Introducción a la tecnología de máquinas herramienta CNC de cinco ejes

La máquina herramienta CNC de cinco ejes es una máquina herramienta con alto contenido técnico y alta precisión, especialmente utilizada para procesar superficies curvas complejas. Este tipo de sistema de máquina herramienta tiene un impacto decisivo en la aviación, aeroespacial, militar, investigación científica, instrumentos de precisión, equipos médicos de alta precisión y otras industrias de un país. La siguiente es mi introducción técnica a las máquinas herramienta CNC de cinco ejes. Bienvenido a compartir.

Las máquinas herramienta de varillaje de cinco ejes incluyen mesas de trabajo CNC de dos ejes verticales, horizontales y tipo cuna, mesa de trabajo CNC, cabezal divisorio CNC, mesa de trabajo CNC de 90 ejes B, mesa de trabajo CNC de 45 ejes B, banco de trabajo CNC de Taiwán. Husillo CNC de eje A y de dos ejes.

La reciente noticia de que "China tiene tecnología de máquina herramienta CNC de cinco ejes" realmente ha entusiasmado a los fanáticos militares. Los expertos derraman lágrimas amargas al hablar del historial de adquisiciones anteriores: los países extranjeros han prohibido que las máquinas herramienta CNC de alta gama, como las de varillaje de cinco ejes, sean vendidas a empresas industriales militares chinas debido a su papel clave en aviones, submarinos nucleares y otros equipo incluso si la adquisición es para uso civil, y también debe comprometerse a aceptar la supervisión y el seguimiento de los fabricantes extranjeros de por vida.

Con el desarrollo de la tecnología de máquinas herramienta CNC de cinco ejes en mi país, las máquinas herramienta CNC ya no serán controladas por humanos.

“En los últimos años, con la mejora continua de las máquinas herramienta CNC y la tecnología industrial de equipos de fabricación básicos, la tecnología CNC de alta gama de mi país ha avanzado a pasos agigantados no solo el varillaje de cinco ejes, sino también. muchas otras tecnologías clave han logrado avances ", dijo Wang Yong, miembro de importantes proyectos especiales nacionales "Máquinas herramienta CNC de alta gama y equipos de fabricación básicos".

Actualmente se encuentra en etapa de industrialización y aplicación al mercado.

Las máquinas herramienta CNC son las “máquinas herramienta” de la industria de fabricación de equipos. El nivel técnico y la calidad del producto de la industria de máquinas herramienta de un país son indicadores importantes del nivel de desarrollo de su industria de fabricación de equipos. El "Made in China 2025" publicado por China ha incluido las máquinas herramienta CNC de alta gama como una de las diez áreas estratégicas clave para el desarrollo de la industria manufacturera de China.

Wang Yong cree que el “Proyecto Especial 04” se lanzó en 2009 y apunta a cuatro áreas clave: aeroespacial, generación de energía, automóviles y construcción naval. Ahora se han logrado logros relevantes en varios campos. En el campo de la fabricación de automóviles, una línea de producción de estampado automático CNC rápida y eficiente a gran escala ganó un pedido por lotes para la línea de producción de una fábrica de automóviles local estadounidense en una licitación internacional con empresas de clase mundial. En la actualidad, la cuota de mercado nacional de las líneas de estampado de paneles de automóviles supera el 70% y la cuota de mercado global supera el 30%, lo que ha promovido eficazmente la independencia de los equipos automotrices nacionales.

Los expertos de la industria creen que en los últimos años, la madurez de muchas tecnologías clave, como el diseño de confiabilidad de productos de máquinas herramienta y la tecnología de prueba de rendimiento, la tecnología de procesamiento de enlaces multieje, ha mejorado enormemente y los cinco de gama alta nacionales Las máquinas herramienta con varillaje de ejes han comenzado a ingresar al mercado.

