Как выбрать между истинной и интерполированной осью Y на токарно-фрезерном станке?

Вам нужна ось Y для нового токарно-фрезерного центра, но выбор неясен. Вы боитесь потратить дополнительные 30% на настоящую ось Y, которая вам не нужна, или, что еще хуже, купить станок с интерполяцией, который не будет достаточно жестким для вашей работы.

Выберите истинную ось Y для фрезерования тяжелых деталей, сложных боковых поверхностей и применений, требующих максимальной жесткости. Выберите интерполированную ось Y для токарной обработки деталей с более простым фрезерованием на лицевой стороне, например, плоских поверхностей или шпоночных пазов, где стоимость является основным фактором.

Однажды клиент купил станок с интерполированной осью Y за небольшой бюджет. Он отлично справлялся со сверлением внецентренных отверстий на торце детали. Но через полгода поступило новое задание, в котором требовалось фрезеровать глубокий карман на боковой поверхности вала. Они обнаружили, что их станок не справляется с этой задачей. Стенки сужались, а качество обработки было ужасным. Это критическое решение, которое сводится к честной оценке не только тех деталей, которые вы делаете сегодня, но и тех, которые вы, возможно, захотите делать завтра.

В чем заключается основное механическое различие между истинной осью Y и интерполированной осью Y?

Вы слышите термины "истинный" и "интерполированный", но они звучат как программный жаргон. Вы пытаетесь понять физическую разницу в железе, а не только код в контроле.

Настоящая ось Y - это физический, независимый ползун с собственными направляющими и ШВП, перемещающийся перпендикулярно оси X. Интерполированная ось Y - это виртуальная ось, созданная путем координации движения оси X и оси C для перемещения инструмента.

Настоящий Ось Y¹ это настоящее оборудование. В станке имеется специальный ползун с сервоприводом, обычно с ходом ±2 - ±4 дюйма, который перемещает инструментальную башню вверх и вниз. Он формирует стандартную, ортогональную систему координат XYZ. Программирование очень простое: вы даете команду на перемещение по оси Y, и ползун по оси Y перемещается.

Интерполированная ось Y - это хитрый прием, который иногда называют интерполяция полярных координат². Физического перемещения вверх-вниз не существует. Чтобы переместить инструмент в положение Y, система управления одновременно перемещает ось X (линейное движение) и вращает ось C (вращательное движение). Идеально синхронизируя эти движения, он помещает инструмент в нужную координату Y. Это виртуальная ось, существующая только в программном обеспечении и создаваемая за счет движения других физических осей. Это делает станок механически более простым, но геометрически ограниченным.

Как истинная ось Y влияет на жесткость и способность токарно-фрезерного центра к тяжелой обработке?

Вам нужно выполнять на токарном станке серьезные фрезерные работы, а не просто легкую гравировку. Вы опасаетесь, что интерполированная ось Y не будет достаточно жесткой и приведет к болтанке и плохой стойкости инструмента.

Настоящая ось Y значительно повышает жесткость. Ее независимые направляющие обеспечивают прямую поддержку сил резания, позволяя станку функционировать скорее как небольшой обрабатывающий центр. Это намного лучше для тяжелого фрезерования.

Когда вы фрезеруете боковую часть детали, силы давят на инструмент сбоку. В станок с истинной осью Y³Этой силе напрямую противостоит массивная, специальная скользящая ось Y. Конструкция рассчитана на восприятие этих сил по прямой линии, что обеспечивает невероятную жесткость. Это позволяет делать более глубокие пропилы и обрабатывать более прочные материалы без вибрации.

В отличие от интерполированная ось Y⁴. Силе боковой нагрузки противостоят совместные усилия ползуна оси Х и тормоза шпинделя оси С. Эта система просто не такая прямая и надежная. При интенсивном резании она более склонна к прогибу. Именно поэтому вы увидите такие проблемы, как конические стенки в фрезерованных карманах - система недостаточно жесткая, чтобы удерживать идеально перпендикулярную линию под нагрузкой. Для любого агрессивного фрезерования необходимо использовать только ось Y.

Какие задачи обработки могут быть эффективно выполнены с использованием интерполированной оси Y вместо истинной оси Y?

Вы видите, что станки с истинной осью Y стоят намного дороже. Вы задаетесь вопросом, можно ли обойтись интерполированной осью Y для ваших деталей, которые в основном являются токарными, но имеют некоторые фрезерованные элементы.

Интерполированная ось Y идеально подходит для деталей, которые в основном подвергаются токарной обработке, но нуждаются во вторичном фрезеровании торца детали. Она отлично справляется с такими элементами, как внецентренные отверстия, плоские поверхности, шпоночные пазы и простые торцевые профили.

Интерполированная ось Y - это фантастика, экономичное решение⁵ для обработки "один в один", когда токарная обработка является основным мероприятием. Подумайте о фрезеровании шестигранника или квадрата на конце вала, гравировке текста или сверлении смещенных от центра отверстий. Это не тяжелые черновые операции. Силы резания невелики, и интерполированное движение может выполнять их с высокой точностью. Цель состоит в том, чтобы исключить вторую операцию на фрезерном станке, что экономит время настройки и повышает точность за счет отсутствия повторного зажима.

Однако у него есть очевидные ограничения. Он не идеален для фрезерования элементов на боковой поверхности детали или соблюдения очень жестких допусков (например, ±0,0005 дюйма может быть проблематичным из-за теплового роста). Это специализированный инструмент для обработки торцов, а не замена настоящей третьей оси. Если ваша работа ограничена лицевой стороной детали, это отличный способ сэкономить значительную сумму денег на покупке станка.

Каковы различия в обслуживании и надежности между этими двумя конструкциями оси Y?

Вы думаете о долгосрочной перспективе. Новая машина - это 10-летняя инвестиция, и вы беспокоитесь, что сложная интерполированная система станет головной болью при обслуживании в будущем.

Истинная ось Y механически более сложна, но более надежна для сохранения точности в долгосрочной перспективе. Интерполированная ось Y механически проще, но ее точность сильно зависит от программного обеспечения и состояния других осей.

С точки зрения технического обслуживания истинная ось Y⁶ добавляет больше физических компонентов: еще одну ШВП, линейные направляющие и сервопривод, которые нуждаются в смазке и проверке центровки. Однако его точность не зависит от этого. Если ось X имеет небольшой износ, ось Y не пострадает.

У интерполированной оси Y меньше деталей, которые могут сломаться, но ее надежность - это совсем другая задача. Ее точность зависит от идеального состояния и синхронизации осей X и C. Любой износ или люфт в этих системах напрямую приведет к ошибке в положении оси "Y". Кроме того, система очень чувствительна к тепловому дрейфу. Нередко ось X смещается на 0,001 дюйма в течение первого часа работы, что приводит к отклонению интерполированного положения. Это делает его менее надежным для сверхточных операций или операций без присмотра "без света". Она требует более частой калибровки для поддержания точности с течением времени, в то время как истинная ось Y более надежна и стабильна.

Заключение

Истинная ось Y предназначена для обеспечения жесткости, интенсивного фрезерования и долговременной точности сложных деталей. Интерполированная ось Y - это экономичный выбор для деталей, ориентированных на токарную обработку и требующих более простого фрезерования на торце.