Как выбрать 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ для изготовления пресс-форм

В прошлом 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ производились и продавались для производителей аэрокосмической и энергетической промышленности. Однако в последние годы 5-осевые обрабатывающие центры все чаще используются производителями пресс-форм. Итак, на что следует обращать внимание при покупке 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ для изготовления пресс-форм?

Преимущества 5-осевого ЧПУ

Внедрение 5-осевой обработки для изготовления пресс-форм имеет много преимуществ, вот некоторые из наиболее распространенных:

Используйте меньше настроек

5-осевая обработка позволяет фрезеровать сложные формы с одним установом вместо нескольких установов, чтобы приспособить станок, шпиндель и инструмент. Это ужесточает допуски между элементами, особенно для отверстий или элементов, расположенных под сложными углами.

Это также может сократить общее время настройки. Быстрая переориентация станка занимает всего несколько секунд, в то время как смена настроек может занять значительно больше времени — порядка нескольких часов в зависимости от сложности и требований к деталям. 5-осевые станки могут сэкономить драгоценное время, сократить время работы и увеличить ваш бизнес.

Обработка более короткими фрезами

Полные 5-осевые возможности позволяют наклонять ось инструмента вокруг детали, что позволяет использовать более короткие фрезы и меньшее отношение L/D (длина к диаметру). Это помогает уменьшить вибрацию и отклонение инструмента, обеспечивая превосходное качество поверхности.

Мельница в более глубоких областях

Часто глубокие области детали, труднодоступные по прямой оси Z, можно фрезеровать, вращая ось инструмента и выполняя 3+2 или одновременное 5-осевое управление.

Экономьте время и деньги

Использование более коротких фрез часто позволяет увеличить скорость подачи за счет уменьшения отклонения и вибрации. 5-осевое фрезерование с ЧПУ глубоких областей и ребер может уменьшить потребность в более медленных операциях электроэрозионной обработки, сокращая время на отгрузку. Вместе они экономят время и деньги при изготовлении пресс-форм.

В целом, 5-осевая обработка может помочь вам изготавливать высококачественные детали с более жесткими допусками по ключевым элементам за меньшее время, чтобы ваш бизнес оставался конкурентоспособным.

3+2 по сравнению с одновременным 5-осевым

При обсуждении 5-осевой обработки важно отличать 3+2-осевую и одновременную 5-осевую обработку. Как правило, 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ будет иметь три линейные оси:X, Y и Z. Они также будут иметь две оси вращения:A и B, A и C или B и C. Ось вращения соответствует линейной оси. Например, ось вращения A вращается вокруг линейной оси X. Ось B вращается вокруг Y, а ось C вращается вокруг Z. Большинство 5-осевых фрезерных станков, используемых при изготовлении пресс-форм, имеют конфигурацию A&C или B&C.

3+2-осевая обработка

Станок поворачивается в нужное положение с помощью двух осей вращения, а затем выполняет традиционный 3-осевой рез. Сначала вращается, потом режет, но не одновременно. Думайте об этом как о настройке любого вектора инструмента для временной рабочей плоскости и выполнении 3-осевого разреза оттуда. Поскольку вы настраиваете рабочее место, традиционные постоянные циклы, такие как сверление, обычно можно использовать при обработке по 3+2 осям.

Преимущество 3+2-осевой обработки заключается в более простом программировании. Fusion 360 делает операции 3+2 особенно простыми — в каждой операции фрезерования есть просто флажок, который позволяет переориентировать инструмент с помощью быстрого выбора геометрии, графических манипуляторов или выравнивания по текущему виду. Этот оптимизированный подход к программированию позволяет легко получить максимальную отдачу от вашей машины.

5-осевая одновременная обработка

В этом режиме оси вращения можно использовать одновременно с линейными осями. То есть все пять осей могут использоваться одновременно. Вращение и фрезерование одновременно. Непрерывное движение означает, что инструмент остается в контакте с деталью и, возможно, имеет меньше отводов или областей для сглаживания.

