Wybór odpowiedniego typu maszyny do wieloosiowej obróbki CNC to jedna z najważniejszych decyzji. Określa ogólne możliwości procesu, możliwe projekty i całkowite koszty. Obróbka CNC 3-osiowa, 4-osiowa czy 5-osiowa to popularna debata, a właściwa odpowiedź zależy od wymagań projektu.
W tym przewodniku przyjrzymy się podstawom wieloosiowej obróbki CNC i porównamy obróbkę CNC 3-osiową, 4-osiową i 5-osiową, aby pomóc w dokonaniu właściwego wyboru.
Wprowadzenie do obróbki 3-osiowej
Wrzeciono porusza się liniowo w kierunkach X, Y i Z, a obrabiany przedmiot potrzebuje uchwytów, które utrzymują go w jednej płaszczyźnie. W nowoczesnych maszynach możliwa jest praca na wielu płaszczyznach. Wymagają jednak specjalnych opraw, które są nieco drogie w wykonaniu i pochłaniają dużo czasu.
Istnieją jednak pewne ograniczenia dotyczące możliwości 3-osiowych CNC. Wiele funkcji jest albo nieopłacalnych ekonomicznie, pomimo względnych cen 3-osiowych CNC, albo po prostu niemożliwych. Na przykład maszyny 3-osiowe nie mogą tworzyć obiektów pod kątem ani niczego, co znajduje się w układzie współrzędnych XYZ.
W przeciwieństwie do tego, maszyny 3-osiowe mogą tworzyć podcięcia. Potrzebują jednak kilku elementów wstępnych i specjalnych frezów, takich jak frezy do rowków T i jaskółczego ogona. Spełnienie tych wymagań może czasami spowodować gwałtowny wzrost cen, a czasami bardziej opłacalne staje się wybranie 4- lub 5-osiowego rozwiązania do frezowania CNC.
Wprowadzenie do obróbki 4-osiowej
Obróbka 4-osiowa jest bardziej zaawansowana niż jej odpowiedniki 3-osiowe. Oprócz ruchu narzędzia tnącego w płaszczyznach XYZ, umożliwiają one również obrót przedmiotu obrabianego w osi Z. Oznacza to, że frezowanie 4-osiowe może pracować aż z 4 stron bez żadnych specjalnych wymagań, takich jak unikalne mocowania lub narzędzia skrawające.
Jak wspomniano wcześniej, dodatkowa oś w tych maszynach czyni je bardziej opłacalnymi w niektórych przypadkach, gdy maszyny 3-osiowe mogą wykonać zadanie, ale przy specjalnych wymaganiach. Dodatkowe koszty potrzebne do wykonania odpowiednich uchwytów i narzędzi skrawających na maszynach 3-osiowych przekraczają całkowitą różnicę kosztów pomiędzy maszynami 4-osiowymi i 3-osiowymi. Dzięki temu są one bardziej opłacalnym wyborem w przypadku niektórych projektów.
Ponadto kolejnym ważnym aspektem frezowania 4-osiowego jest ogólna jakość. Ponieważ maszyny te mogą pracować z 4 stron jednocześnie, nie ma potrzeby zmiany położenia przedmiotu obrabianego na uchwytach. Minimalizuje to ryzyko błędu ludzkiego i poprawia ogólną dokładność.
Obecnie istnieją dwa rodzaje 4-osiowej obróbki CNC; ciągłe i indeksowane.
Obróbka ciągła umożliwia jednoczesne poruszanie się narzędzia tnącego i przedmiotu obrabianego. Oznacza to, że maszyna może ciąć materiał, gdy się obraca. Dzięki temu złożone łuki i kształty, takie jak helisy, są bardzo proste w obróbce.
Z kolei obróbka indeksowana przebiega etapowo. Narzędzie tnące zatrzymuje się, gdy przedmiot obrabiany zaczyna się obracać wokół płaszczyzny Z. Oznacza to, że maszyny indeksujące nie mają takich samych możliwości, ponieważ nie mogą tworzyć skomplikowanych łuków i kształtów. Jedyną korzyścią jest to, że przedmiot można teraz obrabiać z 4 różnych stron bez konieczności stosowania specjalnych uchwytów, które są niezbędne w maszynie 3-osiowej.
Wprowadzenie do obróbki 5-osiowej
Obróbka 5-osiowa idzie o krok dalej i umożliwia obrót w dwóch płaszczyznach. Ten wieloosiowy obrót wraz ze zdolnością narzędzia tnącego do poruszania się w trzech kierunkach to dwie integralne cechy, które umożliwiają tym maszynom wykonywanie najbardziej skomplikowanych zadań.
