Пять осей ценны только тогда, когда деталь их использует. Плоская пластина с отверстиями на верхней стороне не становится лучше от того, что устанавливается на более сложный станок. С диском, рабочим колесом, глубокой полостью или корпусом с наклонными поверхностями ситуация может быть иной: меньшее количество переналадок, более короткие инструменты и лучший доступ могут оправдать дополнительные инвестиции.
Полезное сравнение 3-осевых и 5-осевых обрабатывающих центров начинается с доступа инструмента. Отметьте каждую деталь на чертеже и выясните, может ли режущий инструмент достичь ее с одной стороны. Затем посчитайте количество оборотов и перезажимов, необходимых для обработки детали. Это покажет, решает ли дополнительное вращательное движение повторяющуюся производственную проблему или просто увеличивает закупочную цену.
Данное руководство предназначено для инженеров и покупателей, выбирающих между стандартным вертикальным станком, 3+2-позиционным процессом и возможностью одновременной обработки по пяти осям. В нем рассматриваются характеристики готовой детали, риски переналадки, объем работы по программированию и стоимость одного качественного компонента.
Трехосевой против пятиосевого обрабатывающего центра: краткий ответ
- Выберите три оси для пластин, кронштейнов, оснований пресс-форм, приспособлений и деталей, которые изготавливаются преимущественно сверху.
- Рассмотрим обработку по схеме 3+2, когда деталь имеет несколько наклонных поверхностей, но каждая операция резки может быть выполнена при зафиксированных вращательных осях.
- Рассмотрите возможность одновременной пятиосевой обработки, когда необходимо изменять ориентацию инструмента во время резания, или когда сложные поверхности и глубокий доступ делают целесообразным использование инструментов меньшей длины.
- Сравните полный маршрут, если деталь можно изготовить любым из способов. Время на переналадку, контроль качества, стоимость оснастки, планирование и годовой объем производства могут повлиять на финансовый результат.
Пятиосевой станок не обязательно быстрее. Он может тратить больше времени на вычисления и перемещение при обработке простой детали. Его преимущество проявляется, когда две вращающиеся оси упрощают ручную обработку, улучшают доступ или обеспечивают более точную ориентацию инструмента при резке.
Что именно меняют оси?
Трехосевой обрабатывающий центр перемещается вдоль осей X, Y и Z. Инструмент приближается к заготовке из одной фиксированной ориентации, обычно над столом на вертикальном станке. Для обработки боковых элементов требуется ручное вращение детали или использование дополнительной оси вращения.
Пятиосевой обрабатывающий центр добавляет две оси вращения. В зависимости от конструкции станка, могут вращаться стол, головка или и то, и другое. В обзоре осей в пятиосевой обработке от Autodesk объясняются три линейные оси и два дополнительных направления вращения.
Главное преимущество — это ориентация. Фреза может приближаться к другой грани, не требуя от оператора удаления заготовки. При одновременной пятиосевой обработке ориентация может продолжать меняться во время резания инструмента.
При принятии решения следует руководствоваться геометрией детали.
Проведите линию от каждой обработанной детали в направлении, в котором должен приближаться инструмент. Если большинство линий направлены вверх, то трехкоординатная обработка является оптимальным вариантом. Если линии направлены в разные стороны, для обработки может потребоваться поворотный стол, несколько зажимных приспособлений или пятикоординатное перемещение.
Глубокие полости заслуживают особого внимания. Для работы с неподвижным вертикальным инструментом может потребоваться длинный держатель и длинная фреза, чтобы достичь стенок полости. Это увеличивает риск деформации и вибрации. Наклон детали или инструмента может создать зазор для более короткой сборки, хотя необходимо проверить зону вращения и зоны столкновения.
Сама по себе сложность не требует пяти осей. Деталь может выглядеть сложной, но при этом быть изготовлена с помощью двух простых индексированных позиций. И наоборот, визуально простая деталь со строгими взаимосвязями между угловыми отверстиями может выиграть от использования одной пятиосевой конфигурации.
Сокращение времени наладки зачастую является самым веским экономическим аргументом.
Каждый переустановочный зажим добавляет этапы обработки, очистки, индикации, измерения и проверки первого изделия. Он также создает дополнительную возможность для смещения базовой точки. Когда элементы на разных поверхностях должны оставаться тесно связанными, сокращение времени на переналадку может иметь большее значение, чем скорость резки.
Представьте себе компактный кронштейн аэрокосмического типа с углублениями сверху, отверстиями с двух сторон и наклонной монтажной поверхностью. При трехкоординатной обработке может использоваться несколько приспособлений. При пятикоординатной обработке большинство элементов можно изготовить с одной базовой точки. Преимущество заключается не в том, что каждый разрез выполняется быстрее; преимущество в том, что базовая точка остается на месте детали.
Эта выгода должна повторяться. Для одного прототипа опытный оператор может вращать деталь более экономично. Для стабильного семейства деталей, выпускаемых ежемесячно, сэкономленные ресурсы могут в совокупности создать более веские основания для использования вращательной техники.
Обработка по схеме 3+2 и одновременная пятиосевая обработка — это разные вещи.
При обработке по схеме 3+2 вращающиеся оси позиционируют заготовку или головку, а затем фиксируют ее, в то время как оси X, Y и Z выполняют резку. Это полезно для обработки угловых отверстий, поверхностей и карманов, ориентация которых не требует изменения во время резки.
Одновременная пятиосевая обработка позволяет перемещать линейные и вращательные оси одновременно. Она позволяет следовать рельефным поверхностям, поддерживать ориентацию инструмента, избегать препятствий и контролировать контакт на сложных геометрических формах. Однако она также требует более сложного программирования, проверки на столкновения, постобработки, калибровки и понимания оператором процесса.
Не стоит платить за возможность одновременного выполнения операций только потому, что деталь имеет пять сторон. Попросите программиста определить, какие операции действительно требуют непрерывного вращательного движения. Для многих деталей наибольшая выгода от оптимизации процесса настройки достигается за счет позиционирования по схеме 3+2.
Вылет инструмента и качество обработки поверхности могут меняться в зависимости от ориентации.
Длинные инструменты гнутся легче, чем короткие. Они могут вибрировать, ограничивать подачу, сокращать срок службы инструмента и затруднять удержание инструмента при обработке тонких поверхностей. Пятиосевая ориентация может позволить более короткому инструменту проникать в глубокие или наклонные участки.
При обработке поверхностей сложной формы контроль угла наклона инструмента также позволяет избежать резания вблизи центра шаровой концевой фрезы, где эффективная скорость резания низка. Практическим результатом может стать более стабильная поверхность или другая стратегия пошагового резания. Это зависит от геометрии, фрезы, траектории и динамики станка, поэтому это следует проверить с помощью репрезентативного программирования или пробного резания.
Программирование и управление столкновениями. Необходим реалистичный бюджет.
Трехосевая программа обычно проще в создании, моделировании, проверке и переносе между станками. Пятиосевая обработка добавляет ограничения вращения, сингулярности, контроль центра инструмента, качество постобработки, модели приспособлений и больше возможностей для столкновений.
Поэтому при покупке станка следует провести анализ программного обеспечения и квалификации персонала. Необходимо убедиться, поддерживает ли система CAM необходимые стратегии, доступен ли проверенный постпроцессор и кто будет отвечать за будущие изменения. Моделирование должно включать в себя станок, шпиндель, держатель инструмента, приспособление и заготовку, а не только режущий инструмент.
Восстановление работоспособности оператора также имеет значение. Процесс может работать хорошо до тех пор, пока не произойдет поломка инструмента, прерывание цикла или ручной перезапуск. Команде необходим безопасный способ возвращения к программе без потери положения вращения или удара о приспособление.
Точность зависит от калибровки, крепления заготовки и приемочной детали.
Добавление вращающихся осей увеличивает геометрическую сложность управления. Станок должен знать взаимосвязь между линейными осями, центрами вращения, шпинделем, длиной инструмента, датчиком и заготовкой. Процедуры калибровки и прогрева становятся важной частью обеспечения повторяемости производства.
Пятиосевой станок может улучшить соответствие готовых деталей за счет сокращения количества переналадок, в то время как плохо откалиброванная поворотная система может создавать собственные ошибки. Трехосевой станок со стабильным зажимом заготовки может превзойти пятиосевой процесс, что еще не доказано.
Определите критерии приемки, исходя из рисков, связанных с обработкой детали. Для трехкоординатной обработки это может быть соответствие шаблону отверстий, диаметру отверстий или требованиям к плоскостности в процессе перемещения. Для пятикоординатной обработки включите элементы, проверяющие угловые положения и взаимосвязи между поверхностями. Перед началом испытаний следует пересмотреть метод контроля качества.
Сравнивайте общую стоимость процесса, а не количество осей.
| фактор стоимости | Трехосевой маршрут | Пятиосевой маршрут |
|---|---|---|
| инвестиции в оборудование | Обычно ниже | Обычно выше |
| Оборудование и настройки | Может потребоваться несколько светильников. | Может объединить несколько направлений |
| Программирование | Более широко доступны и проще доказать. | Повышенные требования к CAM-системам, постобработке, моделированию и навыкам. |
| Досягаемость инструмента | Для доступа на большие расстояния могут потребоваться длинные инструменты. | Наклон может позволить использовать более короткие инструменты. |
| Перенос опорной точки | Повышенный риск возникает при повторном зажиме детали. | Меньшее количество повторных зажимов может сохранить отношения. |
| Техническое обслуживание и калибровка | Более простая система осей | Роторные системы требуют калибровки и обслуживания. |
Оцените оба варианта на весь год. Учтите программирование, оснастку, квалификацию настройки, обработку, измерение, время цикла, контроль качества, доработку, брак, техническое обслуживание, обучение и использование оборудования. Пятиосевой станок может быть дешевле в расчете на одну качественную деталь, даже если его закупочная цена выше. Однако он может быть дорогостоящим способом сверления отверстий в пластине.
Выбирайте три направления, когда простота приносит результат.
Вертикальный трехкоординатный обрабатывающий центр — разумный выбор, если доступ к обрабатываемой детали возможен сверху, ассортимент продукции часто меняется, стандартные приспособления можно использовать повторно, а цеху необходимы широкие возможности программирования и опыт оператора.
Это также имеет смысл, когда вторичные настройки короткие и не сопряжены с высоким риском. Вторая операция с использованием тисков не обязательно является проблемой. Вопрос в том, ограничивает ли она производительность или взаимосвязи характеристик настолько, чтобы оправдать использование другого процесса.
При повторении операций управления доступом и базисными точками выберите пять осей.
Пятиосевой обрабатывающий центр становится привлекательным, когда необходимо сохранять связь между несколькими наклонными поверхностями, длинные инструменты создают нестабильность, сложные поверхности требуют изменения ориентации или сокращение времени на переналадку повторяется в ходе ценного производства.
Перед покупкой убедитесь в допустимой зоне вращения, используя реальное приспособление и инструмент. Номинальный диаметр детали не гарантирует зазора под любым углом. Ознакомьтесь с функциями контроллера, CAM-системы, постпроцессора, измерения, калибровки, моделирования столкновений и обучения в одном пакете.
Как компания Zhihe CNC сравнивает трехкоординатные и пятикоординатные маршруты.
Ассортимент продукции Zhihe CNC включает вертикальные, горизонтальные, портальные, сверлильные и резьбонарезные, фрезерные и пятиосевые обрабатывающие центры. Это позволяет инженерной команде сравнивать простой трехосевой процесс с ротационными и пятиосевыми альтернативами на основе одного и того же чертежа.
Для отдельных моделей заявленная точность позиционирования может достигать +/-0,005 мм, а повторяемость — +/-0,003 мм в зависимости от серии станка, хода и конфигурации. Для пятиосевых проектов также необходима калибровка вращения и соответствующий план проверки на основе деталей. Измерение с помощью лазерного интерферометра, тестирование с помощью шарового стержня и пробная резка могут быть обсуждены на этапе планирования приемки.
Для содержательного сравнения 3-осевых и 5-осевых обрабатывающих центров отправьте в компанию Zhihe CNC чертеж, информацию о материале, объеме и ключевые характеристики . Уточните количество переналадок, подход к зажимным приспособлениям, вылет инструмента, предположения относительно программирования и операции, которые конкретно оправдывают добавление новых осей.
Вопросы, которые задают покупатели о трех- и пятиосевых станках
Может ли трехкоординатный станок изготовить пятигранную деталь?
Да. Деталь можно повторно закрепить в различных положениях или установить на вращающееся приспособление. Выбор зависит от времени обработки, риска повреждения базового элемента, стоимости приспособления, доступности и объема производства.
Является ли обработка по схеме 3+2 тем же самым, что и одновременная пятиосевая обработка?
Нет. При обработке по схеме 3+2 оси вращения позиционируются и блокируются до начала резки. При одновременной обработке линейные и вращательные оси перемещаются вместе во время резки.
Всегда ли пятиосевой станок повышает точность?
Это может улучшить точность за счет уменьшения количества переустановок, но точность по-прежнему зависит от калибровки, тепловых характеристик, фиксации заготовки, инструмента, программирования и контроля качества. Дополнительные оси не гарантируют точность.
Сократит ли пятиосевой станок время цикла?
Это часто сокращает время на настройку и обработку. Время резки может быть короче, аналогичным или иногда дольше в зависимости от траектории движения инструмента и перемещения станка. Сравните полный маршрут.
Какой станок проще в эксплуатации?
Работа с тремя осями, как правило, проще в программировании, проверке и восстановлении. Работа с пятью осями требует более тщательного моделирования, калибровки, учета столкновений и дисциплины в процессе работы.
В каких случаях пятиосевой станок является избыточным?
Для простых деталей верхней части кузова, низкооплачиваемой работы, очень коротких серий с легко изготавливаемой оснасткой или для цехов, не располагающих ресурсами для программирования и контроля качества, необходимыми для его продуктивного использования, это может быть излишним.
Что должно быть включено в пятиосевой пробный срез?
Учитывайте угловые элементы, взаимосвязи между поверхностями, элементы с глубоким доступом и любые критически важные поверхности. По возможности используйте предусмотренное приспособление, держатели инструментов и метод контроля.
Какую информацию мне следует отправить для рекомендации оборудования?
Пришлите чертеж, информацию о материале, размере заготовки, допусках, годовом объеме производства, текущем маршруте настройки, целевом цикле, а также о доступных ресурсах CAM и контроля качества.
Выберите процесс до подсчета осей. Обратитесь в компанию Zhihe CNC для сравнения трехкоординатных, 3+2 и пятикоординатных маршрутов, используя деталь, которая создает наибольший риск при настройке или доступе в вашем текущем производстве.
