5-осевая обработка с ЧПУ:полное руководство

Введение в 5-осевую обработку с ЧПУ

Когда люди говорят о многоосевой обработке с ЧПУ или множественной обработке, 5-осевая обработка с ЧПУ всегда упоминается в передовых методах производства. Полная 5-осевая обработка с ЧПУ означает способность станка перемещать инструмент или заготовку одновременно по пяти различным осям. 5-осевая обработка с ЧПУ считается более развитой и сложной версией процесса обработки с ЧПУ.

Что такое 5-осевой станок с ЧПУ?

Как мы все знаем, 5-осевая обработка с ЧПУ достигается на 5-осевых станках с ЧПУ. В настоящее время 5-осевые станки с ЧПУ считаются невероятно превосходными для создания сложных форм с лучшей обработкой поверхности. Люди могут многое узнать о 5-осевой обработке с ЧПУ, когда поймут, как 5-осевые станки с ЧПУ работают в цехе с ЧПУ.

В процессе 5-осевой обработки есть две дополнительные оси по сравнению с осями X, Y и Z. Две дополнительные оси могут быть осью A и B, A и C или B и C. Они задействованы для завершения процесса обработки очень сложных форм. Теперь вопрос в том, как две другие оси развернуты в процессе 5-осевой обработки с ЧПУ?

Дополнительные две оси используются для перемещения стола, на котором закреплен обрабатываемый материал. Таким образом, стол может вращаться в любую сторону на 360 градусов вокруг режущего инструмента, что дает станку доступ к боковой резке. Между тем, если мы рассмотрим движение по одной оси, например, в положении A, B или C, вращение ограничено 180 градусами. В процессе 5-осевой обработки либо головка инструмента прикасается к неподвижному обрабатываемому материалу, либо происходит вращение или движение стола под углом, который придает столу положение наклона. В зависимости от требований к характеристикам стол может наклоняться под разными углами для достижения сложных форм. В зависимости от размера и веса объекта, который подвергается требуемому производственному продукту, решается выбор либо поворота, либо вращения стола. Если задание более тяжелое, то оно подвергается повороту, в противном случае 5-осевая обработка идет с наклоном стола для выполнения требуемого процесса обработки. Существуют также различные варианты 5-осевой обработки в зависимости от типов 5-осевых станков с ЧПУ.

Какие бывают 5-осевые станки с ЧПУ?

Чтобы удовлетворить различные потребности рынка, производители оборудования с ЧПУ предоставили различные типы 5-осевых станков с ЧПУ. Среди типов есть принципиальное различие в гибкости вращения стола или движения режущего инструмента в разных направлениях. В основном они представлены следующими пятью типами 5-осевых станков с ЧПУ.

<сильный>1. Двойная головка шпинделя

В этом типе две вращающиеся координаты напрямую управляют направлением оси инструмента.

2. Тип качающейся головы

Две оси координат находятся в верхней части инструмента, но ось вращения не перпендикулярна линейной оси.

3. Двойной поворотный стол

Что касается этого типа 5-осевой обработки, две вращающиеся координаты напрямую управляют вращением пространства.

4. Тип рабочей таблицы питча

Две оси координат находятся на рабочем столе, но ось вращения не перпендикулярна линейной оси.

5. Поворотный стол + поворотный шпиндель

В этом типе две вращающиеся координаты действуют в разных местах. Один воздействует на инструмент, а другой на заготовку.

5-осевая обработка с ЧПУ VS обработка 3+2 VS обработка 4+1

5-осевая обработка =5-сторонняя обработка？

Многие люди до сих пор не могут отличить 5-осевую обработку с ЧПУ от 5-сторонней обработки, хотя они уже много лет работают в сфере обработки с ЧПУ. Они даже часто путают их или думают, что 5-осевая обработка с ЧПУ относится к 5-сторонней обработке. На самом деле они отличаются друг от друга. В этом разделе мы подробно объясним их различия.

3+2-осевая обработка с ЧПУ

Обработка с ЧПУ 3+2 означает три оси обрабатывающего центра, а также одну поворотную и одну наклонную. Обработка 3+2 с ЧПУ также известна как пятисторонняя обработка. Это означает, что вы можете обрабатывать пять сторон детали за один установ.

В этой версии процесса обработки с ЧПУ три оси используются одновременно, а две другие оси используются для изменения положения обрабатываемого задания. Например, если мы одновременно контролируем оси X, Y и C, то оси Z и A будут использоваться для целей позиционирования.

