8 معوقات في تطوير تقنية CNC ذات المحاور الخمسة
Sep 25, 2023
ترك رسالة
المعالجة خماسية المحاور هي إحدى طرق معالجة أدوات الآلة CNC. باستخدام حركة الاستيفاء الخطي لأي 5 إحداثيات في X، Y، Z، A، B، C، عادةً ما تسمى الأداة الآلية المستخدمة في المعالجة ذات خمسة محاور بأداة الآلة ذات خمسة محاور أو مركز المعالجة ذو خمسة محاور. ولكن هل تفهم حقًا المعالجة خماسية المحاور؟
برمجة CNC ذات المحاور الخمسة مجردة ويصعب تشغيلها
تحتوي الأدوات الآلية ثلاثية المحاور على محاور إحداثيات خطية فقط، في حين أن أدوات الآلات CNC ذات خمسة محاور لها هياكل مختلفة؛ يمكن لنفس رمز NC الحصول على نفس تأثير المعالجة على أدوات آلة CNC ثلاثية المحاور المختلفة، ولكن لا يمكن تطبيق رمز NC الخاص بأداة آلة معينة ذات خمسة محاور على جميع أنواع الآلات ذات المحاور الخمسة. بالإضافة إلى الحركة الخطية، تحتاج برمجة NC أيضًا إلى تنسيق الحسابات المتعلقة بالحركة الدوارة، مثل فحص ضربة زاوية الدوران، والتحقق من الأخطاء غير الخطية، وحساب حركة دوران الأداة، وما إلى ذلك. كمية المعلومات المراد معالجتها كبيرة جدًا، وبرمجة NC مجردة للغاية.
ترتبط مهارات التشغيل والبرمجة الخاصة بالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي ذي المحاور الخمسة ارتباطًا وثيقًا. إذا أضاف المستخدم وظائف خاصة إلى أداة الآلة، فستكون البرمجة والتشغيل أكثر تعقيدًا. فقط من خلال الممارسة المتكررة يمكن للبرمجة والمشغلين إتقان المعرفة والمهارات اللازمة. يعد الافتقار إلى البرمجة والمشغلين ذوي الخبرة عقبة رئيسية أمام تعميم تقنية CNC ذات المحاور الخمسة.
متطلبات صارمة للغاية على وحدة التحكم في الاستيفاء NC ونظام محرك المؤازرة
إن حركة الآلة ذات المحاور الخمسة هي عبارة عن تجميع لحركات محاور الإحداثيات الخمسة. إن إضافة الإحداثيات الدوارة لا يؤدي فقط إلى زيادة عبء حسابات الاستيفاء، ولكن أيضًا الأخطاء الصغيرة في الإحداثيات الدوارة ستقلل بشكل كبير من دقة المعالجة. لذلك، يجب أن تتمتع وحدة التحكم بدقة تشغيل أعلى.
تتطلب الخصائص الحركية للأداة الآلية ذات المحاور الخمسة أن يتمتع نظام القيادة المؤازرة بخصائص ديناميكية جيدة ونطاق سرعة كبير.
يعد التحقق من برنامج NC لـ CNC ذو خمسة محاور أمرًا مهمًا بشكل خاص
من أجل تحسين كفاءة التصنيع، من الملح التخلص من طريقة المعايرة التقليدية "طريقة القطع التجريبية". في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي خماسي المحاور، أصبح التحقق من برامج NC أيضًا مهمًا للغاية، لأن قطع العمل التي تتم معالجتها عادةً بواسطة أدوات ماكينات CNC ذات خمسة محاور باهظة الثمن، ويعتبر الاصطدام مشكلة شائعة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي خماسي المحاور: قطع الأداة في الشغل الاصطدام بقطعة العمل بسرعة عالية جدًا؛ الاصطدام بين الأداة والأداة الآلية والتركيبات والمعدات الأخرى في نطاق المعالجة؛ التصادم بين الجزء المتحرك في الآلة الآلية والجزء الثابت أو قطعة العمل. في CNC ذو خمسة محاور، يصعب التنبؤ بالتصادم، ويجب أن يقوم برنامج المعايرة بإجراء تحليل شامل لحركيات الأداة الآلية ونظام التحكم.
إذا اكتشف نظام CAM خطأ، فيمكن معالجة مسار الأداة على الفور؛ ولكن إذا تم العثور على خطأ في برنامج NC أثناء المعالجة، فلا يمكن تعديل مسار الأداة مباشرة كما هو الحال في CNC ثلاثي المحاور. في أداة الآلة ثلاثية المحاور، يمكن لمشغل الآلة تعديل المعلمات مباشرة مثل نصف قطر الأداة. في المعالجة خماسية المحاور، الوضع ليس بهذه البساطة، لأن التغييرات في حجم الأداة وموضعها لها تأثير مباشر على مسار الحركة الدورانية اللاحقة.
تعويض نصف قطر الأداة
في برنامج NC للربط ذو المحاور الخمسة، لا تزال وظيفة تعويض طول الأداة صالحة، ولكن تعويض نصف قطر الأداة غير صالح. عند إجراء عملية الطحن بالتشكيل التلامسي باستخدام قاطعة الطحن الأسطوانية، يجب تجميع برامج مختلفة لقواطع بأقطار مختلفة. لا يمكن لأي من أنظمة CNC الشائعة الحالية 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 التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. وفقًا لإجراءات المعالجة العادية، يجب إرسال مسار الأداة مرة أخرى إلى نظام CAM لإعادة الحساب. ونتيجة لذلك، فإن كفاءة عملية المعالجة بأكملها منخفضة للغاية.
