Suzhou Set Industrial Equipment System Co., Ltd.
język

Menu internetowe

Wyszukiwanie produktu

Język

Udział

Wiadomości branżowe
Dom / Aktualności / Wiadomości branżowe / Jak systemy punktu zerowego poprawiają przedmiot obróbki w 5-osiowej obróbce CNC
Zobacz wszystkie projekty

Jak systemy punktu zerowego poprawiają przedmiot obróbki w 5-osiowej obróbce CNC

Dlaczego stabilność przedmiotu obrabianego ulega pogorszeniu, gdy zadania 5-osiowe stają się skomplikowane

5-osiowe centrum obróbcze zarabia na swojej wartości poprzez wycinanie pięciu powierzchni części bez ani jednego ręcznego ponownego mocowania. Obietnica ta załamuje się w momencie, gdy uchwyt pozwala na przesunięcie przedmiotu obrabianego nawet o kilka mikronów w połowie cyklu. Ścieżki narzędzia zaprogramowane w oparciu o stały punkt odniesienia nagle przecinają się z ruchomym punktem odniesienia, a część wychodzi poza tolerancję na długo przed zauważeniem przez operatora jakichkolwiek nieprawidłowości na wyświetlaczu.

Warsztaty obsługujące ciągłe ścieżki narzędzia w osi 4. i 5. zgłaszają, że większość złomowanych części pochodzi z mocowania, a nie z frezu lub programu. Powtarzające się mocowanie śrubowe, stoły z rowkami teowymi i stosy imadeł powodują własne drobne błędy: nierówną siłę mocowania, dryft termiczny wynikający z długich czasów cykli i mikroruchy podczas szybkiego obrotu czopa. Każdy z tych składników w programie składającym się z pięciu twarzy w sposób, jakiego nigdy nie doświadczy się w przypadku pracy z trzema osiami.

Systemy punktu zerowego zostały opracowane specjalnie w celu usunięcia tej zmiennej. Zamiast ponownie ustalać punkt odniesienia za każdym razem, gdy część zostanie odwrócona lub zamieniona, uchwyt blokuje się w oparciu o stałe odniesienie mechaniczne, które pozostaje stałe dla każdej konfiguracji, palety i maszyny w warsztacie. Po ustaleniu tego odniesienia programista, operator i dział kontroli pracują w tym samym fizycznym miejscu, co eliminuje jedno z najczęstszych źródeł niezgodności między programem CAM a częścią faktycznie schodzącą z maszyny.

Co właściwie robi system pozycjonowania z punktem zerowym

W swej istocie moduł mocowania punktu zerowego stanowi sprzęgło mechaniczne: płyta podstawy lub paleta zamontowana na stałe do stołu maszyny, czopa obrotowego lub płyty nagrobnej, w połączeniu z kołkiem ustalającym przymocowanym do spodniej strony przedmiotu obrabianego, płyty pomocniczej lub uchwytu. Kiedy sworzeń wpadnie do modułu i zacisk się zatrzaśnie, część za każdym razem powraca do dokładnie tego samego położenia X, Y, Z i obrotu, zazwyczaj z dokładnością do 0,005 mm.

Ma to największe znaczenie w pracy 5-osiowej, ponieważ oddziela dwa problemy, które zwykle są ze sobą splątane: sztywne trzymanie części i precyzyjne umiejscowienie części. Konwencjonalne imadło może sztywno trzymać część, ale polega na tym, że operator ponownie wyzeruje punkt odniesienia poprzez dotknięcie. Moduł punktu zerowego utrzymuje część sztywno i gwarantuje, że punkt odniesienia nigdy się nie poruszy, ponieważ mechaniczne odniesienie jest wbudowane w samo sprzęgło, a nie w technikę operatora.

