Η πεντάξονη CNC κατεργασία ανεβάζει την πολυάξονη παραγωγή σε νέα επίπεδα, αφού και οι πέντε άξονες της μηχανής κινούνται ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια της κοπής. Αυτό που το καθιστά τόσο ιδιαίτερο είναι ότι το εργαλείο κοπής παραμένει σωστά ευθυγραμμισμένο σε σχέση με το εξάρτημα που επεξεργάζεται, ακόμη και όταν ακολουθεί πολύ περίπλοκα σχήματα. Το σύστημα λειτουργεί συνδυάζοντας τρεις γραμμικές κινήσεις (X, Y, Z) με δύο περιστροφικές κινήσεις, που συνήθως σημειώνονται ως A και C ή μερικές φορές B και C. Για εργαστήρια που κατασκευάζουν εξαρτήματα με πολλές καμπύλες και γωνίες, αυτό σημαίνει ότι μπορούν να δημιουργήσουν εξαιρετικά λεπτομερή εξαρτήματα χωρίς να χρειαστεί να σταματήσουν και να προσαρμόσουν χειροκίνητα τις θέσεις. Το αποτέλεσμα; Καλύτερη ακρίβεια συνολικά και ταχύτεροι χρόνοι παραγωγής σε σύγκριση με τις παλαιότερες μεθόδους.
Η σωστή υλοποίηση του πραγματικού 5-άξονα μηχανισμού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πώς η μηχανή διαχειρίζεται τις διαδρομές του εργαλείου και αν διαθέτει τις κατάλληλες δυνατότητες RTCP ή Rotational Tool Center Point. Όταν το RTCP λειτουργεί σωστά, αυτό που συμβαίνει είναι πραγματικά εκπληκτικό. Ο ελεγκτής CNC προσαρμόζει συνεχώς τυχόν μετατοπίσεις στην πραγματική θέση του εργαλείου καθώς τα περιστρεφόμενα εξαρτήματα κινούνται. Αυτό διατηρεί τα πάντα ευθυγραμμισμένα, ώστε η άκρη του εργαλείου να παραμένει ακριβώς εκεί που πρέπει, ακόμα και όταν ολόκληρη η μηχανή βρίσκεται σε περίεργες γωνίες. Χωρίς αυτό το είδος διόρθωσης σε πραγματικό χρόνο, θα παρατηρούσαμε ποικίλα λάθη προσδιορισμού θέσης κατά τη διάρκεια περίπλοκων κοπών. Και ας το πούμε ξεκάθαρα, κανείς δεν θέλει ασυνεπή αποτελέσματα από τον ακριβό εξοπλισμό του. Όταν και οι πέντε άξονες λειτουργούν ομαλά και χωρίς προβλήματα, τα εργαλεία ακολουθούν διαδρομές που ρέουν φυσικά μέσα από τα υλικά. Αυτό σημαίνει καλύτερες γωνίες κοπής των επιφανειών και τελικά παράγει εξαρτήματα με πολύ λεπτομερέστερες λεπτομέρειες και στενότερα ανοχές από ό,τι μπορούσαν να επιτύχουν οι παλαιότερες μέθοδοι.
