Hoe kiezen tussen een ware en een geïnterpoleerde Y-as op een draai-freescentrum?

U hebt Y-as mogelijkheden nodig voor uw nieuwe draai-freescentrum, maar de keuze is verwarrend. U bent bang om de extra 30% uit te geven aan een echte Y-as die u niet nodig hebt, of erger nog, een geïnterpoleerde machine te kopen die niet stijf genoeg is voor uw opdrachten.

Kies een echte Y-as voor zwaar freeswerk, complexe zijelementen en toepassingen die maximale stijfheid vereisen. Kies voor een geïnterpoleerde Y-as voor voornamelijk gedraaide onderdelen met eenvoudiger freeswerk aan de voorkant, zoals vlakke delen of spiebanen, waarbij de kosten een belangrijke factor zijn.

Ik heb ooit een klant gehad die voor een laag budget een machine met geïnterpoleerde Y-as had gekocht. Die werkte uitstekend voor het boren van gaten buiten het midden op het werkstukoppervlak. Maar zes maanden later kwam er een nieuwe opdracht binnen waarbij een diepe kamer aan de zijkant van een as moest worden gefreesd. Ze ontdekten dat hun machine dit niet aankon. De wanden liepen taps toe en de afwerking was verschrikkelijk. Dit is een cruciale beslissing die neerkomt op het eerlijk evalueren van niet alleen de onderdelen die je vandaag maakt, maar ook de onderdelen die je morgen misschien wilt maken.

Wat is het mechanische kernverschil tussen een echte Y-as en een geïnterpoleerde Y-as?

Je hoort de termen "true" en "interpolated" maar ze klinken als softwarejargon. Je probeert het fysieke verschil in het ijzer te begrijpen, niet alleen de code in de besturing.

Een echte Y-as is een fysieke, onafhankelijke slede met zijn eigen geleiders en kogelomloopspil, die loodrecht op de X-as beweegt. Een geïnterpoleerde Y-as is een virtuele as die gemaakt wordt door de bewegingen van de X-as en de C-as te coördineren om het gereedschap te verplaatsen.

Een echte Y-as¹ is een echt stukje hardware. De machine heeft een speciale servogestuurde slede, meestal met een slag van ±2 tot ±4 inch, die de revolver van het gereedschap op en neer beweegt. Het vormt een standaard, orthogonaal XYZ coördinatensysteem. Programmeren is eenvoudig: je geeft een Y-beweging op en de Y-as slede beweegt.

Een geïnterpoleerde Y-as is een slimme truc, soms ook wel interpolatie van poolcoördinaten². Er is geen fysieke op-en-neer slede. Om het gereedschap naar een Y-positie te verplaatsen, verplaatst de besturing tegelijkertijd de X-as (lineaire beweging) en roteert de C-as (roterende beweging). Door deze bewegingen perfect te synchroniseren, wordt het gereedschap op de gewenste Y-coördinaat geplaatst. Het is een virtuele as die alleen in de software bestaat, gecreëerd door de beweging van andere fysieke assen. Dit maakt de machine mechanisch eenvoudiger, maar geometrisch beperkt.

Welke invloed heeft een echte Y-as op de stijfheid en het zware werk van een draaicentrum?

U moet serieus frezen op uw draaibank, niet alleen licht graveren. U bent bang dat een geïnterpoleerde Y-as niet stijf genoeg is en zal leiden tot klapperen en een slechte standtijd.

Een echte Y-as verhoogt de stijfheid aanzienlijk. De onafhankelijke geleidingen bieden directe ondersteuning voor snijkrachten, waardoor de machine meer werkt als een klein bewerkingscentrum. Dit is veel beter voor zwaar freeswerk.

Als je aan de zijkant van een onderdeel freest, drukken de krachten zijwaarts tegen het gereedschap. In een echte Y-as machine³Deze kracht wordt direct tegengewerkt door een massieve, speciale schuif op de Y-as. De structuur is ontworpen om deze krachten in een rechte lijn te absorberen, wat een ongelooflijke stijfheid oplevert. Hierdoor kun je dieper zagen en zwaardere materialen bewerken zonder trillingen.