Metoda mocowania Typowa powtarzalność Wymagane ponowne zerowanie Najlepsze dopasowanie
Imadło ręczne 0,02 do 0,05 mm Tak, w każdym cyklu Prace prototypowe, jednoczęściowe
Przykręcane w rowku T 0,03 do 0,08 mm Tak, w każdym cyklu Duże części o małej objętości
Moduł punktu zerowego 0,002 do 0,005 mm Nie, jednorazowa konfiguracja Zadania o dużym zróżnicowaniu, wieloosiowe i powtarzalne

Ponieważ punkt odniesienia jest raczej mechaniczny niż proceduralny, ta sama paleta może przemieszczać się pomiędzy frezarką, współrzędnościową maszyną pomiarową i elektrodrążarką drutową bez utraty swojego punktu odniesienia. Ta pojedyncza cecha sprawia, że ​​oprzyrządowanie punktu zerowego jest podstawą większości nowoczesnych ogniw 5-osiowych z wyłączonym oświetleniem i wysokim mieszaniem.

Jak lokalizator stożka ośmiokątnego rozwiązuje obciążenie skrętne

Lokalizatory ze stożkiem okrągłym dobrze znoszą pionową siłę mocowania, ale słabo wytrzymują moment obrotowy, ponieważ stożek cylindryczny nie ma cechy geometrycznej, która zapobiegałaby skręcaniu się części pod dużymi obciążeniami podczas frezowania bocznego. To tutaj Lokalizator punktu zerowego o ośmiokątnym stożku zmienia geometrię problemu.

Octagonal Taper Zero Point Locator front view diagram

Ośmiostronny profil stożkowy zapewnia osiem dyskretnych płaskich powierzchni stykowych zamiast jednej ciągłej zakrzywionej powierzchni. Podczas zaciskania lokalizator opiera się o te powierzchnie, zapewniając działanie klinujące, które zapobiega obrotowi w obu kierunkach, a nie tylko pionowemu ściąganiu. W 5-osiowym układzie montowanym na czopie, w którym stół obraca część pod złożonym kątem, ta blokada obrotowa zapobiega mikropoślizgowi, który objawia się jako ślady lub dryf wymiarowy na wykończonych powierzchniach.

  • Geometria styku z ośmioma powierzchniami jest odporna na obciążenie skrętne podczas ciężkich przejść frezowania bocznego
  • Samocentrujący kąt stożka kompensuje drobne zakłócenia w postaci wiórów lub zanieczyszczeń
  • Hartowane i szlifowane powierzchnie stykowe zapewniają powtarzalność przez dziesiątki tysięcy cykli zaciskania
  • Kompatybilne zarówno z ręcznymi, jak i pneumatycznymi lub hydraulicznymi modułami mocującymi

Dane terenowe pochodzące z warsztatów wytwarzających ciężkie części do wsporników lotniczych pokazują, że ugięcie skrętne pod ośmiokątnym lokalizatorem stożkowym utrzymuje się na poziomie poniżej 3 mikronów, nawet przy siłach skrawania, które w widoczny sposób kołyszą odpowiednik stożka okrągłego. W przypadku programów 5-osiowych, w których wrzeciono zbliża się do części pod kilkunastu różnymi kątami wektorowymi w jednym cyklu, sztywność skrętna często stanowi różnicę między częścią zachowującą tolerancję a tą, która jej nie spełnia.

Integracja systemu pozycjonowania punktu zerowego z uchwytami czopowymi

Zero Point Positioning System mounted on trunnion fixture

Stół obrotowy obraca i przechyla obrabiany przedmiot, dzięki czemu wrzeciono może zbliżać się do elementów pod niemal dowolnym kątem bez ręcznego ponownego mocowania. Ta swoboda jest użyteczna tylko wtedy, gdy część pozostaje idealnie umiejscowiona przy każdym obrocie, co jest dokładnie zadaniem a System pozycjonowania punktu zerowego zbudowany w oparciu o konstrukcję z krótkim stożkiem i blokadą kulkową.

