4 sukimosi ašis. CNC graviravimo ir frezavimo staklių portalo ir vertikalios Z ašies projektavimas

Efektyvaus programavimo pagrindai

Darbas su sukimosi ašimi (4 koordinatė)

Dažnai pasitaiko atvejų, kai ant trijų ašių CNC staklių papildomai montuojamas valdomas sukamasis stalas (dalijamoji galvutė). Valdomas sukamasis stalas – tai įrenginys, kuris pagal konkrečią komandą gali pasukti jame pritvirtintą detalę reikiamu kampu. Paprastai 4-oji ašis valdoma naudojant A arba B adresus, o skaitinė reikšmė nustato sukimosi kampą laipsniais.

Ryžiai. 10.4. HAAS valdomi sukamieji stalai

Yra dvi galimybės dirbti su valdomu sukamuoju stalu. Pirmas variantas – tiesiog reikia jį pasukti tam tikru kampu ir tada atlikti kokią nors technologinę operaciją (indeksavimą). Antrasis variantas yra atlikti frezavimą kartu su stalo sukimu. Šiuo atveju mes turime sinchroninį tiesinį mašinos vykdomojo kūno judėjimą išilgai trijų (ar mažiau) koordinačių su lentelės pasukimu. Tokiu atveju mašinos valdymo sistema turi palaikyti šio tipo interpoliaciją.

Norėdami valdyti sukamąjį stalą, pakanka pridėti adresą A (B) prie bloko su tiesine interpoliacija, padėties nustatymu arba konservuotu ciklu:

• G00 X_Y_Z_A_ – padėties nustatymas;
• G01 X_Y_Z_A_F_ – tiesinė interpoliacija.

Tipiškas konservuoto ciklo darbo formatas:

G81 X0 Y0 Z-5 A0 F45 R0.5
A15
A30
A45
G80

4-osios ašies programavimas neturėtų sukelti jums ypatingų sunkumų. Dirbant su valdomu sukamuoju stalu tereikia atsižvelgti į keletą techninių savybių. Pirma, patefonas gali suktis teigiama arba neigiama kryptimi. Sukimosi kryptis ir atitinkamas ženklas nustatomas pagal dešinės rankos taisyklę. Antra, stalo pasukimas gali būti programuojamas tiek absoliučiomis, tiek santykinėmis koordinatėmis. Trečia, daugelis mašinų turi skaitinės sukimosi kampo vertės apribojimą. Pavyzdžiui, stalą reikia pasukti 400°, tačiau valdymo sistema leidžia nurodyti ne didesnį nei 360° kampą. Turėsite užprogramuoti papildomą rėmą su 40° kampu, palyginti su ankstesne stalo padėtimi. Ir galiausiai, nepamirškite, kad kuo toliau tolsime nuo sukimosi centro, tuo didesnė bus linijinio judėjimo paklaida.

Šie pavyzdžiai padės suprasti, kaip užprogramuoti papildomą sukimosi ašį. Pirmuoju atveju būtina išgręžti skylutes disko periferijoje. Antruoju atveju veleno paviršiuje reikia gauti sraigtinį griovelį, tuo pačiu metu tiesiškai judant pjaustytuvą ir sukant sukamąjį stalą.

Ryžiai. 10.5. Būtina išgręžti 4 skyles disko, sumontuoto patefono kumštelėse, periferijoje. Norint išgręžti tokias skylutes, reikia pasukti stalą 90° kampu

Ryžiai. 10.6. Būtina gauti sraigtinį griovelį ant veleno paviršiaus. Velenas pritvirtintas valdomo sukamojo stalo kumšteliais. Lengviausias būdas apdoroti tokį griovelį yra jį apskaičiuoti naudojant CAD/CAM sistemą.

Apsvarstę ilgosios ašies – X – projektavimo galimybes, galime pereiti prie Y ašies. Tai paprastas ir gana veikiantis, gerai patikrintas sprendimas. Tačiau jame taip pat yra spąstų ir dalykų, kuriuos reikia suprasti prieš kuriant. Portalui itin svarbus stabilumas ir teisingas balansas – tai sumažins kreiptuvų ir krumpliaračių susidėvėjimą, sumažins sijos įlinkį veikiant apkrovai ir sumažins pleišimo tikimybę judėjimo metu. Norėdami nustatyti teisingą išdėstymą, pažvelkime į portalą veikiančias jėgas mašinos veikimo metu.