Guo Changcheng, subsecretario general de la Asociación de la Industria de Máquinas-Herramientas y Herramientas de China, dijo que desde la implementación del "Proyecto Especial 04", toda la industria ha logrado grandes avances, una serie de puntos clave Las tecnologías han logrado avances, se han mejorado las capacidades de innovación independiente y se han mejorado efectivamente el diseño general de las máquinas herramienta CNC, las capacidades y los niveles de fabricación. Actualmente se encuentra en una etapa crítica de industrialización y aplicación en el mercado.

Obstáculos, "quejas" en el campo del CNC

Para los expertos en el campo de las máquinas herramienta CNC, pocas cosas son más inolvidables que el incidente de la máquina herramienta Toshiba ocurrido en 1983.

Este año, la compañía japonesa Toshiba vendió varias fresadoras CNC de cinco ejes a la Unión Soviética. La Unión Soviética las utilizó para fabricar hélices para submarinos nucleares, lo que redujo en gran medida el ruido de las hélices cuando giraban. el agua, haciéndolos indetectables para el sonar estadounidense. Movimiento de submarinos soviéticos. La venta de máquinas herramienta CNC también llevó a la industria de fabricación de equipos soviética a un nivel superior. Hoy en día, al sonar militar estadounidense le resulta difícil detectar submarinos rusos. Por esta razón, el Departamento de Defensa de Estados Unidos inició una investigación y finalmente envió a prisión a los ejecutivos relevantes de Toshiba y prohibió a Toshiba exportar cualquier producto a cualquier país socialista durante un año. Ese año, China no pudo comprar electrodomésticos Toshiba ni siquiera una batería Toshiba.

¿Cuál era la situación de la industria de fabricación de máquinas herramienta en China en ese momento? China puede fabricar principalmente máquinas herramienta ordinarias y la investigación y producción de máquinas herramienta CNC acaba de comenzar. El sistema CNC depende básicamente de tecnología extranjera y no puede desarrollarse de forma independiente, lo que está demasiado lejos de la vanguardia internacional.

Wang Yong dijo que hasta el día de hoy, Estados Unidos, Japón y otros países todavía prohíben la venta de equipos de fabricación de alta tecnología a China, incluidos equipos CNC de alta gama, como máquinas herramienta CNC de cinco ejes. .

Aún quedan muchas carencias por superar.

Vale la pena mencionar que a pesar de los logros notables, los productos CNC nacionales todavía tienen muchas "deficiencias" que deben superarse.

Por un lado, las máquinas herramienta CNC de mi país son principalmente productos de gama baja, mientras que las máquinas herramienta CNC de alta gama dependen principalmente de las importaciones.

En la actualidad, las importaciones todavía representan aproximadamente un tercio del consumo total de máquinas herramienta nacionales. Las máquinas herramienta CNC de alta gama están muy por detrás de las tecnologías internacionales de vanguardia en precisión y velocidad, y dependen más de las importaciones. Según informes relevantes de la industria, la tasa de importación de productos CNC de alta gama alcanza el 80%.

Por otro lado, el desarrollo de sistemas CNC y componentes funcionales está muy retrasado, lo que también afecta a toda la industria. Wang Yong enfatizó que la implementación de grandes proyectos en los últimos años ha promovido el progreso tecnológico en la industria, pero debe tenerse en cuenta que, en comparación con el rápido desarrollo de la tecnología anfitriona, la investigación, el desarrollo y la producción de sistemas y accesorios CNC de alta gama son todavía en una situación relativamente atrasada.

En comparación con los países desarrollados, la industria de máquinas herramienta de mi país comenzó tarde, tiene un tiempo de desarrollo corto y está relativamente atrasada en tecnología. Aunque la escala industrial ocupa el primer lugar en el mundo, enfrenta muchos desafíos, como una estructura industrial irrazonable y débiles capacidades de innovación independiente. En el proceso de desarrollo, la industria de máquinas herramienta de China no sólo debe compensar las deficiencias de la realidad, sino también mejorar sistemáticamente el nivel técnico de la industria bajo la guía de objetivos claros de desarrollo industrial y prioridades de desarrollo, promover vigorosamente el desarrollo de alta gama. Máquinas herramienta CNC y realizar la transformación de la fabricación a la fabricación. La transformación de un gran país en una potencia manufacturera.

