هل تعرف حقًا عن تصنيع خمسة محاور؟

خمسة محاور بالقطع ، كما يوحي الاسم ، هي طريقة معالجة أداة آلة NC.تم اعتماد حركة الاستيفاء الخطية لأي خمسة إحداثيات في X ، Y ، Z ، A ، B ، C.عادة ما تسمى الأداة الآلية المستخدمة في المعالجة بخمسة محاور بأداة آلة ذات خمسة محاور أو مركز تصنيع بخمسة محاور.لكن هل تعرف حقًا تصنيع خمسة محاور؟

تطوير تقنية المحاور الخمسة
لعقود من الزمن ، كان يُعتقد عمومًا أن تقنية تصنيع NC ذات المحاور الخمسة هي الطريقة الوحيدة لمعالجة الأسطح المستمرة والسلسة والمعقدة.بمجرد أن يواجه الأشخاص مشكلات غير قابلة للحل في تصميم وتصنيع الأسطح المعقدة ، فسوف يتحولون إلى تقنية تصنيع خمسة محاور.ولكن...
تعد CNC ذات الربط الخماسي من أصعب تقنيات CNC وأكثرها استخدامًا.إنه يدمج التحكم بالكمبيوتر ، محرك سيرفو عالي الأداء وتكنولوجيا تصنيع دقيقة ، ويتم تطبيقه على المعالجة الفعالة والدقيقة والتلقائية للأسطح المعقدة.في العالم ، تعتبر تقنية التحكم العددي لربط المحاور الخمسة رمزًا لمستوى تكنولوجيا أتمتة معدات الإنتاج في الدولة.نظرًا لوضعها الخاص ، لا سيما تأثيرها المهم على الطيران والفضاء والصناعات العسكرية ، فضلاً عن تعقيد التكنولوجيا ، فقد طبقت الدول المتقدمة الصناعية الغربية دائمًا نظام ترخيص التصدير كمواد استراتيجية.

بالمقارنة مع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ثلاثي المحاور ، من منظور العملية والبرمجة ، فإن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي خماسي المحاور للأسطح المعقدة له المزايا التالية:
(1) تحسين جودة المعالجة وكفاءتها
(2) توسيع نطاق العملية
(3) تلبية الاتجاه الجديد للتنمية المركبة
لكن ، هاها ، ولكن مرة أخرى ... بسبب التداخل والتحكم في موضع الأداة في مساحة المعالجة ، فإن برمجة NC ونظام NC وهيكل أداة الآلة المكونة من خمسة محاور NC أكثر تعقيدًا من تلك الموجودة في أدوات ماكينات المحاور الثلاثة.لذلك ، من السهل قول خمسة محاور ، لكن من الصعب حقًا إدراكها!بالإضافة إلى ذلك ، من الصعب العمل بشكل جيد!