Zet dit af tegen een geïnterpoleerde Y-as⁴. De zijwaartse kracht wordt tegengehouden door de gecombineerde kracht van de X-as slede en de C-as spindelrem. Dit systeem is gewoon niet zo direct en robuust. Onder een zware snede is het gevoeliger voor doorbuiging. Daarom zie je problemen zoals conische wanden in gefreesde kamers - het systeem is niet stijf genoeg om een perfect loodrechte lijn onder belasting vast te houden. Voor agressief freeswerk is een echte Y-as de enige manier.

Welke bewerkingstaken kunnen effectief worden uitgevoerd met geïnterpoleerde Y-as in plaats van ware Y-as?

Je ziet dat echte Y-as machines veel duurder zijn. Je vraagt je af of je kunt volstaan met een geïnterpoleerde Y-as voor je onderdelen, die meestal gedraaid zijn maar ook enkele gefreesde elementen bevatten.

Een geïnterpoleerde Y-as is perfect voor werkstukken die voornamelijk gedraaid worden, maar waarbij secundaire freesbewerkingen nodig zijn aan de voorkant van het werkstuk. Hij blinkt uit in vormen zoals gaten buiten het midden, vlakke vlakken, spiebanen en eenvoudige kopprofielen.

Een geïnterpoleerde Y-as is fantastisch, economische oplossing⁵ voor "kant-en-klare" bewerkingen waarbij draaien het belangrijkste is. Denk aan het frezen van een zeshoek of een vierkant op het uiteinde van een as, het graveren van tekst of het boren van een patroon van gaten buiten het midden. Dit zijn geen zware voorbewerkingen. De snijkrachten zijn laag en de geïnterpoleerde beweging kan ze met uitstekende precisie uitvoeren. Het doel is om een tweede bewerking op een frees te elimineren, wat insteltijd bespaart en de nauwkeurigheid verbetert door opnieuw opspannen te vermijden.

Het heeft echter duidelijke beperkingen. Het is niet ideaal voor het frezen van elementen aan de zijkant van een onderdeel of voor het aanhouden van extreem krappe toleranties (bijvoorbeeld ±0,0005 inch kan een uitdaging zijn vanwege thermische groei). Het is een speciaal gereedschap voor oppervlaktebewerking, geen vervanging voor een echte derde as. Als uw werk beperkt blijft tot het oppervlak van het werkstuk, is het een geweldige manier om veel geld te besparen op de aanschaf van de machine.

Wat zijn de verschillen in onderhoud en betrouwbaarheid tussen deze twee Y-asontwerpen?

Je denkt aan de lange termijn. Een nieuwe machine is een investering van 10 jaar en je maakt je zorgen dat een complex geïnterpoleerd systeem in de toekomst voor veel onderhoud zal zorgen.

Een echte Y-as is mechanisch complexer, maar betrouwbaarder om de nauwkeurigheid op lange termijn vast te houden. Een geïnterpoleerde Y-as is mechanisch eenvoudiger, maar de nauwkeurigheid is sterk afhankelijk van software en de conditie van andere assen.

Vanuit het oogpunt van onderhoud is een ware Y-as⁶ voegt meer fysieke componenten toe: nog een kogelomloopspil, lineaire geleidingen en een servo die allemaal gesmeerd en uitgelijnd moeten worden. De nauwkeurigheid is echter onafhankelijk. Als de X-as een beetje slijtage vertoont, heeft dat geen invloed op de Y-as.

Een geïnterpoleerde Y-as heeft minder onderdelen die kapot kunnen gaan, maar de betrouwbaarheid is een andere uitdaging. De nauwkeurigheid is afhankelijk van de perfecte gezondheid en synchronisatie van de X-as en C-as. Elke slijtage of speling in die systemen veroorzaakt direct een fout in de Y-as positie. Het is ook erg gevoelig voor thermische drift. Het is niet ongewoon dat de X-as 0,001 inch verschuift in het eerste uur dat hij draait, waardoor je geïnterpoleerde positie niet meer klopt. Dit maakt hem minder betrouwbaar voor ultraprecieze of onbewaakte "lights-out" bewerkingen. Er is vaker kalibratie nodig om de nauwkeurigheid na verloop van tijd te behouden, terwijl de echte Y-as robuuster en stabieler is.

Conclusie

Een echte Y-as is voor stijfheid, zwaar freeswerk en langdurige nauwkeurigheid op complexe onderdelen. Een geïnterpoleerde Y-as is een kosteneffectieve keuze voor onderdelen die gericht zijn op draaien en eenvoudigere freesfuncties aan de voorkant nodig hebben.