4+1-осевая обработка с ЧПУ

Обработка с ЧПУ 4+1 означает, что используется 5-осевая структура станка, но одна из осей поворота или наклона фиксируется. Обработка 4+1 более эффективна, чем обработка с ЧПУ 3+2. Однако это все еще не настоящая полноценная 5-осевая обработка с ЧПУ.

В этом процессе обработки ясно, что четыре оси будут использоваться одновременно, в то время как только одна ось остается неподвижной, которая будет развернута для функции позиционирования. Например, мы можем использовать оси X, Y, B и C одновременно, в то время как ось Z будет использоваться для установки положения материала.

Полная 5-осевая обработка с ЧПУ

Что касается полной 5-осевой обработки, это означает, что все пять осей станка перемещаются одновременно (3 линейные оси, одна ось вращения и одна ось наклона). Он способен производить очень сложные детали. Это 5-осевая рычажная обработка.

В этом случае все пять осей работают одновременно для достижения первоклассных результатов. Обычные три оси, такие как оси X, Y и Z, используются для поступательного движения, в то время как две другие оси, обычно называемые осями B и C, используются для наклона или полного вращения инструмента или рабочей стойки в зависимости от особенности станка с ЧПУ.

5-осевая обработка с ЧПУ является подходящим методом для обработки поверхности крюка, обработки необычной формы, полой обработки, наклонного отверстия и т. д. В то время как 5-сторонняя обработка аналогична 3-осевой обработке, но более функциональна. Он может обрабатывать только пять сторон, но не может добиться какой-либо специальной обработки за один установ.

Процедура программирования 5-осевых станков с ЧПУ очень похожа на традиционные 3-осевые станки с ЧПУ, в которых сначала пользователь создает CAD-модель желаемого продукта. Затем программа сгенерировала соответствующий G-код для модели детали. Однако 5-осевые станки с ЧПУ включают угловые значения в дополнение к осевым значениям, что делает G-код немного более сложным. Углы определяются в зависимости от конфигурации стола и головки 5-осевого станка с ЧПУ.

Инструменты, используемые в 5-координатных станках, также модернизируются с точки зрения их геометрии и формы. Более быстрые формы и геометрия режущих инструментов дают лучшие результаты в виде допусков и посадок конечных изделий. Однако тип материалов по-прежнему аналогичен обычным методам, которые зависят от прочности режущего материала.

Бонус:

1. 5-осевая обработка или пятиосевая обработка иногда обозначаются просто 5X CNC-обработкой.
2. В реальном заказном производстве 90 % работы выполнялось 5-осевыми станками, а на самом деле только 5-сторонними (только позиционирование). Ты знаешь почему? Из-за конструкции и фактических требований к деталям функция пятиосевой связи не задействована. Вот почему люди путают 5-осевую обработку с ЧПУ и 5-стороннюю обработку.

Цены на 5-осевые станки с ЧПУ

Цены на 5-осевые станки с ЧПУ, как правило, очень высоки и сильно различаются в зависимости от характеристик и типа станка с ЧПУ. Стоимость варьируется от 10 000 до 500 000 долларов в зависимости от различных факторов. Однако небольшие предприятия с низкими производственными мощностями могут пользоваться услугами такой инновационной техники по почасовой ставке. Компании, производящие 5-осевые станки с ЧПУ, обычно предоставляют такие индивидуальные решения для 5-осевой обработки с ЧПУ

Типы конфигурации для 5-осевого обрабатывающего центра

Стол-стол, головка-стол и головка-головка являются примерами распространенных комбинаций 5-осевых станков с ЧПУ.

Первая конфигурация представляет собой конфигурацию стол-стол, также характеризуемую как станок с цапфовым столом. Обе поворотные оси содержатся в поворотном столе, а головка всегда неподвижна, вращая деталь на столе. Эта установка основана на стандартном 3-осевом станке с ЧПУ с двумя поворотными осями, используемыми для позиционирования заготовки в желаемой ориентации. Станок с ЧПУ с цапфой обеспечивает лучшие возможности подрезки, больший объем работы, а также лучшую скорость и долговечность. Станок с поворотной или шарнирной головкой, доступный в конфигурациях головка-головка или головной стол, является второй 5-осевой конфигурацией станка.

