El centro de mecanizado de fresado CNC de 5 ejes de alto rendimiento, el sistema CNC tiene la función de rotación del sistema de coordenadas espaciales y compensación de herramienta de bisel, lo que brinda la posibilidad para el procesamiento de algunas piezas que requieren mecanizado de bisel y alta precisión de mecanizado. Al mecanizar en un plano inclinado, es difícil compilar un programa de mecanizado porque el sistema de coordenadas cambia en el espacio. Necesita romper el modo de pensamiento de programación convencional para la programación y el procesamiento especial del programa. Este artículo analiza este problema junto con el procesamiento real de productos modelo.

Estas piezas se encuentran a menudo en el proceso de producción de productos y deben perforarse, perforarse y fresarse en la superficie inclinada. O debe procesarse en varias superficies inclinadas con diferentes direcciones y diferentes pendientes en la misma sujeción, y cada superficie inclinada tiene un requisito de tolerancia geométrica más alto. El método convencional de procesar tales piezas es tirar de la cabecera de la cama, rotar la superficie de trabajo o usar un accesorio modular. Si la dirección de procesamiento o la posición de procesamiento es diferente, se requiere una segunda sujeción y realineación, y el proceso de procesamiento es extremadamente engorroso. Debido a la limitación del posicionamiento de sujeción y de la propia máquina herramienta, no se puede garantizar la precisión de mecanizado de las piezas. Por ejemplo, en el procesamiento del cuerpo de la mesa T × ×, hay muchos orificios en la superficie inclinada, y la superficie de forma especial no es fácil de sujetar, la referencia de posicionamiento no es buena y la acumulación de errores causada por la sujeción múltiple, a veces el error de distancia al borde del orificio excede 1 mm.

Para resolver el problema de procesamiento de este tipo de piezas, mediante la exploración continua y la mejora continua de los métodos de proceso, combinado con las máquinas herramienta existentes en la fábrica, se seleccionó un centro de mecanizado de fresado CNC de cinco ejes para resolver este problema. La máquina herramienta seleccionada es un varillaje de 5 ejes, además de 3 ejes lineales, también tiene dos ejes giratorios (eje C: -360 ° ～ 360 °) y cabezal giratorio (eje B: 0 ° ～ 110 °). El sistema de control es FANUC160i, que tiene las funciones de rotación del sistema de coordenadas espaciales y compensación de herramienta inclinada.

Desde la perspectiva de la realización de procesado de bisel, múltiples biseles en diferentes direcciones y ángulos se pueden perforar, agujerear, roscados, muelen y otros procesos pueden completarse después de una sola sujeción. Reduce el número de tiempos de sujeción, reduce la intensidad del trabajo, acorta el ciclo de producción del producto y, lo que es más importante, mejora la precisión del procesamiento de las piezas y garantiza la consistencia de la calidad del producto.

Tomemos como ejemplo el procesamiento de una determinada pieza de tipo base. Las partes se muestran a continuación: Para procesar esta base, se puede ver que la máquina herramienta debe completar una interpolación de enlace de 2 ejes en los planos XZ e YZ y un movimiento de oscilación del cabezal del husillo. Porque para hacer la herramienta perpendicular a la superficie maquinada, el husillo debe completar un movimiento de giro del cabezal. Con un cabezal giratorio, se involucran una serie de problemas de mecanizado de múltiples ejes, como la longitud del péndulo. Por lo tanto, es necesario utilizar medios de programación de varios ejes para completar. La programación y la depuración de la máquina herramienta son difíciles, lo que impone mayores exigencias a los programadores y operadores de máquinas. En aplicaciones prácticas, teniendo en cuenta factores como garantizar la seguridad de la máquina herramienta, es necesario simular el proceso de procesamiento y realizar múltiples cortes de aire para garantizar que el programa sea correcto antes de que se pueda realizar el procesamiento formal. Además, el algoritmo del programa de ejes múltiples es bastante complicado y se debe considerar la influencia de factores como la longitud del péndulo. Debe haber un posprocesamiento específico para una determinada máquina herramienta, pero el posprocesamiento a menudo se debe a la diferencia de algoritmos y posiciones de control, así como a la influencia de la estabilidad del cálculo. El programa obtenido a través del posprocesamiento del software a menudo es difícil de cumplir con los requisitos de precisión del dibujo de la pieza en términos de precisión de control.

El análisis muestra que la causa directa del aumento de la dificultad de programación es la aparición del plano inclinado. Por tanto, si se puede hacer coincidir el plano de mecanizado con el plano inclinado, este tipo de problema se transformará en un problema de programación de semiproceso de dos ejes y la dificultad de programación se reducirá en gran medida. Por tanto, es concebible utilizar la función de conversión del sistema de coordenadas de la máquina herramienta (comando G68) para hacer coincidir el plano de mecanizado con el plano inclinado. En segundo lugar, utilice el comando de compensación de la longitud de la herramienta (G432) para agregar la longitud de la herramienta en la dirección vertical del plano inclinado. Después del procesamiento anterior, el problema del procesamiento de bisel se transforma en procesamiento plano para resolver, por lo que la dificultad de programación se reduce en gran medida. Si necesita procesar varios planos inclinados al mismo tiempo, solo necesita rotar el eje C a C0 (la posición cero de la mesa de trabajo, la dirección de la posición cero es la misma que la dirección de giro del husillo), y luego realizar el procesamiento girando el sistema de coordenadas y aumentando la longitud de la herramienta. Si la forma de procesamiento es relativamente simple, la programación se puede realizar manualmente. Esto hace posible realizar el mecanizado de múltiples superficies inclinadas, múltiples posiciones y múltiples cambios de herramienta en una sola sujeción de la máquina herramienta CNC.

