5-osni CNC stroj v primerjavi s 3-osnim CNC strojem: ključne razlike v natančnosti in učinkovitosti

Razlika v natančnosti #1: Število nastavitev

Eden največjih dejavnikov, ki prispeva k variaciji dimenzij, je ponavljajoča se nastavitev. Razmislite o aluminijastem letalskem nosilcu z merami 180 mm × 120 mm × 80 mm, ki vsebuje žepe na zgornji površini, stranske luknje, poševne pritrdilne površine in reže zadaj. Na 3-osnem stroju lahko operaterji izvedejo štiri ločene nastavitve.

Potek dela zahteva vpenjanje zgornje ploskve, obdelavo zgornjih elementov, vrtenje obdelovanca, ponovno-vpenjanje stranske ploskve, ponovno -vzpostavitev delovnega koordinatnega sistema in obdelavo stranskih lukenj. Vsaka nastavitev uvaja različico poravnave. Tudi če ponovljivost vpenjala ostane znotraj ±0,02 mm, se lahko kumulativna napaka med več operacijami poveča.

5-osni stroj samodejno vrti obdelovanec. Operater enkrat vpne komponento in izvede vse obdelovalne operacije znotraj istega koordinatnega sistema. Stroj ohrani geometrijske odnose, ker obdelovanec ostane fiksen.

Razlika v natančnosti #2: Upogibanje orodja

Do upogiba orodja pride, ko rezalne sile upogibajo orodje med odstranjevanjem materiala. Količina upogiba se poveča, ko se poveča previs orodja. Na primer, votlina z globino 120 mm lahko zahteva dolgo čelno rezkalo na 3-osnem stroju. Dolga orodja se pod obremenitvijo upogibajo, povzročajo tresljaje in ustvarjajo zožene stene. Pri obdelavi nerjavečega jekla 316 ali titanove zlitine Ti-6Al-4V postanejo rezalne sile znatno višje od tistih, ki se pojavljajo pri aluminiju.

5-osni stroj vrti obdelovanec za boljši dostop do orodja. Namesto da bi orodje razširil 120 mm v votlino, stroj nagne obdelovanec in omogoči krajši rezkar, da doseže isto funkcijo. Krajše orodje je odporno na upogibanje in ohranja dimenzijsko doslednost. Ta strukturna prednost povzroči merljive izboljšave ravnosti sten in natančnosti obrisov.

Razlika v natančnosti #3: Konzistenca površinske obdelave

Končna obdelava površine je odvisna od kota vpetja orodja in stabilnosti rezanja. Pri obdelavi ukrivljenih površin na 3-osnem stroju se lahko rezilo dotakne materiala pri nenehno spreminjajočih se položajih vzdolž polmera orodja. To lahko povzroči neenakomerne madeže pokrovače, valovitost površine in dodatne zahteve za poliranje.

5-osni stroj nenehno prilagaja orientacijo orodja, da ohranja nadzorovan kontaktni kot med odstranjevanjem materiala. Za kalupno votlino s prosto oblikovano površino 3-osna obdelava pogosto zahteva končno obdelavo s krogličnim vrhom z majhnimi koraki-nad vrednostmi, medtem ko 5-osna obdelava omogoča nagibanje orodja in ohranjanje optimalnega vpetja. S tem se zmanjšajo površinske nepravilnosti in zmanjša število končnih postopkov.

Razlika v natančnosti #4: Geometrijska natančnost na kompleksnih funkcijah

Številne industrijske komponente vsebujejo značilnosti, ki se prepletajo, kot so turbinske lopatice, impelerji, medicinski vsadki in kalupni vložki. Te komponente vsebujejo več površin, ki morajo vzdrževati natančna razmerja med položaji. Na 3-osnem stroju lahko vsaka funkcija zahteva ločene nastavitve, zaradi česar je težko vzdrževati geometrijska razmerja, ko se število nastavitev poveča.

5-osni stroj vzdržuje eno samo referenčno koordinato med obdelavo in nadzoruje vse lokacije funkcij znotraj enega sinhroniziranega sistema gibanja. To zmanjša akumulirano variacijo položaja. Za komponente, ki vsebujejo sestavljene kote in ukrivljene geometrije, je izboljšava lahko pomembna.

