Obróbka Komputerowa sterowana numerycznie (CNC) to subtraktywny proces produkcyjny, który umożliwia producentom dokładne i ekonomiczne tworzenie części o wysokiej precyzji. Obróbka CNC wykorzystuje narzędzia tnące do usuwania nadmiaru surowca z przedmiotów obrabianych w celu stworzenia precyzyjnych gotowych produktów z materiałów takich jak tworzywa sztuczne, metale i kompozyty. Obecnie zespoły produktowe mają wiele opcji obróbki wieloosiowej, od 3-osiowej do 5-osiowej, a nawet 9-osiowej. Natomiast w tym artykule skupimy się na tym, czym jest obróbka 5-osiowa, czy jest ona praktyczna dla detali wielkogabarytowych? Czy dochodzi w niej do większych prędkości skrawania? Na te pytania i wiele innych odpowiemy poniżej!
Obróbka pięcioosiowa – działanie
Maszyna 5-osiowa opiera się na narzędziu poruszającym się w pięciu różnych kierunkach: X, Y i Z oraz A i B, wokół których obraca się narzędzie (są to osie obrotowe). Korzystanie z 5-osiowej maszyny CNC umożliwia operatorowi podejście do części ze wszystkich kierunków w jednej operacji, eliminując potrzebę ręcznej zmiany położenia przedmiotu obrabianego między operacjami. 5-osiowa obróbka CNC oszczędza czas i jest idealna do produkcji złożonych precyzyjnych części, takich jak te, które można znaleźć w przemyśle medycznym, naftowym i gazowym oraz lotniczym.
Maszyny 5-osiowe, obróbka CNC
Istnieje kilka różnych typów maszyn 5-osiowych, które zespoły produktowe powinny znać, w tym indeksowane 5-osiowe maszyny CNC, ciągłe 5-osiowe maszyny CNC i centra tokarskie CNC. Podobnie jak w przypadku frezowania 3-osiowego CNC, narzędzie porusza się tylko wzdłuż trzech osi i nie jest w ciągłym kontakcie z przedmiotem obrabianym, jak w indeksowanej 5-osiowej obróbce CNC. Jednak stół obróbczy i głowica narzędziowa mogą automatycznie obracać się w obu kierunkach między operacjami. Indeksowana obróbka 5-osiowa jest idealna do produkcji obudów, przyrządów montażowych i mocowań. Znajduje się pomiędzy 3-osiowym frezowaniem CNC, a ciągłą 5-osiową obróbką CNC pod względem szybkości, dokładności i możliwości obsługi złożonych geometrii.
W ciągłej 5-osiowej obróbce CNC narzędzie i przedmiot obrabiany mogą obracać się i poruszać jednocześnie podczas operacji, oszczędzając czas i umożliwiając operatorom wytwarzanie złożonych geometrii z organicznymi powierzchniami. Ciągła 5-osiowa obróbka CNC zapewnia lepsze wykończenie powierzchni, szybkość i stabilność wymiarową, ale przy najwyższym koszcie jednostkowym. Centra tokarskie CNC są praktycznie takie same jak tokarki CNC z jednym wyjątkiem – wyposażone są w oprzyrządowanie do frezowania CNC. Przedmiot obrabiany jest przymocowany do wrzeciona, które może się obracać lub pozostawać nieruchome, podczas gdy narzędzie tnące usuwa materiał z przedmiotu obrabianego. Łącząc komponenty tokarek CNC z frezami, centra frezarsko-tokarskie CNC zapewniają wysoki poziom precyzji i wszechstronności geometrycznej, dzięki czemu idealnie nadają się do produkcji luźnych części obrotowo-symetrycznych, takich jak wałki rozrządu i sprężarki odśrodkowe. Tego typu 5-osiowe frezarki CNC oferują nie tylko większą precyzję podczas obróbki głębszych części i materiałów utwardzonych, ale także wyższą produktywność i większe prędkości obróbki. Jednak obróbka 5-osiowa jest droższa ze względu na zapotrzebowanie na specjalistyczny sprzęt i wykwalifikowaną siłę roboczą.