Fusion 360 также предлагает одновременные 5-осевые операции, чтобы увеличить ваши возможности для обработки сложных деталей и использовать ваши станки в полной мере.

Важно отметить, что большинство 5-осевых станков на самом деле выполняют 3+2-осевое фрезерование примерно в 80 % (или более!) времени в литейной форме. изготовление. Одновременная обработка зарезервирована для определенных уникальных применений — обычно, когда 3+2 не подходит.

Основные различия мельниц

Существует множество различных конструкций 5-осевых фрезерных станков с ЧПУ. В этой статье мы упростим его на две основные группы; вращающийся стол или вращающаяся головка.

Конструкции с вращающимся столом предусматривают установку детали на вращающийся стол, обычно с движением по оси C. Либо стол выполняет другое вращение, как в случае с цапфой, либо шпиндель имеет одну ось вращения, чтобы завершить 5-осевой станок.

В конструкциях вращающихся головок обычно используется шарнир, в который крепится шпиндель. Поворотный кулак обычно допускает вращение по двум осям, обычно A и C или иногда, но реже, B и C.

Вращающиеся столы имеют следующие преимущества:

• Более высокая жесткость, чем у конструкций с вращающейся головкой.
• Более высокая скорость и производительность, чем у конструкций с вращающейся головкой.

Вот некоторые преимущества конструкции с вращающейся головкой:

• Большие рабочие зоны и более тяжелые детали, чем у вращающихся столов.
• Больше универсальности благодаря креплению и множеству деталей, чем в конструкциях с вращающимся столом.

Независимо от того, какую конфигурацию вы решите использовать, Fusion 360 программирует каждую из них одинаково, чтобы упростить программирование. Мы даже предлагаем библиотеку быстрых, бесплатных и полностью настраиваемых постпроцессоров, чтобы вы могли настроить свой G-код в соответствии со своими потребностями и сделать все правильно.

Размер рабочей области

Одним из важнейших соображений при покупке 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ является размер рабочей зоны. Одной из распространенных ошибок является покупка слишком маленькой мельницы в первый раз.

Как и при 3-осевой обработке, перемещение станка по оси Z важно при обработке полостей. Вам нужно достаточно Z-пути, чтобы подогнать деталь, и длинные инструменты, чтобы выйти из детали. Дополнительный зазор в 5-осевом станке для отвода инструмента необходим по всему периметру детали.

При выборе 5-осевого станка обратите внимание на самую большую деталь, которую вы будете использовать на станке, и добавьте самый длинный инструмент ко всем размерам. вокруг части. Это поможет вам купить мельницу с достаточным зазором.

Ограничения оси

При выборе 5-осевого фрезерного станка учитывайте любые ограничения по осям вращения. Ограничения вращения будут ограничивать количество деталей, которые вы можете фрезеровать по 5 осям. Если вам необходимо фрезеровать детали в условиях обратной тяги, убедитесь, что ваш 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ имеет достаточную возможность вращения для выполнения этой задачи.

Кроме того, если вы используете обычный 5-осевой фрезерный станок, узнайте, есть ли у оси C какие-либо ограничения. Неограниченная ось C позволяет непрерывно вращать деталь во время ее фрезерования. Думайте о предмете, как о бутылке из-под газировки. С непрерывной осью C вы можете продолжать вращать бутылку, фрезеруя ее сверху вниз, в областях обратной тяги и т. д.

Станки с ограничением вращения по оси C будут вынуждены отводиться от детали, разматывать ось, снова приближаться к детали и продолжать фрезерование . Эти раскручивающие движения могут тратить драгоценное время на перемалывание с движениями в воздухе просто из-за ограничений.

Контроллер

Без контроллера фрезерного станка у вас есть только большой кусок дорогого металла. Его задача — получать данные от энкодера по линейным осям и осям вращения и управлять дальнейшими действиями двигателей.

