5-osna CNC mašina naspram 3-osna CNC mašina: ključne razlike u preciznosti i efikasnosti

Razlika u preciznosti #1: Broj podešavanja

Jedan od najvećih faktora koji doprinose dimenzionalnim varijacijama je ponovljeno podešavanje. Razmislite o aluminijumskom nosaču za vazduhoplovstvo dimenzija 180 mm × 120 mm × 80 mm koji sadrži džepove na gornjoj površini, bočne rupe, nagnute površine za montažu i stražnje proreze za razmak. Na 3-osnoj mašini, operateri mogu izvršiti četiri odvojena podešavanja.

Tok posla zahtijeva stezanje gornje strane, obradu gornjih dijelova, rotaciju radnog komada, ponovno-stezanje bočne strane, ponovno-uspostavljanje radnog koordinatnog sistema i obradu bočnih rupa. Svaka postavka uvodi varijaciju poravnanja. Čak i ako ponovljivost učvršćenja ostane unutar ±0,02 mm, kumulativna greška se može povećati u više operacija.

Mašina sa 5 osa automatski rotira radni predmet. Operater jednom steže komponentu i izvodi sve operacije obrade unutar istog koordinatnog sistema. Mašina čuva geometrijske odnose jer obradak ostaje fiksiran.

Precizna razlika #2: Otklon alata

Otklon alata nastaje kada sile rezanja savijaju alat tokom uklanjanja materijala. Količina otklona se povećava kako se povećava prepust alata. Na primjer, šupljina s dubinom od 120 mm može zahtijevati dugačku glodalicu na 3-osnoj mašini. Dugi alati se savijaju pod opterećenjem, stvaraju vibracije i proizvode sužene zidove. Prilikom strojne obrade nehrđajućeg čelika 316 ili legure titana Ti-6Al-4V, sile rezanja postaju znatno veće od onih koje se susreću s aluminijem.

Mašina sa 5 osa rotira radni predmet kako bi se poboljšao pristup alatu. Umjesto proširenja alata za 120 mm u šupljinu, mašina naginje radni komad i omogućava kraćem rezaču da dosegne istu funkciju. Kraći alat otporan je na savijanje i održava konzistentnost dimenzija. Ova strukturna prednost proizvodi mjerljiva poboljšanja u ravnosti zida i tačnosti konture.

Razlika u preciznosti #3: Konzistencija završne obrade

Završna obrada ovisi o kutu zahvata alata i stabilnosti rezanja. Kada obrađujete zakrivljene površine na 3-osnoj mašini, rezač može doći u kontakt sa materijalom na pozicijama koje se stalno menjaju duž poluprečnika alata. To može proizvesti neravne tragove kapice, valovitost površine i dodatne zahtjeve za poliranje.

Mašina sa 5 osa kontinuirano prilagođava orijentaciju alata kako bi održala kontrolirani kontaktni kut dok uklanja materijal. Za šupljinu kalupa sa površinom slobodnog oblika, 3-osna obrada često zahtijeva završnu obradu kugličnog vrha sa malim korakom-preko vrijednosti, dok 5-osna obrada omogućava alatu da se naginje i održava optimalno zahvatanje. Ovo smanjuje površinske nepravilnosti i smanjuje završne operacije.

Razlika u preciznosti #4: Geometrijska tačnost na složenim karakteristikama

Mnoge industrijske komponente sadrže karakteristike koje se ukrštaju, kao što su lopatice turbine, impeleri, medicinski implantati i umetci kalupa. Ove komponente sadrže više površina koje moraju održavati precizne pozicijske odnose. Na mašini sa 3 ose, svaka karakteristika može zahtevati odvojena podešavanja, što otežava održavanje geometrijskih odnosa kako se broj podešavanja povećava.

Mašina sa 5 osa održava jednu koordinatnu referencu tokom obrade, kontrolišući sve lokacije karakteristika unutar jednog sistema sinhronizovanog kretanja. Ovo smanjuje akumulirane varijacije pozicioniranja. Za komponente koje sadrže složene uglove i zakrivljene geometrije, poboljšanje može biti značajno.

