Suzhou SET Industrial Equipment System Co., Ltd.
ru

Веб-меню

Поиск продукта

Язык

Делиться

Новости отрасли
Главная / Новости / Новости отрасли / Как системы нулевой точки улучшают стабильность заготовки при 5-осевой обработке с ЧПУ
Посмотреть все проекты

Как системы нулевой точки улучшают стабильность заготовки при 5-осевой обработке с ЧПУ

Источник：Suzhou SET Industrial Equipment System Co., Ltd.

Почему стабильность заготовки нарушается, когда 5-осевая обработка усложняется

5-осевой обрабатывающий центр оправдывает свою эффективность за счет резки пяти граней детали без единого ручного повторного зажима. Это обещание рушится в тот момент, когда приспособление позволяет заготовке смещаться хотя бы на несколько микрон в середине цикла. Траектории инструмента, которые были запрограммированы относительно фиксированной точки отсчета, внезапно пересекаются с движущейся, и деталь выходит за пределы допуска задолго до того, как оператор заметит что-то неправильное на дисплее.

Мастерские, которые используют непрерывные траектории 4-й и 5-й оси, сообщают, что большинство бракованных деталей связано с приспособлением, а не с фрезой или программой. Многократный зажим с помощью болтов, столы с Т-образными пазами и наборы тисков вносят свои небольшие ошибки: неравномерное усилие зажима, температурный дрейф из-за длительного времени цикла и микродвижения при быстром вращении цапфы. Каждый из этих элементов объединяется в пятистороннюю программу так, как никогда не бывает при трехосной обработке.

Системы нулевой точки были разработаны специально для удаления этой переменной. Вместо восстановления исходной точки каждый раз, когда деталь переворачивается или меняется, приспособление фиксируется на фиксированной механической привязке, которая остается постоянной для каждой установки, поддона и станка в цеху. Как только эта ссылка установлена, программист, оператор и отдел контроля работают из одной физической точки, что устраняет один из наиболее распространенных источников разногласий между CAM-программой и деталью, которая фактически выходит из машины.

Что на самом деле делает система позиционирования с нулевой точкой

По своей сути модуль зажима с нулевой точкой представляет собой механическое соединение: опорную плиту или паллету, постоянно прикрепленную к столу станка, цапфе или надгробию, в паре с установочным штифтом, прикрепленным к нижней стороне заготовки, монтажной плиты или приспособления. Когда штифт падает в модуль и зажим зацепляется, деталь каждый раз возвращается в одно и то же положение по осям X, Y, Z и положение вращения, обычно с точностью до 0,005 мм.

Это имеет наибольшее значение при работе с 5 осями, поскольку позволяет разделить две проблемы, которые обычно связаны друг с другом: жесткое удержание детали и ее точное расположение. Обычные тиски могут жестко удерживать деталь, но оператору придется повторно обнулить исходную точку путем касания. Модуль нулевой точки жестко удерживает деталь и гарантирует, что базовая точка никогда не будет перемещаться, поскольку механическая привязка встроена в саму муфту, а не в технику оператора.

Метод зажима Типичная повторяемость Требуется повторное обнуление Лучшее соответствие
Ручные тиски от 0,02 до 0,05 мм Да, каждый цикл Прототип, единичные работы
Т-образный паз с болтовым креплением от 0,03 до 0,08 мм Да, каждый цикл Крупногабаритные детали небольшого объема
Модуль нулевой точки от 0,002 до 0,005 мм Нет, одноразовая установка Многоосевые, многоосные, повторяющиеся задания

Поскольку контрольная точка является механической, а не процедурной, один и тот же поддон может перемещаться между фрезерным станком, координатно-измерительной машиной и электроэрозионным станком без потери своей исходной точки. Эта единственная особенность делает инструменты с нулевой точкой основой большинства современных 5-осевых ячеек с низким уровнем освещенности и высокой степенью смешивания.

