello fine, il rischio di rottura è più alto.
Confronto di programma: cinque assi di collegamento vs multistrato di lavorazione
Per la struttura complessa obliquo, gli ingegneri sono spesso di fronte "un singolo cinque assi di completamento della presa" e "la rimozione di più pezzi, tre assi rispettivamente di elaborazione e stampaggio" due percorsi dalla tabella seguente da costo, precisione, periodo di consegna, continuità della superficie quattro dimensioni rispetto:
| rispetto alla dimensione orizzontale. | Cinque assi uniti in un unico set | Multifunzione Trifoglio + Trasformazione |
|---|---|---|
| Continuità di superficie | Tutto senza cuciture, senza cuciture, con la parte superiore della cavità rotonda rotonda continua | La presenza di una superficie divisa o cucitura, che richiede una transizione di taglio o lucidatura secondaria |
| Cambia il controllo. | Cartuccia singola, base uniforme, basso rischio di deformazione | Molte volte l'errore di posizionamento cumulativo, l'angolo superiore è scadente |
| Efficienza di lavorazione | Battito singolo lungo (percorso a cinque assi complicato), ma evitare più clip | Battiti singoli sono brevi, ma il tempo di montaggio e trovare positivo accumulato, il tempo di lavoro totale non è necessariamente basso |
| dipendenza attrezzature | Necessità di un HMC a cinque assi o di un centro di lavorazione per costi di lavorazione elevati | Può essere a tre assi, i requisiti dell 'attrezzatura sono bassi, adatti per piccoli lotti di prova. |
| Scenari di applicazione | Camera profonda, grande pitch, angolo di curvatura obliquo, che richiede elevata fluidità della luce superficiale (come stampi a livello ottico) | pendenza uniforme, camera di tipo più chiara, sensibile ai costi, grande massa obliquo convenzionale |
In pratica, la maggior parte delle fabbriche di stampi di precisione utilizza una finitura a cinque assi per la testa inclinata ausiliaria di tipo A, B/C utilizza tre assi per bilanciare i costi e la qualità Se l'azienda ha 72 macchine CNC (tra cui 3/4/5 assi) della linea di produzione, può essere programmata in modo flessibile: una macchina a cinque assi specializzata nel componente principale e una macchina a tre assi si assume le parti ausiliarie per migliorare l'utilizzo complessivo della capacità.
Post-elaborazione a 5 assi e verifica del codice G
Dopo aver generato un programma NC, la fase di post-elaborazione deve attivare le istruzioni specifiche a cinque assi (ad esempio, la compensazione del raggio lungo G43.4, le istruzioni di angolo A/C) e eseguire il dry-run chiave:
- se il percorso durante il rapido movimento dell 'asse d'oscillazione abbia superato il limite morbido;
- Se la densità del sito del coltello è sufficiente (la distanza di curvatura al centro raccomandata è ≤ 0,5 mm), per evitare l'interpolazione CNC a causa del punto che attraversa la superficie approssimativa del "nastro a forma di diamante";
- Direzione del mandrino (quill retraction) sincronizzazione con l'asse oscillante per evitare che la barra di retrazione del pezzo venga spazzata sul pezzo.
La prima lavorazione, prima prova di avanzamento del 30% al di sopra della parte inferiore della camera di tipo 0,5 mm, sospendere la procedura, controllare manualmente la direzione della lama di superficie e la lucentezza, confermare che non ci sono anomalie e poi tagliare a tutta velocità questo passaggio può evitare il rischio di 500 - 2000 yuan/pezzo di rottame.
Verifica dell 'accettazione e dei modelli di guasto comuni
L'accettazione della parte superiore obliqua a cinque assi deve essere combinata con CMM, scansione laser 3D e rugosità superficiale rapporto CMM per annotare deviazione obliqua superiore, parallelismo frontaliero e obliquità, piuttosto che solo dimensioni lineari scansione 3D può generare nuvole di punti di faccia, e il modello CAD per fare un diagramma cromatografico deviazione, zona rossa (hyperdrag) focalizzata sull 'aspetto della radice dell' angolo superiore oblique e cavità profonda avanzata, suggerendo che lo strumento è carente rigidità o l'albero di oscillazione è in ritardo di sincronizzazione.