La estructura del programa es la siguiente:
%
N0100O0008 (nombre del programa)
N0102M6T1; (cambio de herramienta)
N0104G0G90G56X400Y200Z260B0C0; (Mover al punto de referencia)
N0106G432X200Z150H1Bω; (sume la longitud de la cuchilla en la dirección perpendicular al plano inclinado)
N0108M3S3000; (rotación hacia adelante del eje)
N0110M8; (fluido de corte abierto)
N0112G68X188Y0Z60I0J1K0Rω; (Conversión del sistema de coordenadas, ω es el ángulo de rotación del eje principal de cero a perpendicular al plano inclinado)
……
N0200G69; (cancelar la rotación del sistema de coordenadas)
N0202G492X200Z300; (Compensación de herramienta de pendiente cancelada, mover a una posición segura)
N0204M9; (corte de fluido)
N0206Cα; (rotación del eje C, α es el ángulo mínimo entre la línea vertical del n-ésimo plano inclinado a procesar y la posición C0)
N0208G0G90G56X400Y200Z260B0C0; (Mover al punto de referencia)
N0210G432X200Z150H1Bωn; (sume la longitud de la cuchilla en la dirección perpendicular al plano inclinado)
N0212G68X188Y0Z60I0J1K0Rωn; (Conversión del sistema de coordenadas, ωn es el ángulo de rotación cuando el eje principal gira de cero a perpendicular a la pendiente)

...
N0200G69; (cancelar la rotación del sistema de coordenadas)
N0202G492X200Z300; (Compensación de herramienta de pendiente cancelada, mover a una posición segura)
N0204M9; (corte de fluido)
N0204M30; (el programa termina, vuelve al cabezal del programa)
Aunque el mecanizado de bisel se ha logrado en la discusión anterior, se limita a taladrar, taladrar, roscar y fresar en bisel Las formas simples compuestas de líneas rectas y arcos se limitan a la programación manual. Si la forma de fresado es más complicada. Como curvas de ecuaciones de fresado, superficies curvas tridimensionales y letras en un plano inclinado, ¿cómo programarlo?
Incluso cuando estas formas similares se procesan en una superficie plana, la programación manual no es posible y solo se puede completar con el software CAM. Mediante un estudio cuidadoso de la máquina herramienta y el software CAM, se descubrió que un conjunto de programación de software combinado con la programación manual era una forma eficaz de completar el procesamiento y la programación de dichas piezas.

...
N0200G69; (Koordinatensystem Rotation abbrechen)
N0202G492X200Z300; (Neigung des Neigungswerkzeugs abgebrochen, in eine sichere Position bringen)
N0204M9; (Flüssigkeit abschneiden)
N0204M30; (Programm endet, Rückkehr zum Programmkopf)
Obwohl die Abschrägungsverarbeitung in der obigen Diskussion erreicht wurde. Es ist jedoch auf einfache Formen beschränkt, die aus geraden Linien und Kreisbögen zum Bohren, Bohren, Gewindeschneiden und Fräsen auf geneigten Oberflächen bestehen, und ist auf die manuelle Programmierung beschränkt. Wenn die Fräsform komplizierter ist. Wie kann man Fräsgleichungskurven, dreidimensional gekrümmte Flächen und Beschriftungen auf einer schiefen Ebene programmieren?
Selbst wenn diese ähnlichen Formen auf einer ebenen Fläche verarbeitet werden, ist eine manuelle Programmierung nicht möglich und kann nur von der CAM-Software durchgeführt werden. Durch sorgfältiges Studium der Werkzeugmaschine und der CAM-Software wurde festgestellt, dass eine Reihe von Softwareprogrammen in Kombination mit manueller Programmierung ein wirksamer Weg ist, um die Verarbeitung und Programmierung solcher Teile abzuschließen.

El análisis muestra que en la programación ordinaria de fresado de tres ejes, la dirección del eje de la herramienta es siempre perpendicular al plano XOY. Pero cuando el husillo se desvía de la dirección vertical original, cuando el plano de la herramienta está inclinado, ¿cómo puede el programa generado en el plano XOY funcionar correctamente en el plano inclinado? El análisis muestra que aunque el sistema de coordenadas ha sido rotado, si la posición relativa de la figura (a) en el sistema de coordenadas original y la forma a ser procesada en el plano inclinado (b) y la posición relativa en el nuevo sistema de coordenadas se mantienen consistentes en el plano XOY . Luego, el programa generado en el plano XOY se puede aplicar directamente al mecanizado de bisel.

Según la influencia del movimiento del cabezal de giro de la máquina herramienta en la posición de los gráficos, el análisis muestra que al dibujar en el plano XOY, los gráficos deben girarse 90 ° en sentido antihorario con el origen de programación como centro de rotación (el ángulo de rotación debe determinarse de acuerdo con las condiciones específicas de la máquina herramienta). De esta forma, la posición gráfica en el software CAM se mantiene coherente con la posición real de mecanizado. Al agregar y modificar el cabezal del programa y la cola del programa, es decir, agregar la conversión del sistema de coordenadas y la compensación de herramienta inclinada, se combinan la programación de software y la programación manual. Esto realiza el mecanizado de formas complejas arbitrarias, como curvas de ecuaciones de fresado, superficies curvas tridimensionales y letras en la superficie inclinada.

A través de la verificación del mecanizado real, se confirma que el método está dentro del rango permitido de la función y carrera de la máquina, y la programación de este método puede realizar la programación del mecanizado de cualquier forma complicada en cualquier plano inclinado.

La siguiente figura es un ejemplo de mecanizado de una superficie curva tridimensional en un plano inclinado de 52 °: