5-осевая и 3-осевая обработка на станках с ЧПУ: полное сравнительное руководство

Ищете информацию о 5-осевой обработке на станках с ЧПУ? Вы попали по адресу. Это руководство отвечает на ключевые вопросы инженеров.

Объяснение осей — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

В обработке на станках с ЧПУ «оси» обозначают количество независимых направлений, в которых режущий инструмент может перемещаться относительно заготовки. Понимание осей — основа понимания того, что может производить ваш механический цех.

3-осевая обработка перемещает инструмент в трёх линейных направлениях: X (влево-вправо), Y (вперёд-назад) и Z (вверх-вниз). Заготовка остаётся неподвижной на столе станка. Такая схема является стандартом для подавляющего большинства обрабатываемых деталей.

5-осевая обработка добавляет две вращательные оси — обычно называемые A (вращение вокруг X) и B (вращение вокруг Y), хотя в некоторых конфигурациях используются A+C или B+C. В результате режущий инструмент может подходить к заготовке практически с любого угла, часто без перестановки детали.

Сильные стороны 3-осевой обработки — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

Трёхосевая обработка эффективна, доступна по цене и способна производить большинство промышленных деталей. Она отлично справляется с:

• Призматическими деталями — блоками, плитами и корпусами с элементами на параллельных или перпендикулярных гранях
• Крупносерийным производством — простые установки с короткими циклами
• Карманами и пазами — внутренними элементами с доступом с одного направления
• Сверловочными узорами — массивами отверстий в одной плоскости

Ограничение заключается в том, что элементы на наклонных или криволинейных поверхностях требуют от оператора остановки станка, перестановки детали («установки»), её повторного выставления и повторного запуска. Каждая дополнительная установка добавляет время, стоимость и новый источник позиционной ошибки — поскольку никакие две установки не бывают идеально идентичными.

Что открывает 5-осевая обработка — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

Пятиосевая обработка снимает ограничение по установкам. Деталь можно обработать с пяти сторон за одно закрепление, при этом поворотные оси автоматически переставляют деталь по мере необходимости.

Сложная геометрия за одну операцию — лопатки крыльчаток, элементы турбин, ортопедические имплантаты и аэродинамические поверхности, которые потребовали бы пяти и более установок на 3-осевом станке, могут быть выполнены за один цикл.

Улучшенная чистота поверхности на криволинейных поверхностях — инструмент может наклоняться, сохраняя оптимальный угол резания относительно криволинейной поверхности на протяжении всей траектории, устраняя гребешковость, возникающую, когда сферическая фреза движется по поверхности под фиксированным углом.

Повышенная точность — устранение установок устраняет ошибку повторного позиционирования. Детали, требующие нескольких установок на 3-осевом станке, накапливают позиционную ошибку при каждом повторном зажиме. Единая 5-осевая установка полностью исключает это.

Более короткие инструменты, лучшая жёсткость — поскольку деталь можно наклонять к инструменту, можно использовать инструменты меньшей длины. Более короткие инструменты меньше прогибаются и обеспечивают лучшую чистоту с меньшей вибрацией.

Типичные области применения 5-осевой обработки — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

• Конструкционные компоненты и кронштейны для авиакосмической отрасли
• Лопатки турбин и крыльчатки
• Медицинские имплантаты (вертлужные чашки, межпозвоночные кейджи)
• Полости пресс-форм с поднутрениями и литейными уклонами
• Компоненты автомобильной подвески и двигателя
• Оборудование оборонного назначения
• Сложная оснастка для литья под давлением

Сравнение стоимости — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

Пятиосевые станки стоят в три-пять раз дороже эквивалентных 3-осевых, а программирование сложнее. В результате 5-осевая обработка имеет более высокую почасовую ставку и стоимость установки.

Однако при высокой сложности детали 5-осевая обработка часто оказывается дешевле в целом, чем многоустановочная 3-осевая. Рассмотрим деталь, требующую пяти установок на 3-осевом станке по 45 минут каждая, против одной 5-осевой установки в 90 минут — 5-осевая деталь изготавливается быстрее и имеет меньше рисков по качеству.