Dzięki geometrii krótkiego stożka wysokość sprzęgu jest niska, co ma znaczenie bezpośrednio w przypadku czopa, ponieważ każdy milimetr dodatkowej wysokości zwiększa promień obrotu i obciążenie bezwładności, jakie muszą wytrzymać osie obrotowe podczas szybkiego indeksowania. Zacisk kulkowy wewnątrz stożka ściąga część w dół z równomierną, promieniową siłą rozłożoną na całym obwodzie, a nie za pomocą jednopunktowego naciągu, który może kołysać obrabiany przedmiot podczas dynamicznego obrotu.

Trzy praktyczne zalety ogniwa czopowego

  1. Niższa wysokość stosu zmniejsza obciążenie wspornika silników osi obrotowych podczas szybkiego indeksowania
  2. Nawet promieniowa siła mocowania utrzymuje część wyśrodkowaną pod kątem nachylenia do 120 stopni
  3. Standaryzowane interfejsy palet pozwalają na użycie jednej płyty bazowej wielu rodzin części bez konieczności zmiany oprzyrządowania czopa

Warsztaty, które przekształcają ogniwo czopowe z imadłem ręcznym w interfejs punktu zerowego, zazwyczaj zgłaszają spadek czasu cyklu indeksowania o 15 do 25 procent, głównie dlatego, że oś obrotowa nie musi już tak ostrożnie zwalniać w połowie obrotu, aby uniknąć zakłócenia luźno powiązanej części.

Powtarzalność według typu urządzenia: porównanie wizualne

Poniższy wykres porównuje typową powtarzalność pozycjonowania w przypadku popularnych metod mocowania, wyrażoną w mikronach. Niższe wartości wskazują na ściślejsze i bardziej spójne położenie części w powtarzanych cyklach.

Powtarzalność pozycyjna metodą mocowania (mikrony) Imadło ręczne 45 um Przykręcany rowek T 62 um Standardowy okrągły stożek 12 hm Ośmiokątny punkt zerowy stożka 4 hm

Amplituda drgań w całym cyklu obróbki

Sztywne, dobrze dopasowane mocowanie redukuje drgania rezonansowe podczas agresywnych cięć wieloosiowych. Poniższy wykres liniowy przedstawia względną amplitudę drgań w pojedynczym cyklu od obróbki zgrubnej do wykańczającej dla części mocowanej ręcznie w porównaniu z częścią mocowaną w punkcie zerowym.

Względna amplituda drgań w czasie cyklu 0 Wysoka Zacisk ręczny Mocowanie w punkcie zerowym Obróbka zgrubna i wykańczająca

Wzorzec, który pojawia się konsekwentnie w pomiarach na hali produkcyjnej, jest taki, że ręcznie mocowane części mają tendencję do wyższej i bardziej nieregularnej amplitudy w miarę wzrostu prędkości wrzeciona i obciążenia bocznego podczas przejścia zgrubnego, podczas gdy sztywno odniesiona konfiguracja punktu zerowego pozostaje w znacznie węższym paśmie. To węższe pasmo pozwala programistom na bardziej agresywne zwiększanie prędkości posuwu i wartości stopniowania bez ryzyka powstawania drgań lub przedwczesnego zużycia narzędzia, ponieważ mocowanie nie jest już czynnikiem ograniczającym siłę nacisku skrawania.

Porównanie wieloczynnikowe: punkt zerowy a mocowanie konwencjonalne

Poniższy wykres radarowy ocenia każde podejście do mocowania według pięciu praktycznych kryteriów w skali od 1 do 5, gdzie większy zamknięty obszar oznacza lepszą ogólną wydajność w przypadku produkcji 5-osiowej o dużym zróżnicowaniu.

Porównanie metod mocowania Powtarzalność Szybkość konfiguracji Sztywność Elastyczność Efektywność kosztowa System punktu zerowego Imadło ręczne

Jak działa zmiana konfiguracji w przypadku przepływu pracy z punktem zerowym

Poniższy diagram przedstawia sekwencję typowej zmiany zadania o dużym mieszaniu po zainstalowaniu systemu punktu zerowego na stole maszyny lub czopie.

