Làm thế nào để nâng cao công nghệ cắt của MC năm trục để đạt được hiệu quả cao và sản lượng cao

Những đổi mới trong sản xuất, chẳng hạn như tự động hóa có sự hỗ trợ của rô-bốt trên sàn sản xuất và vận hành từ xa trên máy công cụ CNC, đang phát triển với tốc độ chóng mặt. Trung tâm gia công năm trục (MC) đã có mặt trên thị trường được một thời gian và tác dụng của nó đã được công nhận về mặt hợp lý hóa các quy trình, giảm thời gian cắt và cải thiện độ chính xác, đồng thời có tính linh hoạt cao hơn trong các hình thức gia công, điều này được mong đợi để thúc đẩy sự tích hợp của các bộ phận. Những lợi ích này được công nhận. Mặt khác, việc sử dụng MC năm trục trong sản xuất còn hạn chế, điều này có thể là do kỹ thuật gia công và cắt gọt cho MC năm trục chưa được hiểu rõ.

Mặt khác, các hệ thống điều khiển NC cho MC năm trục đã bắt đầu cung cấp thông tin thông qua các chức năng mạng, cũng như các sáng kiến nhằm cải thiện độ chính xác khi cắt và giảm thời gian cắt. Ví dụ, hệ thống đo lường trên máy và bù công cụ tự động đã cải thiện đáng kể độ chính xác khi cắt và đang thay đổi nhận thức về MC 5 trục. Trong vài năm qua, sự phát triển của MC cho các dao phay ngón có đường kính vi mô và vi cắt chính xác cho mục đích đặc biệt đã tiến triển, và những phát triển mới có động lực tốt, và nhiều ví dụ về hiệu quả cao và độ chính xác cao tiếp tục xuất hiện. Bài viết này giới thiệu công nghệ cắt của MC năm trục sử dụng các đặc tính của dao phay ngón dựa trên thông tin thu được tại Triển lãm Máy công cụ Quốc tế Nhật Bản lần thứ 31 (JIMTOF2022) được tổ chức tại Tokyo Big Sight (Tokyo Ariake) vào năm ngoái và giới thiệu công nghệ cắt năm trục. MC Các xu hướng mới nhất và ví dụ ứng dụng.

Xu hướng mới của MC năm trục trên JIMTOF2022

JIMTOF2022 được tổ chức trực tiếp lần đầu tiên kể từ năm 2018, thu hút một lượng lớn khách tham quan. Máy công cụ, dụng cụ cắt và các thiết bị khác được trưng bày trong phòng triển lãm, nơi các sáng kiến của thời đại thông tin thu hút sự chú ý như một xu hướng mới. Ví dụ: giới thiệu trực quan hóa trạng thái cắt và sản xuất, tự động tạo chương trình NC, phần mềm mô phỏng nâng cao và các ví dụ khác về giám sát tình hình thời gian thực và theo đuổi hiệu suất cao. Đặc biệt, sự cạnh tranh đang bắt đầu cho thế hệ MC 5 trục tiếp theo với các chức năng định hướng thông tin và trí thông minh.

Ví dụ: (pic1) hiển thị một ví dụ về trực quan hóa địa điểm sản xuất trên MC 5 trục nhỏ, nơi thông tin như công cụ, khối lượng sản xuất, v.v. có thể được hiển thị trên màn hình hiển thị của bộ điều khiển NC, có mạng hoạt động với robot và các cảm biến khác nhau.

(pic2) cho thấy một ví dụ về MC 5 trục với phép đo trên máy và bù công cụ tự động, thu hút sự chú ý nhờ trình diễn đường cắt có độ chính xác cao vài micron và cắt các mẫu có bề mặt hoàn thiện nhẵn, ngay cả những vết cắt mờ nhất .

How to live use Axis MC for 5-axis MC

Nếu MC 5 trục được sử dụng làm thiết bị sản xuất cốt lõi, thì cần phải hiểu sự khác biệt trong công nghệ cắt giữa MC điều khiển 3 trục và máy phay ngón MC 5 trục.

①Máy phay cuối có chiều dài dưới cổ ngắn hơn và hình dạng thuôn nhọn, giúp tăng độ cứng của dụng cụ và cho phép tải trọng lưỡi cắt cao hơn trong điều kiện cắt cao hơn.

② Cắt bằng dao phay ngón có cạnh ngoài nghiêng có thể đạt được tốc độ cắt thực tế cao hơn.

