วิธีการพัฒนาเทคโนโลยีการตัดของ MC ห้าแกนเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงและผลผลิตสูง

นวัตกรรมในการผลิต เช่น ระบบอัตโนมัติที่มีหุ่นยนต์ช่วยในพื้นที่การผลิตและการทำงานระยะไกลบนเครื่องมือเครื่องจักร CNC กำลังก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์แบบ 5 แกน (MC) ออกสู่ตลาดมาระยะหนึ่งแล้ว และผลของมันได้รับการยอมรับในแง่ของกระบวนการที่คล่องตัว ลดเวลาการตัด และปรับปรุงความแม่นยำ และมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในรูปแบบการตัดเฉือน ซึ่งเป็นไปตามที่คาดไว้ เพื่อส่งเสริมการบูรณาการส่วนต่างๆ ประโยชน์เหล่านี้ได้รับการยอมรับ ในทางกลับกัน การใช้ MC 5 แกนในการผลิตมีจำกัด ซึ่งอาจเกิดจากการใช้เครื่องมือและเทคนิคการตัดสำหรับ MC 5 แกนยังไม่เข้าใจดีนัก

ในทางกลับกัน ระบบควบคุม NC สำหรับ MC ห้าแกนได้เริ่มให้ข้อมูลผ่านฟังก์ชันเครือข่าย เช่นเดียวกับความคิดริเริ่มที่มุ่งปรับปรุงความแม่นยำในการตัดและลดเวลาการตัด ตัวอย่างเช่น การวัดบนเครื่องจักรและระบบชดเชยเครื่องมืออัตโนมัติได้ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดอย่างมาก และกำลังเปลี่ยนการรับรู้ของ MC 5 แกน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนา MC สำหรับการตัดระดับไมโครที่มีความแม่นยำและดอกเอ็นมิลเส้นผ่านศูนย์กลางไมโครสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษได้ก้าวหน้าไป และการพัฒนาใหม่ๆ ก็มีแรงผลักดันที่ดี และตัวอย่างมากมายของประสิทธิภาพสูงและความแม่นยำสูงยังคงปรากฏให้เห็นอย่างต่อเนื่อง บทความนี้แนะนำเทคโนโลยีการตัดของ MC ห้าแกนโดยใช้คุณลักษณะของดอกกัดตามข้อมูลที่ได้รับจากงานแสดงเครื่องมือเครื่องจักรนานาชาติแห่งประเทศญี่ปุ่นครั้งที่ 31 (JIMTOF2022) ซึ่งจัดขึ้นที่ Tokyo Big Sight (Tokyo Ariake) เมื่อปีที่แล้ว และแนะนำห้าแกน MC แนวโน้มล่าสุดและตัวอย่างการใช้งาน

เทรนด์ใหม่ของ MC 5 แกนใน JIMTOF2022

JIMTOF2022 จัดขึ้นแบบเห็นหน้ากันเป็นครั้งแรกนับตั้งแต่ปี 2018 ดึงดูดผู้เข้าชมจำนวนมาก เครื่องมือเครื่องจักร เครื่องมือตัด และอุปกรณ์อื่นๆ ถูกจัดแสดงในโถงนิทรรศการ ซึ่งความคิดริเริ่มในยุคข้อมูลข่าวสารดึงดูดความสนใจในฐานะเทรนด์ใหม่ ตัวอย่างเช่น การแสดงภาพสถานะการตัดและการผลิต การสร้างโปรแกรม NC อัตโนมัติ ซอฟต์แวร์จำลองขั้นสูง และตัวอย่างอื่นๆ ของการตรวจสอบสถานการณ์แบบเรียลไทม์และการแสวงหาประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การแข่งขันกำลังเริ่มต้นขึ้นสำหรับ MC 5 แกนรุ่นต่อไปที่มีฟังก์ชันอัจฉริยะและข้อมูล

ตัวอย่างเช่น (pic1) แสดงตัวอย่างการแสดงภาพไซต์การผลิตบน MC 5 แกนขนาดเล็ก โดยข้อมูลต่างๆ เช่น เครื่องมือ ปริมาณการผลิต ฯลฯ สามารถแสดงบนหน้าจอแสดงผลของคอนโทรลเลอร์ NC ซึ่งมีเครือข่าย ทำงานร่วมกับหุ่นยนต์และเซ็นเซอร์ต่างๆ

