Obróbka CNC 3 osiowa 3D czym jest i do czego służy?

Frezarka 3D, znana również jako centrum obróbcze CNC, wykorzystuje sterowanie komputerowe do tworzenia skomplikowanych części z surowców. Maszyny te mogą wykonywać zaawansowane funkcje, takie jak profilowanie powierzchni i wiercenie z niezwykłą precyzją. To czyni je niezbędnym narzędziem w produkcji. Potrafią tworzyć prototypy i rekonstruować określone części obiektów na dużą skalę. W tym artykule poznamy podstawy frezowania 3D, które są niezbędne do zrozumienia dla operatorów CNC.

Co to jest frezowanie CNC 3D?

Zazwyczaj maszyna CNC potrzebuje 3 osi, aby dokładnie odtworzyć obiekt. Jednak ostatnie zmiany w oprogramowaniu i maszynach oznaczają, że maszyny z 2 osiami (2D) lub nawet 1 osią (1D) mogą być efektywnymi frezarkami CNC. W tym przewodniku przyjrzymy się trzem typom frezarek 3D. Frezowanie CNC jest procesem subtraktywnym, który usuwa materiał z bloku w celu utworzenia obiektu. Produkcja subtraktywna to wycinanie stałego kawałka materiału. Zasadniczo jest to trójwymiarowa rzeźba. Mechanicy używają programu komputerowego o nazwie CAM (Computer Aided Manufacturing). CAM komunikuje się z maszyną CNC gdzie frezować i na jaką głębokość. Ogólnie rzecz biorąc, maszyny 2-osiowe i 1-osiowe mogą frezować tylko w 2D lub 1D. Natomiast maszyny 3-osiowe mogą frezować we wszystkich trzech wymiarach. Są na ogół droższe niż ich odpowiedniki 2- i 1-osiowe. Ponadto większość maszyn CNC jest skomputeryzowana. Jeśli chcesz korzystać z maszyny ręcznej, musisz znaleźć taką, którą można przerobić na technologię CNC. Jednak bardzo niewiele osób to potrafi.

Jak 3D wypada w porównaniu z tradycyjną obróbką?

Frezarki 3D oferują wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami obróbki, co czyni je idealnymi do niektórych zastosowań. Są szczególnie dobre w tworzeniu złożonych obiektów, których inne maszyny nie potrafią zrobić w żaden inny sposób. Maszyna jest również przydatna, gdy użytkownik musi szybko i z dużą precyzją wykonać wiele kopii obiektu.Maszyny te działają przy użyciu potężnych głowic obrotowych, które można dopasować do szeregu przystawek i narzędzi tnących. Poruszają się w trzech wymiarach za pomocą osi X, Y i Z, co pozwala na tworzenie dowolnych obiektów pod dowolnym kątem. Frezarki CNC używają narzędzi sterowanych komputerowo do cięcia różnych materiałów.

Frezowanie 3D vs maszyna do cięcia laserowego

Frezarki 3D działają inaczej niż wycinarki laserowe, co z kolei oznacza, że mają inne możliwości. Oto 5 różnic między frezowaniem 3D a cięciem laserowym.

Średnica – Wycinarka laserowa ma małą średnicę, co oznacza, że może ciąć tylko mniejsze części niż te utworzone za pomocą frezu 3D.
Szybkość – Wycinarki laserowe są wolniejsze od frezarek 3D. Wycinarka laserowa może obsługiwać tylko jeden materiał na raz, podczas gdy frezarka może wiele materiałów jednocześnie. Koszty produkcji przy cięciu laserowym są wyższe niż przy frezowaniu 3D.
Trwałość – Maszyny do cięcia laserowego będą wymagały naprawy lub wymiany po 5 latach, w przeciwieństwie do frezarek CNC, które mogą działać przez dziesięciolecia.
Zależności – Dokładność pozycjonowania wycinarki laserowej jest ograniczona przez jej oprogramowanie, podczas gdy frezarka CNC jest zależna tylko od swojej dokładności i precyzji.
Liczba osi – wycinarki laserowe używają tylko jednej osi do cięcia, natomiast frezarki CNC mają ich wiele, co pozwala na wykonywanie głębszych cięć.

Zalety frezowania 3D

Frezarki 3D oferują szereg zalet w porównaniu z tradycyjnym frezowaniem 2D. Obejmują one:

Zwiększone wykończenie powierzchni
Większa koperta do pracy
Dokładniejsza forma
Jest szybsza, niż obróbka CNC, oferując jednocześnie lepszą dokładność niż wiercenie 2D.

Proces frezowania 3D polega na przesuwaniu frezu przez jego materiał, jednocześnie obracając się w kierunkach osi X, Y i Z. Pozwala to na wycinanie złożonych geometrii z większego materiału sypkiego.

3-osiowe frezarki CNC, frezowanie 3D

Trójosiowe frezarki CNC służą do tworzenia trójwymiarowych obiektów z metalu, plastiku lub innych materiałów. Są sterowane komputerowo i mogą być używane do tworzenia szerokiej gamy obiektów, w tym precyzyjnych części i implantów medycznych. Frezarka 3-osiowa CNC działa na tej samej zasadzie, co frezarka 2-osiowa, ale zawiera dodatkowy ruch liniowy i może być używana z innymi narzędziami, takimi jak grawerki laserowe, polerki itp. Frezarki trójosiowe składają się z dwóch niezależnych osi obrotowych i jednej osi liniowej. Mechaniczne lub elektryczne połączenie łączy trzy osie i umożliwia obracanie się narzędzia skrawającego wzdłuż każdej osi. Frezarka 3-osiowa ma 3 główne ruchy:

Poruszające się wzdłuż osi Z prostopadle do narzędzia skrawającego, regulując posuw osi Z tak, aby ciąć wzdłuż powierzchni przedmiotu obrabianego.
Ruch wzdłuż osi X równolegle do narzędzia skrawającego umożliwia ruch głowicy frezarskiej wzdłuż i przez przedmiot obrabiany.
Ruch wzdłuż osi Y, prostopadłej do narzędzia skrawającego, umożliwia ruch głowicy frezarskiej od jednego końca do drugiego nad przedmiotem obrabianym.

Rodzaje 3-osiowych frezarek CNC

Trójosiowe frezarki CNC dzielą się na trzy typy:

Młyn poziomy – Pozioma trójosiowa frezarka CNC to maszyna, która może przesuwać narzędzie w trzech kierunkach: lewo i prawo, przód i tył oraz góra i dół. Ten typ frezarki jest używany do obróbki części, które są zbyt duże lub ciężkie, aby można je było obrabiać na pionowej 3-osiowej frezarce CNC.
Młyn pionowy – Pionowa 3-osiowa frezarka CNC to maszyna, która wykorzystuje trzy osie liniowe do przemieszczania narzędzia lub przedmiotu obrabianego w przestrzeni. Te trzy osie są często określane jako osie X, Y i Z. Oś X przesuwa narzędzie lub przedmiot obrabiany w poziomie, oś Y porusza się w pionie, a oś Z zbliża się do wrzeciona lub od niego.
Młyn mostowy – Mostkowe 3-osiowe frezarki CNC są podobne do standardowych 3-osiowych frezarek CNC, ale mają dodatkowy mostek, który obejmuje przedmiot obrabiany, umożliwiając narzędziu dotarcie do wszystkich stron przedmiotu obrabianego. Zwiększa to elastyczność maszyny, umożliwiając jej obsługę większych lub bardziej skomplikowanych części. Są często używane do generowania wzorów z dużych powierzchni lub do obróbki małych detali.

Specyfikacje frezarki 3-osiowej

Specyfikacje frezarek trójosiowych różnią się w zależności od modelu, ale niektóre typowe specyfikacje obejmują moc frezarki, prędkość i rozmiar narzędzia:

Moc – jest zwykle mierzona w koniach mechanicznych lub ilości energii, którą może wytworzyć silnik. Moc frezarki jest związana z prędkością skrawania. Ważne jest również wzięcie pod uwagę obszaru młyna, który należy zasilić, aby zobaczyć, jaka jest rzeczywista moc. Im większy silnik, tym będzie mocniejszy i możesz go uruchomić z wyższymi prędkościami, nie martwiąc się o spalenie lub uszkodzenie silnika. To zapewnia także wydajność maszyny.
Prędkość – odnosi się do prędkości, z jaką obrabiany przedmiot porusza się podczas obróbki i często jest mierzona w obrotach na minutę. Szybkość określa, ile materiału jest usuwane przy każdym przejściu i może być również wyrażona w stopach powierzchni na minutę (sfpm). Gdy średnica przedmiotu obrabianego przekracza osiem cali, zmniejsz prędkość, aby zapobiec przeciążeniu silnika wrzeciona.
Wymiary – dla narzędzi trójosiowej frezarki CNC mierzone są w milimetrach. Ogólnie rzecz biorąc, im niższa liczba, tym większy nóż. Na przykład narzędzie 3 mm jest używane do operacji wykańczających, a narzędzie 45 mm jest używane do obróbki ciężkiej. Niektóre frezarki CNC są wyposażone w wiele narzędzi.

Porównanie cen 3-osiowych maszyn CNC

Porównując ceny 3-osiowych maszyn CNC należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Pierwszym z nich jest rozmiar maszyny. Niektóre maszyny są większe i mogą obsługiwać większe przedmioty, podczas, gdy inne, mniejsze mogą obsługiwać tylko mniejsze przedmioty. Drugim czynnikiem jest jakość maszyny. Niektóre maszyny są wykonane z materiałów wyższej jakości i mają więcej funkcji, podczas gdy inne są wykonane z tańszych materiałów i mając tym samym mniej funkcji. Trzecim czynnikiem jest marka maszyny. Niektóre marki maszyn są znane z wyższej jakości, podczas gdy inne wręcz przeciwnie. Możesz być skłonny zapłacić więcej, aby uzyskać dobrej jakości maszynę. Ostatnim czynnikiem są możliwości maszyny. Im większa pojemność maszyny, tym ma więcej sprzętu i oprogramowania, co wpływa na cenę. Jak wspomniano powyżej, przedział cenowy 3-osiowej maszyny CNC może się różnić w zależności od konkretnej marki i modelu maszyny oraz oferowanych przez nią cech i funkcji. Jednak generalnie cena trzyosiowej obrabiarki CNC waha się od kilkunastu do kilkudziesięciu tysięcy złotych.

