Понимание 5-осевых станков с ЧПУ: функции, преимущества и принцип работы

Представьте на мгновение, как сложно было бы для механиков в начале 20-го века изготавливать детали и структуры. Лучшие станочные инструменты, доступные им в то время, были долото, молоток и вручную управляемый токарный станок. Но все изменилось после того, как Ричард Кегг разработал первый станок с компьютерным числовым управлением (ЧПУ) в 1952 году.

И с тех пор технология обработки на станках с ЧПУ продолжила развиваться, эволюционируя от простого трехосевого станка, управляемого перфокартами, до более изощренного 5-осевого станка с ЧПУ.

5-осевой станок с ЧПУ — это технология обработки, обеспечивающая бесконечные возможности по размеру и формам деталей, которые вы можете изготовить. Он предлагает высокую точность и прецизионность и сильно полагается на передовой цехах для изготовления практически любого дизайна, который вы придумаете.

В этой статье мы рассмотрим основы 5-осевых станков с ЧПУ. Мы начнем с объяснения, что такое 5-осевой станок с ЧПУ и как он работает, прежде чем обсудить его преимущества над традиционными типами станков с ЧПУ.

Что такое 5-осевой станок с ЧПУ?

Чтобы помочь понять, что такое 5-осевой станок, давайте начнем с объяснения, что означает количество осей в обработке на станках с ЧПУ.

Количество осей обработки описывает количество направлений, в которых режущий инструмент ЧПУ (или заготовка) может двигаться для производства желаемой обработанной детали. Например, обычные станки с ЧПУ обычно имеют трехосевую конфигурацию, означающую, что их режущий инструмент может двигаться по осям X, Y и Z — вбок по оси X, вертикально по оси Y и вперед-назад по оси Z (см. Рисунок 1).

5-осевой станок с ЧПУ добавляет к этим трем линейным осям возможность наклонять (и вращать) стол, удерживающий заготовку, как показано на Рисунке 1. Эти две новые вращательные оси обычно называются осью A (или осью наклона стола) и осью C (или осью вращения стола); они позволяют вам обрабатывать более сложные геометрии, чем 3-осевые станки с ЧПУ.

Рис. 1 Пять осей типичного 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ

Как работает 5-осевой станок с ЧПУ?

Как и любой другой станок с ЧПУ, 5-осевой станок с ЧПУ полагается на компьютерные инструкции для контроля движения режущего инструмента (и заготовки) для изготовления желаемой детали.

Процесс 5-осевой обработки на станках с ЧПУ начинается с того, что конструктор создает 3D CAD (компьютерное проектирование) модель желаемой детали с помощью CAD инструментов, таких как SolidWorks и Autodesk Inventor. Затем механик экспортирует эту CAD модель в CAM (компьютерное производство) программное обеспечение, которое преобразует чертеж в компьютерную программу (также называемую G-кодом).

G-код содержит наборы инструкций, которые контролируют движение режущих инструментов по линейным осям (X, Y и Z осям) и движение рабочего стола по вращательным осям (A и C осям) для производства желаемых деталей.

5-осевые — откуда они пришли

Все уходит корнями к Рене Декарту, который был французским философом и математиком. История очень похожа на историю с яблоком Ньютона. Однажды Декарт лежал в кровати, когда заметил муху. глядя на нее, он пришел к осознанию, что он мог описать ее положение в комнате, используя три числа, представленные переменными X, Y и Z — то, что мы теперь называем Декартовой системой координат и которая все еще используется сегодня, несмотря на то, что прошло более 300 лет с момента смерти Декарта.

Теперь вы можете задаться вопросом, откуда пришли другие две. Помимо описания положения мухи в пространстве, также возможно описать ее ориентацию. Так, муха, катящаяся вокруг X, была бы четвертой осью, в то время как пятая ось была бы мухой, вращающейся вокруг Y. Некоторые также утверждают, что есть шестая ось, вращающаяся вокруг Z-оси.

5-осевые — возможные конфигурации

Конфигурация, которую вы выбираете для 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ, определяет, какая из трех вращательных осей будет использована. Существует две основные конфигурации — станок типа «траньон» и станок типа «качание-вращение».

Станок типа «траньон» 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ использует ось A, вращающуюся вокруг оси X, и ось C, вращающуюся вокруг оси Z, в то время как станок типа «качание-вращение» 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ использует ось B, вращающуюся вокруг оси Y, и ось C, вращающуюся вокруг оси Z.

Главная разница между ними — способ, которым выражаются вращательные оси — в станке типа «траньон» это происходит через движение стола, в то время как в станке типа «качание-вращение» 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ это делается через качание шпинделя. У обоих есть свои собственные преимущества, так что какой будет использован зависит в основном от того, что нужно сделать.