Как восьмиугольный локатор конуса справляется с скручивающей нагрузкой

Локаторы с круглым конусом хорошо выдерживают вертикальное зажимное усилие, но плохо противостоят вращающему моменту, поскольку цилиндрический конус не имеет геометрических особенностей, предотвращающих скручивание детали при больших нагрузках при боковом фрезеровании. Именно здесь Локатор нулевой точки восьмиугольного конуса меняет геометрию задачи.

Octagonal Taper Zero Point Locator front view diagram

Восьмисторонний конусный профиль обеспечивает восемь отдельных плоских контактных поверхностей вместо одной сплошной изогнутой поверхности. Во время зажима локатор прижимается к этим лыскам с помощью клинового действия, которое препятствует вращению в обоих направлениях, а не только вертикальному опусканию. В 5-осевой установке, установленной на цапфе, где стол вращает деталь под сложными углами, эта блокировка вращения предотвращает микроскольжение, которое проявляется в виде меток или смещения размеров на готовых поверхностях.

  • Восьмигранная геометрия контакта выдерживает скручивающую нагрузку при тяжелых проходах бокового фрезерования.
  • Самоцентрирующийся угол конуса компенсирует незначительное попадание стружки или мусора.
  • Закаленные и отшлифованные контактные поверхности сохраняют повторяемость в течение десятков тысяч циклов зажима.
  • Совместим как с ручными, так и с пневматическими или гидравлическими зажимными модулями.

Полевые данные из цехов, производящих тяжелые детали в стиле аэрокосмических кронштейнов, показывают, что скручивающее отклонение под локатором с восьмиугольным конусом остается ниже 3 микрон даже при силах резания, которые заметно раскачивают эквивалент с круглым конусом. Для 5-осевых программ, где шпиндель приближается к детали под дюжиной различных векторных углов за один цикл, эта жесткость на кручение часто является разницей между деталью, которая имеет допуск, и той, которая не имеет.

Интеграция системы позиционирования нулевой точки с цапфовыми приспособлениями

Zero Point Positioning System mounted on trunnion fixture

Цапфовый стол вращает и наклоняет заготовку, поэтому шпиндель может приближаться к деталям практически под любым углом без необходимости ручной перенастройки. Эта свобода полезна только в том случае, если деталь остается идеально расположенной при каждом повороте, что и является задачей механизатора. Система позиционирования нулевой точки построен на основе шарового замка с коротким конусом.

Геометрия короткого конуса обеспечивает низкую высоту соединения, что имеет непосредственное значение для цапфы, поскольку каждый миллиметр добавленной высоты увеличивает радиус поворота и инерционную нагрузку, которую приходится выдерживать поворотным осям во время быстрого индексирования. Зажим с шариковым замком внутри конуса тянет деталь вниз с равномерной радиальной силой, распределенной по всей окружности, а не с одноточечным натяжением, которое может раскачивать заготовку при динамическом вращении.

Три практических преимущества ячейки Trunnion

  1. Меньшая высота штабеля снижает консольную нагрузку на двигатели поворотной оси во время высокоскоростного индексирования.
  2. Даже радиальная сила зажима удерживает деталь по центру при углах наклона до 120 градусов.
  3. Стандартизированные интерфейсы палет позволяют одной опорной плите принимать несколько семейств деталей без переналадки цапфы.

Производственные предприятия, которые преобразуют цапфовую ячейку с ручными тисками в интерфейс нулевой точки, обычно сообщают о сокращении времени цикла индексации на 15–25 процентов, в основном потому, что оси вращения больше не нужно так осторожно замедляться в середине поворота, чтобы не повредить слабо привязанную деталь.

Повторяемость по типу светильника: визуальное сравнение

В приведенной ниже таблице сравнивается типичная повторяемость положения при распространенных подходах к креплению, выраженная в микронах. Более низкие значения указывают на более плотное и стабильное расположение детали в повторяющихся циклах.

