Principi della lavorazione multiasse: come controllare gli assi rotanti con il codice G

Con la crescente diffusione delle lavorazioni a cinque assi e multiasse, il controllo degli assi rotanti non è più solo un'opzione avanzata, ma è diventato un fattore chiave per migliorare l'efficienza, la precisione e la stabilità del processo di lavorazione. Per gli ingegneri di produzione, la qualità della lavorazione dipende non solo dalla macchina utensile stessa, ma anche da una corretta comprensione dei sistemi di coordinate, da una programmazione G-code accurata e da un controllo affidabile del percorso utensile tramite software CAM.

Se il programma è errato, il risultato può essere una deviazione di lavorazione, un'interferenza tra gli utensili o persino una grave collisione tra le macchine, con conseguenze dirette su resa, produttività e costi di produzione.

Comprensione dei sistemi di coordinate multiasse: dalla lavorazione a 3 assi alla lavorazione a 5 assi.

Nella lavorazione convenzionale a 3 assi, il concetto è relativamente semplice. La macchina si muove lungo tre assi lineari: X, Y e Z. Ciascun asse esegue un movimento lineare nella propria direzione.

Con l'introduzione degli assi rotanti, lo spazio di lavorazione diventa tridimensionale e molto più flessibile.

In un sistema di lavorazione standard a cinque assi, la macchina comprende tre assi lineari (X, Y e Z) più gli assi rotanti A, B e C:

L'asse A ruota attorno all'asse X.
L'asse B ruota attorno all'asse Y.
L'asse C ruota attorno all'asse Z

(Immagine generata dall'intelligenza artificiale)

A seconda della configurazione della macchina, ad esempio una struttura a tavola rotante o a perno come la serie GFA detron , la combinazione di assi lineari e rotanti può variare. Tuttavia, il principio fondamentale rimane lo stesso: il controllore CNC coordina il movimento lineare e rotatorio per mantenere la corretta posizione dell'utensile e l'angolo di taglio.

La chiave per comprendere la lavorazione multiasse è stabilire il corretto sistema di coordinate di riferimento. Se il sistema di coordinate definito nel software CAM non corrisponde al sistema di coordinate effettivo della macchina, anche un programma in codice G generato alla perfezione può produrre risultati di lavorazione completamente errati.

Come funziona l'interpolazione multiasse: come il codice G controlla il movimento dell'asse rotante

A. Il meccanismo del moto sincrono multiassiale

La lavorazione multiasse consiste essenzialmente nell'interpolazione sincronizzata degli assi lineari X/Y/Z e degli assi rotanti A/B/C. Il controllore CNC esegue questo movimento attraverso quattro fasi principali:

1. Interpretazione del codice G

Il sistema CAM genera un programma NC che include i comandi relativi all'angolo dell'asse rotante.
Il controllore CNC legge e interpreta le seguenti informazioni:

• Coordinate dell'asse rotante A/B/C
• Comandi di velocità di avanzamento F
• Modalità di interpolazione
• Posizionamento assoluto o incrementale
• Comandi di movimento lineare o circolare

Questo è il primo passo per convertire i percorsi utensile programmati in movimenti effettivi della macchina.

2. Interpolazione multiasse in tempo reale

Durante la lavorazione multiasse, il controllore calcola come ciascun asse lineare e rotativo debba muoversi simultaneamente. In base alla relazione tra velocità lineare e velocità angolare:
V=ω×R
Il sistema CNC sincronizza automaticamente lo spostamento dell'asse lineare con la velocità angolare dell'asse rotante. Ciò garantisce prestazioni di taglio uniformi e contribuisce a prevenire sovra-lavorazioni, vibrazioni e difetti superficiali durante la lavorazione di superfici complesse.

3. Trasmissione del segnale del servo

Dopo l'interpolazione, il controllore converte i comandi degli assi in segnali a impulsi o segnali di comunicazione bus e li invia ai servomotori della tavola rotante.

Per tavole rotanti di alta precisione come le unità a 4° e 5° asse detron , una risposta rapida del servomotore e una trasmissione del segnale stabile sono fondamentali per ottenere una sincronizzazione multiasse accurata.

4. Retroazione a circuito chiuso e compensazione degli errori

Un encoder ad alta precisione integrato nella tavola rotante invia continuamente al sistema CNC il segnale di posizione angolare effettivo. Il controllore esegue quindi in tempo reale la compensazione del gioco, dell'errore di posizionamento e della deviazione di movimento.

Questo controllo a circuito chiuso consente un movimento dell'asse rotante fluido, continuo e preciso, essenziale per la lavorazione multiasse di alta precisione.

B. Due principali modalità di lavorazione con asse rotante

Gli assi rotanti vengono generalmente utilizzati in due diverse modalità di lavorazione, ognuna delle quali richiede una diversa strategia di programmazione del codice G.

1. Modalità di indicizzazione

In modalità di indicizzazione, l'asse rotante si muove in modo intermittente. Il processo tipico è:
Posizionamento rapido con G00
Morsetto della tavola rotante
Operazione di lavorazione
Indicizzazione all'angolo successivo

Questa modalità è ideale per:
Perforazione multifacciale
Fresatura laterale
Picchiettando su diverse superfici del pezzo
Lavorazione posizionale
Riduzione degli elementi di fissaggio in componenti multilaterali

L'indicizzazione è ampiamente utilizzata nelle lavorazioni 3+1 o 3+2, dove l'asse rotante posiziona il pezzo e l'operazione di taglio viene eseguita principalmente dagli assi lineari.

2. Modalità di lavorazione multiasse simultanea

Nella modalità di lavorazione simultanea, gli assi lineari e gli assi rotanti si muovono contemporaneamente. Questa operazione viene in genere eseguita utilizzando i comandi di interpolazione G01, G02 o G03.
Questa modalità è adatta per:

• Fresatura elicoidale
• Incremento cilindrico
• Lavorazione delle pale delle turbine
• Lavorazione della girante
• Lavorazione complessa di superfici curve
• Produzione di componenti aerospaziali e medicali

In questa modalità, l'orientamento dell'utensile cambia continuamente durante il taglio, consentendo un migliore innesto dell'utensile, una migliore finitura superficiale e una riduzione delle fasi di lavorazione.

Raddoppia l'efficienza della tua lavorazione

Padroneggiare il codice G è solo il primo passo: disporre di una tavola rotante altamente reattiva e con una precisione stabile è la base hardware essenziale per il successo. Le tavole rotanti a 4 e 5 assi di detron offrono una rigidità eccezionale e un gioco ultra-basso, consentendo l'esecuzione impeccabile di complessi comandi di movimento simultanei.

Per familiarizzare rapidamente con la programmazione simultanea multiasse, consigliamo di iniziare con la semplice inclinazione dell'asse B combinata con l'interpolazione a 3 assi, per poi integrare gradualmente la sincronizzazione dell'asse C. Le tavole rotanti a cinque assi delle serie GFA e RCF di detron sono state accuratamente testate e ottimizzate per la compatibilità con i principali controllori CNC. Abbinate a una programmazione G-code precisa, consentono di sfruttare appieno la precisione e l'efficienza delle vostre apparecchiature.