Obróbka 3-osiowa vs posiadająca 5-osi
Główna różnica między frezarkami trójosiowymi i pięcioosiowymi polega na tym, że obrabiany przedmiot można obrabiać z trzech osi pierwszej osi i pięciu osi drugiej osi. Oba są wysoce wszechstronnymi, zautomatyzowanymi i powtarzalnymi procesami produkcyjnymi, które umożliwiają szybką i ekonomiczną produkcję precyzyjnych komponentów. Możesz jednak zdecydować się na użycie jednego zamiast drugiego rozwiązania z różnych powodów.
Jeśli masz ograniczony budżet lub po prostu potrzebujesz płaszczyzny tnącej, maszyna 3-osiowa może być dla ciebie najlepszym wyborem. Oprócz tego, że są tańsze niż maszyny 5-osiowe, maszyny 3-osiowe są prostsze w programowaniu, co pozwala zaoszczędzić na kosztach pracy z drogimi programistami i operatorami. Ponadto czas ustawiania jest krótszy w przypadku obróbki 3-osiowej. Jeśli potrzebujesz produkować głębsze części lub części o złożonej geometrii, przydatne będzie użycie obróbki 5-osiowej. Dzięki maszynie 5-osiowej detale można obrabiać ze wszystkich kierunków – bez ręcznego obracania. Dzięki obróbce 5-osiowej uzyskasz wyższą produktywność, większą precyzję, większą swobodę ruchów i możliwość szybszej produkcji większych części.
Jak działa 5-osiowa maszyna, obróbka CNC
Jak każda inna maszyna CNC, 5-osiowa maszyna CNC polega na instrukcjach komputerowych, aby kontrolować ruch narzędzia tnącego (i przedmiotu obrabianego) w celu wytworzenia pożądanej części. Proces obróbki 5-osiowej CNC rozpoczyna się od stworzenia przez projektanta modelu 3D (projektowanie wspomagane komputerowo) pożądanej części przy użyciu narzędzi CAD. Następnie mechanicy eksportują ten model CAD do oprogramowania CAM (wytwarzanie wspomagane komputerowo), które przekształca rysunek w program komputerowy (znany również jako kod G).Kod G zawiera zestaw instrukcji sterujących ruchem narzędzia wzdłuż osi liniowych (X, Y i Z) oraz stołu wzdłuż osi obrotowych (A i C) w celu wytworzenia pożądanej części.
5-osiowy układ, obróbka CNC – skąd się wziął
Wszystko za sprawą francuskiego filozofa i matematyka Rene Descartesa. Historia jest bardzo podobna do jabłka Newtona. Pewnego dnia Kartezjusz leżał w łóżku i zauważył muchę. Patrząc na to, zdał sobie sprawę, że może opisać swoją pozycję w pokoju za pomocą trzech liczb, reprezentowanych przez zmienne X, Y i Z- to, co teraz nazywamy kartezjańskim układem współrzędnych. Teraz możesz się zastanawiać, skąd wzięła się pozostała dwójka. Oprócz opisu pozycji muchy w przestrzeni można również opisać jej orientację. Zatem mucha obracająca się wokół osi X jest czwartą osią, a piąta oś to mucha obracająca się wokół osi Y. Mówi się również, że istnieje szósta oś, która obraca się wokół osi Z.
5-osiowe- możliwe konfiguracje
Konfiguracja wybrana dla 5-osiowej frezarki CNC określa, która z trzech osi obrotu będzie używana. Istnieją dwie główne konfiguracje- maszyny czopowe i maszyny rotacyjne.
