Obróbka 5-osiowa opłaca się przede wszystkim wtedy, gdy detal ma złożoną geometrię i wymaga obróbki z wielu stron, jak prototypy, części precyzyjne, komponenty medyczne czy elementy matryc i tłoczników. Przy prostych detalach w zupełności wystarczą 3 osie. Poniżej wyjaśniamy różnicę między obróbką 5-osiową a 3-osiową, na czym polega obróbka symultaniczna i kiedy dopłata do 5 osi daje realne oszczędności.
Spis treści
- Na czym polega obróbka 5-osiowa
- Obróbka symultaniczna (5 osi jednocześnie)
- Kiedy obróbka 5-osiowa się opłaca
- Jakie detale warto robić na 5 osiach
- Kiedy wystarczą 3 osie
- 5 osi w Sacher
- Podsumowanie
Na czym polega obróbka 5-osiowa
Obróbka 5-osiowa to frezowanie na centrum obróbczym, które oprócz trzech osi liniowych (X, Y, Z) ma dwie osie obrotowe. Dzięki temu narzędzie może podejść do detalu pod dowolnym kątem, bez odwiązywania i ponownego mocowania części.
Rozróżniamy dwa sposoby pracy:
- Obróbka pozycyjna (3+2): maszyna ustawia detal w określonej pozycji, blokuje osie obrotowe i frezuje jak na 3 osiach. Sprawdza się przy detalach z wieloma płaszczyznami i otworami pod różnymi kątami.
- Obróbka jednoczesna (5 osi jednocześnie): wszystkie pięć osi porusza się w tym samym czasie. Jest potrzebna przy powierzchniach swobodnych, takich jak łopatki, wirniki czy złożone formy.
W obróbce 3-osiowej każda nowa strona detalu oznacza kolejne zamocowanie. Na 5 osiach wiele powierzchni powstaje w jednym zamocowaniu.
Obróbka symultaniczna (5 osi jednocześnie)
Obróbka symultaniczna oznacza, że podczas skrawania wszystkie pięć osi porusza się równocześnie, a narzędzie płynnie śledzi powierzchnię detalu. W obróbce pozycyjnej (3+2) osie obrotowe tylko ustawiają detal, a w symultanicznej pracują w trakcie cięcia.
Taki sposób pracy jest potrzebny przy powierzchniach swobodnych, czyli takich, których nie da się opisać prostymi płaszczyznami i walcami. Typowe przykłady to łopatki, wirniki, elementy medyczne o organicznych kształtach i złożone formy.
Obróbka symultaniczna daje kilka korzyści:
- Lepsza jakość powierzchni. Narzędzie utrzymuje optymalny kąt względem obrabianej powierzchni, więc ślady po obróbce są mniejsze, a wykończenie często wymaga mniej ręcznej pracy.
- Krótsze narzędzia i mniej drgań. Odchylenie detalu lub głowicy pozwala użyć krótszej frezy i dojechać do trudno dostępnych miejsc.
- Efektywniejsze skrawanie. Stały kontakt narzędzia z materiałem i płynny ruch pozwalają lepiej wykorzystać jego krawędź skrawającą.
Ta metoda stawia jednak wyższe wymagania. Potrzebne są zaawansowane oprogramowanie CAM, poprawnie skonfigurowany postprocesor i symulacja całego procesu wraz z kontrolą kolizji, ponieważ ruch pięciu osi naraz zwiększa ryzyko zderzenia narzędzia, uchwytu i detalu. Dlatego programowanie i przygotowanie takiej obróbki zajmuje więcej czasu niż przy 3+2, co warto uwzględnić w ocenie opłacalności.
Kiedy obróbka 5-osiowa się opłaca
Stawka godzinowa maszyny 5-osiowej jest zwykle wyższa niż 3-osiowej, ale o końcowym koszcie decyduje całościowy czas i jakość wykonania, a nie sama cena godziny. Obróbka 5-osiowa się opłaca najczęściej z czterech powodów:
- Mniej zamocowań. Każde odwiązanie detalu to czas na przezbrojenie i ryzyko błędu bazowania. Wykonanie kilku stron w jednym zamocowaniu ogranicza oba problemy.