Каковы преимущества 5-осевых станков с ЧПУ?

Более половины деталей, производимых с ЧПУ, требуют пятисторонней обработки, поэтому все больше производителей решают включить ее в свои услуги. Кроме того, 5-осевая обработка на станках с ЧПУ предлагает много выгод по сравнению, например, с 3-осевой обработкой, такими как:

Преимущество #1 Одно установление

Благодаря своим пяти осям, 5-осевые станки с ЧПУ позволяют вам установить вашу заготовку один раз; станок затем обрабатывает каждую операцию обработки, необходимую для создания вашей желаемой детали. Это довольно отличается от обычных 3-осевых станков, где вам нужно несколько установок станка для изготовления сложной геометрии.

Одноустановочная природа 5-осевых станков с ЧПУ позволяет вам обрабатывать сложные детали быстро, снижая затраты и смягчая ошибки, распространенные в обычных станках с ЧПУ.

Преимущество #2 Более короткие режущие инструменты и лучшие качества поверхности

Четвертая и пятая оси 5-осевых станков с ЧПУ позволяют вам приблизить заготовку ближе к режущему инструменту. Это означает, что вы можете использовать более короткие режущие инструменты, которые менее восприимчивы к вибрации и позволяют вам достигать лучших качеств поверхности.

Преимущество #3 Лучшая прецизионность

Благодаря гибкости движения, 5-осевые станки с ЧПУ намного более прецизионны, чем 3-осевые станки, поэтому они не только производят более гладкие детали, но они также могут производить детали, которые были бы слишком сложны для 3-осевого станка.

Преимущество #4 Больше бизнеса

5-осевая обработка на станках с ЧПУ может использоваться в производстве многих деталей, для которых 3-осевая обработка просто не подходит.

Хотя есть больше выгод, связанных с использованием 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, это самые важные.

Связанная статья: 9 типов инструментов, используемых в станках с ЧПУ для изготовления качественных прецизионных деталей

5-осевая обработка на станках с ЧПУ — распространенные применения

5-осевая обработка на станках с ЧПУ может использоваться для производства деталей, используемых во множестве разных отраслей благодаря их эффективности и способности производить сложные формы. Вот несколько примеров отраслей, которые чаще всего пользуются этой технологией:

• Авиакосмическая — эта отрасль требует очень прецизионного станка, так как формы очень сложные и уникальные.
• Медицинская — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ может помочь производителям медицинского оборудования в производстве устройств, имплантов, а также других частей оборудования, которые должны быть сделаны с дополнительной прецизионностью для соответствия стандартам здравоохранения, которые, как правило, строгие (и справедливо так).
• Военная — еще одна отрасль, использующая 5-осевую обработку на станках с ЧПУ для производства необходимых деталей. Некоторые возможные применения включают части подводных лодок, высокопрочные детали двигателей, лопасти турбин и компрессоров, умное оружие, датчики, стелс-применения, а также, в некоторых случаях, ядерное оружие.
• Энергетическое оборудование — производство деталей для энергетического оборудования часто требует использования материалов, которые трудно обрабатывать. С 5-осевой обработкой на станках с ЧПУ вы можете сделать весь процесс легче и эффективнее.

5-осевая обработка на станках с ЧПУ: Gensun может помочь

Теперь, когда вы знаете хотя бы что-то о 5-осевой обработке на станках с ЧПУ, вы можете приступить к производству практически любого дизайна, который вы придумаете, используя 5-осевые станки с ЧПУ, верно? Абсолютно нет!

Безусловно, 5-осевые станки с ЧПУ упрощают изготовление сложных деталей. Однако не все дизайны стоят создания с помощью 5-осевых станков. Например, вы можете быть лучше, изготовляя высокоточные отверстия, вырезы и полости с помощью 3- или 4-осевых станков с ЧПУ. Именно поэтому мы всегда рекомендуем, чтобы вы говорили с экспертом по обработке на станках с ЧПУ перед тем, как сделать прыжок с производством.

Gensun Precision Machining — передовой поставщик услуг обработки на станках с ЧПУ по всей Азии и миру. Не только у нас есть эксперты и инженеры по обработке на станках с ЧПУ, но у нас также есть широкий спектр передовых технологий обработки на станках с ЧПУ, включая 3-, 4- и 5-осевые станки с ЧПУ.

Расскажите нам о вашем проекте, чтобы мы могли помочь вам определить, какая технологи обработки лучше всего подходит для ваших потребностей.