Αν και η πραγματική 5-άξονη και η 3+2-άξονη κατεργασία περιλαμβάνουν και οι δύο πέντε άξονες, υπάρχουν αρκετές σημαντικές διαφορές μεταξύ τους. Στην 3+2-άξονη κατεργασία, γνωστή και ως θεσιακή 5-άξονη, η μηχανή πρώτα τοποθετεί το εξάρτημα χρησιμοποιώντας τους δύο περιστροφικούς άξονες, και στη συνέχεια τους ασφαλίζει, προκειμένου να πραγματοποιήσει τη συνηθισμένη 3D κοπή. Το μειονέκτημα εδώ είναι ότι, αφού ασφαλιστούν, το εργαλείο δεν μπορεί να αλλάξει γωνία κατά τη διάρκεια της κοπής, οπότε συνήθως απαιτούνται πολλές διαφορετικές ρυθμίσεις για πολύπλοκα σχήματα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ενοχλητικά βήματα-σαν σημάδια στις επιφάνειες και γενικά χαμηλότερη ποιότητα ολοκλήρωσης. Από την άλλη πλευρά, η πραγματική ταυτόχρονη 5-άξονη κατεργασία διατηρεί και τους πέντε άξονες σε κίνηση μαζί καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας. Η συνεχής αυτή κίνηση επιτρέπει ομαλές διαδρομές εργαλείου χωρίς διακοπές, καλύτερη ακρίβεια σχήματος και πολύ καλύτερη ποιότητα επιφανειών. Αυτά τα πλεονεκτήματα την καθιστούν ιδιαίτερα πολύτιμη σε βιομηχανίες όπως η αεροναυπηγική, η παραγωγή ιατρικών συσκευών και η κατασκευή καλουπιών, όπου η ακρίβεια έχει τη μεγαλύτερη σημασία.
Όταν εργαζόμαστε με 5-άξονη ταυτόχρονη κατεργασία, οι γραμμικοί άξονες (X, Y, Z) και οι περιστροφικοί (A, C) πρέπει να παραμένουν τέλεια συγχρονισμένοι μέσω ελέγχου κινηματικής σε πραγματικό χρόνο. Αυτό που συμβαίνει εδώ είναι πραγματικά εντυπωσιακό – το μηχάνημα διατηρεί το κοπτικό εργαλείο στην ακριβώς σωστή γωνία σε σχέση με το εξάρτημα που διαμορφώνει, κάνοντας έτσι εφικτά περίπλοκα 3D περιγράμματα χωρίς κενά ή σφάλματα. Τα σύγχρονα συστήματα CNC βασικά κάνουν όλους τους απαραίτητους υπολογισμούς για το πού πρέπει να κινηθεί το εργαλείο στη συνέχεια, ενώ βρίσκεται ήδη σε κίνηση. Αυτού του είδους η ακρίβεια επιτρέπει στους κατασκευαστές να δημιουργούν πράγματα όπως πτερύγια αεροπλάνων με τις ομαλές καμπύλες τους, ιατρικές εμφυτεύσεις που ταιριάζουν ακριβώς όπως σχεδιάστηκαν ή ακόμη και αρχιτεκτονικά γλυπτά που διαφορετικά θα χρειαζόταν εβδομάδες για να ολοκληρωθούν. Ποια είναι η διαφορά σε σύγκριση με τις παλαιότερες τεχνικές; Λιγότερο σπατάλημα υλικού και πολύ λιγότερες ώρες που απαιτούνται για τη διόρθωση λαθών μετά το γεγονός.
Η αεροδιαστημική βιομηχανία έχει στραφεί στην πραγματική 5-άξονη ταυτόχρονη κατεργασία ως έναν παράγοντα αλλαγής για την παραγωγή πτερυγίων τουρμπίνας. Μία μεγάλη εταιρεία παραγωγής πρόσφατα άλλαξε σε συνεχή 5-άξονη κίνηση κατά την κατασκευή πτερυγίων συμπιεστή, τα οποία διαθέτουν πολύπλοκα σχήματα αεροτομών και απαιτούν εξαιρετικά στενά όρια ανοχής. Με τον πραγματικό χρόνο συντονισμού μεταξύ των αξόνων, η κοπή μπορεί να γίνεται ομαλά σε όλη την επιφάνεια του πτερυγίου χωρίς να χρειάζεται να σταματά και να αναδιατάσσει τα εργαλεία. Τα αποτελέσματα μιλούν από μόνα τους: οι χρόνοι παραγωγής μειώθηκαν κατά περίπου 60% σε σύγκριση με τις παλαιότερες μεθόδους, ενώ επιτεύχθηκαν επιφάνειες με λειότητα έως Ra 0,4 μικρά, κάτι που πληροί ακόμη και τις πιο απαιτητικές αεροδυναμικές προδιαγραφές. Αυτό ξεπερνά κατά πολύ τις παραδοσιακές τεχνικές 3+2 δεικτοδότησης, τόσο ως προς την αποδοτικότητα όσο και ως προς την ποιότητα.