③ Cắt nhiều mặt dự kiến sẽ đơn giản hóa quy trình sản xuất. Nói cách khác, tăng tốc độ cắt là một phương tiện hiệu quả để cải thiện độ chính xác khi cắt và giảm hao mòn dụng cụ, trong khi MC năm trục có thể cắt ở tốc độ cắt thực tế cao, điều này có lợi thế trong việc cải thiện độ chính xác và tuổi thọ của dụng cụ.

(pic3) cho thấy tư thế của dao phay ngón trong MC 5 trục. Do cạnh ngoài có tốc độ cắt thực tế cao là điểm cắt nên góc nghiêng của mỗi dao phay ngón được đặt. Như minh họa trong (pic 4), nó có thể được áp dụng cho các dao phay ngón có độ cứng cao với cổ ngắn, hình côn và số lượng me lớn vì khả năng tiếp cận phôi gia công cao.

Trong các điều kiện cắt khi tải trọng trên lưỡi (độ sâu cắt và tốc độ nạp) và tốc độ cắt thực tế tăng lên, đặc biệt là khi cắt khi tốc độ nạp tăng, các dao phay ngón có độ cứng cao được cho là có hiệu quả trong việc giảm thời gian cắt và tuổi thọ dụng cụ. Ví dụ: (pic5) cho thấy sự so sánh các bề mặt cắt trong biên dạng gia công có độ nhô lớn, tiếng kêu xảy ra trong MC 3 trục, trong khi cắt ổn định có thể đạt được trong MC 5 trục. Do đó, số lượng nguyên công hoàn thiện là ít nhất trong quá trình cắt MC năm trục, điều này tạo ra sự khác biệt lớn trong việc giảm thời gian cắt và cải thiện độ chính xác của đường cắt.

Dao phay đầu vuông cũng có nhiều chức năng, chủ yếu tập trung vào việc cắt cạnh ngoại vi, nhưng cũng cần có chức năng cắt cạnh dưới. Trong cắt MC ba trục, đường dẫn dao là một mẫu vát được tạo bởi cạnh đầu và cạnh cuối. MC năm trục cho phép nghiêng dụng cụ (pic 3), chẳng hạn như 1°, sao cho mép gót không chạm (lành) trong khi cắt. Điều này có lợi cho độ nhám bề mặt cắt và độ mòn của dụng cụ. Có thể thấy rằng phay năm trục là một quy trình phay hoàn toàn khác với phay ba trục. Ngoài hiệu quả cắt, nó còn có lợi thế trong việc mài mòn dụng cụ. Tiếp theo, để sử dụng hiệu quả MC năm trục, các điểm sau phải được xem xét.

1, Việc xây dựng và ứng dụng cơ sở dữ liệu công cụ duy nhất
Để tận dụng tối đa các đặc tính của một máy phay ngón chuyên dụng, cần cung cấp thông tin về các đường chạy dao và điều kiện cắt riêng lẻ (độ sâu cắt tối thiểu và tối đa, tốc độ nạp, phạm vi tốc độ cắt, v.v.). pic6 hiển thị một ví dụ về hệ thống thông tin công cụ.

2, Dụng cụ thích hợp cho quy trình thu nhỏ
MC năm trục có thể cắt bằng đường chạy dao cố định và điểm cắt cố định của dao phay ngón. Độ chính xác của độ đảo trong quá trình quay tốc độ cao có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác khi cắt và tuổi thọ của dụng cụ. Nói cách khác, sẽ hiệu quả hơn khi sử dụng các công cụ thu gọn với độ chính xác rung cao hơn vào thời điểm này.

3, CAM chuyên dụng và phần mềm mô phỏng
Để có độ chính xác cao, có sẵn các hệ thống đo lường trong máy và phần mềm hiệu chỉnh công cụ tự động. Đo bề mặt phôi và kiểm tra dung sai gia công tinh thực tế trước khi gia công tinh có thể đạt được độ chính xác cắt cao hơn. PIC7 cho thấy một ví dụ về hệ thống sử dụng hiệu quả các phép đo và dữ liệu trên bo mạch.