(pic 2) แสดงตัวอย่างของ MC แบบ 5 แกนที่มีการวัดบนเครื่องจักรและการชดเชยเครื่องมืออัตโนมัติ ซึ่งดึงดูดความสนใจจากการสาธิตการตัดที่มีความแม่นยำสูงเพียงไม่กี่ไมครอน และตัวอย่างการตัดที่มีพื้นผิวเรียบเสมอกัน แม้กระทั่งรอยตัดที่จางที่สุด .

วิธีใช้งาน Axis MC สำหรับ MC 5 แกน

หากใช้ MC 5 แกนเป็นอุปกรณ์การผลิตหลัก จำเป็นต้องเข้าใจความแตกต่างของเทคโนโลยีการตัดระหว่างดอกเอ็นมิล MC ควบคุม 3 แกนและดอกเอ็นมิล MC 5 แกน

①ดอกเอ็นมิลมีความยาวใต้คอที่สั้นกว่าและรูปทรงเรียว ซึ่งเพิ่มความแข็งแกร่งของเครื่องมือและช่วยให้รับแรงคมตัดได้มากขึ้นภายใต้สภาวะการตัดที่สูงขึ้น

② การตัดด้วยดอกเอ็นมิลที่มีขอบด้านนอกเอียงจะได้ความเร็วตัดจริงที่สูงขึ้น

③ การตัดแบบหลายเหลี่ยมเพชรพลอยคาดว่าจะทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเพิ่มความเร็วตัดเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความแม่นยำในการตัดและลดการสึกหรอของเครื่องมือ ในขณะที่ MC ห้าแกนสามารถตัดด้วยความเร็วตัดจริงสูง ซึ่งมีข้อได้เปรียบในการปรับปรุงความแม่นยำและอายุการใช้งานของเครื่องมือ

(pic3) แสดงตำแหน่งของดอกเอ็นมิลใน MC 5 แกน เนื่องจากขอบนอกที่ความเร็วตัดจริงสูงคือจุดตัด จึงมีการตั้งค่ามุมเอียงของดอกเอ็นมิลแต่ละอัน ดังที่แสดงใน (pic 4) สามารถใช้กับดอกเอ็นมิลที่มีความแข็งสูงที่มีคอสั้น รูปทรงเรียว และมีร่องฟันจำนวนมาก เนื่องจากสามารถเข้าถึงชิ้นงานได้สูง

ภายใต้สภาวะการตัดที่โหลดที่คมตัด (ความลึกของการตัดและอัตราป้อนงาน) และความเร็วตัดจริงเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดที่อัตราป้อนงานเพิ่มขึ้น คาดว่าดอกกัดที่มีความแข็งแกร่งสูงจะมีประสิทธิภาพในการลดเวลาการตัดและอายุการใช้งานของเครื่องมือ ตัวอย่างเช่น (pic5) แสดงการเปรียบเทียบพื้นผิวการตัดในโปรไฟล์การตัดเฉือนที่มีส่วนที่ยื่นออกมาขนาดใหญ่ การสะท้านเกิดขึ้นใน MC แบบ 3 แกน ในขณะที่การตัดที่เสถียรสามารถทำได้ใน MC แบบ 5 แกน ดังนั้น จำนวนของการเก็บผิวละเอียดจึงน้อยที่สุดในระหว่างการตัด MC ห้าแกน ซึ่งสร้างความแตกต่างอย่างมากในการลดเวลาการตัดและเพิ่มความแม่นยำในการตัด

