Модернизация цеха: переход с 3-осевых на 5-осевые станки с ЧПУ для повышения точности

Будь вы владельцем 3-осевого вертикального machining-центра или работаете на нем весь день, вы, вероятно, довольно довольны им. При правильном оснащении и немного воображения с этой технологией можно изготовить практически всё. VMC дешевле comparable по размеру горизонтальных или 5-осевых центров, не требуют специальных приспособлений или башенок. Наконец, операторов и наладчиков для VMC на рынке больше, чем специалистов, знакомых с 4- и 5-осевыми станками.

Зачем нарушать устоявшийся порядок, глядя на что-то новое? Главная причина — обеспечить высокую производственную отдачу, качество продукции и оптимальную работу станков и инструментов — и заставить клиентов снова и снова заказывать у вас детали.

Может, вы слышали, что цех через дорогу только что установил красивый новый 5-осевой станок, и у вас есть предчувствие, что один из ваших клиентов ведет с ними переговоры. Вы могли также заметить за последние годы, что по мере усложнения конструкций деталей и материалов сроки выполнения заказов и объемы партий неуклонно сокращаются. Вы также можете удивляться, как ваши конкуренты удерживаются на плаву, котируя детали так дешево. Сложив всё вместе, получается ситуация, кричащая о необходимости инновационного и гибкого решения для обработки.

Мы подробнее рассмотрим, как многоосевые станки оказывают влияние — и почему стоит изучить их для производителей любого масштаба.

Аргументы в пользу сложности 4- и 5-осевых machining-центров

Этот конкурентный сценарий все чаще встречается в широком спектре машиностроительных цехов, но особенно для тех, кто производит — или хочет производить — авиакосмические и медицинские детали, где сложность и труднообрабатываемые материалы идут рука об руку. Возможно, пришло время сменить традиционное мышление VMC на подход, предлагающий дополнительные оси, большую пропускную способность и лучшее качество деталей. Если вы думаете об обновлении, станок с большим числом осей может сэкономить время и усилия по всему спектру повторяемых операций, что в конечном итоге повысит выпуск деталей с сохранением качества. Вот как:

4- и 5-осевые станки сокращают НЗП и сроки выполнения

На 3-осевом machining-центре для завершения ортогональной детали, такой как гидравлический коллектор или корпус электроники, часто требуется до шести операций — по одной для каждой стороны. Это означает увеличение незавершенного производства и сроков выполнения, дополнительную манипуляцию деталями, больше возможностей для повреждения детали в ожидании следующей операции и большие шансы на изменение ревизии или отмену заказа.

4- и 5-осевые станки требуют меньше времени на наладку и меньше оснастки

После первой операции на VMC — обычно выполняемой в тисках токаря — каждый последующий шаг обработки потребует какой-то приспособления. Этот подход затратен в нескольких аспектах: есть время на проектирование и изготовление каждого приспособления, но также есть время наладки для каждой отдельной операции, не говоря уже о хранении и учете всего этого оснащения. Приспособления, простыми словами, дороги.

Общее качество детали выше

Также есть вопрос качества детали. Когда детали выполняются «в одной установке», нет потери точности из-за накопления допусков между операциями, нет вариаций в том, как один оператор устанавливает деталь по сравнению с другим, или возможностей для неправильной установки. Нет необходимости держать более жесткие допуски, чем требует чертеж — отверстие, которое вы планировали использовать для позиционирования на следующей операции, может обрабатываться как любая другая особенность детали.

Улучшение чистоты поверхности, более долгий срок службы инструмента

5-осевые machining-центры позволяют ориентировать деталь в наиболее выгодном для обработки положении. Как правило, это означает, что длина режущего инструмента может быть короче, что, в свою очередь, обеспечивает большую жесткость, более долгий срок службы инструмента и улучшенную чистоту поверхности. Скорости и особенно подачи обычно также могут быть увеличены, повышая производительность. И потому что легче держать заготовку и резак перпендикулярно друг другу, срок службы инструмента и производительность еще больше улучшаются.

Итог? Дополнительные оси станка означают более высокую прибыль и больше возможностей для роста компании. Да, потребуются инвестиции — есть оснастка станка, обновление CAD/CAM, новое оснащение, обучение программистов и операторов — и может потребоваться перераспределение ответственности. Но в конце дня 4-осевой горизонтальный или 5-осевой вертикальный центр предлагает явные преимущества перед конвенциональной 3-осевой парадигмой.

Хотите узнать больше об эволюции станков с ЧПУ? Ознакомьтесь со статьей «Что нужно знать о многоосевой обработке с ЧПУ».

Многоосевая обработка: не только для авиакосмических или медицинских деталей

Подождите: все могут согласиться, что 5-осевые станки идеально подходят для изготовления лепных поверхностей, встречающихся на лопатках турбин, коленных имплантах и полостях форм. Проблема в том, что вы, возможно, не производите ничего из этого, поэтому нет необходимости инвестировать в возможности 5-осевой одновременной обработки для более простой работы в вашем цехе, верно?

Это может быть правдой, но помните: даже если вы думаете, что не требуете 5-осевого одновременного движения, это не значит, что вы не выиграете от 5-осевой позиционировки, также известной как 3+2. Также не меняется факт, что наличие дополнительных осей станка в целом коррелирует с преимуществами: меньше НЗП, уменьшенная манипуляция деталями, более короткие сроки, ниже затраты на наладку и оснастку, больше срок службы инструмента и лучшие детали — независимо от того, какие детали обрабатываются.

Заинтересованы? Подготовьтесь. Существует несколько различных типов 5-осевых станков, включая консольно-вращательные и качающе-вращательные конфигурации. Часто лучший способ определить, какой лучше для вашего конкретного набора деталей — настаивать на пробных резках. Вы также захотите ознакомиться с опциями 5-осевых станков, такими как контроль центра режущего инструмента (TCP), который, как следует из названия, отслеживает центр инструмента при сложных движениях и имеет автоматическое безопасное отодвижение для легкого извлечения инструментов, засунутых глубоко в наклонную заготовку. Наконец, вы захотите пересмотреть свою технологию обработки деталей — использование 3-осевого подхода на 5-осевом маловероятно даст желаемые результаты.

Каков был ваш опыт с многоосевой обработкой, такой как 4- или 5-осевые центры? Поделитесь своим опытом.