Pětiosé simultánní frézování polygonálního obrobku
Pětiosé obrábění nabízí značný potenciál pro snižování obráběcích časů. Společnost Heidenhain, zabývající se výrobou přesných měřicích systémů, ve svých technických informacích představila výsledky testů, které názorně dokumentují vliv precizního nastavení na výslednou kvalitu obrobku při obráběcích operacích.
Využití 5osého frézování nabízí oproti dřívějším metodám vysokou kvalitu zpracování a také vysokou efektivitu obráběcího procesu. Klade však také nároky na přesnost, která je u tohoto způsobu klíčovým faktorem.
Vysoká přesnost = méně chyb
Příkladem může být 5osé simultánní frézování polygonálního obrobku. Boční plocha polygonálního obrobku je dokončena současně s hladkým frézováním v pěti osách v jedné otáčce obrobku. Ve srovnání s 3osým obráběním povrchu s kulatou frézou, snižuje 5osé obrábění obráběcí čas až o 30 %.
Přesné obrábění s pěti současně se pohybujícími osami klade přísné požadavky na přesnost podávacích jednotek. V závislosti na typu měření polohy, mohou chyby dodatečně požadovaných rotačních a naklápěných os způsobit významné omezení, resp. zhoršení kvality obrobku. Je proto nezbytné věnovat zvláštní pozornost volbě správného snímače a jeho integrace do řídicí smyčky.
Periferie polygonálního obrobku je obráběna v jedné otáčce osy C se simultánním interpolovaným pohybem osy B. Během obrábění povrchu je osa B nakloněna dovnitř a ven 5krát v rozmezí náklonu mezi 1° a 19°.
Pro posouzení vlivu měření polohy na výsledek obrábění, byly opracované obrobky obráběny zvlášť s B osou v uzavřené smyčce a ve druhém případě v polouzavřené smyčce. Všechny ostatní osy pracovaly v trvale uzavřené smyčce.
V polouzavřené smyčce mohou mechanické chyby rotačních os způsobit chyby polohy, což má za následek nepřesnosti. Sklopné osy často mají disky s vícestupňovými převody a pro rovnoměrný pohyb ve sklopné ose, musí být všechny komponenty převodovky vyrobeny s vysokou přesností a musí být také naprosto přesně sestaveny. Dokonce i malé chyby ve vystředění zařízení mohou způsobit výrazné výkyvy v rychlosti sklopné osy.
I nepatrná chyba znamená viditelný rozdíl
Obrázky ukazují vliv výstřednosti v převodových fázích. Transmisní systém s přesně sestavenými převody přenáší pohyb hnacího motoru na sklopné osy bez chyby. Pokud je převodové kolo excentrické, pohyb sklopné osy má sinusovou chybu.
Zobrazený polygonální obrobek byl vyroben na fréze, jejíž sklopná osa má přenosovou redukci i = 120. Pastorek motoru má průměr 40 mm a radiální házení pastorku se pohybuje v hodnotách ± 0,058 mm.
Pokud je nakláněná osa řízena v polouzavřené smyčce, chyba sinusoidové pozice vytvářená při přenosu nemůže být při řízení pohybu detekována kontrolérem. Jedna otáčka hnacího motoru s excentrickým pastorkem může způsobit chyby pohybu sklopné osy v rozsahu ± 10 úhlových vteřin. Chyba se opakuje každé 3° s ohledem na úhel sklonu.
V prvním experimentu (obr. A) byl polygonální obrobek obráběn s použitím polouzavřené smyčky – chybové pozice způsobené přenosem byly jasně viditelné jako povrchové zvlnění na plášti obrobku. Výsledná odchylka formy činila ± 0,015 mm. Chyba způsobená při přenosu je přitom viditelná pouze na těch částech obrobku, na kterých byly sklopné osy v pohybu.
Při druhém experimentu (obr. B) byly naklápěné osy řízeny v uzavřené smyčce a byl použit úhlový snímač firmy Heidenhain s optickým skenováním. Snímač měří pozice osy přímo na sklopné ose, takže je přenosová chyba ze zařízení ihned detekována. Regulátor pohonu reaguje okamžitě i na velmi malé odchylky a generuje odpovídající protipohyb posuvu motoru. Přenosové chyby tak proto nemají žádný vliv na výsledek obrábění.
Díky úhlovému snímači na rotačních osách, může být boční povrch frézován v pěti osách současně, což umožňuje krátkou doby obrábění a zároveň zajišťuje vysokou kvalitu povrchu a přesnost.
608