- Wyższa dokładność wzajemnego położenia cech. Gdy otwory i powierzchnie powstają w jednym ustawieniu, ich wzajemne ułożenie zależy od maszyny, a nie od kolejnych mocowań.
- Krótszy czas realizacji. Mniej operacji i przezbrojeń to szybciej gotowy detal, co ma znaczenie szczególnie przy prototypach i pilnych zleceniach.
- Lepszy dostęp narzędzia. Odchylenie detalu pozwala użyć krótszego narzędzia, co zmniejsza drgania i poprawia jakość powierzchni. Pozwala też dosięgnąć miejsc, do których z jednej strony nie da się dojechać.
Do tego dochodzi oprzyrządowanie. Jedno uniwersalne mocowanie zamiast kilku specjalnych uchwytów bywa tanie, zwłaszcza przy pojedynczych sztukach i małych seriach.
Jakie detale warto robić na 5 osiach
Najwięcej zyskują detale, które mają cechy na wielu stronach albo powierzchnie nieregularne:
| Rodzaj detalu | Dlaczego 5 osi |
|---|---|
| Prototypy | Szybka realizacja bez przygotowywania wielu uchwytów, łatwe wprowadzanie zmian |
| Elementy medyczne | Złożone kształty, wysokie wymagania co do powierzchni i powtarzalności |
| Matryce i tłoczniki | Powierzchnie kształtujące, wgłębienia i ścianki pod kątem |
| Elementy precyzyjne | Zachowanie wzajemnego położenia cech dzięki obróbce w jednym zamocowaniu |
| Elementy urządzeń przemysłowych | Korpusy i obudowy z otworami i płaszczyznami pod różnymi kątami |
Dobrym sygnałem, że warto rozważyć 5 osi, jest rysunek, na którym trzeba by odwrócić detal trzy lub więcej razy, albo taki, który ma podcięcia i głębokie kieszenie trudno dostępne od góry.
Kiedy wystarczą 3 osie
Obróbka 5-osiowa nie jest odpowiedzią na każdy detal. Trzy osie są zwykle lepszym wyborem, gdy:
- detal jest prosty i wymaga obróbki głównie z jednej lub dwóch stron,
- kształt to płyta, korpus z otworami prostopadłymi do płaszczyzn lub płaska część z kieszeniami,
- seria jest duża, a przygotowane oprzyrządowanie pod 3 osie pozwala obrabiać wiele sztuk szybko i tanio.
Przy takich detalach dopłata za 5 osi nie przekłada się na żadną korzyść. Dlatego przy wycenie warto pokazać rysunek technologowi, który dobierze najtańszą metodę spełniającą wymagania, zamiast z góry zakładać 5 osi.
5 osi w Sacher
Od 1989 roku rozwijamy kompetencje w produkcji precyzyjnych części. Dziś pracuje u nas 52 specjalistów, a park maszynowy liczy 28 centrów obróbczych. Obróbkę skrawaniem uzupełniamy o elektrodrążenie, szlifowanie, kontrolę jakości i własną obróbkę cieplną, więc wiele etapów realizujemy w jednym miejscu.
W kierunku 5-osiowej obróbki i automatyzacji rozwijamy park maszyn m.in. przez inwestycję w HERMLE C 400 z systemem palet HS flex heavy. System paletowy pozwala przygotowywać kolejne zadania, gdy maszyna obrabia bieżące, co zwiększa wykorzystanie czasu pracy centrum. Więcej o tym piszemy w artykule o automatyzacji obróbki CNC.
Realizujemy prototypy, pojedyncze detale oraz małe i średnie serie dla wymagających zastosowań przemysłowych.
Podsumowanie
Obróbka 5-osiowa opłaca się przy detalach złożonych, z cechami na wielu stronach, oraz wtedy, gdy liczy się dokładność wzajemnego położenia i krótki czas realizacji. Przy prostych detalach i dużych seriach często lepsze są 3 osie.
Nie wiesz, która metoda będzie w Twoim przypadku lepsza? Wyślij nam rysunek lub model 3D wraz z informacją o materiale, ilości sztuk i wymaganych tolerancjach. Nasi technolodzy dobiorą najbardziej opłacalną technologię i przygotują wycenę.