بالحديث عن خمسة محاور ، يجب أن أقول المحاور الخمسة الصحيحة والباطل؟يكمن الاختلاف بين المحاور الخمسة الصحيحة والخطأ بشكل أساسي في ما إذا كانت وظيفة RTCP متاحة أم لا.لهذا السبب ، بحث Xiao Bian على وجه التحديد عن هذه الكلمة!
RTCP ، يرجى توضيح أن RTCP الخاص بـ Fidia هو اختصار لـ "Rotating Tool Center Point" ، والذي يعني حرفياً "مركز أداة التدوير".غالبًا ما تترجمه الصناعة إلى "قلب مركز الأدوات" ، ويترجمه بعض الأشخاص أيضًا مباشرةً على أنه "برمجة مركز الأدوات الدوارة".في الواقع ، هذه مجرد نتيجة RTCP.RTCP لـ PA هو اختصار للكلمات القليلة الأولى من "Real time Tool Center Point rotation".يطلق Heidegger على ما يسمى بتقنية الترقية TCPM ، وهو اختصار لـ "Tool Center Point Management" ، أي إدارة نقطة مركز الأدوات.يشير آخرون إلى تقنية مشابهة مثل TCPC ، وهو اختصار لـ "Tool Center Point Control".
من المعنى الحرفي لـ RTCP الخاص بـ Fidia ، إذا تم تنفيذ وظيفة RTCP يدويًا عند نقطة ثابتة ، فستظل نقطة مركز الأداة ونقطة الاتصال الفعلية بين الأداة وسطح قطعة العمل دون تغيير.في هذا الوقت ، تقع نقطة مركز الأداة على الوضع الطبيعي عند نقطة الاتصال الفعلية بين الأداة وسطح قطعة العمل ، وسوف يدور مقبض الأداة حول نقطة مركز الأداة.بالنسبة إلى قواطع رأس الكرة ، فإن نقطة مركز الأداة هي نقطة المسار المستهدفة لرمز NC.لتمكين مقبض الأداة من الدوران ببساطة حول نقطة المسار المستهدفة (أي نقطة مركز الأداة) عند تنفيذ وظيفة RTCP ، يجب تعويض الإزاحة عن الإحداثيات الخطية لنقطة مركز الأداة الناتجة عن دوران مقبض الأداة بشكل حقيقي الوقت ، بحيث يمكن تغيير الزاوية المضمنة بين مقبض الأداة والعادي عند نقطة الاتصال الفعلية للأداة وسطح قطعة العمل مع الحفاظ على نقطة مركز الأداة ونقطة الاتصال الفعلية للأداة وسطح قطعة العمل دون تغيير ، يمكن أن تلعب أفضل كفاءة قطع لقاطع نهاية الكرة وتجنب التدخل بشكل فعال.لذلك ، يبدو أن RTCP يقف على نقطة مركز الأداة (أي نقطة المسار المستهدفة لرمز NC) للتعامل مع تغيير إحداثيات الدوران.
يجب أن تعتمد أدوات الماكينات ذات خمسة محاور وأنظمة CNC بدون RTCP على برمجة CAM والمعالجة اللاحقة ، ويجب تخطيط مسار الأداة مسبقًا.بالنسبة للجزء نفسه ، إذا تم تغيير أداة الآلة أو تم تغيير الأداة ، فيجب تنفيذ برمجة CAM والمعالجة اللاحقة مرة أخرى ، بحيث لا يمكن تسميتها إلا بالمحاور الخمسة الخاطئة.تنتمي العديد من أدوات وأنظمة ماكينات CNC ذات المحاور الخمسة إلى هذا النوع من المحاور الخمسة الزائفة.طبعا لا حرج في الاشخاص الذين يصرون على تسمية انفسهم برباط المحاور الخمسة ، لكن هذا المحور الخماسي (الخاطئ) ليس ذلك (صحيح) خمسة محاور!

كما استشار شياو بيان خبراء في الصناعة.باختصار ، المحور الخامس الحقيقي هو خمسة محاور خمسة ، وقد يكون المحور الخامس الخاطئ عبارة عن خمسة محاور وثلاثة ترابط ، والمحوران الآخران يلعبان وظيفة تحديد المواقع فقط!
هذا بيان شائع وليس بيانًا قياسيًا.بشكل عام ، يمكن تقسيم أدوات الماكينات ذات خمسة محاور إلى نوعين: الأول عبارة عن رابط بخمسة محاور ، أي أنه يمكن ربط جميع المحاور الخمسة في نفس الوقت ؛الآخر هو معالجة تحديد المواقع بخمسة محاور ، وهو في الواقع خمسة محاور ثلاثة ترابط: أي ، يمكن تدوير محورين دوارين وموضعهما ، ويمكن ربط ثلاثة محاور فقط في نفس الوقت.يُعرف هذا بشكل شائع باسم وضع 3 + 2 لأداة آلة ذات خمسة محاور ، والتي يمكن فهمها أيضًا على أنها أداة آلة ذات خمسة محاور خاطئة.
الأشكال الحالية لأدوات ماكينات CNC ذات خمسة محاور

في التصميم الميكانيكي لمراكز المعالجة ذات 5 محاور ، التزم مصنعو الأدوات الآلية دائمًا بتطوير أوضاع حركة جديدة لتلبية المتطلبات المختلفة.بالنظر إلى جميع أنواع أدوات الماكينات ذات خمسة محاور في السوق ، على الرغم من تنوع هياكلها الميكانيكية ، إلا أنها تتميز بشكل أساسي بالأشكال التالية:
يتحكم اثنان من إحداثيات الدوران مباشرة في اتجاه محور الأداة (شكل رأس التأرجح المزدوج)
يوجد المحورين في الجزء العلوي من الأداة ،
ومع ذلك ، فإن محور الدوران ليس عموديًا على المحور الخطي (نوع البندول العمودي)
يتحكم اثنان من إحداثيات الدوران مباشرة في دوران الفضاء (شكل قرص دوار مزدوج)
يوجد المحورين على طاولة العمل ،
ومع ذلك ، فإن محور الدوران ليس متعامدًا على المحور الخطي (طاولة العمل الرأسية)
يعمل أحد إحداثيات الدوران على الأداة ،
واحد يعمل على الشغل (أرجوحة واحدة ولفة واحدة)