Эмпирическое правило: если деталь требует более двух 3-осевых установок, попросите поставщика рассчитать стоимость на 5-осевом станке.

3+2 против полностью одновременной 5-осевой обработки — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

В рамках «5-осевой обработки» существует важное различие:

Обработка 3+2 (также называемая «позиционной 5-осевой») использует две поворотные оси для фиксации детали под определённым углом, а затем выполняет обработку тремя линейными осями. Это самый распространённый подход к 5-осевой обработке, охватывающий большинство сложных деталей.

Полностью одновременная 5-осевая обработка перемещает все пять осей одновременно во время резания. Это необходимо для поверхностей сложной кривизны, таких как лопатки турбин и проточные каналы крыльчаток. Она требует более совершенного программирования (CAM-программное обеспечение, например Siemens NX или Autodesk PowerMill) и более совершенных возможностей станка.

Наши возможности 5-осевой обработки — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

Ginwate эксплуатирует 5-осевые обрабатывающие центры Haas UMC-750 и DMG Mori DMU 50. Мы выполняем работы как 3+2, так и полностью одновременные 5-осевые, с допусками до ±0,005 mm на сложной геометрии и ±0,001 mm на базовых поверхностях. Для всех 5-осевых деталей доступен полный контроль на нашей КИМ Zeiss.

Запросите расчёт стоимости вашей сложной детали — наши инженеры оценят, является ли 5-осевая обработка правильным подходом, и дадут вам честные рекомендации по стоимости.

Связанные ресурсы Ginwate — 5-осевая обработка на станках с ЧПУ

• Производственные возможности — более 200 станков, допуск ±0,001 mm
• Справочник по допускам
• Руководство по обработке поверхностей
• Каталог материалов
• Получить бесплатный расчёт DFM — ответ инженера в течение 4 часов
• Кейсы

Источники: Общие допуски ISO 2768 и ЧПУ в Википедии.

Подробнее о 5-осевой обработке на станках с ЧПУ см. в приведённых выше руководствах. Наша команда поставляет детали 5-осевой обработки на станках с ЧПУ уже много лет. Задавайте любые вопросы.

Часто задаваемые вопросы о 5-осевой обработке на станках с ЧПУ

Подходит ли 5-осевая обработка на станках с ЧПУ для каждого проекта?

Нет. 5-осевая обработка на станках с ЧПУ подходит для одних задач лучше, чем для других. Мы поможем подобрать правильные характеристики для вашей детали. Сообщите нам нагрузку, температуру и бюджет, и мы направим вас к оптимальному выбору. Большинство клиентов экономят деньги, выбирая правильный класс изначально, а не самый премиальный.

Как быстро Ginwate может отгрузить детали 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Для большинства заказов 5-осевой обработки на станках с ЧПУ мы предоставляем расчёт в течение четырёх часов. Срок изготовления составляет от пяти до десяти дней для прототипов. Серийное производство занимает от двух до трёх недель. Срочные заказы отгружаются за 72 часа при наличии материала на складе. Отправьте ваш CAD-файл, чтобы начать.

Какие допуски вы можете обеспечить для 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Большинство деталей 5-осевой обработки на станках с ЧПУ выдерживают плюс-минус 0,02 mm без затруднений. Более жёсткие допуски возможны при правильной оснастке и финишной шлифовке. Мы попадаем в ISO 2768-fH с первого раза в большинстве работ. Указывайте необходимые допуски, не более жёсткие, чем нужно.

Предлагаете ли вы DFM-анализ для 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Да. Каждый расчёт включает бесплатный DFM-анализ от старшего инженера. Мы отмечаем сложные элементы, дорогие допуски и более дешёвые варианты. Это окупается быстро — большинство деталей становятся на пять-двадцать процентов дешевле после анализа. Эта услуга бесплатна.