Η έρευνα για τις διεργασίες κατεργασίας δείχνει ότι η πραγματική ταυτόχρονη κατεργασία 5 αξόνων μπορεί να αυξήσει την ακρίβεια της διαδρομής επιφάνειας κατά περίπου 40 τοις εκατό σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τεχνικές 3 συν 2 αξόνων. Ο λόγος αυτής της βελτίωσης έγκειται στη συνεχή κίνηση των εργαλείων, η οποία διατηρεί σταθερή πίεση κοπής σε όλη τη διάρκεια της διαδικασίας. Όταν οι μηχανές σταματούν και ξαναξεκινούν μετά από αλλαγές θέσης, τείνουν να αφήνουν μικρές σκαλωτές και ελαττώματα που δεν υπάρχουν με τη συνεχή λειτουργία. Για εξαρτήματα που απαιτούν εξαιρετικές χαρακτηριστικές ροής υγρών ή αεροδυναμικής, αυτές οι μικρές διαφορές έχουν πραγματική σημασία, επειδή οτιδήποτε λιγότερο από τέλειο μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη συνολική απόδοση.
Όταν εργάζονται σε περίπλοκα εξαρτήματα χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τριάξονες μηχανές, τα εργαστήρια συνήθως χρειάζονται αρκετές διαφορετικές ρυθμίσεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Κάθε φορά που αλλάζουν τα συγκρατητικά και ευθυγραμμίζουν χειροκίνητα τα πάντα, αυξάνεται η πιθανότητα κάτι να πάει στραβά. Εδώ ακριβώς φαίνεται η ανωτερότητα της 5-άξονης CNC κοπής. Αυτές οι μηχανές μπορούν να αναλάβουν ολόκληρη την εργασία με μία μόνο ρύθμιση, χάρη στους επιπλέον περιστρεφόμενους άξονες. Τώρα τα κοπτικά εργαλεία μπορούν να φτάσουν σε δύσβατα σημεία, όπως υποκοπές, βαθιές τσέπες και επιφάνειες με περίεργες γωνίες, χωρίς να χρειαστεί να βγει το κομμάτι από τη μηχανή. Αυτό μειώνει όλα εκείνα τα μικρά σφάλματα που συσσωρεύονται σε πολλαπλές ρυθμίσεις και εξασφαλίζει ότι κάθε εξάρτημα παράγεται με συνέπεια και ακρίβεια. Για εταιρείες που κατασκευάζουν εξαρτήματα αεροπλάνων ή χειρουργικά όργανα, αυτή η διαφορά έχει μεγάλη σημασία, αφού τα προϊόντα τους απαιτούν τόσο εξαιρετική πολυπλοκότητα όσο και απόλυτη ακρίβεια από την αρχή μέχρι το τέλος.
Όταν ένα μηχάνημα εκτελεί κίνηση 5 αξόνων ταυτόχρονα, μειώνει τα σπαταλημένα λεπτά ανάμεσα στις εργασίες. Δεν υπάρχει ανάγκη να σταματά και να αναδιατάσσει τα εξαρτήματα τόσο συχνά, απαιτούνται λιγότερες αλλαγές εργαλείων και γενικά λιγότερος χρόνος αδράνειας. Το μηχάνημα διατηρεί το κοπτικό εργαλείο στην κατάλληλη θέση κατά τη λειτουργία, γεγονός που σημαίνει ταχύτερες ταχύτητες πρόωσης και καλύτερη αφαίρεση των τυρφών από το τεμάχιο. Βραχεία εργαλεία που είναι επαρκώς άκαμπτα λειτουργούν άριστα σε συγκεκριμένες γωνίες, μειώνοντας τις ταλαντώσεις που φθείρουν γρήγορα τα εργαλεία. Όλα αυτά μαζί σημαίνουν ταχύτερες παραγωγικές διαδικασίες χωρίς θυσία της ακρίβειας ή της ποιότητας τελικής επεξεργασίας του προϊόντος. Εργαστήρια που έχουν προχωρήσει σε αυτή τη μετάβαση αναφέρουν αισθητές βελτιώσεις στα στατιστικά παραγωγής τους.