Razlika u efikasnosti #1: Vrijeme postavljanja

Efikasnost proizvodnje nije određena samo brzinom vretena; vrijeme postavljanja često troši veliki dio ukupnog vremena proizvodnje. Razmislite o maloj-serijskoj proizvodnji od dvadeset umetaka za kalupe gdje svaki umetak zahtijeva četiri učvršćenja, tri poravnanja i više ciklusa sondiranja. Stroj s 3 ose može potrošiti više vremena na pripremu radnog komada nego na stvarno rezanje metala. Mašina sa 5 osa smanjuje operacije podešavanja. Budući da mašina automatski rotira radni predmet, operateri troše manje vremena na instaliranje pribora, poravnavanje radnih komada i uspostavljanje koordinatnih sistema. Ovo smanjenje postaje sve važnije za proizvodnju prototipa i proizvodnju velikih{8}}mješavina niskog obima{9}}.

Razlika u efikasnosti #2: Zahtjevi za učvršćenje

Učvršćenja povećavaju troškove i složenost. Mašina sa 3 ose često zahteva prilagođene elemente kao što su učvršćenja za nadgrobne spomenike, ugaone ploče i prilagođeni sistemi stezanja kako bi se otkrile različite površine radnog komada. Svaki uređaj mora podržavati radni komad, odolijevati silama rezanja i održavati poravnanje. Mašina sa 5 osovina smanjuje složenost učvršćenja. U mnogim aplikacijama, jedan uređaj podržava sve operacije obrade. Ovo smanjuje troškove proizvodnje armature, zahtjeve za skladištenjem i radno opterećenje održavanja. Inženjeri nabavke bi trebali uzeti u obzir ulaganje u opremu kao dio ukupnih troškova vlasništva mašine.

Razlika u efikasnosti #3: Vrijeme ciklusa

Vrijeme ciklusa se sastoji od vremena postavljanja, promjene alata, vremena rezanja i vremena inspekcije. Stroj s 3 osovine može brzo završiti uklanjanje materijala, ali i dalje zahtijeva dodatne operacije. Na primjer, dio koji sadrži šest ugaonih rupa može zahtijevati odvojene promjene učvršćenja, ručno ponovno pozicioniranje i dodatne operacije bušenja. Mašina sa 5 osa buši ove karakteristike bez prekidanja ciklusa obrade. Kako se kompleksnost dijela povećava, razlika u vremenu ciklusa postaje primjetnija, posebno u proizvodnji svemirskih i medicinskih komponenti.

Razlika u efikasnosti #4: Korištenje alata

Korištenje alata utječe i na produktivnost i na troškove alata. Prilikom obrade dubokih šupljina na 3-osnoj mašini često su potrebni dugački rezači koji zahtijevaju smanjene brzine pomaka, manju dubinu reza i dodatne završne prolaze. Mašina sa 5 osa poboljšava pristup alatu. Kraći alati mogu agresivnije ukloniti materijal, održati stabilnost rezanja i smanjiti vibracije. Mašina efikasnije koristi dostupnu snagu vretena jer se manje energije gubi kroz savijanje alata.

Aluminijske komponente (6061, 7075)

Oba tipa mašina mogu postići prihvatljive tolerancije dimenzija. Razlike u produktivnosti postaju vidljive kada se obrađuje više površina. Složeni nosači za vazduhoplovstvo obično imaju koristi od 5-osne obrade, dok jednostavne ploče i kućišta često ostaju ekonomični na 3-osnoj opremi.

Komponente od nehrđajućeg čelika (304, 316)

Materijali stvaraju veće sile rezanja, čineći otklon alata kritičnim faktorom. Sposobnost mašine sa 5 osa da smanji previs alata značajno poboljšava stabilnost dimenzija.

Titanijumske komponente (Ti-6Al-4V)

Titanijumske legure koncentrišu toplotu blizu ivice rezanja, tako da su stabilni uslovi rezanja kritični. Kraći alat omogućen pozicioniranjem u 5 osa pomaže u kontroli vibracija i opterećenja rezanja, smanjujući habanje alata i poboljšavajući konzistentnost tokom dugih ciklusa obrade.

Odaberite 3-osni stroj kada dijelovi sadrže:

• Ravne površine
• Vertikalni zidovi
• Standardne rupe
• Ograničena bočna obrada

primjeri:Osnovne ploče, montažni nosači i standardna kućišta.

Odaberite mašinu sa 5 osa kada delovi sadrže:

• Složeni uglovi
• Slobodne površine
• Duboke šupljine
• Undercuts
• Zahtjevi za više-obradu lica

primjeri:Zrakoplovna impelera, lopatice turbina, medicinski implantati, jezgra kalupa za ubrizgavanje i komponente robotskih zglobova.