Zastosowanie 3-osiowej obróbki CNC

Trójosiowa obróbka CNC jest stosowana w różnych gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym i produkcyjnym:

przemysł lotniczy – 3-osiowa obróbka CNC jest wykorzystywana do projektowania i produkcji elementów samolotów, takich jak klimatyzatory, zawory powietrzne i inne krytyczne komponenty.
przemysł samochodowy – 3-osiowa obróbka CNC jest wykorzystywana do produkcji szerokiej gamy części do samochodów i innych pojazdów. Niektóre części, które można obrabiać za pomocą 3-osiowej maszyny CNC, obejmują bloki silnika, tarcze hamulcowe i obudowy przekładni.
dziedzina medycyny – W branży medycznej 3-osiowa obróbka CNC jest powszechnie stosowana do produkcji wyrobów medycznych i implantów. Niektóre z najpopularniejszych urządzeń medycznych wytwarzanych przy jej użyciu obejmują rozruszniki serca, protezy kończyn i protezy stawów. Dzięki zastosowaniu tego rodzaju obróbki CNC producenci urządzeń medycznych są w stanie tworzyć złożone kształty i komponenty, które są precyzyjne i trwałe.

Jak zacząć korzystać z 3-osiowej maszyny CNC?

Jest kilka rzeczy, które musisz wiedzieć przed użyciem 3-osiowej maszyny CNC.

Najpierw musisz zrozumieć układ współrzędnych maszyny. X odnosi się do lewego i prawego kierunku narzędzia, Y odnosi się do ruchu narzędzia do przodu i do tyłu, a Z odnosi się do ruchu narzędzia w górę iw dół.
Po drugie, musisz znać język programowania maszyny. Istnieją 2 podstawowe rodzaje języków programowania stosowanych w obrabiarkach CNC. Jednym z języków programowania jest CAM, a drugim G-code. CAM jest łatwiejszy do nauczenia się niż G-code i pozwala szybko rozpocząć pracę, ale możesz mieć ograniczone typy urządzeń, których będziesz mógł używać za jego pomocą programować. Kod G jest trudniejszy do nauczenia, ale używany jest na prawie każdej maszynie CNC. Ucząc się obsługi routera CNC, skup się na jednym języku programowania i trzymaj się go, dopóki go nie opanujesz podstawowych operacji.
Po trzecie, musisz zrozumieć charakterystykę maszyny. Są to prędkość wrzeciona, szybkość posuwu, przyspieszenie i luz. Prędkość wrzeciona odnosi się do obrotów na minutę. Szybkość posuwu odnosi się do ruchu występującego w milimetrach na sekundę. Przyspieszenie odnosi się do zmiany przemieszczenia narzędzia, gdy narzędzie przyspiesza.
Na koniec musisz zrozumieć wymianę narzędzi i pękanie narzędzi. Odnoszą się one do tego, jak szybko narzędzie zmienia kierunek podczas ruchu lub czy narzędzie pęka, czyli zacina się we wrzecionie. Ta prędkość nazywana jest czasem zmiany narzędzia. Czasy te są wybite na maszynie, ale różnią się w zależności od maszyny i używanego stylu programowania.

Jak wybrać odpowiednią 3-osiową frezarkę CNC

Przy wyborze 3-osiowej frezarki CNC należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Najważniejszym z nich jest rozmiar przedmiotu obrabianego, który może pomieścić maszyna. Inne czynniki, które należy wziąć pod uwagę, to szybkość i precyzja maszyny oraz rodzaje materiałów, które może ciąć. Małe maszyny służą do cięcia cienkich pasków lub małych elementów. Są one wykorzystywane do projektów takich jak grawerowanie, wiercenie i frezowanie. Są tańsze, ale nie tak dokładne. Dla większych projektów dostępne są większe frezarki 3-osiowe. Ich szybkość posuwu wynosi zwykle 4-20 cali na minutę. Służą do toczenia, frezowania, wiercenia i cięcia. Są droższe niż mniejsze maszyny. Dokładność trójosiowej frezarki CNC zależy od średnicy wrzeciona i prędkości posuwu. Szybkość posuwu określa precyzję frezowania. Im wyższy posuw, tym dokładniejsze cięcie. Mniejsza średnica wrzeciona powoduje, że maszyna jest mniej dokładna.

Podsumowanie

3-osiowa frezarka CNC to potężne narzędzie, które można wykorzystać do różnych projektów. Przy wyborze frezarki ważne jest, aby wziąć pod uwagę wielkość i moc maszyny, a także cechy, które są dla ciebie ważne. Najlepsza frezarka do twoich potrzeb będzie zależała od konkretnych projektów i wymagań. Nasza firma świadczy najlepsze usługi frezowania CNC, które z pewnością polepszą jakość twojego produktu.