Centro de mecanizado

El centro de mecanizado de varillaje de cinco ejes tiene las características de alta eficiencia y alta precisión. La pieza de trabajo se puede sujetar para completar el procesamiento pentaédrico de una sola vez. Si está equipado con un sistema CNC de alta gama con varillaje de cinco ejes, también puede procesar superficies espaciales complejas con alta precisión, lo que es más adecuado para el procesamiento de moldes modernos, como piezas de automóviles y piezas estructurales de aviones. Hay dos formas de girar el eje de un centro de mecanizado vertical de cinco ejes. Uno es el eje de la mesa de trabajo. La mesa de trabajo colocada sobre la cama puede girar alrededor del eje X, que se define como el eje A. El rango de trabajo general del eje A es de +30 grados a -120 grados. También hay una plataforma giratoria en el medio del banco de trabajo, que gira alrededor del eje Z en la posición que se muestra en la figura, que se define como el eje C. El eje C gira 360 grados. De esta manera, mediante la combinación del eje A y el eje C, las cinco superficies de la pieza de trabajo fijadas en el banco de trabajo, excepto la superficie inferior, se pueden procesar con el eje vertical. El valor de indexación mínimo del eje A y del eje C es generalmente de 0,001 grados, lo que puede subdividir la pieza de trabajo en cualquier ángulo y procesar superficies inclinadas, agujeros inclinados, etc. Si se utilizan los tres ejes lineales XYZ para vincular el eje A y el eje C, se pueden procesar superficies espaciales complejas, lo que por supuesto requiere el soporte de sistemas CNC, servosistemas y software de alta gama. Las ventajas de esta disposición son que la estructura del husillo es relativamente simple, la rigidez del husillo es muy buena y el coste de fabricación es relativamente bajo. Pero, en general, el banco de trabajo no puede diseñarse demasiado grande y la capacidad de carga también es pequeña. Especialmente cuando el eje A gira 90 grados o más, la pieza de trabajo aportará un gran par de carga al banco de trabajo durante el corte. El otro depende de la rotación del cabezal del husillo vertical. El extremo frontal del husillo es un cabezal giratorio que puede girar 360 grados alrededor del eje Z para convertirse en el eje C. El cabezal giratorio también está equipado con un eje A que puede girar alrededor del eje X. generalmente hasta 90 grados o más, para lograr las mismas funciones que las anteriores. La ventaja de esta disposición es que el mecanizado del husillo es muy flexible y el banco de trabajo puede diseñarse para que sea muy grande. En este centro de mecanizado se pueden procesar el enorme fuselaje y la enorme carcasa del motor de los aviones de pasajeros. Este diseño también tiene una gran ventaja: cuando utilizamos una fresa esférica para procesar una superficie curva, cuando la línea central de la herramienta es perpendicular a la superficie de procesamiento, dado que la velocidad lineal del vértice de la fresa esférica es cero, la superficie La calidad de la pieza de trabajo cortada en el vértice será muy pobre. El diseño de rotación del husillo se utiliza para girar el husillo en un ángulo relativo a la pieza de trabajo, de modo que la fresa esférica evite el corte de vértice, asegurando una cierta velocidad lineal y mejorando la calidad del procesamiento de la superficie. Esta estructura es muy adecuada para el procesamiento de superficies de moldes de alta precisión, lo cual es difícil para los centros de mecanizado rotativos con mesas de trabajo. Para lograr una alta precisión de rotación, el eje giratorio de alta gama también está equipado con retroalimentación de regla de rejilla circular y la precisión de indexación es de unos pocos segundos. Por supuesto, la estructura de rotación de este husillo es más compleja y el coste de fabricación es mayor.

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