В одновременных 5-осях контроллер должен не только точно синхронизировать линейные перемещения X, Y и Z, но и управлять вращательными движениями. также оси. Это сложнее, так как скорости увеличиваются, когда компоненты удаляются от центра вращения.

Не все 5-осевые контроллеры одинаковы. Некоторые из них выполняют синхронизацию лучше, чем другие — некоторые замедляют процесс фрезерования при одновременном выполнении 5-осевой обработки. При покупке 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ важно учитывать реальные скорости, доступные в режиме одновременной 5-осевой обработки.

Еще одна вещь, которую следует учитывать при покупке 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ, — насколько хорошо контроллер настраивает рабочие места для обработки по 3+2 осям? Все ли стандартные циклы доступны при любом наклоне? Что требуется от постобработки для управления тонкостями?

Еще одно соображение заключается в том, есть ли у контроллера способ установки RTCP, центральной точки инструмента вращения? Именно здесь контроллер знает начало координат детали относительно центра вращения и может точно рассчитать необходимые движения для запрограммированной детали. Некоторая форма RTCP (иногда называемая TCPM) обычно использует одновременную 5-осевую обработку деталей пресс-формы.

Удержание инструмента

При использовании высокопроизводительных шпинделей и инструментов система крепления инструмента может положительно или отрицательно влиять на общую жесткость. Некоторые системы зажима держателя инструмента зажимают снаружи держателя с внутренним давлением. Другие системы зажимают изнутри держателя с усилием, направленным наружу. Последним системам, удерживающим изнутри с внешней силой, помогает центростремительная сила вращения от высокоскоростных шпинделей.

Линейные пути

В большинстве фрезерных станков с ЧПУ используются шарико-винтовые пары, которые включают шарикоподшипники для уменьшения трения и управления движением. Некоторые последние разработки в области станков с ЧПУ заключаются в замене двигателя и шарико-винтовой передачи линейным двигателем. Затраты на машины, оснащенные линейными двигателями, как правило, выше. Однако в среднем они могут обеспечить более высокий уровень ускорения, более высокую точность и более плавную работу.

Важно отметить, что эти преимущества по сравнению с 5-осевыми фрезерными станками с ЧПУ среднего уровня. Высококачественные 5-осевые фрезерные станки с более прочными энкодерами, шкалами, винтами и двигателями обеспечивают те же скорости и точность, что и линейные двигатели.

Файлы САПР

При выполнении 5-осевой обработки вам потребуется смоделировать и проверить свои программы ЧПУ, прежде чем запускать их на фрезерном станке. Когда вы начинаете вращать деталь или головку, вероятность столкновения станка с деталью увеличивается.

Точное моделирование начинается с точных данных 3D CAD для 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ. Без точного представления машины моделирование в лучшем случае является оценкой. Это включает в себя шпиндель, стол и все части, которые заставляют его вращаться, независимо от его стиля.

Некоторые поставщики оборудования предоставляют файлы САПР своих заводов, некоторые берут за это плату, а другие не предоставляют их вообще. Независимо от того, предоставлены ли вам файлы САПР, куплены они или вы их разработали сами, вам нужно будет сверить 3D-данные с фактическими размерами машины, чтобы убедиться, что они точны.

Добавление 5-осевого фрезерования к изготовлению пресс-форм имеет много преимуществ и может улучшить качество отделки, сократить время отгрузки и сократить потребность в операциях электроэрозионной обработки.

При выборе 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ подумайте о том, чтобы увеличить размер на один размер больше, чем вы считаете нужным. Проверьте возможности RTCP для одновременной 5-осевой обработки. Проверьте простоту использования различных временных рабочих плоскостей для 3+2-осевой обработки. Подумайте о более качественных и надежных компонентах для более высоких скоростей, точности и качества отделки.

Решили купить 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ? Узнайте больше о том, как максимально эффективно использовать компьютер с помощью Fusion 360.