В отличие от станка с цапфой и головкой, где голова выполняет все вращения, стол статичен. Станок с головным столом, но с другой стороны, состоит из наклоняемой головки и вращающегося стола, что позволяет использовать более короткие или более стандартные инструменты. Машины с поворотной головкой могут перемещать головку инструмента вокруг блока, чтобы вписаться в небольшие пространства. Поворот шпинделя настраивает оси вращения, чтобы более тяжелые материалы можно было легко обрабатывать и формовать на 5-осевых станках с ЧПУ.

Почему стоит перейти на 5-осевую обработку с ЧПУ?

Преимущества 5-осевых станков с ЧПУ огромны. Эти машины используются в различных производственных группах, таких как медицинские инструменты, для которых требуются очень гладкие и сложные формы, аэрокосмическое оборудование, для которого требуется высококачественная обработка поверхности и гладкие концы, другие сектора, которые требуют жестких допусков и производства продукции в больших количествах.

Одной из основных потребностей процесса 5-осевой обработки является гибкость для выполнения процессов вычитания и получения тех сложных геометрий, которые довольно сложно получить с помощью обычной 3-осевой обработки с ЧПУ. Например, когда нам нужны операции резки, сверления и нарезания резьбы одновременно на разных сторонах куска материала под разными углами, то простой станок с ЧПУ требует для этого больших усилий. Пользователь должен изменить положение задания, чтобы создать углы на протяжении всего процесса резки, если он использует простой процесс обработки с ЧПУ. Для этого потребуется много времени и усилий. Именно здесь 5-осевые станки с ЧПУ эффективно завершают работу.

5-осевой станок с ЧПУ может создавать такие формы и углы за один проход, что сокращает время и усилия с повышением точности и качества обработки поверхности. Когда достигаются различные формы и геометрия, а время выполнения заказа сокращается, это увеличивает объем производства при равномерном производстве смеси. В таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и другие подобные отрасли, которые требуют, чтобы их продукты были высокоточными и точными профилями, 5-осевая обработка подходит лучше всего. Поскольку участие человека в процессе обработки уменьшается, высокие допуски и стандарты достигаются на 5-осевых станках с ЧПУ. Любой, у кого есть подходящая машина с хорошими знаниями CAD (автоматизированного проектирования) и выбором материалов, может использовать 5-осевые станки с ЧПУ для создания своей продукции помимо производства компании.

Преимущества 5-осевой обработки с ЧПУ

Дойдя до этого места, мы можем сделать следующие выводы о преимуществах 5-осевых станков с ЧПУ:

<ол тип="1">

Сократить время выполнения заказа и увеличить скорость производства.

Повысить точность и качество обработки

Умение создавать сложные геометрические формы и формы

Расширить производственные мощности

Замените различное обрабатывающее оборудование одним 5-осевым станком с ЧПУ.

Уменьшите количество потенциальных ошибок на каждом этапе процесса обработки.

Увеличение срока службы благодаря автоматическому выбору инструмента и оптимизированной скорости резания.

Высококачественная обработка торцевой поверхности благодаря снижению вибрации на 5-осевых станках с ЧПУ.

Программирование 5-осевого станка с ЧПУ

Процедура создания G-кода для станка с ЧПУ начинается с модели САПР, разработанной в любом программном обеспечении для моделирования. Затем модель САПР обычно преобразуется в алгоритм, то есть в G-код, который содержит всю необходимую информацию, такую ​​как скорость шпинделя, подача и осевые перемещения режущих инструментов. Алгоритмы, используемые для управления высокоскоростным режущим инструментом 5-осевых станков с ЧПУ, мало чем отличаются от обычного G-кода 3-осевой обработки. Однако перемещение режущего инструмента под разными углами или наклонное положение стола требует информации об углах подачи и траекториях кривизны.

При программировании по 5-оси у нас есть две возможности управления вращательными движениями и позициями. Мы можем использовать углы поворота или векторы инструментов для вывода данных. Векторы инструментов — это в основном команды, развернутые в конце осей X, Y и Z, которые дают информацию инструменту для поворота или наклона на определенный угол. Приложение уникально для каждой отдельной настройки станка из-за использования векторов инструментов IJK. Станку разрешено использовать любые имеющиеся у него оси для позиционирования инструмента в заданное положение и угол наклона, поскольку он не управляет какой-либо конкретной выноской оси (A, B или C). Такая гибкость позволяет совместно использовать одну и ту же запрограммированную деталь на нескольких станках в цеху независимо от конфигурации станков.

