5osý CNC stroj versus 3osý CNC stroj: Klíčové rozdíly v přesnosti a účinnosti

Rozdíl přesnosti #1: Počet nastavení

Jedním z největších přispěvatelů k rozměrovým variacím je opakované nastavení. Uvažujme hliníkový držák pro letectví a kosmonautiku o rozměrech 180 mm × 120 mm × 80 mm, který obsahuje kapsy na horním povrchu, boční otvory, šikmé montážní povrchy a zadní vůli. Na 3osém stroji mohou operátoři provádět čtyři samostatná nastavení.

Pracovní postup vyžaduje upnutí horní plochy, opracování horních prvků, otočení obrobku, opětovné{0}}upnutí boční plochy, znovu{1}}nastavení pracovního souřadnicového systému a opracování bočních otvorů. Každé nastavení představuje variaci zarovnání. I když opakovatelnost upínače zůstane v rozmezí ±0,02 mm, kumulativní chyba se může zvýšit během více operací.

5osý stroj otáčí obrobek automaticky. Operátor upne součást jednou a provede všechny operace obrábění v rámci stejného souřadnicového systému. Stroj zachovává geometrické vztahy, protože obrobek zůstává pevný.

Rozdíl přesnosti #2: Průhyb nástroje

K vychýlení nástroje dochází, když řezné síly ohýbají nástroj při úběru materiálu. Velikost vychýlení se zvyšuje s rostoucím přesahem nástroje. Například dutina s hloubkou 120 mm může vyžadovat dlouhou stopkovou frézu na 3osém stroji. Dlouhé nástroje se při zatížení ohýbají, generují vibrace a vytvářejí zkosené stěny. Při obrábění nerezové oceli 316 nebo titanové slitiny Ti-6Al-4V jsou řezné síly výrazně vyšší než u hliníku.

5osý stroj otáčí obrobek, aby se zlepšil přístup k nástroji. Namísto vysunutí nástroje o 120 mm do dutiny stroj nakloní obrobek a umožní kratší fréze dosáhnout stejné vlastnosti. Kratší nástroj odolává ohýbání a zachovává rozměrovou konzistenci. Tato strukturální výhoda vytváří měřitelná zlepšení v přímosti stěny a přesnosti obrysu.

Rozdíl přesnosti č. 3: Konzistence povrchové úpravy

Povrchová úprava závisí na úhlu záběru nástroje a stabilitě řezu. Při obrábění zakřivených povrchů na 3osém stroji se může fréza dotýkat materiálu v neustále se měnících polohách podél poloměru nástroje. To může způsobit nerovnoměrné vroubkování, zvlnění povrchu a další požadavky na leštění.

5osý stroj nepřetržitě upravuje orientaci nástroje tak, aby udržoval kontrolovaný kontaktní úhel při odebírání materiálu. U dutiny formy s povrchem volného tvaru vyžaduje tříosé obrábění často dokončování s kulovým čelem s malými překročeními-hodnot, zatímco 5osé obrábění umožňuje naklánění nástroje a udržení optimálního záběru. To snižuje nerovnosti povrchu a snižuje dokončovací operace.

Rozdíl přesnosti č. 4: Geometrická přesnost u komplexních prvků

Mnoho průmyslových komponent obsahuje protínající se prvky, jako jsou lopatky turbín, oběžná kola, lékařské implantáty a vložky forem. Tyto komponenty obsahují více povrchů, které musí udržovat přesné polohové vztahy. Na 3osém stroji může každý prvek vyžadovat samostatné nastavení, což ztěžuje udržování geometrických vztahů, když se počet nastavení zvyšuje.

5osý stroj udržuje jedinou souřadnicovou referenci během obrábění a řídí všechna umístění prvků v rámci jednoho synchronizovaného pohybového systému. To snižuje nahromaděné odchylky polohy. U součástí obsahujících složené úhly a zakřivené geometrie může být zlepšení významné.