Usuń gotową paletę z modułu Upuść następny zestaw wstępny paletę do lokalizatora Zacisk zatrzaskuje się, przywrócono dane Uruchom zapisany program, nie ma potrzeby ponownego zerowania

Ponieważ punkt odniesienia jest gwarantowany przez sprzęgło mechaniczne, a nie przez procedurę styku operatora, taka zmiana trwa zazwyczaj mniej niż dwie minuty w porównaniu z piętnastoma do trzydziestu minutami w przypadku ręcznego ponownego wskazania na porównywalnym uchwycie czopowym.

Przykład roboczy z produkcji zamków typu High-Mix

Weźmy pod uwagę warsztat zajmujący się wspornikami konstrukcyjnymi do urządzeń przemysłowych, wykonanymi z kęsów aluminiowych na pięciu powierzchniach każdej części w partiach po 40–80 sztuk. Przed przejściem na oprzyrządowanie punktu zerowego każda część wymagała ręcznego ponownego wskazania pomiędzy operacją zgrubną 3 2 a końcowym przejściem wykańczającym czopa, co wiązało się z dodaniem około dwudziestu minut czasu bez obróbki na część i wprowadzeniem wystarczającej zmienności położenia, aby odrzucenie podczas kontroli końcowej wyniosło prawie sześć procent.

Po ujednoliceniu lokalizatorów stożka ośmiokątnego dla osprzętu do obróbki zgrubnej i systemu pozycjonowania punktu zerowego z krótkim stożkiem na czopie, warsztat całkowicie wyeliminował ręczne ponowne wskazanie. Palety przemieszczały się bezpośrednio ze stacji obróbki zgrubnej do czopa z nienaruszonym punktem odniesienia, czas bez obróbki na część skrócił się do około czterech minut, a liczba odrzuceń podczas kontroli końcowej spadła poniżej jednego procenta w ciągu trzech miesięcy produkcji.

Wzrost wydajności wynikał w mniejszym stopniu z szybszego cięcia, a większy z usunięcia podatnego na błędy kroku ręcznego, co jest zjawiskiem spotykanym w większości warsztatów o dużym zróżnicowaniu, gdy wspólne mechaniczne dane obejmują wiele stanowisk, a nie są resetowane na każdym z nich.

Utrzymanie długoterminowej dokładności przy codziennym obciążeniu produkcyjnym

Moduł punktu zerowego jest tak dokładny, jak jego powierzchnie stykowe pozostają czyste. Wióry, pozostałości chłodziwa i drobny piasek są najczęstszą przyczyną stopniowego odchylenia dokładności w warsztatach, które pomijają podstawową procedurę konserwacji, ponieważ nawet kilka mikrometrów zanieczyszczeń uwięzionych pomiędzy stożkiem lokalizatora a współpracującym stożkiem przesunie punkt odniesienia w tym cyklu.

Większość warsztatów, które w ciągłej produkcji wykorzystują narzędzia punktu zerowego, wpisuje w swoją standardową procedurę operacyjną trzy nawyki. Po pierwsze, szybkie przedmuchanie powietrzem lub wytarcie zarówno lokalizatora, jak i gniazda płytki podstawowej przed każdym cyklem zaciskania, co zajmuje kilka sekund, ale eliminuje większość ryzyka zanieczyszczenia. Po drugie, zaplanowana kontrola wymiarowa, zazwyczaj co tydzień lub co kilka tysięcy cykli, przy użyciu wskaźnika testowego lub dedykowanego krążka kalibracyjnego w celu potwierdzenia, że ​​punkt odniesienia nie uległ przesunięciu. Po trzecie, śledzenie liczby cykli zaciskania na moduł, dzięki czemu uszczelki, sprężyny lub elementy hydrauliczne wewnątrz mechanizmu zaciskowego są wymieniane zgodnie z harmonogramem zapobiegawczym, a nie wtedy, gdy awaria objawia się w postaci złomowania części.