Повторяемость положения по методу зажима (микроны) Ручные тиски 45 мкм Т-образный паз с болтовым креплением 62 мкм Стандартный круглый конус 12 мкм Восьмиугольный конус с нулевой точкой 4 мм

Амплитуда вибрации в течение цикла обработки

Жесткий, хорошо продуманный зажим снижает резонансную вибрацию во время агрессивной многоосной резки. На приведенной ниже линейной диаграмме показана относительная амплитуда вибрации в течение одного цикла черновой и чистовой обработки для детали, зажатой вручную, по сравнению с деталью, зажатой в нулевой точке.

Относительная амплитуда вибрации за время цикла 0 Высокий Ручной зажим Зажим в нулевой точке Черновая обработка посредством чистовых проходов

Закономерность, которая постоянно проявляется при измерениях в цехе, заключается в том, что зажатые вручную детали имеют тенденцию к более высокой и более неустойчивой амплитуде по мере увеличения скорости шпинделя и боковой нагрузки в ходе чернового прохода, в то время как жестко привязанная установка нулевой точки остается в гораздо более узком диапазоне. Именно этот более узкий диапазон позволяет программистам более агрессивно увеличивать скорости подачи и значения шага, не рискуя оставить следы вибрации или преждевременный износ инструмента, поскольку приспособление больше не является ограничивающим фактором того, насколько сильно можно нажимать на рез.

Многофакторное сравнение: нулевая точка и традиционное крепление

На приведенной ниже диаграмме каждый подход к креплению оценивается по пяти практическим критериям по шкале от 1 до 5, где большая закрытая площадь означает более высокую общую производительность для смешанного 5-осевого производства.

Сравнение методов крепления Повторяемость Скорость установки Жесткость Гибкость Экономическая эффективность Система нулевой точки Ручные тиски

Как происходит изменение настроек при рабочем процессе с нулевой точкой

На диаграмме ниже показана последовательность типичной смены работ при большом количестве работ после установки системы нулевой точки на столе или цапфе станка.

Удалить готовый поддон из модуля Отбросить следующий пресет поддон в локатор Зажим срабатывает, данные восстановлены Запустите сохраненную программу, повторное обнуление не требуется

Поскольку исходная точка обеспечивается механическим соединением, а не процедурой касания оператора, такое переключение обычно занимает менее двух минут по сравнению с пятнадцатью-тридцатью минутами для повторной индикации вручную на сопоставимом цапфовом приспособлении.

Рабочий пример производства брекетов с большим количеством миксов

Рассмотрим мастерскую, производящую конструкционные кронштейны для промышленного оборудования, изготовленные из алюминиевых заготовок по пять граней на деталь партиями от 40 до 80 штук. Перед переходом на оснастку с нулевой точкой для каждой детали требовалось вручную повторно указать между черновой операцией 3 2 и финальным чистовым проходом цапфы, что добавляло примерно двадцать минут времени без резки на деталь и вносило достаточную позиционную дисперсию, так что отбраковка при окончательном контроле составляла около шести процентов.

После стандартизации восьмиугольных локаторов конуса для чернового приспособления и системы позиционирования нулевой точки с коротким конусом на цапфе цех полностью отказался от ручной повторной индикации. Поддоны перемещались напрямую со станции черновой обработки на цапфу с неповрежденной базой, время без резки каждой детали сократилось примерно до четырех минут, а браковка на окончательном контроле упала ниже одного процента за трехмесячный производственный цикл.

Повышение эффективности было достигнуто не столько за счет более быстрой резки, сколько за счет устранения подверженного ошибкам ручного этапа, который является схемой, которую видят большинство цехов с большим количеством смешанных материалов, когда общая механическая база данных охватывает несколько станций, а не сбрасывается на каждой из них.