Gerai pažvelkite į diagramą. Ant jo pažymėti šie matmenys:

• D1 - atstumas nuo pjovimo vietos iki atstumo tarp portalo sijos kreiptuvų centro
• D2 - atstumas tarp X ašies pavaros varžto iki apatinės kreipiamosios sijos
• D3 - atstumas tarp Y ašies kreiptuvų
• D4 - atstumas tarp X ašies linijinių guolių

Dabar pažvelkime į tikras pastangas. Nuotraukoje portalas juda iš kairės į dešinę dėl X ašies pavaros varžto (esančio apačioje), kuris varo portalo apačioje pritvirtintą veržlę, sukimosi. Suklis nuleidžiamas ir frezuoja ruošinį, o atsiranda priešinga jėga, nukreipta į portalo judėjimą. Ši jėga priklauso nuo vartų pagreičio, pastūmos greičio, veleno sukimosi ir atatrankos jėgos iš pjaustytuvo. Pastarasis priklauso nuo paties pjaustytuvo (tipo, aštrumo, tepalo buvimo ir kt.), sukimosi greičio, medžiagos ir kitų veiksnių. Nemažai literatūros apie pjovimo režimų pasirinkimą yra skirta pjaustytuvo atatrankos dydžiui nustatyti, šiuo metu mums pakanka žinoti, kad portalui judant atsiranda sudėtinga priešprieša F. Jėga F veikia fiksuotas velenas išilgai konstrukcinių elementų veikiamas ant portalo sijos momento A = D1 * F pavidalu. Šis momentas gali būti suskaidytas į porą, kurios dydis yra vienodas, tačiau priešingos krypties jėgos A ir B, taikomos kreiptuvams #1 ir #2 portalo spindulio. Modulo jėga A = jėga B = momentas A / D3. Kaip matyti iš čia, jėgos, veikiančios kreipiamąsias sijas, mažėja, jei D3, atstumas tarp jų, didėja. Sumažinus jėgas, sumažėja kreipiančiųjų susidėvėjimas ir sijos sukimo deformacija. Taip pat, mažėjant jėgai A, mažėja ir momentas B, taikomas portalo šoninėms sienelėms: Momentas B = D2 * Jėga A. Dėl didelio momento B šoninės sienelės, negalėdamos griežtai lenkti plokštumoje pradeda suktis ir lenktis. Momentas B taip pat turi būti sumažintas, nes reikia stengtis, kad apkrova visada būtų tolygiai paskirstyta visuose linijiniuose guoliuose - tai sumažins mašinos elastines deformacijas ir vibracijas, taigi ir padidins tikslumą.

Momentas B, kaip jau minėta, gali būti sumažintas keliais būdais -

1. sumažinti jėgą A.
2. sumažinti svertą D3

Siekiama, kad jėgos D ir C būtų kuo lygios. Šios jėgos susideda iš B momento jėgų poros ir portalo svorio. Norint tinkamai paskirstyti svorį, būtina apskaičiuoti portalo masės centrą ir tiksliai įdėti jį tarp linijinių guolių. Tai paaiškina įprastą portalo šoninių sienelių zigzago dizainą - tai daroma siekiant perkelti kreipiklius atgal ir priartinti sunkųjį veleną prie X ašies guolių.

Apibendrinant, kurdami Y ašį, atsižvelkite į šiuos principus:

• Stenkitės kuo labiau sumažinti atstumą nuo X ašies pavaros varžto/bėgelių iki Y ašies kreiptuvų – t.y. sumažinti D2.
• Jei įmanoma, sumažinkite veleno iškyšą sijos atžvilgiu, sumažinkite atstumą D1 nuo pjovimo srities iki kreiptuvų. Optimalus Z eiga paprastai laikomas 80-150 mm.
• Jei įmanoma, sumažinkite viso portalo aukštį – aukštas portalas yra linkęs į rezonansą.
• Iš anksto apskaičiuokite viso portalo, įskaitant veleną, masės centrą ir suprojektuokite portalo statramsčius taip, kad masės centras būtų tiksliai tarp X ašies kreipiamųjų vežimėlių ir kuo arčiau X ašies švino varžto.
• Padėkite portalo kreipiamąsias sijas toliau – padidinkite D3, kad sumažintumėte spinduliui taikomą momentą.

