3‑осевая, 4‑осевая и 5‑осевая ЧПУ обработка: ключевые различия

Изготовление и обработка деталей под управлением компьютера называется ЧПУ обработкой. ЧПУ обработка — это автоматическое удаление материала станками с числовым программным управлением (ЧПУ) для придания заготовке требуемой формы и размеров. Обычно используются пластик или металл, и после завершения обработки получается готовое изделие.

Этот процесс также известен как субтрактивное производство. Для управления движением режущего инструмента обычно требуется компьютерное приложение.

Основные типы станков с ЧПУ

Процессы ЧПУ обработки включают наиболее распространенные фрезеровку и токарную обработку, а также шлифовку, электроэрозионную обработку и др.

ЧПУ фрезеровка

ЧПУ фрезеровка — это применение вращающегося инструмента к поверхности заготовки с движением по 3, 4 или 5 осям. Она позволяет быстро изготавливать детали со сложной геометрией и высокой точностью из металлов или термопластов.

Станок с ЧПУ для фрезеровки — это автоматическое оборудование, разработанное на базе универсального фрезерного станка. Технология обработки и структура во многом схожи. Станки делятся на две категории: без магазина инструментов и с магазином инструментов. Станки с магазином инструментов также называют machining centers (обрабатывающими центрами).

ЧПУ токарная обработка

ЧПУ токарная обработка используется для изготовления деталей с цилиндрическими элементами. Заготовка вращается на валу и контактирует с точным режущим инструментом, образуя скругленные края, радиальные и осевые отверстия, канавки.

Преимущества ЧПУ обработки

По сравнению с традиционной ручной обработкой, ЧПУ более эффективно. При правильном коде и соответствии проекту точность готовых размеров высока, а погрешность минимальна.

ЧПУ производство — идеальный метод для быстрого прототипирования. Его также используют для серийных изделий и компонентов, но обычно это целесообразно только при малых объемах и коротких сериях.

Многоосевая ЧПУ обработка

ЧПУ обработка подразумевает использование вращающихся инструментов для удаления материала. Заготовка остается неподвижной, инструмент движется к ней, или заготовка подается в станок под заданным углом. Чем больше осей движения у станка, тем быстрее и сложнее может быть процесс формирования.

3‑осевая ЧПУ обработка

3‑осевая обработка остается одной из самых популярных и широко используемых технологий. Заготовка неподвижна, вращающийся инструмент режет по осям X, Y и Z. Это относительно простая форма ЧПУ обработки для изделий с простой структурой. Она не подходит для сложных геометрий или деталей со сложными элементами.

Поскольку резание возможно только по 3 осям, скорость обработки может быть ниже, чем на 4‑ или 5‑осевых станках. Может потребоваться ручная переустановка заготовки для получения нужной формы.

4‑осевая ЧПУ обработка

В 4‑осевой обработке к движению режущего инструмента добавляется четвертая ось, позволяющая вращение вокруг оси X. Теперь имеются четыре оси: X, Y, Z и A (вращение вокруг X). Большинство 4‑осевых станков также позволяют вращать заготовку (ось B), благодаря чему станок может работать и как фрезерный, и как токарный.

Точнее: 4‑осевая ЧПУ обработка означает четырехосевую интерполяцию. Станок должен иметь четыре управляемые оси, способные к одновременной интерполяционной обработке — т.е. синхронное управление всеми четырьмя осями. Движение происходит по траектории от начальной точки к конечной, все оси стартуют и останавливаются одновременно, а скорость рассчитывается контроллером как результирующая по программируемой скорости.

Для 4‑осевого обрабатывающего центра это X, Y, Z плюс вращательная ось A (может быть также ось B или C). Оси A, B, C соответствуют вращению вокруг X, Y, Z соответственно. Обычно четвертая ось — это A (вращение вокруг X) или B (вращение вокруг Y), в зависимости от монтажа на станке. Эта ось может двигаться независимо и интерполироваться с одной, двумя или всеми четырьмя осями одновременно.

Некоторые станки имеют четыре оси, но они могут двигаться только автономно (как индексные оси) — это «4 оси, 3 интерполяции». Аналогично, станок с 4‑осевой интерполяцией может иметь всего 5 и более осей, но максимум 4 интерполируются одновременно.

Если нужно сверлить отверстия на боковой поверхности цилиндрической детали, 4‑осевая обработка — оптимальный выбор. Это значительно ускоряет процесс и обеспечивает высокую точность.

5‑осевая ЧПУ обработка

5‑осевая обработка имеет дополнительную вращательную ось по сравнению с 4‑осевой. Пятая ось — вращение вокруг оси Y, также известная как ось B. Заготовка на некоторых станках также может вращаться, иногда это называют осью B или C.

Благодаря высокой универсальности 5‑осевая ЧПУ обработка применяется для изготовления сложных высокоточных деталей: медицинских имплантатов (протезов, костей), деталей для нефтегазовой отрасли, авиакосмических компонентов, военной продукции.

Как выбрать: 3‑, 4‑ или 5‑осевую ЧПУ обработку?

3‑, 4‑ и 5‑осевая обработка не сопоставимы напрямую. Аналогия с покупкой автомобиля: суперкар, грузовик или семейный седан — выбор зависит от бюджета, задач, условий эксплуатации.

Точно так же 3‑ и 4‑осевые станки имеют свои ниши. Некоторые детали экономичнее делать на 3‑осевом, другие требуют 4‑осевой, а на 3‑осевой их не сделать. Но большинство деталей реально обрабатываются на 3‑осевых станках. К тому же 4‑осевые станки дороже. Рационально: начните с 3‑осевого, а при росте задач — расширяйте парк. Или сразу купите 4‑осевой — он справится и с 3‑осевыми, и с 4‑осевыми задачами.

В любом случае, вам не обязательно решать это самостоятельно. Компания JTR предоставляет профессиональные услуги ЧПУ обработки. Сообщите нам ваши требования, и мы организуем производство. Свяжитесь с нами для подробностей.