استجابة لهذه المشكلة، يقوم الباحثون النرويجيون بتطوير حل مؤقت يسمى LCOPS (استراتيجية الإنتاج الأمثل منخفض التكلفة، استراتيجية الإنتاج الأمثل منخفض التكلفة). يتم نقل البيانات المطلوبة لتصحيح مسار الأداة من تطبيق CNC إلى نظام CAM، ويتم إرسال مسار الأداة المحسوب مباشرة إلى وحدة التحكم. يتطلب LCOPS من طرف ثالث توفير برنامج CAM الذي يمكن توصيله مباشرة بجهاز CNC، حيث يتم نقل ملفات نظام CAM بدلاً من رموز ISO. يعتمد الحل النهائي لهذه المشكلة على تقديم جيل جديد من أنظمة التحكم CNC التي يمكنها التعرف على ملفات نماذج قطع العمل بالتنسيقات الشائعة (مثل STEP، وما إلى ذلك) أو ملفات نظام CAD.
معالج آخر
الفرق بين الآلة الآلية ذات المحاور الخمسة والآلة الآلية ذات المحاور الثلاثة هو أن لها إحداثيتين دوارتين. يتم تحويل موضع الأداة من نظام إحداثيات قطعة العمل إلى نظام إحداثيات أداة الآلة، ويلزم إجراء العديد من تحويلات الإحداثيات في المنتصف. باستخدام مولد ما بعد المعالج المشهور في السوق، يمكن فقط إدخال المعلمات الأساسية لأداة الآلة لإنشاء المعالج اللاحق لأداة آلة CNC ثلاثية المحاور. بالنسبة لأدوات ماكينات CNC ذات المحاور الخمسة، لا يوجد حاليًا سوى بعض المعالجات اللاحقة المحسنة. لا يزال يتعين تطوير المعالج اللاحق لأداة آلة CNC ذات المحاور الخمسة.
عندما تكون المحاور الثلاثة مرتبطة، لا يلزم مراعاة موضع أصل قطعة العمل على طاولة الآلة في مسار الأداة، ويمكن للمعالج اللاحق التعامل تلقائيًا مع العلاقة بين نظام إحداثيات قطعة العمل وإحداثيات أداة الآلة نظام. بالنسبة للوصلة خماسية المحاور، على سبيل المثال، عند المعالجة على آلة طحن أفقية ذات وصلة خماسية المحاور X وY وZ وB وC، فإن حجم موضع قطعة العمل على القرص الدوار C وأبعاد الموضع بين B و يجب أخذ الأقراص الدوارة C بعين الاعتبار عند إنشاء مسار الأداة. يقضي العمال عادة الكثير من الوقت في التعامل مع هذه العلاقات الموضعية عند تثبيت قطع العمل. إذا تمكن المعالج اللاحق من معالجة هذه البيانات، فسيتم تبسيط عملية تثبيت قطعة العمل ومعالجة مسار الأداة إلى حد كبير؛ ما عليك سوى تثبيت قطعة العمل على الطاولة، وقياس موضع واتجاه نظام إحداثيات قطعة العمل، وإدخال هذه البيانات في مرحلة ما بعد المعالجة. بعد معالجة مسار الأداة، يمكن الحصول على برنامج NC المناسب.
الأخطاء غير الخطية ومشاكل التفرد
نظرًا لإدخال الإحداثيات الدوارة، فإن حركيات آلة CNC ذات خمسة محاور أكثر تعقيدًا بكثير من تلك الخاصة بأداة آلية ذات ثلاثة محاور. المشكلة الأولى المتعلقة بالتدوير هي الخطأ غير الخطي. يجب أن يعزى الخطأ غير الخطي إلى خطأ البرمجة، والذي يمكن التحكم فيه عن طريق تقليل مسافة الخطوة. في مرحلة ما قبل الحساب، لا يستطيع المبرمج معرفة حجم الخطأ غير الخطي، ولا يمكن حساب الخطأ غير الخطي إلا بعد إنشاء برنامج الأداة الآلية بواسطة المعالج اللاحق. يمكن أن تحل خطية مسار الأداة هذه المشكلة. بعض أنظمة التحكم قادرة على جعل مسار الأداة خطيًا أثناء التشغيل الآلي، ولكن يتم ذلك عادةً في مرحلة ما بعد المعالج.
هناك مشكلة أخرى ناجمة عن محور الدوران وهي التفرد. إذا كان التفرد في أقصى موضع لمحور الدوران، فإن أي تذبذب صغير بالقرب من التفرد سيؤدي إلى انقلاب محور الدوران بمقدار 180 درجة، وهو أمر خطير للغاية.
متطلبات أنظمة CAD/CAM
لتشغيل المعالجة الخماسية، يجب على المستخدم الاعتماد على نظام CAD/CAM ناضج، ويجب أن يكون لديه مبرمجين ذوي خبرة لتشغيل نظام CAD/CAM.
استثمار كبير في شراء الأدوات الآلية
كانت هناك فجوة كبيرة في الأسعار بين الآلات ذات المحاور الخمسة والآلات ذات الثلاثة محاور. الآن، إن إضافة محور دوار إلى أداة آلية ثلاثية المحاور هو في الأساس سعر أداة آلية عادية ثلاثية المحاور، والتي يمكنها تحقيق وظائف أداة الآلة متعددة المحاور. وفي الوقت نفسه، فإن سعر الأدوات الآلية ذات المحاور الخمسة أعلى بنسبة 30٪ إلى 50٪ فقط من أسعار الآلات ذات المحاور الثلاثة.
بالإضافة إلى الاستثمار في أداة الآلة نفسها، يجب ترقية برنامج نظام CAD/CAM والمعالج اللاحق لتلبية متطلبات المعالجة خماسية المحاور؛ يجب ترقية برنامج المعايرة حتى يتمكن من محاكاة أداة الآلة بأكملها.