Kitas žingsnis – parinkti svarbiausios mašinos dalies – Z ašies – struktūrą. Žemiau pateikiami 2 dizaino pavyzdžiai.

Kaip jau minėta, statant CNC stakles, būtina atsižvelgti į eksploatacijos metu susidarančias jėgas. Ir pirmas žingsnis šiame kelyje – aiškus šių jėgų prigimties, dydžio ir krypties supratimas. Apsvarstykite toliau pateiktą diagramą:

Jėgos, veikiančios Z ašį

Diagramoje pažymėti šie matmenys:

• D1 = atstumas tarp Y ašies kreiptuvų
• D2 = atstumas išilgai kreiptuvų tarp Z ašies linijinių guolių
• D3 = kilnojamos platformos (pagrindinės plokštės), ant kurios sumontuotas pats velenas, ilgis
• D4 = visos konstrukcijos plotis
• D5 = atstumas tarp Z ašies kreiptuvų
• D6 = pagrindo plokštės storis
• D7 = vertikalus atstumas nuo pjovimo jėgų taikymo taško iki vidurio tarp vežimėlių išilgai Z ašies

Pažiūrėkime į priekinį vaizdą ir atkreipkime dėmesį, kad visa konstrukcija juda į dešinę išilgai Y ašies kreiptuvų.Pagrindo plokštė ištiesta kuo toliau žemyn, freza įleista į medžiagą ir frezuojant atsiranda priešprieša F, nukreipta natūralu, priešinga judėjimo krypčiai. Šios jėgos dydis priklauso nuo veleno sukimosi greičio, frezos pjūvių skaičiaus, padavimo greičio, medžiagos, frezos aštrumo ir kt. (primename, kad kai kurie preliminarūs skaičiavimai, kokios medžiagos bus frezuojamos, todėl ir įvertinimas pjovimo jėgų, turi būti atlikta iki mašinos projektavimo pradžios). Kaip ši jėga veikia Z ašį? Veikiant atstumu nuo pagrindo plokštės pritvirtinimo vietos, ši jėga sukuria sukimo momentą A = D7 * F. Momentas, veikiamas pagrindo plokštės, perduodamas per Z ašies linijinius guolius skersinių jėgų porų pavidalu. gidams. Nuo momento konvertuojama jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumui tarp taikymo taškų – todėl norint sumažinti kreiptuvus lenkiančias jėgas, reikia didinti atstumus D5 ir D2.

Atstumas D2 taip pat susijęs su frezavimu išilgai X ašies - tokiu atveju susidaro panašus vaizdas, tik gautas momentas taikomas pastebimai didesnei svirties. Šiuo momentu bandoma sukti veleną ir pagrindo plokštę, o susidariusios jėgos yra statmenos plokštės plokštumai. Šiuo atveju momentas lygus pjovimo jėgai F, padaugintai iš atstumo nuo pjovimo taško iki pirmos vežimo – t.y. kuo didesnis D2, tuo mažesnis momentas (esant pastoviam Z ašies ilgiui).

Taigi galioja taisyklė: jei visi kiti dalykai yra vienodi, būtinai turėtumėte pabandyti Z ašies vežimėlius išdėstyti toliau vienas nuo kito, ypač vertikaliai – tai žymiai padidins standumą. Laikykitės taisyklės, kad atstumas D2 niekada nebūtų mažesnis nei 1/2 pagrindo plokštės ilgio. Taip pat įsitikinkite, kad D6 platforma yra pakankamai stora, kad užtikrintų norimą standumą, apskaičiuodami maksimalias pjoviklio veikimo jėgas ir modeliuodami įdėklo įlinkį CAD.

Iš viso, laikykitės šių taisyklių projektuodami portalinės mašinos Z ašį:

• maksimizuoti D1 – tai sumažins momentą (taigi ir jėgą), veikiančią portalo statramsčius
• padidinti D2 – tai sumažins momentą, veikiantį portalo spindulį ir Z ašį
• sumažinti D3 (per tam tikrą Z eigą) - tai sumažins momentą, veikiantį spindulį ir portalo stulpelius.
• maksimaliai padidinkite D4 (atstumą tarp Y ašies vežimėlių) - tai sumažins momentą, veikiantį portalo spindulį.