Όταν πρόκειται για τεμαχίσματα 5 αξόνων ταυτόχρονα, το κύριο πλεονέκτημα είναι η βελτιωμένη διαστατική ακρίβεια, επειδή η μηχανή προσαρμόζει συνεχώς τη θέση που δείχνει το κοπτικό εργαλείο σε σχέση με το υπό κατεργασία αντικείμενο. Το σύστημα συνεχίζει να κάνει αυτές τις προσαρμογές καθώς λειτουργεί, κάτι που βοηθά στη μείωση της παραμόρφωσης του εργαλείου από την πορεία του και εξασφαλίζει ότι κάθε κοπή αφαιρεί περίπου την ίδια ποσότητα υλικού κάθε φορά. Οι σύγχρονες ρυθμίσεις υπολογιστικού αριθμητικού ελέγχου (CNC) προχωρούν ένα βήμα παραπέρα. Στην πραγματικότητα αντισταθμίζουν παράγοντες όπως οι αλλαγές θερμοκρασίας στη μηχανή και οι διακυμάνσεις μεταξύ διαφορετικών παρτίδων υλικών κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης της εργασίας. Αυτό σημαίνει ότι οι κατασκευαστές λαμβάνουν συνεπώς καλά αποτελέσματα, ακόμη και όταν εργάζονται σε μεγάλα έργα ή περίπλοκα εξαρτήματα που κανονικά θα ήταν δύσκολο να παραχθούν με ακρίβεια.
Όταν το εργαλείο παραμένει σε συνεχείς γωνίες κατά τη διάρκεια της 5-άξονης κατεργασίας, δημιουργείται πολύ ομαλή επιφάνεια η οποία συχνά εξαλείφει την ανάγκη για επιπλέον βήματα πολύτριψης. Η ομοιόμορφη κατανομή των δυνάμεων κοπής μειώνει τους ενοχλητικούς κραδασμούς και τα προβλήματα δόνησης, επιτρέποντας στους μηχανικούς να επιτύχουν αποτελέσματα ποιότητας καθρέφτη ακόμη και σε πολύπλοκα ελεύθερα σχήματα. Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτής της σταθερής διαμόρφωσης κοπής είναι η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου, καθώς η φθορά κατανέμεται πιο ομοιόμορφα σε όλη την ακμή κοπής. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για ακριβά εργαλεία από καρβίδιο και επικαλυμμένα με διαμάντι, τα οποία οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν για τις πιο ακριβείς εργασίες. Το γεγονός ότι οι επιχειρήσεις εξοικονομούν χρήματα στην αντικατάσταση εργαλείων ενώ παράγουν καλύτερης ποιότητας εξαρτήματα είναι κάτι που πολλές επιχειρήσεις αναφέρουν όταν συζητούν τις σύγχρονες τεχνικές κατεργασίας.