5-osiowa frezarka CNC z czopem wykorzystuje oś A, która obraca się wokół osi X i oś C, która obraca się wokół osi Z, podczas gdy 5-osiowa frezarka CNC z pochyleniem/obrotem wykorzystuje oś B, która obraca się wokół osi Y, oraz Oś C, która obraca się wokół osi Z.
Główną różnicą między nimi jest sposób, w jaki reprezentowana jest oś obrotu – w stylu czopowym odbywa się to poprzez przesuwanie stołu, podczas gdy w stylu obrotowym 5-osiowej frezarki CNC odbywa się to poprzez obracanie wrzeciona. Oba rozwiązania mają swoje zalety, więc którego użyć, zależy to od tego, co chcesz zrobić. Ponad połowa części produkowanych przy pomocy CNC wymaga obróbki pięciostronnej, dlatego coraz więcej producentów decyduje się na włączenie jej do swoich usług. Ponadto 5-osiowa obróbka CNC ma wiele zalet w porównaniu z obróbką 3-osiową itp., takich jak:
Pojedyncza konfiguracja
5-osiowe maszyny CNC umożliwiają jednokrotne ustawienie przedmiotu obrabianego; następnie maszyna obsługuje każdą operację obróbki wymaganą do stworzenia pożądanej części. Różni się to bardzo od tradycyjnych maszyn 3-osiowych, które wymagają wielu ustawień maszyny do produkcji złożonych geometrii. Jednostanowiskowy charakter 5-osiowej maszyny CNC umożliwia szybką obróbkę skomplikowanych części przy jednoczesnym obniżeniu kosztów i błędów, które występują przy tradycyjnych procesach
Krótsze narzędzia skrawające i lepsze wykończenie powierzchni
Czwarta i piąta oś 5-osiowej maszyny CNC przybliżają obrabiany przedmiot do narzędzia. Oznacza to, że można używać krótszych narzędzi skrawających, które są mniej podatne na wibracje i zapewniają lepsze wykończenie powierzchni.
Wyższa precyzja
Maszyny 5-osiowe CNC są znacznie bardziej precyzyjne niż maszyny 3-osiowe ze względu na elastyczność ruchu, dzięki czemu mogą produkować nie tylko płynniejsze części, ale także części, które są zbyt skomplikowane dla maszyn 3-osiowych. Obróbka 5-osiowa CNC może być wykorzystana do produkcji wielu części, dla których obróbka 3-osiowa po prostu się nie nadaje.
Obróbka CNC 5-osiowa- zastosowanie
Ze względu na wydajność 5-osiowej obróbki CNC i jej zdolność do wytwarzania skomplikowanych kształtów, może być wykorzystana do produkcji części wykorzystywanych w różnych gałęziach przemysłu. Oto kilka przykładów branż, które korzystają z tej technologii:
- Aeronautyka– Ta branża wymaga bardzo zaawansowanych maszyn, ponieważ kształty są niezwykle złożone i niepowtarzalne.
- Medycyna– 5-osiowa obróbka CNC może pomóc producentom urządzeń medycznych w produkcji urządzeń, implantów i innych rozwiązań, które muszą być wytwarzane z niezwykłą precyzją, aby spełnić rygorystyczne wymagania.
- Wojsko– Kolejna branża, która wykorzystuje 5-osiową obróbkę CNC do produkcji potrzebnych części. Niektóre możliwe zastosowania obejmują komponenty okrętów podwodnych, komponenty silników o wysokiej wydajności, łopatki turbin i sprężarek, inteligentną broń, czujniki, zastosowania stealth oraz, w niektórych przypadkach, broń nuklearną.
- Urządzenia energetyczne– Produkcja części urządzeń energetycznych często wymaga użycia materiałów trudnych w obróbce. Dzięki 5-osiowej obróbce CNC możesz sprawić, że cały proces będzie łatwiejszy i bardziej wydajny, a frezowanie CNC skomplikowanych elementów zostanie wykonane profesjonalnie.