Mums pažįstamoje trimatėje koordinačių sistemoje yra trys viena kitai statmenos ašys (X, Y, Z), kurios sudaro pagrindą.
Dauguma CNC staklių pradinėje-bazinėje versijoje gamina tik 3 ašių apdorojimą.
Tačiau kai kuriems sudėtingų formų gaminiams to nepakanka. Dėl papildomos modifikacijos - sukamosios ašies įrengimo CNC graviravimo ir frezavimo staklės gali atlikti 4 ašių apdorojimą.
Keturių ašių apdorojimas graviravimo ir frezavimo staklėmis CNC staklėmis, naudojant sukimosi ašį, paprastai yra nuolatinis simetriškų ir asimetrinių kūnų apdorojimas.
Skirtingai nuo įprasto 3-ašių 3D modelio apdorojimo, kai dalis turi būti pritvirtinta iš vienos pusės prie CNC staklės stalo, 4 ašių frezavimas leidžia apdirbti gaminį iš visų pusių nepertraukiamai, neatliekant papildomų pertvarkymo operacijų. dalis ant darbo stalo. Tai leidžia gauti sudėtingų formų gaminius. Gamyba balustrai, kapiteliai, kolonos, stulpai, stalo ir kėdžių kojos, šachmatų figūrėlės, taip pat įvairios figūrėlės, žiedai, kiti papuošalai bei reklaminiai ir suvenyrai – dažniausiai tokio apdorojimo pavyzdžiai.
Įvairių formų, kontūrų – apdirbant detales graviravimo ir frezavimo staklėmis, naudojant 4-ąją sukimosi ašį, bus įgyvendintas bet koks įmantrus skrydis.
Pagrindinis variantas modifikuojant, kaip minėta anksčiau, 3 ašių mašiną į 4 ašių mašiną, yra sukimosi ašies naudojimas, 1 ir 2 pav.

1 paveiksle pavaizduota CNC staklių sukimosi ašies nuotrauka, kuri leidžia atlikti daugiapusį apdorojimą.

1 pav. CNC mašinos sukimosi ašis.

CNC frezavimo modeliuotojas3040

Vaizdo įrašas apie sudėtingos figūros pjovimą sukamąja ašimi naudojant šachmatų riterio pavyzdį

Sukamosios ašies montavimas ant 3 ašių CNC frezavimo staklės cnc-3040al300

2 pav. 4 ašių CNC frezavimo staklės

Be to, norint nuolat apdoroti išilgai 4 ašių, mašinos CNC sistema taip pat turi turėti galimybę valdyti joje sumontuotą kartojimo ašį. Todėl 4 ašių apdirbimas reiškia ne tik sukamosios ašies buvimą, bet ir atitinkamos CNC sistemos naudojimą. Dažniausiai tam naudojamas žingsninis variklio valdiklis su 4 valdymo kanalais arba, paprasčiau tariant, 4 ašių valdiklis. Valdiklio pavyzdys parodytas 3 paveiksle. Šio valdiklio A kanalas gali būti naudojamas mašinoje sumontuotai sukimosi ašiai valdyti.

3 pav.

Yra du 4 ašių apdorojimo tipai: pirmasis yra nuolatinis, o antrasis - padėties apdorojimas (indeksavimo apdorojimas). Nepertraukiamas apdorojimas - šiuo atveju pjaustytuvas vienu metu juda visais laisvės laipsniais.
Pozicinis apdorojimas – sukimosi ašis naudojama tik ruošinio padėčiai keisti, o kitos operacijos atliekamos trimačiu apdorojimo režimu.

Norint dirbti su sukimosi ašimi, būtina sukonfigūruoti valdymo programą. Žemiau pateikiami Mach3 nustatymai 6:1 ir 4:1 valdomoms ašims. 4 paveiksle pavaizduoti žingsninio variklio valdiklio LPT prievado kaiščių nustatymai aliuminio korpuse, parodytame 3 paveiksle.

4 pav.

5 pav. – sukamosios ašies, kurios pavaros santykis yra 4:1, nustatymai.

5 pav.

6 pav. – sukamosios ašies, kurios pavaros santykis yra 6:1, nustatymai.

6 pav.

7 pav.

Valdymo programos darbui naudojant daugiašalį apdorojimą galimos „DeskProto“, „PowerMill“ ir kt.

8 paveiksle parodytas daugiapusio apdirbimo 4 ašių CNC frezavimo staklėmis rezultatas. CNC-3040AL2

8 pav. Daugiapusis apdirbimas 4 ašių CNC naudojant sukamąją ašį