Typowe punkty zużycia wymagające kontroli

  • Powierzchnie stykowe stożkowe lub stożkowe pod kątem wżerów, zatarć lub plam z chłodziwa
  • Sprężyny mechanizmu zaciskowego lub uszczelki zmniejszające siłę docisku w miarę upływu czasu
  • Śruby mocujące płytę podstawy do utrzymania momentu obrotowego po powtarzających się cyklach wibracji
  • Kołki ustalające na paletach pod kątem zużycia przy początkowej fazie sprzęgania

Sklepy, które pomijają te kontrole, zwykle zauważają problemy z dokładnością dopiero wtedy, gdy partia części nie przejdzie kontroli końcowej, a wtedy trudniej jest wyizolować pierwotną przyczynę niż w przypadku rutynowej cotygodniowej kontroli. Włączenie inspekcji do istniejącego harmonogramu konserwacji zapobiegawczej zamiast traktowania jej jako osobnego zadania to najbardziej niezawodny sposób na utrzymanie wydajności floty modułów punktu zerowego z nominalną tolerancją przez lata, a nie miesiące.

Szacowanie zwrotu ze standaryzacji narzędzi punktu zerowego

Uzasadnienie finansowe dla oprzyrządowania punktu zerowego rzadko wynika z samego kosztu modułu, który jest skromną pozycją w porównaniu z czasem pracy maszyny, który chroni. Pochodzi z trzech źródeł łączenia: skróconego czasu bez obróbki na część, zmniejszonej ilości złomu i przeróbek oraz zmniejszonej zależności od jednego doświadczonego operatora, który utrzymuje tolerancję na podstawie wyczucia.

Czas bez cięcia jest najłatwiejszy do określenia ilościowego. Jeśli ręczne ponowne wskazanie na uchwycie czopowym zajmuje dwadzieścia minut na część, a przełączenie punktu zerowego zajmuje dwie minuty, partia sześćdziesięciu części pozwala odzyskać około osiemnastu godzin czasu wrzeciona, który w przeciwnym razie pozostawałby bezczynny podczas konfiguracji. Przy typowym tempie warsztatowym sam ten odzyskany czas często zwraca inwestycję w oprzyrządowanie w ramach jednej serii produkcyjnej rodziny części o średniej wielkości.

Do tego związki redukujące złom. Sklep przechodzący z sześcioprocentowego wskaźnika odrzuceń do jednoprocentowego wskaźnika odrzuceń w przypadku sześćdziesięcioczęściowej partii pozwala uniknąć mniej więcej trzech złomowanych części na serię, z których każda wiąże się z pełnym kosztem materiału, czasem pracy maszyny i oprogramowaniem, które zostały już w nią włożone, zanim wada została wykryta. W przypadku kilkudziesięciu partii rocznie sama ta różnica często przekracza całkowity koszt konwersji ogniwa do wspólnego interfejsu punktu zerowego.

Trzeci czynnik jest trudniejszy do obliczenia, ale ma równie duże znaczenie w praktyce: spójność, która nie zależy od tego, który operator przeprowadził konfigurację. Mechaniczne dane działają tak samo, niezależnie od tego, czy paletę ładuje starszy mechanik, czy nowo zatrudniony, co skraca czas szkolenia potrzebnego, zanim nowy operator będzie mógł samodzielnie wykonywać złożone zadania.

Wybór właściwej konfiguracji punktu zerowego

Nie każde zadanie 5-osiowe wymaga tej samej geometrii lokalizatora i siły mocowania. Dopasowanie modułu do rodziny części pozwala uniknąć zarówno niedociskania, które stwarza ryzyko ruchu części, jak i nadmiernej specyfikacji, co zwiększa niepotrzebne koszty i wysokość stosu.