Razlika v učinkovitosti #1: Čas nastavitve

Učinkovitost proizvodnje ni določena samo s hitrostjo vretena; čas nastavitve pogosto porabi velik del celotnega časa izdelave. Razmislite o majhni{1}}serijski proizvodnji dvajsetih vložkov za kalupe, pri čemer vsak vložek zahteva štiri vpenjala, tri poravnave in več ciklov sondiranja. 3-osni stroj lahko porabi več časa za pripravo obdelovanca kot za dejansko rezanje kovine. 5-osni stroj zmanjša nastavitvene operacije. Ker stroj samodejno vrti obdelovanec, operaterji porabijo manj časa za namestitev vpenjal, poravnavo obdelovancev in vzpostavljanje koordinatnih sistemov. To zmanjšanje postaja vse pomembnejše za proizvodnjo prototipov in visoko-kombinirano nizko-serijsko proizvodnjo.

Razlika v učinkovitosti št. 2: Zahteve glede napeljave

Napeljave povečujejo stroške in zapletenost. 3-osni stroj pogosto zahteva vpenjala po meri, kot so vpenjala za nagrobnike, kotne plošče in vpenjalni sistemi po meri za izpostavljanje različnih površin obdelovanca. Vsako vpenjalo mora podpirati obdelovanec, se upreti rezalnim silam in ohraniti poravnavo. 5-osni stroj zmanjša kompleksnost vpenjala. V številnih aplikacijah eno samo vpenjalo podpira vse strojne operacije. To zmanjša proizvodne stroške napeljave, zahteve glede skladiščenja in delovno obremenitev vzdrževanja. Inženirji za nabavo bi morali naložbo v opremo upoštevati kot del skupnih stroškov lastništva stroja.

Razlika v učinkovitosti #3: Čas cikla

Čas cikla je sestavljen iz časa nastavitve, menjave orodja, časa rezanja in časa pregleda. 3-osni stroj lahko hitro dokonča odstranitev materiala, vendar še vedno zahteva dodatne operacije. Na primer, del, ki vsebuje šest kotnih lukenj, lahko zahteva ločene spremembe vpenjal, ročno prestavljanje in dodatna vrtanja. 5-osni stroj vrta te funkcije brez prekinitve obdelovalnega cikla. Ko se zapletenost delov povečuje, postaja časovna razlika cikla bolj opazna, zlasti v proizvodnji letalskih in medicinskih komponent.

Razlika v učinkovitosti #4: Izkoriščenost orodja

Uporaba orodja vpliva na produktivnost in stroške orodja. Pri obdelavi globokih votlin na 3-osnem stroju so pogosto potrebni dolgi rezkarji, ki zahtevajo manjše podajalne hitrosti, manjšo globino reza in dodatne zaključne prehode. 5-osni stroj izboljša dostop do orodja. Krajša orodja lahko bolj agresivno odstranijo material, ohranijo stabilnost rezanja in zmanjšajo vibracije. Stroj bolj učinkovito uporablja razpoložljivo moč vretena, ker se zaradi upogibanja orodja izgubi manj energije.

Aluminijaste komponente (6061, 7075)

Oba tipa strojev lahko dosežeta sprejemljive dimenzijske tolerance. Razlike v produktivnosti postanejo vidne pri obdelavi več površin. Kompleksni nosilci za vesoljsko industrijo imajo običajno koristi od 5-osne obdelave, medtem ko preproste plošče in ohišja pogosto ostanejo ekonomični pri 3-osni opremi.

Komponente iz nerjavečega jekla (304, 316)

Materiali ustvarjajo večje rezalne sile, zaradi česar je upogib orodja kritičen dejavnik. Sposobnost 5-osnega stroja, da zmanjša previs orodja, bistveno izboljša dimenzijsko stabilnost.

Komponente iz titana (Ti-6Al-4V)

Titanove zlitine koncentrirajo toploto blizu rezalnega roba, zato so stabilni pogoji rezanja kritični. Krajše orodje, ki ga omogoča 5-osno pozicioniranje, pomaga nadzorovati vibracije in rezalne obremenitve, zmanjšuje obrabo orodja in izboljšuje doslednost med dolgimi cikli obdelave.

Izberite 3-osni stroj, če deli vsebujejo:

• Ravne površine
• Navpične stene
• Standardne luknje
• Omejena stranska obdelava

Primeri:Osnovne plošče, montažni nosilci in standardna ohišja.

Izberite 5-osni stroj, če deli vsebujejo:

• Sestavljeni koti
• Prosto oblikovane površine
• Globoke votline
• Podrezki
• Zahteve za več{0}}obdelovanje

Primeri:Propelerji za letalstvo, turbinske lopatice, medicinski vsadki, jedra kalupov za brizganje in komponente robotskih sklepov.