Как 4-осевые и 5-осевые станки с ЧПУ могут производить сложные детали

Обработка с ЧПУ изменила мир производства. В то время как фрезерные станки — устройства, использующие вращающиеся фрезы для вырезания материала из неформованной «заготовки», — существуют с девятнадцатого века, появление технологии ЧПУ (числового программного управления) в середине двадцатого века сделало обработку намного быстрее и эффективнее. точно.

Современные станки с ЧПУ, использующие компьютеры для управления движением фрезы и/или стола, представляют собой высокотехнологичное оборудование, которое позволяет производителям создавать сложные детали с чрезвычайно малыми допусками.

Однако со всеми различными вариантами обработки с ЧПУ может быть трудно понять, с чего начать. Разные детали требуют разных процессов обработки в зависимости от их формы, размера, количества и конечного назначения, поэтому выбор правильного процесса ЧПУ редко бывает простой задачей.

Один из самых больших вопросов для компаний, использующих станки с ЧПУ, касается количества осей, предлагаемых станком. Часто используются 3-осевые, 4-осевые и 5-осевые станки, но в чем практическая разница между ними? И, что более важно, что вы должны использовать со своей стороны?

Что такое «оси» станков с ЧПУ?

Если разобраться во множестве «осей» обработки, это может сбить с толку — и на то есть веские причины.

Концепция сбивает с толку, потому что интуитивно кажется, что три оси могут охватывать все возможные формы. Имея фрезу, которая может перемещаться по осям X, Y и Z (из стороны в сторону, вперед и назад, вверх и вниз), станок должен иметь возможность резать заготовку в любой точке ее поверхности. Вручную переориентируя заготовку на столе через определенные промежутки времени (создавая новый «набор»), оператор станка также может разрешить режущему инструменту доступ к любой стороне заготовки.

Но хотя многие станки с ЧПУ используют только три оси, и хотя трехосевой обработки с ЧПУ, описанной выше, может быть достаточно для многих проектов, есть и другие оси, которые можно использовать.

Эти дополнительные оси являются результатом вращения вокруг одну или две оси X, Y и Z с учетом не только положения, но и ориентации. На практике эти оси можно использовать, вращая режущий инструмент или наклоняя стол, удерживающий заготовку.

 

Почему полезны 4-осевые и 5-осевые станки с ЧПУ?

Наличие станка с ЧПУ с этими дополнительными осями дает много преимуществ. Поскольку они могут резать заготовку под разными углами, 4-осевые и 5-осевые станки могут изготавливать деталь в более короткие сроки, с меньшей потребностью в нескольких наладках. Дополнительным преимуществом этого является устранение неправильного выравнивания — риска каждый раз, когда заготовку приходится вручную переориентировать для новой установки.

Еще одно связанное с этим преимущество многоосевой обработки заключается в том, что она устраняет необходимость в сложных приспособлениях, обычно необходимых для удержания деталей на месте на 3-осевых станках.

Однако, с точки зрения клиента, самое большое преимущество 4-осевой и 5-осевой обработки с ЧПУ заключается в том, что она может производить чрезвычайно сложные формы в соответствии с очень высокими стандартами. Благодаря дополнительным осям машина может двигаться по новым дугам и углам с большей досягаемостью и гибкостью. В конечном итоге это дает возможность создавать широкий спектр необычных геометрических форм.

Кроме того, имея станок, который может ориентировать фрезу под любым углом, задание можно запрограммировать на резку заготовки наиболее эффективным способом — под углом, обеспечивающим оптимальную скорость резания и удаление стружки, что приводит к более высокому качеству обработки. готовая часть.

Устройство также идеально подходит для изготовления контурных поверхностей. На 3-осевом станке криволинейная кромка требует нескольких небольших надрезов, выполнение которых может занять много времени и которые редко оставляют идеальную поверхность. Но на многоосевом станке постепенное вращение — регулировка четвертой или пятой оси — может дать почти идеальные контуры с гладкой поверхностью.

5-осевая обработка или 3+2?:краткое руководство по выбору правильного варианта

Когда дело доходит до режущих инструментов, одно из основных соображений, которые вы должны сделать, — это выбрать, сколько осей подходит для вашего рабочего процесса. Вы можете согласиться на 3-осевую систему для относительно простых работ, но для более сложных деталей вам может потребоваться модернизация. Вот где на помощь приходят 5-осевые и 3+2-осевые станки.

В то время как 5-осевая обработка является чем-то вроде многолетнего фаворита, 3+2 также имеет свое особое место и имеет некоторые явные преимущества. 3+2 или 5-осевая индексация (или любое из его различных альтернативных названий) — это форма обработки, которая стала популярной среди мастерских по изготовлению пресс-форм и компаний с менее сложными требованиями к печати.

Итак, давайте посмотрим поближе:

Различия рабочего процесса

Основные различия между двумя технологиями сводятся к угловой и непрерывной обработке по сравнению с индексированной обработкой. Это означает, что обработка 3+2 или 5-осевая «индексированная» обработка не поддерживает непрерывный контакт режущего инструмента и заготовки по всем осям вращения. В отличие от этого режима обработки, одновременная или настоящая 5-осевая обработка использует одновременно три линейные оси станка (X, Y и Z) и две оси вращения (A и B), что приводит к более сложной обработке контурной поверхности.

С точки зрения кода, обработка 3+2 обычно также использует менее сложные G-коды. Многие поставщики программного обеспечения для 5-осевой обработки включают в себя условия для обработки 3+2. Однако обработка 3 + 2 упрощает движения инструмента, потому что это фактически трехосевой станок без «поворотов и поворотов» шпиндельной головки для маневрирования режущим инструментом.