Существуют различные комплекты программного обеспечения для программирования ЧПУ, которые можно использовать для создания G-кода, используемого на 5-осевых станках с ЧПУ. Такие программы, как Autodesk, Mastercam, Siemens NX, PowerMill и Edgecam, чаще всего используются для программирования 5-осевых станков.

Этапы, которые необходимо учитывать при выполнении 5-осевой обработки с ЧПУ

• Убедитесь, что скорость обработки станка с ЧПУ достаточна для управления траекторией режущего инструмента, управляемой G-кодом, загруженным на станок с ЧПУ.
• Для выполнения полнофункциональных операций с ЧПУ также убедитесь, что функции просмотра вперед позволяют станку с ЧПУ выполнять расчеты быстрее.
• Выберите лучшую систему крепления инструмента для процесса обработки с ЧПУ, которая обеспечивает движение инструмента без вибраций при создании профиля на материале.
• Контролируйте скорость подачи во время работы, чтобы обеспечить долговечность режущего инструмента. Контроль скорости режущих инструментов на различных материалах является основным ключом к увеличению срока службы режущего инструмента.
• Еще один очень важный фактор, на который следует обратить внимание, — это регулирование температуры шпинделя с помощью надлежащей охлаждающей жидкости. Следовательно, используются различные смазочные материалы или водоструйные системы, чтобы поддерживать низкую температуру кончика режущего инструмента и удалять лом из положения режущего инструмента.
• Кроме того, прежде чем приступить к изготовлению вашей заготовки непосредственно на 5-осевом станке с ЧПУ, лучше выполнить моделирование траектории движения инструмента, которое может гарантировать, что правильный процесс выполняется с правильными результатами.

Режущие инструменты для обработки с ЧПУ

Материал режущих инструментов, используемый для резки или придания формы работе, выполняемой на 5-осевых станках с ЧПУ, не отличается от 3-осевых станков с ЧПУ. Тем не менее, станции крепления инструмента совершенно другие, и возможности смены инструмента в 5-осевом ЧПУ значительно улучшены. Они также включают в себя автоматическую смену заготовок или автоматическую смену поддонов, что сокращает взаимодействие человека с режущим инструментом и материалом в процессе производства. Эта гибкость также позволяет производить большое количество или малые объемы, что повышает эффективность любой производственной компании. При 5-осевой обработке с ЧПУ в магазине автоматической смены инструмента имеется от 60 до 120 инструментальных позиций. Большее количество инструментальных станций обеспечивает корректировку работы над достаточно сложными конструкциями.

Выбор материала режущего инструмента зависит от различных факторов, например, материалы инструмента должны быть на 40–60 процентов прочнее, чем материал, с которым он работает. Точно так же он должен иметь высокую теплопроводность при низком коэффициенте трения. Кроме того, изготовление материалов режущего инструмента должно быть легким, чтобы к ним можно было легко получить доступ. Некоторые из режущих материалов, используемых при обработке с ЧПУ, приведены ниже:

Углеродистая сталь

Этот материал является наиболее популярным режущим материалом, используемым в станках с ЧПУ, из-за его доступности и низкой стоимости. Он содержит небольшое количество марганца и кремния с содержанием углерода от 0,6 до 1,5%.

Быстрорежущая сталь

Этот материал является вторым наиболее широко используемым в обработке с ЧПУ из-за его долговечности и высокой износостойкости. Он содержит вольфрам, хром, молибден с разумным количеством углеродистой стали.

Твердые сплавы

Эти материалы используются для очень высокоскоростных операций по резке материалов, поскольку этот материал обладает высокой термостойкостью и может выдерживать температуру до 1000 градусов по Цельсию. В его состав входят в основном вольфрам, титан и тантал.

Керамика

Этот материал химически инертен и не подвергается коррозии, поэтому он может служить дольше по сравнению с металлическими режущими инструментами в агрессивных средах. Эти инструменты даже в десять раз быстрее, чем HSS. Их материал в основном состоит из нитрида кремния и оксида алюминия.

Другие материалы режущего инструмента включают алмазный наконечник, нитриды бора или металлокерамику.

Геометрия режущего инструмента

5-осевые режущие инструменты немного отличаются от обычных, поскольку они подвергаются резке под углом, поэтому их форма должна быть более гибкой для выполнения работы.