Charakterystyka pracy Zalecane rozważenie
Ciężkie frezowanie boczne, wysoki moment obrotowy Ośmiokątny lokalizator stożkowy zapewniający opór obrotowy
Programy montowane na czopie i wymagające przechylania System pozycjonowania z krótkim stożkiem i blokadą kulkową dla małej wysokości stosu
Częsta zmiana części rodziny Ustandaryzowany wzór płyty bazowej we wszystkich oprawach
Części cienkościenne lub delikatne Rozłożona, równomierna siła mocowania w jednym punkcie o dużej sile
Produkcja wielomaszynowa, wspólne palety Wspólny interfejs modułu dla stacji frezarskich, inspekcyjnych i EDM

Tam, gdzie zadanie łączy kilka z tych cech, większość sklepów standaryzuje jedną rodzinę lokalizatorów w całej komórce, zamiast mieszać geometrie, ponieważ pojedynczy interfejs mechaniczny upraszcza zarówno inwentaryzację narzędzi, jak i szkolenie operatorów.

Pomaga także zaplanować układ modułów wokół rodziny części, a nie wokół pojedynczego zadania. Wzór palety dostosowany do największej oczekiwanej części w rodzinie, z pozycjami montażowymi pozostawionymi otwartymi dla mniejszych wariantów, pozwala uniknąć typowego błędu polegającego na projektowaniu oprzyrządowania wokół jednej części, a następnie odkrywaniu, że nie jest ono skalowane w miarę zmiany zakresu prac w ciągu roku produkcyjnego. Przeglądanie nadchodzących ofert wraz z istniejącym asortymentem osprzętu przed podjęciem decyzji o geometrii lokalizatora zwykle zapobiega kosztownym przezbrojeniom w połowie roku.

Często zadawane pytania

P1: Jaką dokładność pozycjonowania może realistycznie utrzymać system punktu zerowego w czasie?

Dobrze konserwowane moduły ze stali hartowanej zazwyczaj charakteryzują się powtarzalnością w granicach 0,005 mm w dziesiątkach tysięcy cykli zaciskania, chociaż rzeczywiste wartości zależą od siły mocowania, kontroli zanieczyszczeń i tego, jak konsekwentnie utrzymywane są w czystości współpracujące powierzchnie.

P2: Czy ośmiokątny lokalizator stożkowy jest niezbędny do każdego zadania 5-osiowego, czy tylko do ciężkich prac skrawania?

Lżejsze operacje wykańczające przy minimalnym obciążeniu bocznym można często wykonywać na standardowych okrągłych lokalizatorach stożkowych. Ośmiokątna geometria generuje koszty przede wszystkim podczas obróbki zgrubnej lub ciężkiego frezowania bocznego, gdzie obciążenie skrętne jest znaczne.

P3: Czy można zamontować system pozycjonowania punktu zerowego na istniejącym stole obrotowym?

W większości przypadków tak, pod warunkiem, że powierzchnia czopa ma wystarczającą płaską powierzchnię montażową, a wzór płyty podstawy jest dopasowany do rozstawu śrub stołu. Przed złożeniem zamówienia zaleca się krótką kontrolę dopasowania względem obrotowej koperty czopa.

P4: Czy dodanie modułu punktu zerowego zmniejsza użyteczną powierzchnię mocowania w przypadku większych części?

Sama płyta bazowa zwiększa wysokość i powierzchnię, ale większość konstrukcji z krótkim stożkiem jest zbudowana specjalnie w celu zminimalizowania tej kary, utrzymując powierzchnię użytkową stołu zbliżoną do tego, co oferowałoby urządzenie przykręcane.

P5: W jaki sposób oprzyrządowanie punktu zerowego wpływa na czas przezbrajania w porównaniu ze wskazaniem ręcznym?

Typowa zmiana z interfejsem punktu zerowego trwa niecałe dwie minuty na część, w porównaniu z piętnastoma do trzydziestu minutami w przypadku pełnego ręcznego ponownego wskazania w porównywalnym uchwycie czopowym.

Najnowsze wiadomości
Suzhou Set Industrial Equipment System Co., Ltd.
Najnowsze wiadomości