Что пользователи могут захотеть иметь в виду, так это то, что они должны оценить возможности предотвращения столкновений и моделирования программ программного обеспечения CAM. Тем не менее, одна из причин, по которой 3+2 смогла стать настолько популярной, заключается в большом количестве доступных утилит для программирования, которые появились, так что это не должно быть большим препятствием.

Сходства

С точки зрения общих преимуществ, они оба обеспечивают стабильность размеров за счет меньшего количества настроек и улучшенного качества поверхности с использованием более коротких инструментов. Процесс 3+2 использует то же 3-осевое управление для процесса фрезерования, но обрабатывающий стол может изменять ориентацию и вращаться в двух дополнительных направлениях. В результате обрабатываемый объект можно обрабатывать со всех сторон, что уменьшает потребность в наладке и снижает общую стоимость. Меньшее время цикла также снижает затраты при эксплуатации обеих технологий.

Как можно догадаться, обработка деталей со всех пяти сторон с использованием одной установки требует меньше подготовки и выигрывает от гораздо более коротких сроков выполнения при одновременной работе с большей точностью и устраняет необходимость переноса ваших объектов с одного оборудования на другое.

Особые приложения

5-осевая обработка может обеспечить более сложные конечные продукты в целом, но 3+2 оси выделяются определенным образом. 3 + 2-осевая обработка отлично подходит для деталей, не требующих экстремального контроля контура, таких как приспособления, приспособления, корпуса и другие подобные компоненты. Если вам нужно изготовить конструкцию с очень тонкими деталями, лучше всего подойдет настоящая 5-осевая обработка.

5-осевая обработка особенно полезна для автомобильных, аэрокосмических или медицинских деталей из-за улучшенного качества и отделки, которые она обеспечивает. Проще говоря, более жесткие допуски и более сложные геометрические формы больше подходят для 5-осевой обработки. Однако это не конец обсуждения. Как упоминалось ранее, у 3+2-осевой обработки есть некоторые явные преимущества, которые могут сделать ее более желательной.

Во-первых, это дешевле, чем 5-осевая обработка. Общие области применения для операций 3 + 2 включают черновую обработку и другие агрессивные методы высокоскоростной обработки. Более короткая длина инструмента также позволяет делать подрезы в полостях и крутых стенках, что хорошо подходит для изготовления пресс-форм и других операций с заготовками, включающими изогнутые или угловые трубчатые формы. По сравнению с обычной 3-осевой обработкой, при обработке 3+2 используется более короткий и жесткий режущий инструмент, который можно наклонять к рабочей поверхности для более быстрой подачи и скорости. . Он также воплощает в себе множество преимуществ 5-осевой обработки без более высокой цены, хотя за последние несколько лет 5-осевые станки прошли долгий путь с точки зрения цены.

В некоторых случаях обе технологии могут использоваться в тандеме. Например, для черновых операций можно применять обработку 3 + 2, а для чистовых операций — одновременную пятиосевую обработку. Из-за более короткой длины инструмента, допускаемой 3 + 2, он подходит для более агрессивных методов высокоскоростной обработки, таких как этот. Станки с 3+2 осями также могут эффективно выполнять остаточную обработку во многих случаях.

В то же время системы 3+2 и настройки не следует рассматривать как замену одновременной пятиосевой обработке. Существуют определенные геометрические формы, для которых абсолютно необходимы 5-осевые системы, такие как концевые фрезы с плоским концом для обработки острых углов в полостях. Поскольку при обработке 3+2 обычно используется концевая фреза со сферическим концом, аналогичная используемой при 3-осевой обработке, эта установка может быть более низкой. Различные другие режимы резания с использованием режущих инструментов с конической, леденцовой или другой специальной геометрией могут потребовать полного движения по пяти осям для получения точных результатов.

Как 5-осевая, так и 3+2-осевая обработка используются в производстве. Это просто вопрос выбора того, что наиболее подходит для вашего собственного рабочего процесса, уровня инвестиций и конечного продукта.

Какой процесс мне подходит?

Поскольку 4-осевые и 5-осевые станки могут производить очень сложные детали, их часто предпочитают клиенты в высокобюджетных отраслях с высокими ставками, таких как аэрокосмический сектор. Однако установка нескольких осей не требуется для каждого задания.

Если стоимость является приоритетом номер один, 3-осевая обработка, вероятно, является лучшим вариантом. 3-осевые станки дешевле приобрести и требуют меньше навыков для работы, поэтому 3-осевая обработка детали, как правило, дешевле, чем один из более сложных процессов. И даже если стоимость не имеет значения, очень простые формы иногда лучше оставить на 3-осевых станках.

Когда ни один из этих критериев не подходит, решение становится сложнее. И именно поэтому часто лучше проконсультироваться со специалистом по станкам с ЧПУ, чтобы узнать, какой тип станка подходит для данной работы.

Компания 3ERP, специализирующаяся на прототипировании, является одной из ведущих компаний, занимающихся обработкой с ЧПУ, и одной из избранных компаний, которые могут предложить 4-осевую и 5-осевую обработку в дополнение к более распространенному 3-осевому варианту. Наши услуги по фрезерованию с ЧПУ HAAS являются одними из лучших, а инженеры компании имеют многолетний опыт работы в этой области. 3ERP также предлагает широкий спектр материалов, включая пластики, такие как ABS, тефлон и PEEK, и металлы, такие как алюминий, сталь и титан.

Поговорите с 3ERP о ваших потребностях в обработке с ЧПУ, чтобы узнать, какая 4-осевая или 5-осевая обработка может стать лучшим решением для вашего проекта.