Поддержание долгосрочной точности при ежедневной производственной нагрузке

Модуль нулевой точки является точным только тогда, когда его контактные поверхности остаются чистыми. Стружка, остатки охлаждающей жидкости и мелкая зернистость являются наиболее распространенной причиной постепенного отклонения точности в мастерских, которые пропускают базовое техническое обслуживание, поскольку даже несколько микрон мусора, попавшего между конусом локатора и его сопрягаемым конусом, сместят базовую точку в этом цикле.

Большинство предприятий, которые используют инструменты с нулевой точкой в ​​непрерывном производстве, включают в свою стандартную рабочую процедуру три привычки. Во-первых, быстрая продувка воздухом или протирание локатора и гнезда опорной плиты перед каждым циклом зажима, что занимает несколько секунд, но устраняет большую часть риска загрязнения. Во-вторых, плановая проверка размеров, обычно еженедельная или каждые несколько тысяч циклов, с использованием тестового индикатора или специальной калибровочной шайбы для подтверждения отсутствия смещения исходной точки. В-третьих, отслеживание количества циклов зажима для каждого модуля позволяет заменять уплотнения, пружины или гидравлические компоненты внутри зажимного механизма по профилактическому графику, а не после того, как неисправность проявляется в виде бракованных деталей.

Общие точки износа, требующие проверки

  • Конические или конусные контактные поверхности на предмет точечной коррозии, истирания или появления пятен охлаждающей жидкости.
  • Зажимной механизм имеет пружины или уплотнения для снижения прижимной силы с течением времени.
  • Болты крепления опорной плиты для сохранения крутящего момента после повторяющихся циклов вибрации
  • Установочные штифты на поддонах на предмет износа на фаске начального зацепления

Мастерские, которые пропускают эти проверки, как правило, замечают проблемы с точностью только после того, как партия деталей не прошла окончательную проверку, и в этот момент основную причину труднее выявить, чем это было бы при обычной еженедельной проверке. Включение проверки в существующий график профилактического обслуживания, а не рассмотрение ее как отдельной задачи, является наиболее надежным способом поддерживать работоспособность парка модулей с нулевой точкой с номинальным допуском в течение многих лет, а не месяцев.

Оценка окупаемости стандартизации инструментов с нулевой точкой

Финансовое обоснование использования инструментов с нулевой точкой редко исходит из стоимости самого модуля, которая является скромной статьей по сравнению с машинным временем, которое он защищает. Это обусловлено тремя источниками компаундирования: сокращением времени без резки каждой детали, сокращением количества брака и переделок, а также уменьшением зависимости от одного опытного оператора, обеспечивающего допуск на ощупь.

Время, затраченное на резку, проще всего измерить количественно. Если ручная повторная индикация цапфового приспособления занимает двадцать минут на деталь, а переключение нулевой точки занимает две минуты, партия из шестидесяти деталей восстанавливает примерно восемнадцать часов времени шпинделя, который в противном случае простаивал бы во время настройки. При типичной производительности цеха только это восстановленное время часто окупает инвестиции в инструмент в рамках одного производственного цикла семейства деталей среднего объема.

Кроме того, соединения для сокращения отходов. Предприятие, перешедшее от шестипроцентного процента бракования к одному проценту брака для партии из шестидесяти деталей, избегает примерно трех бракованных деталей за один цикл, каждая из которых несет в себе полную стоимость материала, машинного времени и программирования, которые уже были заложены в нее до того, как дефект был обнаружен. В десятках партий в год одна только эта разница часто превышает общую стоимость преобразования ячейки в общий интерфейс с нулевой точкой.

Третий фактор труднее подсчитать, но на практике он имеет не менее важное значение: согласованность, которая не зависит от того, какой оператор выполнил настройку. Механическая база работает одинаково, независимо от того, загружает поддон старший машинист или недавно нанятый сотрудник, что сокращает время обучения, необходимое для того, чтобы новый оператор мог самостоятельно выполнять сложные работы.

Выбор правильной конфигурации нулевой точки

Не для каждой 5-осевой обработки требуется одинаковая геометрия локатора или сила зажима. Соответствие модуля семейству деталей позволяет избежать как недостаточного зажима, который может привести к смещению детали, так и завышенных спецификаций, что приводит к ненужным затратам и увеличению высоты штабеля.