Modalità di guasto e di evasione:
- Cambia rotta il cerchio.Causa: elusione della variazione locale dello spessore del truciolo quando la velocità del mandrino è costante: attivare la strategia di "spessore del truciolo costante" nel CAM, o ridurre l'alimentazione di questa regione da sola del 30%.
- Taglia le dimensioni della parte superioreMotivo: l'usura dell 'utensile non è compensata per elusione tempestiva: monitoraggio della vita dell' utensile prima della riparazione, misurazione del percorso dello strumento ogni 5 pezzi di lavorazione, la differenza ultra-sottile di 0,01 mm al cambio di coltello o compensazione.
- Recitazione (Gouling): Causa del percorso del coltello retromarcia con elusione: il coltello retromarcia invece di ritirarsi lungo l'asse del coltello, piuttosto che la traslazione orizzontale.
FAQ: Domande frequenti sulla lavorazione CNC a 5 assi con tappi obliqui
Rispetto ai tre assi, quanto può essere stabile la rugosità superficiale?
Dopo la finitura in alluminio, Ra può essere stabile ≤ 0,8 μ m, parti in acciaio ≤ 1,6 μ m; se Ra ≤ 0,4 μ m è richiesto, di solito è necessario aumentare il processo di lucidatura, lo stesso CNC è difficile da raggiungere indipendentemente il livello di specchio.
A una pendenza in testa obliqua superiore a 45 ° è sufficiente una corsa a cinque assi?
La maggior parte dei trattamenti dell 'asse A di HMC sono ± 45 ° o ± 120 °, e se l'angolo di posizionamento del morsetto obliquo viene sovrapposto all' angolo superiore della corsa, è necessario rimuovere il pezzo o passare alla struttura oscillante U/V e verificare prima la simulazione dell 'interferenza.
Quanto sono più lenti i movimenti a 5 assi rispetto a quelli a 3 assi?
Un singolo colpo è di solito 30%-60%, il consumo principale nell 'asse di oscillazione movimento sincrono e percorso di riparazione; ma evitare più clip e trovare la posizione corretta, il tempo di lavoro totale sulle parti complesse è spesso inferiore.
Come posso verificare che il codice G generato da post-elaborazione a 5 assi sia sicuro?
Eseguire una corsa a secco a piena traiettoria in CAM o software di simulazione indipendente, concentrandosi sul controllo del limite dell 'albero di oscillazione, le collisioni dell' asta e i movimenti rapidi oltre il limite; il primo pezzo viene tagliato con un 'alimentazione bassa e la lavorazione a tutta velocità dopo la conferma manuale della assenza di anomalie.
Quali sono i requisiti di precisione per una macchina a cinque assi?
Precisione di posizionamento dell 'albero di oscillazione è consigliato ≤ 5 arcsec, posizionamento ripetuto ≤ 2 arcsec; battito radiale mandrino ≤ 3 μ m se la macchina è super scadente, superficie ondulata e le dimensioni ultra-basso rischio aumenta in modo significativo, deve essere prima calibrato laser interferometro.
CONCLUSIONI: guidare processo obliquo a cinque assi con parametri e verifica
Il nucleo del top obliquo dello stampo complesso a cinque assi lavorazione CNC non è nella macchina stessa, ma in un circuito chiuso di comprensione dei vincoli cinematici, la scelta della strategia percorso e convalida post-trattamento dovrebbe dare la priorità alla valutazione delle caratteristiche geometriche oblique top.(pendenza, curvatura, profondità) e l'abbinamento del trattamento della macchina, e quindi decidere il piano a cinque assi o split; la fase di affinamento consente l'ottimizzazione dello spessore del truciolo costante e la sincronizzazione dell 'albero di oscillazione, il controllo di ondulazione superficiale in un intervallo accettabile; accettazione basata sul metodo CMM e sul colore della nuvola di punti 3D, piuttosto che solo guardando la dimensione lineare.
Se disponete di dati CAD relativi a parti complesse oblique che vi consentono di inviare disegni e requisiti di materiale, combineremo le macchine disponibili (incluso HMC a 5 assi) per la valutazione del DFM, la proposta di strategia del percorso e la misurazione del periodo di consegna, per offrire un preventivo mirato e una verifica del primo pezzo.