Όταν ασχολούμαστε με πολύπλοκα σχήματα και εξαρτήματα, το προηγμένο λογισμικό CAM (Ηλεκτρονικά Υποστηριζόμενη Παραγωγή) γίνεται απαραίτητο για τη ρύθμιση των δύσκολων διαδρομών εργαλείων 5 αξόνων. Ο χειροκίνητος προγραμματισμός απλώς δεν είναι κατάλληλος για τον χειρισμό όλων των κινούμενων μερών που εμπλέκονται σε πολυαξονικές λειτουργίες. Το καλό είναι ότι αυτά τα σύγχρονα συστήματα μπορούν πραγματικά να χαρτογραφήσουν διαδρομές που αποφεύγουν συγκρούσεις και να επεξεργαστούν ακόμη και τις πιο περίπλοκες γεωμετρίες. Και σύμφωνα με αναφορές πολλών εργαστηρίων, ο χρόνος προγραμματισμού μειώνεται κατά περίπου 40% όταν χρησιμοποιούνται αυτά τα εργαλεία. Αυτό που τα καθιστά τόσο πολύτιμα είναι ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται απευθείας με τα μοντέλα CAD. Αυτή η σύνδεση σημαίνει ότι οι αρχικές ιδέες των σχεδιαστών μεταφράζονται με ακρίβεια σε εντολές μηχανής, κάνοντας ολόκληρη τη διαδικασία από το σκίτσο μέχρι το τελικό προϊόν πολύ πιο ομαλή από ό,τι επέτρεπαν οι παραδοσιακές μέθοδοι.
Όταν και οι πέντε άξονες κινούνται ταυτόχρονα, υπάρχει πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα ο συγκρατητής του εργαλείου να προσκρούσει στο τεμάχιο ή να πιαστεί σε συσκευές. Γι' αυτό το λόγο, το σημερινό λογισμικό CAM περιλαμβάνει δυνατότητες όπως προσομοιώσεις σε πραγματικό χρόνο και προειδοποιήσεις για συγκρούσεις ενσωματωμένες στο σύστημα. Οι προγραμματιστές μπορούν πραγματικά να δουν πώς η ολόκληρη η μηχανή κινείται στο χώρο, πριν εκτελέσουν οτιδήποτε πραγματικά. Εντοπίζουν δυνητικά προβλήματα νωρίς και προσαρμόζουν αντίστοιχα τις διαδρομές των εργαλείων. Τι σημαίνει αυτό πρακτικά; Συμβαίνουν λιγότερες ακριβές βλάβες στις μηχανές, επειδή κανείς δεν εκπλήσσεται από απροσδόκητα σημεία επαφής. Τα εργαστήρια εξοικονομούν χρήματα σε σπαταλημένα υλικά από αποτυχημένες δοκιμές. Επιπλέον, οι εργαζόμενοι παραμένουν ασφαλέστεροι γύρω από τον εξοπλισμό και τα εξαρτήματα παράγονται με καλύτερη ποιότητα, αφού όλα ακολουθούν τις προγραμματισμένες κινήσεις αντί για τυχαίες συγκρούσεις.
Η τελευταία εξέλιξη στον προγραμματισμό 5-άξονων CNC περιλαμβάνει την ενσωμάτωση τεχνητής νοημοσύνης στο λογισμικό CAM. Αυτά τα συστήματα αναλύουν προηγούμενα δεδομένα κατεργασίας, τον τρόπο με τον οποίο διαφορετικά υλικά αντιδρούν κατά την κοπή, ακόμη και τον τρόπο φθοράς των εργαλείων με την πάροδο του χρόνου, προκειμένου να ρυθμίζουν αυτόματα τις παραμέτρους. Αυτό που το καθιστά ενδιαφέρον είναι ότι η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να εντοπίζει προβλήματα πριν προκύψουν, να ρυθμίζει δυναμικά τις ταχύτητες πρόωσης και να τροποποιεί τις διαδρομές των εργαλείων για να εκμεταλλεύεται πλήρως κάθε κοπή, συχνά με ελάχιστα κλικ από τους χειριστές. Επιχειρήσεις που υιοθετούν αυτές τις λύσεις τεχνητής νοημοσύνης αναφέρουν ταχύτερες ρυθμίσεις μηχανών, μείωση των αποβλήτων υλικού και εξαρτήματα που παράγονται με συνεπή ακρίβεια από την πρώτη φορά. Για τους κατασκευαστές που ασχολούνται με πολύπλοκες γεωμετρίες και στενά ανοχές, αυτό αποτελεί έναν παιχνιδικό αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζουμε σήμερα την ακριβή κατεργασία.
EN