Концевые фрезы: Это вращающиеся режущие инструменты, которые можно использовать для удаления материалов, особенно на 5-осевых станках с ЧПУ. Концевая фреза, как и сверло, используется для более многоцелевых операций обработки. Концевые фрезы — это боковые режущие инструменты, которые режут в любом направлении, в отличие от сверл, которые могут резать материал в осевом направлении. Различные категории концевых фрез:

Концевые фрезы со сферическим концом: Этот тип концевой фрезы имеет идеальное трехмерное контурное действие, которое создает криволинейные профили высшего уровня. Наклон оси инструмента позволяет канавкам захватывать материал, оттягивая его от детали, а не толкая, в результате чего он нарастает на себя, фрезу и поверхность детали.

V-биты: Они также являются своего рода концевыми фрезами и обычно доступны в двух вариантах:90 ^o или 60 ^о это полностью зависит от требуемой депрессии на изготавливаемый материал.

Многозубые концевые фрезы: Когда на режущем инструменте задействовано больше кромок с большим количеством канавок, процесс обработки может поддерживать более высокие скорости и подачи. Кроме того, дополнительные канавки увеличивают режущую поверхность инструмента, что увеличивает срок его службы. Эти преимущества дополняются значительно более высокими скоростями съема металла, лучшим качеством поверхности и контролем общих затрат.

Спиральные сверла: Этот режущий инструмент имеет две канавки с двух сторон для удаления материала с работы. Это наиболее распространенный тип режущих инструментов, используемых при обработке с ЧПУ. Он состоит из трех основных частей, таких как другие режущие инструменты:хвостовик, корпус и режущая кромка.

Цены на 5-осевые станки с ЧПУ

Стоимость покупки 5-осевого станка с ЧПУ сильно различается. Он может варьироваться от одной тысячи долларов до пятисот тысяч долларов. Цена зависит от размера, характеристик и типа станка с ЧПУ. Вот некоторые важные факторы, влияющие на изменение цен на 5-осевые станки с ЧПУ:

• Тип материала обрабатываемой детали, т. е. сталь, алюминий, титан или другие материалы.
• Конструкция станка с ЧПУ типа цапфового или поворотного типа
• Категория оси, например 3+2, 4+1 или полный 5-осевой станок с ЧПУ.
• Размер станка и другие характеристики, такие как вместимость инструмента и мощность шпинделя.

Ниже приведено простое сравнение различных типов 5-осевых станков с ЧПУ:

• 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ 3+2 может стоить от 35 000 до 200 000 долл. США.
• 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ цапфового типа стоит от 200 000 до 500 000 долл. США.
• 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ с поворотной головкой стоит почти 150 000–500 000 долларов США.
• Цены на 5-осевые мини-фрезерные станки с ЧПУ варьируются от 3 000 до 10 000 долларов США.
• Небольшой 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ 3+2 можно приобрести по цене от 25 000 до 40 000 долл. США.

Как правило, цены на 5-осевые станки с ЧПУ довольно высоки, но любой, кому требуются услуги 5-осевых станков с ЧПУ, также может заказать индивидуальное производство с ЧПУ с почасовой оплатой.

Специальные услуги по 5-осевой обработке с ЧПУ

Потребность в 5-осевой обработке с ЧПУ выросла во всем мире из-за ее гладкой обработки, точных допусков и меньших затрат времени. Однако для мелкосерийного производства станки с ЧПУ могут быть очень затратными для покупки и не получить максимум от станка с ЧПУ, когда работы недостаточно или он вам не нужен в течение длительного времени. Так, крупные компании или производители также предоставляют услуги по обработке с ЧПУ. Услуги оплачиваются почасово. Цены за почасовое использование 5-осевых станков опять же могут различаться в зависимости от типа станка с ЧПУ. Тем не менее, получая эти услуги, клиент получает индивидуальные решения и индивидуальное производство деталей. Стоимость услуги 5-осевой обработки с ЧПУ может составлять от 50 до 200 долларов США, о чем можно договориться и напрямую обратиться к поставщику услуг.

Заключение

5-осевая обработка с ЧПУ на самом деле отличается от 5-сторонней обработки с ЧПУ. Существует 5 различных типов 5-осевых станков с ЧПУ. С профессиональной точки зрения многоосевая обработка, такая как обработка 3+2 и обработка 4+1, является либо ПОЛНОЙ 5-осевой обработкой. То, что они могут сделать, это 5-сторонняя обработка. Но обработка ЧПУ 4+1 более эффективна, чем обработка 3+2.