5-осевое программирование ЧПУ: вращательные углы или векторы инструмента?
При программировании на 5 осях у нас есть два различных варианта для задания вращательных перемещений и позиций. Мы можем выводить…
Независимо от конкретного производителя оборудования, существует несколько распространённых конфигураций 5-осевых станков с ЧПУ. Каждая из них обладает собственными преимуществами, которые выделяют её среди других вариантов. Наиболее часто встречаются конфигурации типа стол-стол, голова-стол и голова-голова.
При обсуждении конфигураций 5-осевых обрабатывающих центров я всегда начинаю с разъяснения правильного определения каждой из вращательных осей. Часто, говоря о том или ином типе станка, люди неправильно называют вращательные оси, поэтому я использую это как возможность обучить! Если рассматривать линейные оси станка в алфавитном порядке (XYZ), то и вращательные оси можно представить аналогично (ABC). Ось A всегда вращается вокруг оси X, ось B — вокруг оси Y, а ось C — вокруг оси Z. Это правило справедливо для любой конфигурации станка и любого производителя.
Одна из самых известных конфигураций, с которой чаще всего ассоциируют понятие «5-осевой станок с ЧПУ», — это станок с люнетом. Эту конфигурацию также называют стол-стол, поскольку обе вращательные оси находятся непосредственно в столе-люнете, а головка всегда остаётся неподвижной.
Большинство операторов и программистов с лёгкостью узнают эту схему, поскольку она представляет собой логическое продолжение стандартной обработки на 3-осевом станке с ЧПУ. Поскольку две вращательные оси часто используются лишь для позиционирования заготовки в нужной ориентации, нетрудно представить, как станок будет располагаться и работать во время обработки.
Часто станки с люнетом обеспечивают лучшие возможности подрезки в сравнении с другими конфигурациями, так как стол может наклоняться дальше (по крайней мере, в одном направлении), чем головка в шарнирных конструкциях — например, до 110 градусов, что обеспечивает больший доступ к нижней части детали. Конфигурация с люнетом также позволяет оператору использовать больший рабочий объём, поскольку стол просто наклоняется и фиксируется, предоставляя осям XYZ полный диапазон перемещений. В конструкции с поворотной головкой часть рабочего пространства приходится использовать для размещения инструмента при наклоне головки, особенно при работе с длинными инструментами, что может значительно уменьшить общий рабочий объём.
Станки с люнетом также часто выбирают для интенсивного съёма металла. Это объясняется тем, что головка не отклоняется, что позволяет использовать шпиндели с зубчатой или ременной передачей. Такая конструкция обеспечивает большее значение крутящего момента на низких оборотах. Стационарная головка также исключает возможность её смещения во время тяжёлой обработки, что иногда случается на станках с поворотной головкой.
Следующая конфигурация, которую стоит рассмотреть, — это станок с поворотной или шарнирной головкой. Такой станок может быть как типа голова-голова, где все вращения осуществляются головкой, а стол остаётся неподвижным, так и типа голова-стол, где головка наклоняется, а стол вращается.
Конфигурации голова-голова или голова-стол дают возможность обрабатывать более тяжёлые детали, чем люнет схема. Поскольку стол не наклоняется, весь вес детали напрямую передаётся на основание станка и пол, что обеспечивает высокую жёсткость при работе с крупными деталями. Кроме того, конструкция самого стола, в отличие от люнетной схемы, часто позволяет размещать более габаритные детали, независимо от их веса. Возможности люнета ограничены размерами детали, которую можно разместить между опорами стола.
Поворотная головка позволяет использовать более короткие или стандартные инструменты, так как все вращения осуществляются над деталью. В люнетной конфигурации шпиндель должен дотягиваться до наклонённого стола, и чем ближе стол к 90 градусам наклона, тем дальше должен тянуться шпиндель. Это часто вынуждает оператора использовать более длинный инструмент, чем хотелось бы. Поэтому при выборе люнетного станка важно учитывать размеры будущих заготовок: чем меньше размер деталей, тем меньше должен быть сам станок.
Как видно на приведённой выше иллюстрации, конструкция голова-стол может быть более универсальной, чем люнет или голова-голова. Помимо 5-осевой обработки, весь рабочий стол можно использовать для установки нескольких тисков, обработки пластин или шестой стороны детали (в подготовке к 5-осевой обработке) в 3-осевом режиме. На стол с осью C можно даже установить гробовидный держатель для имитации горизонтальной схемы, что улучшает удаление стружки и позволяет обрабатывать больше деталей за одну установку.
В дополнение к специализированным 5-осевым станкам с ЧПУ, описанным выше, существует множество дополнительных 5-осевыхов, которые можно установить на уже имеющиеся 3-осевые станки для повышения производительности. Хотя такие модули несколько ограничены по размеру обрабатываемых деталей, они могут значительно повысить эффективность производства. Большинство систем управления легко адаптируются для работы с такими модулями. Однако при установке на существующий станок обязательно стоит учесть возраст системы управления и оценить, оправдывает ли вложения установка такого стола.