Характеристика работы Рекомендуемое рассмотрение
Тяжелое боковое фрезерование, высокий крутящий момент Восьмиугольный конусный локатор для сопротивления вращению
Программы на цапфе, тяжелые для наклона Система позиционирования с шариковым замком с коротким конусом для небольшой высоты штабеля
Частая смена членов семьи Стандартизированный рисунок опорной плиты для всех светильников
Тонкостенные или деликатные детали Распределенная, равномерная сила зажима в одной точке с высокой силой
Многомашинное производство, общие поддоны Общий интерфейс модуля на станциях прокатного стана, контроля и электроэрозионной обработки

Там, где работа сочетает в себе несколько из этих характеристик, большинство предприятий стандартизируют одно семейство локаторов для всей ячейки, а не смешивают геометрии, поскольку единый механический интерфейс упрощает как инвентаризацию инструментов, так и обучение операторов.

Это также помогает планировать компоновку модулей вокруг семейства деталей, а не вокруг отдельной задачи. Шаблон поддона, рассчитанный на самую большую ожидаемую деталь в семействе, с открытыми монтажными позициями для меньших вариантов, позволяет избежать распространенной ошибки, когда инструмент проектируется вокруг одной детали, а затем обнаруживается, что она не масштабируется по мере изменения состава работ в течение года производства. Просмотр предстоящих предложений наряду с имеющимся инвентарем приспособлений перед принятием решения о геометрии локатора позволяет предотвратить дорогостоящее переоснащение в середине года.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Какую точность позиционирования может реально поддерживать система нулевой точки с течением времени?

Хорошо обслуживаемые модули из закаленной стали обычно сохраняют повторяемость в пределах 0,005 мм при десятках тысяч циклов зажима, хотя фактические цифры зависят от силы зажима, контроля загрязнения и того, насколько постоянно сопрягаемые поверхности содержатся в чистоте.

Вопрос 2: Нужен ли восьмиугольный локатор конуса для каждой 5-осевой работы или только для тяжелых работ?

Более легкие операции чистовой обработки с минимальной боковой нагрузкой часто можно выполнять на стандартных локаторах с круглым конусом. Восьмиугольная геометрия оправдывает себя в первую очередь при черновой обработке или тяжелых проходах бокового фрезерования, где скручивающая нагрузка значительна.

В3: Можно ли установить систему позиционирования нулевой точки на существующий поворотный стол?

В большинстве случаев да, при условии, что поверхность цапфы имеет достаточно ровную монтажную поверхность, а рисунок опорной пластины соответствует расстоянию между болтами стола. Перед заказом рекомендуется выполнить краткую проверку посадки по размеру поворотной цапфы.

Вопрос 4. Уменьшает ли добавление модуля нулевой точки полезную площадь зажима для более крупных деталей?

Сама опорная плита добавляет некоторую высоту и занимаемую площадь, но большинство конструкций с коротким конусом созданы специально для того, чтобы минимизировать этот недостаток, сохраняя полезную площадь стола близкой к той, которую может предложить приспособление с болтовым креплением.

Вопрос 5: Как установка нулевой точки влияет на время переналадки по сравнению с ручной индикацией?

Типичная смена с интерфейсом нулевой точки занимает менее двух минут на деталь по сравнению с пятнадцатью-тридцатью минутами для полной ручной повторной индикации на сопоставимом цапфовом приспособлении.

НАЗАД：Каков самый быстрый способ сократить время настройки ЧПУ с помощью палет, захватов или ручных устройств быстрой смены?
ДАЛЬШЕ：Система зажима с нулевой точкой SET | Решение для быстрой смены и автоматизации прецизионных пресс-форм полной категории
последние новости
Suzhou SET Industrial Equipment System Co., Ltd.
Последние новости