Ako profesionálny dodávateľ presných mechanických komponentov náš inžiniersky tím často dostáva otázky od zákazníkov, ako napríklad: „Vyžaduje si tento diel absolútne 5-obrábanie v 5 osiach alebo sa to dá urobiť lacnejšie na 4-osovom stroji?“ alebo "Ak si zvolíme 3-osové obrábanie, aby sme ušetrili peniaze, ale vyžaduje si to šesť operácií premiestnenia a upnutia, ovplyvní to výrazne konečný produkt?" V oblasti presnej výroby je výber správneho typu obrábacieho stroja nielen technickou otázkou, ale aj otázkou hospodárnosti.
Spoločnosť Hansheng, ktorá čerpá zo svojich rozsiahlych výrobných skúseností v oblasti presnej výroby, vám poskytuje-hĺbkové porovnanie 3-osového, 4-osového a 5-osového CNC obrábania z hľadiska ceny, presnosti, geometrie a veľkosti dávky, čo vám pomôže vybrať si najvhodnejšiu možnosť.
Pre ďalšie čítanie sa tento článok zameriava hlavne na porovnania. Ak sa chcete dozvedieť viac o podrobnostiach konkrétnej technológie, pozrite si naše špecializované články:
Porovnanie jadra
Aby bolo porovnanie medzi týmito tromi možnosťami jasnejšie, zostavili sme komplexnú porovnávaciu tabuľku pre vašu rýchlu orientáciu.
| Rozmer | 3-osové CNC obrábanie | 4-osové CNC obrábanie | 5-osové CNC obrábanie |
|---|---|---|---|
| Princíp pohybu | Lineárny pohyb v osiach X, Y, Z. Rezný nástroj je vždy kolmý na obrobok. | Lineárny pohyb v osiach X, Y, Z + os A- (obrobok sa otáča okolo osi X-). | Lineárny pohyb v osiach X, Y, Z + osi A/B/C (obrobok sa môže otáčať/nakláňať vo všetkých orientáciách). |
| Základná schopnosť | Môže obrábať iba horný povrch alebo jednu pomocnú rovinu. | Dokáže obrábať štyri strany v jednom nastavení; vhodné pre valcové časti a špirálové prvky. | Dokáže opracovať päť plôch v jednom nastavení; schopné obrábať vysoko zložité súvislé povrchy a podrezania. |
| Náklady na obrábanie | Najnižšie (napr. nižšie hodinové sadzby). | Stredné (nákladovo{0}}efektívne, znižuje náklady na manuálne nastavenie). | Najvyššie (drahé vybavenie, zložité programovanie). |
| Zložitosť programovania | Jednoduché, môže byť nastavené bežným operátorom. | Mierne, vyžaduje zohľadnenie interferencie rotačnej osi. | Veľmi vysoká, vyžaduje pokročilý CAM softvér a skúsených inžinierov. |
| Vhodné diely | Ploché dosky, jednoduché kryty, diely s jednostranným vŕtaním-. | Hriadele, ozubené kolesá, skrine s bočnými otvormi, cylindrické gravírovanie. | Lopatky turbín, konštrukčné prvky letectva, ortopedické implantáty. |
| Hlavné obmedzenia | Viacnásobné nastavenia vyžadujú-obrábanie viacerých plôch, čo vedie k hromadeniu chýb a nízkej účinnosti. | Nie je možné opracovať šikmé otvory, ktoré nie sú kolmé na os otáčania; mŕtve zóny stále existujú. | Vysoké náklady; extrémne vysoké nároky na dizajn svietidiel. |
Ako si vybrať na základe vášho projektu?
Hansheng Automation vám pomôže vyhodnotiť počet osí potrebných pre váš projekt z dvoch perspektív.
Geometrické vlastnosti a zložitosť častí projektu
1. Ak sú diely primárne rovinné, s prvkami (otvory, štrbiny, dutiny) sústredenými v jednom alebo dvoch opačných smeroch, alebo ak diel vyžaduje opracovanie nie viac ako dvoch povrchov a požiadavky na toleranciu umožňujú manuálne preklopenie (napr. +/{4}} mm alebo viac), potom je 3-osové obrábanie najekonomickejšou možnosťou.
2. Ak sú časti projektu valcové alebo sú prvky rozmiestnené okolo centrálnej osi (ako sú ozubené kolesá alebo puzdrá s bočnými otvormi), alebo ak vaše štvorcové časti vyžadujú rozsiahle opracovanie na stranách, 4-osové obrábanie môže dokončiť prácu na štyroch povrchoch v jedinom nastavení, čím sa predíde problémom so stratou vzťažných bodov spojených s opakovanými nastaveniami na 3-osovom stroji.
3. Ak váš návrh obsahuje zložité organické povrchy (ako sú obežné kolesá), priestorovo zložité šikmé otvory (ne-zvislé, nie{2}}horizontálne) alebo hlboké dutiny a úzke štrbiny, ktoré vyžadujú naklápanie nástroja na udržanie tuhosti, alebo ak potrebujete zachovať extrémne vysoké tolerancie presnosti polohy (napr. +/- 0.01 mm) na piatich plochách čelovej plechovky s presnosťou iba 5.