بعد أن رأيت هذه الأدوات الآلية ذات المحاور الخمسة ، أعتقد أننا يجب أن نفهم ماذا وكيف تتحرك أدوات المحاور الخمسة.
الصعوبات والمقاومة في تطوير تقنية NC الخماسي المحاور
لقد أدركنا بالفعل تفوق وأهمية تكنولوجيا التحكم العددي ذات خمسة محاور.ولكن حتى الآن ، لا يزال تطبيق تقنية CNC ذات المحاور الخمسة مقصورًا على عدد قليل من الأقسام ذات الأموال الوفيرة ، ولا تزال هناك مشكلات لم يتم حلها.
يجمع القسم التالي بعض الصعوبات والمقاومة لمعرفة ما إذا كانت تتوافق مع وضعك؟

برمجة NC مجردة من 5 محاور ، يصعب تشغيلها
هذا صداع لكل مبرمج NC تقليدي.تحتوي أدوات ماكينات المحاور الثلاثة على محاور تنسيق خطية فقط ، بينما تحتوي أدوات ماكينات CNC ذات المحاور الخمسة على أشكال هيكلية مختلفة ؛يمكن أن يحقق نفس رمز NC نفس تأثير المعالجة على آلات NC مختلفة ذات ثلاثة محاور ، ولكن لا يمكن تطبيق رمز NC الخاص بأداة آلة ذات خمسة محاور معينة على جميع أنواع أدوات الآلة ذات المحاور الخمسة.بالإضافة إلى الحركة الخطية ، تنسق برمجة NC أيضًا حساب حركة الدوران ، مثل فحص حركة زاوية الدوران ، وفحص الخطأ غير الخطي ، وحساب حركة دوران الأداة ، وما إلى ذلك. كمية المعلومات المعالجة كبيرة ، وبرمجة NC مجردة للغاية.
يرتبط تشغيل الآلات ذات خمسة محاور NC ارتباطًا وثيقًا بمهارات البرمجة.إذا أضاف المستخدمون وظائف خاصة إلى أداة الآلة ، فستكون البرمجة والتشغيل أكثر تعقيدًا.فقط من خلال الممارسة المتكررة يمكن لموظفي البرمجة والتشغيل إتقان المعرفة والمهارات اللازمة.يعد الافتقار إلى المبرمجين والمشغلين ذوي الخبرة مقاومة كبيرة لنشر تقنية CNC ذات المحاور الخمسة.

اشترى العديد من الشركات المصنعة المحلية أدوات ماكينات CNC ذات خمسة محاور من الخارج.نظرًا لعدم كفاية التدريب الفني والخدمة ، يصعب تحقيق الوظائف المتأصلة لأدوات ماكينات CNC ذات المحاور الخمسة ، ومعدل استخدام أدوات الماكينة منخفض.في كثير من الحالات ، من الأفضل استخدام أدوات آلة CNC ذات ثلاثة محاور.
متطلبات صارمة للغاية لوحدة تحكم الاستيفاء NC ونظام محرك سيرفو
حركة أداة الآلة ذات المحاور الخمسة عبارة عن مزيج من خمس حركات محاور تنسيق.لا تؤدي إضافة إحداثيات الدوران إلى زيادة عبء الاستيفاء فحسب ، بل إنها تقلل أيضًا من دقة المعالجة بشكل كبير بسبب الخطأ الصغير في إحداثيات الدوران.لذلك ، يجب أن تتمتع وحدة التحكم بدقة حسابية أعلى.
تتطلب خصائص الحركة لأداة الماكينة ذات المحاور الخمسة أن يتمتع نظام القيادة المؤازر بخصائص ديناميكية جيدة ونطاق سرعة كبير.

التحقق من برنامج NC من 5 محاور NC مهم بشكل خاص
من أجل تحسين كفاءة المعالجة ، من الضروري إلغاء طريقة المعايرة التقليدية "القطع التجريبي".في المعالجة الآلية ذات 5 محاور NC ، يعد التحقق من برنامج NC مهمًا جدًا أيضًا ، لأن قطع العمل التي يتم معالجتها عادةً بواسطة أدوات آلة NC ذات 5 محاور باهظة الثمن ، والتصادم مشكلة شائعة في تصنيع NC خماسي المحاور: أدوات القطع إلى قطع العمل ؛الأداة تصطدم بقطعة العمل بسرعة عالية جدًا ؛تصطدم الأداة بأداة الآلة والتجهيزات والمعدات الأخرى ضمن نطاق المعالجة ؛تتصادم الأجزاء المتحركة على أداة الماكينة مع الأجزاء أو قطع العمل الثابتة.في خمسة محاور NC ، من الصعب للغاية التنبؤ بالتصادم.يجب أن يقوم برنامج المعايرة بتحليل الحركيات ونظام التحكم الخاص بأداة الماكينة بشكل شامل.