Rozdíl účinnosti č. 1: Doba nastavení

Efektivita výroby není určena pouze otáčkami vřetena; čas nastavení často spotřebuje velkou část celkového výrobního času. Zvažte malou-sériovou výrobu dvaceti vložek forem, kde každá vložka vyžaduje čtyři přípravky, tři vyrovnání a více cyklů sondování. 3osý stroj může strávit více času přípravou obrobku než skutečným řezáním kovu. 5osý stroj redukuje nastavovací operace. Protože stroj otáčí obrobek automaticky, obsluha tráví méně času instalací přípravků, zarovnáváním obrobků a vytvářením souřadnicových systémů. Toto snížení se stává stále důležitějším pro výrobu prototypů a velkoobjemovou-směs-výroby.

Rozdíl v účinnosti č. 2: Požadavky na příslušenství

Svítidla zvyšují náklady a složitost. 3osý stroj často vyžaduje vlastní přípravky, jako jsou náhrobní přípravky, úhlové desky a vlastní upínací systémy pro vystavení různých povrchů obrobků. Každý přípravek musí podpírat obrobek, odolávat řezným silám a udržovat vyrovnání. 5osý stroj snižuje složitost upínání. V mnoha aplikacích jediný přípravek podporuje všechny operace obrábění. To snižuje náklady na výrobu přípravků, požadavky na skladování a pracovní zatížení údržby. Inženýři nákupu by měli zvážit investici do příslušenství jako součást celkových nákladů na vlastnictví stroje.

Rozdíl účinnosti č. 3: Doba cyklu

Doba cyklu se skládá z doby nastavení, výměny nástroje, doby řezání a doby kontroly. 3osý stroj může dokončit odstraňování materiálu rychle, ale stále vyžaduje další operace. Například součást obsahující šest šikmých děr může vyžadovat samostatné výměny upínacích přípravků, ruční přemístění a další operace vrtání. 5osý stroj vrtá tyto prvky bez přerušení obráběcího cyklu. Se zvyšující se složitostí součástí je rozdíl v čase cyklu znatelnější, zejména ve výrobě leteckých a lékařských komponent.

Rozdíl v účinnosti č. 4: Využití nástroje

Využití nástrojů ovlivňuje produktivitu i náklady na nástroje. Při obrábění hlubokých dutin na 3osém stroji jsou často nutné dlouhé frézy, které vyžadují snížené rychlosti posuvu, nižší hloubku řezu a další dokončovací průchody. 5osý stroj zlepšuje přístup k nástroji. Kratší nástroje mohou odebírat materiál agresivněji, udržovat stabilitu řezu a snižovat vibrace. Stroj využívá dostupný výkon vřetena efektivněji, protože ohýbáním nástroje se ztrácí méně energie.

Hliníkové komponenty (6061, 7075)

Oba typy strojů mohou dosáhnout přijatelných rozměrových tolerancí. Rozdíly v produktivitě jsou viditelné při obrábění více povrchů. Složité držáky pro letectví a kosmonautiku obvykle těží z 5osého obrábění, zatímco jednoduché desky a pouzdra často zůstávají ekonomické na 3osém zařízení.

Součásti z nerezové oceli (304, 316)

Materiály generují vyšší řezné síly, takže průhyb nástroje je kritickým faktorem. Schopnost 5osého stroje snížit vyložení nástroje podstatně zlepšuje rozměrovou stabilitu.

Titanové komponenty (Ti-6Al-4V)

Titanové slitiny koncentrují teplo v blízkosti řezné hrany, takže stabilní řezné podmínky jsou kritické. Kratší nástroj, který umožňuje polohování v 5 osách, pomáhá kontrolovat vibrace a řezné zatížení, snižuje opotřebení nástroje a zlepšuje konzistenci během dlouhých obráběcích cyklů.

Vyberte 3osý stroj, když díly obsahují:

• Ploché povrchy
• Svislé stěny
• Standardní otvory
• Omezené stranové obrábění

Příklady:Základní desky, montážní konzoly a standardní pouzdra.

Vyberte si 5osý stroj, když díly obsahují:

• Složené úhly
• Volné povrchy
• Hluboké dutiny
• Podříznutí
• Požadavky na více{0}}obrábění tváře

Příklady:Letecká oběžná kola, lopatky turbín, lékařské implantáty, jádra vstřikovacích forem a součásti robotických kloubů.