ดอกเอ็นมิลแบบเหลี่ยมยังมีฟังก์ชั่นมากมาย โดยส่วนใหญ่เน้นไปที่การตัดขอบรอบนอก แต่ยังต้องมีฟังก์ชั่นการตัดขอบด้านล่างด้วย ในการตัด MC แบบสามแกน ทางเดินของเครื่องมือจะเป็นรูปแบบมุมเอียงที่เกิดจากขอบนำและขอบต่อท้าย MC ห้าแกนช่วยให้เครื่องมือเอียงได้ (pic 3) เช่น 1° เพื่อไม่ให้ขอบส้นสัมผัส (สมาน) ระหว่างการตัด ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการตัดความหยาบผิวและการสึกหรอของเครื่องมือ จะเห็นได้ว่าการกัดห้าแกนเป็นกระบวนการกัดที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการกัดสามแกน นอกจากประสิทธิภาพในการตัดแล้ว ยังมีข้อได้เปรียบในด้านการสึกหรอของเครื่องมืออีกด้วย ถัดไป เพื่อใช้ MC ห้าแกนอย่างมีประสิทธิภาพ ต้องพิจารณาประเด็นต่อไปนี้

1 การสร้างและการประยุกต์ใช้ฐานข้อมูลเครื่องมือเดียว
เพื่อใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะเฉพาะของดอกเอ็นมิลโดยเฉพาะ จำเป็นต้องให้ข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทางเครื่องมือแต่ละแบบและเงื่อนไขการตัด (ระยะกินลึกต่ำสุดและสูงสุด อัตราการป้อน ช่วงความเร็วตัด ฯลฯ) pic6 แสดงตัวอย่างระบบข้อมูลเครื่องมือ

2, เครื่องมือที่เหมาะสำหรับกระบวนการหดตัว
MC ห้าแกนสามารถตัดด้วยทางเดินเครื่องมือแบบตายตัวและจุดตัดแบบตายตัวของดอกเอ็นมิล ความแม่นยำในการเบี่ยงเบนระหว่างการหมุนด้วยความเร็วสูงมีผลอย่างมากต่อความแม่นยำในการตัดและอายุการใช้งานของเครื่องมือ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การใช้เครื่องมือเข้ารูปแบบหดตัวที่มีความแม่นยำในการสั่นสูงขึ้นในเวลานี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่า

3, CAM เฉพาะและซอฟต์แวร์จำลอง
มีระบบการวัดในเครื่องจักรและซอฟต์แวร์แก้ไขเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อความแม่นยำสูง การวัดพื้นผิวชิ้นงานและตรวจสอบค่าเผื่อการเก็บผิวละเอียดจริงก่อนการเก็บผิวสำเร็จจะทำให้ได้ความแม่นยำในการตัดที่สูงขึ้น pic 7 แสดงตัวอย่างระบบที่ใช้การวัดและข้อมูลแบบออนบอร์ดอย่างมีประสิทธิภาพ

4, การประยุกต์ใช้การติดตั้งพิเศษและระบบแยกในระบบหุ่นยนต์ช่วยอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
ไซต์การผลิตในอนาคตคาดว่าจะเป็นระบบอัตโนมัติโดยหุ่นยนต์ ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์จับยึดพิเศษที่มีความแม่นยำในการวางตำแหน่งชิ้นงานซ้ำสูง (ดูตัวอย่างpic 8) ในอนาคต คาดว่าจะมีการใช้ AI เพื่อวัดการสึกหรอของคมตัดของเครื่องมือ กำหนดอายุการใช้งานของเครื่องมือ และกำหนดสภาวะการตัดที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติเพื่อความแม่นยำที่มากขึ้น

การตัดแบบแห้งและกึ่งแห้งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การลดคาร์บอนที่กำลังดำเนินการอยู่ทั่วโลกยังเรียกร้องให้มีการเคลื่อนไหวในการผลิตโดยไม่ใช้น้ำหล่อเย็น ความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อเอ็นมิลตัด (ความร้อนในการตัด) เกิน 1,000°C ความร้อนในการตัดจะถูกส่งไปยังคมตัด พื้นผิวการตัดของชิ้นงาน และเศษ แต่ถ้าความร้อนส่วนใหญ่ถูกส่งไปที่เศษ การสึกหรอของเครื่องมือจะลดลงได้ ดังที่เราทราบกันดีว่า รูปทรงของเศษมีความเกี่ยวข้องกับความเร็วตัด ดังที่แสดงในpic 9 เมื่อความเร็วตัดเพิ่มขึ้น เศษจะปรากฏในรูปทรงที่กว้างขึ้นและบางลง และความร้อนในการตัดจะกระทำได้ง่าย ในการเก็บผิวละเอียด การจ่ายสารหล่อเย็นแบบหมอกที่ด้านข้างของดอกเอ็นมิลสามารถชะลอการสึกหรอได้ MC ห้าแกนสามารถตัดด้วยความเร็วตัดจริงที่สูงกว่าของดอกเอ็นมิล ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการสร้างรูปทรงของเศษที่ง่ายต่อการนำความร้อนในการตัดเป็นข้อได้เปรียบ