Na rynku dostępne są dwa rodzaje 5-osiowej obróbki CNC. Obróbka 3+2-osiowa i ciągła obróbka 5-osiowa. Obie działają we wszystkich płaszczyznach, ale pierwsza ma te same ograniczenia i zasadę działania, co 4-osiowa maszyna indeksująca.
Obróbka CNC w osi 3+2 pozwala na niezależność obrotu od siebie, ale ogranicza jednoczesne użycie obu płaszczyzn współrzędnych. Przeciwnie, ciągła obróbka 5-osiowa nie wiąże się z takimi ograniczeniami. Umożliwia to doskonałą kontrolę i możliwość wygodnej obróbki najbardziej skomplikowanych geometrii.
Główne różnice między obróbką CNC 3, 4, 5 osi
Zrozumienie złożoności i ograniczeń rodzaju obróbki CNC jest integralną częścią zapewnienia najlepszej równowagi pomiędzy kosztami, czasem i jakością procesu.
Jak wspomniano wcześniej, wiele projektów byłoby droższych w przypadku ekonomicznego frezowania 3-osiowego ze względu na zawiłości związane z osprzętem i procesami. Podobnie wybór frezowania 5-osiowego w każdym projekcie byłby równoznaczny ze zwalczaniem karaluchów za pomocą karabinu maszynowego. Nie brzmi to efektywnie, prawda?
Właśnie z tego powodu tak istotne jest zrozumienie głównych różnic pomiędzy obróbką 3-osiową, 4-osiową i 5-osiową. Dzięki temu można mieć pewność, że do konkretnego projektu zostanie wybrany najlepszy rodzaj maszyny, bez żadnych kompromisów w zakresie podstawowych parametrów jakościowych.
Oto 5 głównych różnic między rodzajami obróbki CNC.
Zasada działania
Zasada działania wszystkich obróbek CNC jest taka sama. Narzędzie tnące sterowane przez komputer obraca się wokół przedmiotu obrabianego w celu usunięcia materiału. Co więcej, wszystkie maszyny CNC wykorzystują kody M lub G do rozszyfrowania ruchu narzędzia względem przedmiotu obrabianego.
Różnica polega na dodatkowej możliwości obracania się wokół różnych płaszczyzn. Zarówno 4-osiowe, jak i 5-osiowe frezowanie CNC umożliwia obrót wokół różnych współrzędnych, a ta jakość powoduje, że ze względną łatwością można tworzyć bardziej złożone kształty.
Precyzja i dokładność
Obróbka CNC znana jest ze swojej dokładności i niskich tolerancji. Jednakże rodzaj CNC ma wpływ na ostateczne tolerancje produktu. 3-osiowy CNC, choć bardzo dokładny, będzie miał większe ryzyko przypadkowych błędów ze względu na konsekwentne repozycjonowanie przedmiotu obrabianego. W przypadku większości zastosowań ten margines błędu jest znikomy. Jednakże w przypadku wrażliwych zastosowań w przemyśle lotniczym i samochodowym nawet najmniejsze odchylenie może powodować problemy.
Zarówno 4-osiowa, jak i 5-osiowa obróbka CNC nie stwarza tego problemu, ponieważ nie wymaga żadnego repozycjonowania. Umożliwiają cięcie w wielu płaszczyznach na jednym uchwycie. Ponadto należy zauważyć, że jest to jedyne źródło rozbieżności w jakości obróbki 3-osiowej. Poza tym ogólna jakość pod względem precyzji i dokładności pozostaje taka sama.
Aplikacje
Zamiast zastosowania w całej branży, różnice w typie CNC dotyczą charakteru produktu. Na przykład różnica między produktami do frezowania 3-, 4-osiowego i 5-osiowego będzie wynikać z ogólnej złożoności projektu, a nie samej branży.
Prostą część dla sektora lotniczego i kosmicznego można opracować na maszynie 3-osiowej, podczas gdy coś złożonego dla innego sektora może wymagać użycia maszyny 4- lub 5-osiowej.
Koszty
Koszty to jedna z głównych różnic pomiędzy 3, 4 i 5-osiowym frezowaniem CNC. Maszyny 3-osiowe są naturalnie bardziej ekonomiczne w zakupie i utrzymaniu. Jednak koszty ich używania zależą od czynników takich jak wyposażenie i dostępność operatorów. O ile w przypadku maszyn 4- i 5-osiowych wydatki na operatorów pozostają takie same, o tyle w dalszym ciągu znaczną część wydatków stanowią oprzyrządowanie.
