5-осевой фрезерный станок с ЧПУ расширит возможности ваших мастерских

В сообществе производителей термин «ЧПУ» часто используется для обозначения фрезерования с ЧПУ, то есть процесса со шпинделем в качестве инструментальной головки. Однако стоит отметить, что ЧПУ можно использовать не только для фрезерования, но и для других целей.

Для целей этой статьи фрезерование с ЧПУ — это режущий инструмент, который систематически удаляет материал для получения окончательной геометрии. В этом процессе вычитания компьютер преобразует проект САПР в координаты, а затем преобразует его в режущий инструмент для удаления материала и отображения инструкций конечного объекта.

Разоблачение 5-осевой фрезерной обработки с ЧПУ

Пятиосевые фрезерные станки с ЧПУ — это просто усовершенствованные варианты обычных фрезерных станков, в которых режущий инструмент перемещается по пяти различным осям одновременно. Только благодаря этой свободе движения можно создавать сложные геометрические формы. Обычные 3-осевые станки с ЧПУ, популярные среди энтузиастов, просто не могут перемещать режущий шпиндель таким образом, чтобы создавать, например, частичные полости и выступы, без ручной регулировки материала в середине процесса.

Типичные материалы для фрезерной обработки с ЧПУ:

● углеродное волокно

● алюминий

● титан

● дерево (художественное и дизайнерское применение)

Благодаря возможности изготавливать сложные детали из прочных и долговечных материалов, 5-осевое ЧПУ является распространенным решением для производства и создания прототипов в авиационной промышленности, где требуются сложные детали с исключительной прочностью.

Читатели-математики в аудитории могут задаться вопросом, откуда именно взялись две дополнительные оси. Ведь в декартовой системе координат всего 3 оси:X, Y и Z. Но на самом деле все очень просто:5-осевое ЧПУ добавляет по одной дополнительной «оси» вращения вокруг каждой из осей X и Y.

На приведенной выше диаграмме показаны шесть осей. Вращение вокруг вертикальной оси Z существует на некоторых станках, но на самом деле 6-осевые фрезерные станки с ЧПУ — редкость, потому что шестая ось приносит мало пользы.

::См. продукты:5-осевые обрабатывающие центры

5 осей в 3-осевом мире

Существует два механических способа, с помощью которых фрезерные станки с ЧПУ могут достичь 5-осевой эффективности:

вращать головку инструмента
перемещать стол (и блок материала)
Машины с поворотной головкой, как следует из названия, могут маневрировать головкой инструмента вокруг блока материала, чтобы попасть в труднодоступные места под разными углами. Одним из преимуществ этого метода является то, что вы можете обрабатывать большую и тяжелую заготовку, поскольку блок материала остается неподвижным на протяжении всего процесса.

С другой стороны, фрезерный станок с ЧПУ, который перемещает объект на столе, также называемый штифтом, достигает двух дополнительных осей свободы, поворачивая стол, на котором размещается материал. Преимуществами такого подхода являются скорость и стабильность, хотя слишком большие или тяжелые объекты нельзя вращать таким образом.

Но 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ имеет некоторые сложности, особенно при фрезеровании. Например, существует четкое различие между двумя подходами, используемыми для достижения возможностей 5-осевой резки:непрерывным методом и методом 3 + 2 осей. Имена каким-то образом дают определения.

Непрерывная 5-осевая система ЧПУ требует непрерывной регулировки режущего инструмента по всем 5 осям, чтобы удерживать наконечник оптимально перпендикулярно режущей поверхности. Напротив, метод 3 + 2 фиксирует элемент под углом, определяемым осями вращения вокруг X и Y, в то время как головка инструмента перемещается по 3 осям, чтобы вырезать деталь.

Непрерывное фрезерование по сравнению с 3 + 2 осями

Возможно, вам интересно, каковы основные преимущества непрерывного ЧПУ? Скорость. Нет необходимости прерывать резку, чтобы несколько раз изменить ориентацию деталей во время процесса, непрерывный 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ работает быстрее. Однако стоит отметить, что постоянно движущаяся головка инструмента требует большего количества движущихся частей (более высокий износ) и расширенного обнаружения столкновений. Таким образом, успешно выполнить его механически и программно сложнее.

Это поднимает важную проблему в 5-осевом мире:коллизии. С тяжелыми режущими инструментами и кусками материала, летящими повсюду с высокой скоростью, очень важно убедиться, что ничто не сталкивается. Но научить машину отслеживать, где что находится в трехмерном пространстве, оказалось непростой задачей для программного обеспечения.

Программное обеспечение

Говоря о проблемах программного обеспечения, преобразование 3D-проекта из файла программного обеспечения САПР в физический путь инструмента также является большим инженерным достижением. Только некоторые из самых передовых программных инструментов способны обеспечить действительно плавные результаты в реальном мире.

Нетрудно увидеть сходство между 5-осевым фрезерованием и 3D-печатью, поэтому вам может быть интересно, как эти два процесса сравниваются. Короткий ответ:3D-печать и ЧПУ — это дополнения, а не заменители, в которых ЧПУ используется для изготовления самых прочных и твердых деталей.

Очевидная разница заключается в том, что 5-осевая система ЧПУ в основном используется в промышленности. 3D-печать также присутствует в этом мире в виде машин SLS, которые используют лазер для дополнительного производства объекта из большой порошковой ванны. Хотя оба они могут работать с материалами профессионального качества, такими как алюминий, одной из проблем 3D-печати SLS является производительность.

Фрезерование и 3D-печать

Вот краткая версия:
Промышленная 3D-печать может иметь более длительное время выполнения заказа.
Фрезерование с ЧПУ может снизить потребление сырья для большинства размеров заказов.
В процессе 3D-печати SLS весь объем Печатная камера должна быть заполнена порошком для изготовления одной детали, независимо от ее размера. Не все неиспользованные порошки можно использовать повторно, потому что вся камера, содержащая порошок, должна нагреваться во время печати. В результате задания на печать должны систематически ставиться в очередь и штабелироваться, чтобы максимизировать объем порошка, используемого в каждом цикле, и уменьшить неиспользуемое пространство, поскольку часть этого неиспользованного порошка будет просто потрачена впустую.

Фрезерование с ЧПУ обычно не имеет таких ограничений:до тех пор, пока поставляется блок материала размером примерно с готовую модель, излишки будут отламываться для получения окончательной геометрии, независимо от того, насколько велика или мала модель. Не так много материала тратится впустую, при условии, что первоначальный блок материала подобен по размеру финальной части. Кроме того, для некоторых материалов ЧПУ, таких как алюминий, вырезанный материал можно даже собирать и перерабатывать.

Небольшое упоминание

Электронно-лучевое плавление (EBM), еще один промышленный метод 3D-печати, хотя и не так широко используется, как SLS, использует меньше материала. Это потому, что он не требует заполнения определенного объема, он в основном «выжигает» строительный материал во время своего создания.