ตัวอย่างการตัด MC 5 แกนและสถานการณ์ในประเทศจีน

การเปิดตัว MC แบบ 5 แกนในโรงงานผลิตกำลังดำเนินไป และสาขาใหม่กำลังถูกขยายโดยตัดทอนการใช้ประโยชน์ที่เหนือกว่าออกไป ในทางกลับกัน สภาพแวดล้อมโดยรอบ MC แบบ 5 แกนนั้นยังห่างไกลจากความน่าพอใจ ซึ่งต้องอาศัยวิธีการลองผิดลองถูกในการเลือกเครื่องมือ การกำหนดเงื่อนไขการตัด และการตั้งโปรแกรม NC

pic10 แนะนำตัวอย่างการแกะสลักโดยตรงและการตัดแม่พิมพ์เฟือง (วัสดุเหล็กแข็ง) และการแกะสลักและการตัดโดยตรงของอนุสาวรีย์เพชร (เหล็กแข็ง) ทั้งสองอย่างนี้เป็นตัวอย่างของการตัดขนาดเดียวด้วยรีมเมอร์เฉพาะ และการตัดด้วยรีมเมอร์ที่มีความแข็งเกร็งสูงมีความแม่นยำของพื้นผิวการตัดสูงกว่านอกเหนือจากเวลาตัด เมื่อเทียบกับ MC แบบสามแกน การลดเวลาการตัดเป็นปัญหาสำคัญที่การผลิตแม่พิมพ์เกิดขึ้นจากการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM: การพิมพ์วัตถุ 3 มิติโดยการวางซ้อนโลหะและเรซินหลายๆ ครั้งโดยใช้ข้อมูล 2 มิติแบบแยกส่วนจากข้อมูล 3D CAD)

ไม่เพียงแต่ในญี่ปุ่นเท่านั้น แต่รวมถึงในจีนด้วย การเปลี่ยนไปใช้ MC แบบ 5 แกนกำลังแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว pic 11 แสดงเครื่องจักร MC ห้าแกนที่เปิดตัวในงานนิทรรศการล่าสุดในประเทศจีน ซึ่งทั้งหมดมีการติดตั้งตัวควบคุม NC, CAM และซอฟต์แวร์อื่นๆ ของตนเอง ทำให้รู้สึกว่ามีความซับซ้อนมากขึ้นอย่างรวดเร็ว

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เงื่อนไขเพื่อให้ได้การตัดที่มีประสิทธิภาพด้วย MC ห้าแกนคือการใช้ข้อได้เปรียบของ MC ควบคุมสามแกนแบบดั้งเดิมในแง่ของดอกกัด ทางเดินของเครื่องมือ และเงื่อนไขการตัด นอกจากนี้ การแนะนำและการจัดระบบการวัดบนเครื่องจักรทำให้ MC แบบห้าแกนได้เริ่มปรับปรุงความแม่นยำในการตัดอย่างมาก ในอนาคต ในฐานะส่วนหนึ่งของการทำให้ข้อมูลเป็นจริง มันจะเป็นงานเร่งด่วนในการจัดการและแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ระบบอัตโนมัติของโปรแกรม NC การสร้างข้อมูลการตัดสำหรับแต่ละเครื่องมือ และการกำหนดสภาวะการตัดที่เหมาะสมโดย MC เอง เกี่ยวกับข้อมูลการตัดเฉือน

สุดท้ายนี้ ขอขอบคุณทุกบริษัทที่เกี่ยวข้องสำหรับข้อมูลการผลิตและข้อมูลทางเทคนิคที่เป็นประโยชน์ในการเขียนรายงานนี้