إذا اكتشف نظام CAM خطأً ، فيمكنه معالجة مسار الأداة على الفور ؛ومع ذلك ، إذا تم العثور على أخطاء في برنامج NC أثناء المعالجة ، فلا يمكن تعديل مسار الأداة بشكل مباشر كما هو الحال في NC ثلاثي المحاور.في أداة الماكينة ثلاثية المحاور ، يمكن لمشغل أداة الماكينة تعديل المعلمات مباشرة مثل نصف قطر الأداة.في المعالجة الآلية بخمسة محاور ، لا يكون الوضع بهذه البساطة ، لأن التغييرات في حجم الأداة وموضعها لها تأثير مباشر على مسار الدوران اللاحق.

تعويض نصف قطر الأداة
في برنامج NC لوصلة المحاور الخمسة ، لا تزال وظيفة تعويض طول الأداة صالحة ، لكن تعويض نصف قطر الأداة غير صالح.عند استخدام قاطع الطحن الأسطواني لطحن تشكيل التلامس ، يجب تجميع برامج مختلفة للقواطع بأقطار مختلفة.في الوقت الحالي ، لا تستطيع أنظمة CNC الشائعة إكمال تعويض نصف قطر الأداة لأن ملف ISO لا يوفر بيانات كافية لإعادة حساب موضع الأداة.يحتاج المستخدم إلى تغيير الأداة بشكل متكرر أو ضبط الحجم الدقيق للأداة أثناء معالجة NC.وفقًا لبرنامج المعالجة العادي ، يجب إعادة مسار الأداة إلى نظام CAM لإعادة الحساب.نتيجة لذلك ، فإن كفاءة عملية المعالجة بأكملها منخفضة للغاية.

لحل هذه المشكلة ، يعمل باحثون نرويجيون على تطوير حل مؤقت يسمى LCOPS (استراتيجية إنتاج محسّنة منخفضة التكلفة).يتم نقل البيانات المطلوبة لتصحيح مسار الأداة إلى نظام CAM بواسطة برنامج تطبيق CNC ، ويتم إرسال مسار الأداة المحسوب مباشرة إلى وحدة التحكم.يتطلب LCOPS طرفًا ثالثًا لتوفير برنامج CAM ، والذي يمكن توصيله مباشرة بأدوات آلة CNC.في غضون ذلك ، يتم إرسال ملفات نظام CAM بدلاً من رموز ISO.يعتمد الحل النهائي لهذه المشكلة على إدخال جيل جديد من نظام التحكم CNC ، والذي يمكنه التعرف على ملفات نموذج قطعة العمل (مثل STEP) أو ملفات نظام CAD بتنسيق مشترك.
المعالجات اللاحقة

يتمثل الاختلاف بين أداة الماكينة المكونة من خمسة محاور وأداة الماكينة ثلاثية المحاور في أنها تحتوي أيضًا على إحداثيات دوران ، ويتم تحويل موضع الأداة من نظام إحداثيات قطعة العمل إلى نظام إحداثيات الماكينة ، الأمر الذي يتطلب العديد من تحويلات الإحداثيات.باستخدام مولد ما بعد المعالج الشهير في السوق ، يمكن إنشاء معالج آخر لأدوات آلة CNC ثلاثية المحاور عن طريق إدخال المعلمات الأساسية لأداة الماكينة.بالنسبة لأدوات ماكينات CNC ذات خمسة محاور ، لا يوجد سوى بعض المعالجات اللاحقة المحسّنة.يحتاج المعالج اللاحق لأداة آلة CNC ذات خمسة محاور إلى مزيد من التطوير.

في الوصلة ثلاثية المحاور ، ليس من الضروري وضع موضع أصل قطعة العمل على طاولة عمل أداة الماكينة في الاعتبار في مسار الأداة ، ويمكن للمعالج اللاحق التعامل تلقائيًا مع العلاقة بين نظام إحداثيات قطعة العمل ونظام إحداثيات الماكينة.لربط خمسة محاور ، على سبيل المثال ، عند التشغيل الآلي على آلة طحن أفقية بوصلة خمسة محاور X ، Y ، Z ، B ، C ، حجم موضع قطعة العمل على القرص الدوار C وحجم الموضع بين الأقراص الدوارة B و C يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند إنشاء مسار الأداة.عادة ما يقضي العمال الكثير من الوقت للتعامل مع هذه العلاقات الموضعية عند تثبيت قطع العمل.إذا كان المعالج اللاحق يمكنه معالجة هذه البيانات ، فسيتم تبسيط عملية تثبيت قطعة العمل ومعالجة مسار الأداة إلى حد كبير ؛ما عليك سوى تثبيت قطعة العمل على منضدة العمل ، وقياس موضع واتجاه نظام إحداثيات قطعة العمل ، وإدخال هذه البيانات إلى معالج آخر ، وبعد معالجة مسار الأداة للحصول على برنامج CNC المناسب.