Z drugiej strony obróbka 4 i 5-osiowa jest bardziej zaawansowana technologicznie i ma lepsze właściwości. Dlatego są naturalnie drogie. Zapewniają jednak wiele możliwości i są realnym wyborem w wielu wyjątkowych przypadkach. Jeden z nich został już omówiony wcześniej, gdzie teoretycznie możliwy projekt na maszynie 3-osiowej wymagałby wielu niestandardowych uchwytów. Zwiększa to ogólne koszty i sprawia, że obróbka 4- lub 5-osiowa staje się bardziej opłacalną opcją.
Czas realizacji
Jeśli chodzi o ogólny czas realizacji, najlepsze ogólne wyniki zapewniają ciągłe maszyny 5-osiowe. Dzięki brakowi przestojów i jednoetapowej obróbce są w stanie obrobić nawet najbardziej skomplikowane kształty w najkrótszym czasie.
Następnie pojawiają się ciągłe maszyny 4-osiowe, ponieważ umożliwiają obrót w jednej osi i mogą obsługiwać tylko płaskie elementy kątowe za jednym razem.
Wreszcie, 3-osiowe maszyny CNC mają najdłuższy czas realizacji, ponieważ cięcie odbywa się etapami. Co więcej, ograniczenia maszyn 3-osiowych oznaczają, że konieczne będzie częste przemieszczanie przedmiotu obrabianego, co skutkowałoby wydłużeniem całkowitego czasu realizacji każdego projektu.
Frezowanie 3-osiowe, 4-osiowe czy 5-osiowe, co jest lepsze?
W produkcji nie ma czegoś takiego jak absolutnie lepsza metoda lub rozwiązanie uniwersalne. Właściwy wybór zależy od złożoności projektu, całkowitego budżetu, czasu i wymagań jakościowych.
3-osiowe, 4-osiowe i 5-osiowe – wszystkie mają swoje zalety i wady. Naturalnie, 5-osiowa może tworzyć bardziej złożone geometrie 3D, podczas gdy 3-osiowa może szybko i konsekwentnie wytwarzać prostsze elementy.
Reasumując, nie ma odpowiedzi na pytanie, który z nich jest lepszym wyborem. Każda metoda obróbki zapewniająca idealną równowagę pomiędzy kosztami, czasem i wynikami byłaby idealnym wyborem dla konkretnego projektu.
Przeczytaj więcej: Frezowanie CNC vs Toczenie CNC: który wybrać
Rozpocznij swoje projekty dzięki usługom obróbki CNC firmy Guansheng
W przypadku każdego projektu lub firmy odpowiedni partner produkcyjny może zadecydować o sukcesie lub porażce. Produkcja jest integralną częścią procesu opracowywania produktu, a właściwe wybory na tym etapie mogą w dużym stopniu przyczynić się do zapewnienia opłacalności produktu. Guangsheng to idealny wybór do produkcji w każdej sytuacji, ponieważ kładzie nacisk na dostarczanie tego, co najlepsze, z zachowaniem najwyższej spójności.
Wyposażona w najnowocześniejszy obiekt i doświadczony zespół, Guangsheng może wykonywać wszelkiego rodzaju zadania związane z obróbką 3-, 4-osiową i 5-osiową. Dzięki rygorystycznym kontrolom jakości możemy zagwarantować, że końcowe części bezbłędnie spełniają wszystkie rodzaje kontroli jakości.
Co więcej, tym, co wyróżnia Guangsheng, są najszybsze terminy realizacji i najbardziej konkurencyjne ceny na rynku. Co więcej, proces jest również zoptymalizowany, aby ułatwić klientowi. Po prostu prześlij projekty, aby uzyskać kompleksową analizę DFM i natychmiastową wycenę, aby rozpocząć.
Automatyzacja i rozwiązania online są kluczem do przyszłości produkcji i Guangsheng to rozumie. Dlatego wszystko, czego potrzebujesz, aby uzyskać najlepsze wyniki, jest dostępne za jednym kliknięciem.
Wniosek
Wszystkie 3, 4 i 5-osiowe CNC są różne, a każdy typ ma swoje mocne i słabe strony. Właściwy wybór sprowadza się jednak do unikalnych wymagań projektu i jego wymagań. W produkcji nie ma właściwego wyboru. Właściwym podejściem jest znalezienie najbardziej optymalnej kombinacji jakości, kosztów i czasu. Coś, co mogą zapewnić wszystkie trzy typy CNC w zależności od wymagań konkretnego projektu.
Czas publikacji: 29 listopada 2023 r