Ekonomika projektu a miera výroby
1. Pre prototypy a veľmi malé série (približne 1-10 kusov) je zvyčajne preferovanou voľbou 3-osové obrábanie kvôli najnižším počiatočným nákladom. Pokiaľ vás geometria nenúti používať viacosové obrábanie, skúste návrh zjednodušiť tak, aby vyhovoval 3-osovému obrábaniu.
2. V prípade stredne-objemovej výroby (10-500 kusov) ponúka 4-osové obrábanie najlepšiu nákladovú efektívnosť. Hoci je hodinová sadzba pre 4-osový stroj o niečo vyššia ako pre 3-osový stroj, ušetrí značné množstvo času manuálneho nastavovania. Napríklad časť, ktorá vyžaduje tri preklopenia na 3-osovom stroji, môže byť dokončená v jedinom nastavení na 4-osovom stroji, čo vedie k výraznému zníženiu celkových nákladov.
3. V prípade veľkoobjemovej{1}}výroby s vysokými požiadavkami na presnosť a potrebou zaručiť extrémne vysokú polohovú presnosť, alebo ak sú diely mimoriadne zložité, odporúčame, aby 5-obrábanie malo vyššie jednotkové náklady, ale eliminovalo čakacie doby a riziká šrotu vo viac{4}}procesných pracovných postupoch a môže byť nákladovo efektívnejšie z hľadiska celkového cyklu projektu.
Bežné mylné predstavy o viac{0}}osovom obrábaní
Mylná predstava 1: "Čím viac osí má stroj, tým lepšia bude kvalita obrábania."
Toto chápanie nie je úplne správne. Kvalita obrábania závisí od viacerých faktorov, ako je tuhosť obrábacieho stroja, výber rezných nástrojov a úroveň zručností inžinierov. Nemali by sme slepo presadzovať špičkové technológie tým, že sa rozhodneme pre päť-osové stroje; mali by sme zvážiť skutočné potreby projektu.
Mylná predstava 2: „Päťosové{1}}obrábacie stroje dokážu čokoľvek.“
Pravdou je, že päť{0}}osové stroje majú tiež obmedzenia. Majú veľmi vysoké riziko interferencie upínacieho prostriedku a dĺžka nástroja je obmedzená. Okrem toho je čas programovania a ladenia pri päť-osovom obrábaní oveľa dlhší ako pri troj{4}}osovom obrábaní. V prípade jednoduchých súčiastok je použitie päť{6}}osového stroja ako „používať superauto na rozvoz jedla“-je to možné, ale je to obrovské plytvanie zdrojmi.
Na záver
V Hansheng Automation dodržiavame filozofiu „praktickej výroby“. Nebudeme sa vám snažiť predať drahé procesy jednoducho preto, že máme špičkové{1}}zariadenia. Namiesto toho sme odhodlaní nájsť optimálnu rovnováhu medzi kvalitou a nákladmi prostredníctvom analýzy DFM (Design for Manufacturability).
FAQ
Otázka: Ak je možné moju časť opracovať na 3-osovom stroji, môžem aj tak požiadať o 5-osové obrábanie?
A: Technicky je to možné, ale väčšinou je to zbytočné plytvanie. Pokiaľ nemáte extrémne vysoké požiadavky na povrchovú úpravu súčiastky (napr. vyžadujúce 5-súčasné obrábanie na zníženie rezných stôp z guľovej-frézy), odporúčame dodržiavať „princíp najjednoduchšieho procesu“ a používať 3-osové obrábanie pre najlepšiu hospodárnosť.
Otázka: Ako môžem z hľadiska dizajnu znížiť náklady na viac{0}}osové obrábanie?
Odpoveď: Maximalizujte polomer vnútorných zaoblení (vyhnite sa používaniu nástrojov s extrémne malým priemerom).
Znížte počet prvkov s extrémne úzkymi toleranciami (prísne tolerancie špecifikujte len na protiľahlých povrchoch).
Dizajnové prvky so štandardnými rozmermi vždy, keď je to možné, umožňujú použitie štandardných nástrojov namiesto vlastných nástrojov.
Otázka: Aké formáty súborov akceptujete na hodnotenie?
Odpoveď: Na presné určenie, či je dielec vhodný na 3-osové, 4-osové alebo 5-osové obrábanie, potrebujeme 3D CAD model (formát .STEP alebo .IGES). Zahrňte tiež 2D výkres PDF, aby ste určili akékoľvek otvory s toleranciami, špecifikáciami závitov a požiadavkami na drsnosť povrchu.
Otázka: Bude mať 5-osové obrábanie dlhší dodací čas?
Odpoveď: Závisí to od zložitosti dielu. Čas počiatočného programovania (CAM) a simulácie kolízie pri 5-osovom obrábaní je skutočne dlhší ako pri 3-osovom obrábaní. Akonáhle sa však obrábanie začne, skutočná rýchlosť výroby je často rýchlejšia, pretože skracuje čas presunu a čakania medzi procesmi. Pre naliehavé a zložité prototypy je 5-osá zvyčajne rýchlejšou voľbou.
Referencie
Machinery's Handbook (31. vydanie) – Industrial Press, 2020
Séria ISO 10791: Skúšobné podmienky pre obrábacie centrá – Medzinárodná organizácia pre normalizáciu