4, Ứng dụng của các hệ thống cố định và phân tách đặc biệt trong các hệ thống hỗ trợ rô-bốt hoàn toàn tự động.
Các địa điểm sản xuất trong tương lai dự kiến sẽ được tự động hóa bằng rô-bốt, đòi hỏi các thiết bị cố định đặc biệt có độ chính xác định vị phôi có độ lặp lại cao (ví dụ xem hình 8). Trong tương lai, AI dự kiến sẽ được sử dụng để đo độ mài mòn của lưỡi cắt của dụng cụ, xác định tuổi thọ của dụng cụ và tự động xác định các điều kiện cắt tối ưu để có độ chính xác cao hơn.

Cắt khô và bán khô thân thiện với môi trường

Quá trình khử cacbon đang được tiến hành trên toàn cầu cũng kêu gọi chuyển sang sản xuất không sử dụng chất làm mát. Nhiệt sinh ra khi dao phay ngón cắt (nhiệt cắt) vượt quá 1.000°C. Nhiệt cắt được dẫn đến lưỡi cắt, bề mặt cắt phôi và phoi, nhưng nếu phần lớn nhiệt được dẫn đến phoi, thì có thể giảm mài mòn dụng cụ. Như chúng ta đã biết, hình dạng phoi có liên quan đến tốc độ cắt, như trong hình 9, khi tốc độ cắt tăng lên, phoi sẽ có hình dạng rộng hơn và mỏng hơn, nhiệt cắt dễ truyền. Khi hoàn thiện, việc cung cấp chất làm mát dạng phun sương ở mặt bên của máy nghiền cuối có thể làm chậm quá trình mài mòn; MC năm trục có thể cắt ở tốc độ cắt thực tế cao hơn của máy nghiền cuối, điều này rất quan trọng để tạo ra các hình dạng phoi dễ dẫn nhiệt cắt là thuận lợi.

Examples of 5-axis MC cutting and the situation in China

Việc giới thiệu MC 5 trục trong các cơ sở sản xuất đang được tiến hành và các lĩnh vực mới đang được mở rộng bằng cách tận dụng tính ưu việt của nó. Mặt khác, môi trường xung quanh MC 5 trục không đạt yêu cầu, đòi hỏi phương pháp thử và sai trong lựa chọn công cụ, xác định điều kiện cắt và lập trình NC.

pic10 giới thiệu các ví dụ về khắc và cắt trực tiếp khuôn rèn bánh răng (vật liệu thép cứng) và khắc và cắt trực tiếp tượng đài kim cương endem (thép cứng). Cả hai đều là ví dụ về cắt một kích cỡ phù hợp với tất cả bằng mũi doa chuyên dụng và cắt bằng mũi doa có độ cứng cao có độ chính xác bề mặt cắt cao hơn ngoài thời gian cắt, so với MC ba trục. Giảm thời gian cắt là một vấn đề quan trọng khi sản xuất khuôn đã xuất hiện bằng sản xuất phụ gia (AM: in các vật thể 3D bằng cách xếp chồng kim loại và nhựa nhiều lần bằng cách sử dụng dữ liệu 2D được cắt từ dữ liệu CAD 3D).

Không chỉ ở Nhật Bản, mà cả ở Trung Quốc, xu hướng chuyển sang MC 5 trục đang lan rộng nhanh chóng. Hình 11 cho thấy các máy MC năm trục được giới thiệu tại một cuộc triển lãm gần đây ở Trung Quốc, tất cả đều được trang bị bộ điều khiển NC, CAM và phần mềm khác của riêng chúng, tạo ấn tượng rằng chúng đang nhanh chóng trở nên phức tạp hơn.

Như đã đề cập ở trên, điều kiện để đạt được khả năng cắt hiệu quả với MC năm trục là sử dụng các ưu điểm của MC điều khiển ba trục truyền thống về mặt phay ngón, đường chạy dao và điều kiện cắt. Ngoài ra, bằng cách giới thiệu và hệ thống hóa các phép đo trên máy, MC năm trục đã bắt đầu đạt được những cải tiến đáng kể về độ chính xác khi cắt. Trong tương lai, là một phần của việc thực hiện thông tin hóa, nhiệm vụ cấp bách là xử lý và giải quyết các vấn đề như tự động hóa các chương trình NC, xây dựng dữ liệu cắt cho từng công cụ và xác định các điều kiện cắt tối ưu bằng chính MC dựa trên về thông tin gia công.

Cuối cùng, xin cảm ơn tất cả các công ty liên quan đã cung cấp thông tin sản xuất và dữ liệu kỹ thuật hữu ích khi viết báo cáo này.