Як професійний постачальник прецизійних механічних компонентів, наша команда інженерів часто отримує запити від клієнтів на кшталт: «Чи обов’язково потрібна 5{3}}осьова обробка цієї деталі, чи це можна зробити дешевше на 4-осьовому верстаті?» або "Якщо ми виберемо 3-осьову обробку, щоб заощадити гроші, але вона потребує шести операцій зміни позиції та затискання, чи це суттєво вплине на готовий продукт?" У сфері точного виробництва вибір правильного типу верстата є не лише технічною проблемою, але й питанням економічної ефективності.
Спираючись на свій великий виробничий досвід у точному виробництві, Hansheng надає вам-поглиблене порівняння 3-осьової, 4-осьової та 5-осьової обробки з ЧПК з точки зору вартості, точності, геометрії та розміру партії, допомагаючи вам зробити найкращий вибір.
Для подальшого читання ця стаття в основному зосереджена на порівняннях. Якщо ви хочете дізнатися більше про певну технологію, перегляньте наші спеціальні статті:
Що таке 4-осьова обробка з ЧПУ?
Що таке 5-осьова обробка з ЧПУ?
Основне порівняння
Щоб зробити порівняння між трьома варіантами більш зрозумілим, ми склали повну порівняльну таблицю для швидкого ознайомлення.
| Розмір | 3-осьова обробка з ЧПУ | 4-осьова обробка з ЧПУ | 5-осьова обробка з ЧПУ |
|---|---|---|---|
| Принцип руху | Лінійний рух по осях X, Y, Z. Ріжучий інструмент завжди розташований перпендикулярно заготовці. | Лінійний рух по осях X, Y, Z + вісь A- (деталь обертається навколо осі X-). | Лінійний рух по осях X, Y, Z + осям A/B/C (деталь може обертатися/нахилятися в будь-якій орієнтації). |
| Основні можливості | Може обробляти лише верхню поверхню або одну базову площину. | Може обробляти чотири сторони в одній установці; підходить для циліндричних деталей і гвинтових елементів. | Може обробити п'ять поверхонь за одну установку; здатний обробляти дуже складні безперервні поверхні та виточення. |
| Вартість обробки | Найнижча (наприклад, нижча погодинна ставка). | Помірний (-рентабельний, зменшує витрати на ручне налаштування). | Найвищий (дороге обладнання, складне програмування). |
| Складність програмування | Простий, налаштовується звичайним оператором. | Помірний, вимагає врахування втручання осі обертання. | Дуже високий, вимагає передового програмного забезпечення CAM та досвідчених інженерів. |
| Відповідні запчастини | Плоскі пластини, прості корпуси, деталі з одностороннім-свердлінням. | Вали, шестерні, корпуси з бічними отворами, циліндричне гравіювання. | Лопатки турбіни, компоненти аерокосмічної конструкції, ортопедичні імплантати. |
| Основні обмеження | Кілька налаштувань необхідні для багатосторонньої -обробки, що призводить до накопичення помилок і низької ефективності. | Не можна обробити кутові отвори, не перпендикулярні осі обертання; мертві зони все ще існують. | висока вартість; надзвичайно високі вимоги до конструкції світильників. |
Як вибрати на основі вашого проекту?
Hansheng Automation допоможе вам оцінити кількість осей, необхідних для вашого проекту, з двох точок зору.
Геометричні особливості та складність частин проекту
1. Якщо деталі є в основному плоскими, де елементи (отвори, прорізи, порожнини) зосереджені в одному або двох протилежних напрямках, або якщо деталь потребує обробки не більше ніж на двох поверхнях, а вимоги щодо допуску дозволяють перевертати вручну (наприклад, +/- 0.05 мм або більше), тоді 3-осьова обробка є найекономічнішим варіантом.
2. Якщо деталі проекту є циліндричними або елементи розподілені навколо центральної осі (наприклад, шестерні чи втулки з бічними отворами), або якщо ваші квадратні деталі вимагають інтенсивної обробки з боків, 4-осьова обробка може завершити роботу на чотирьох поверхнях за одну установку, уникаючи проблем із втратою бази даних, пов’язаних із повторними налаштуваннями на 3-осьовому верстаті.
3. Якщо ваша конструкція включає складні органічні поверхні (такі як робочі колеса), просторово складні кутові отвори (не-вертикальні, не-горизонтальні) або глибокі порожнини та вузькі щілини, які вимагають нахилу інструменту для підтримки жорсткості, або якщо вам потрібно підтримувати надзвичайно високі допуски позиційної точності (наприклад, +/- 0.01 мм) на п’яти поверхнях точності частини, то лише 5-осьова обробка може задовольнити ваші потреби.
Економіка проекту та масштаб виробництва
1. Для прототипів і дуже малих партій (приблизно 1-10 штук) 3-осьова обробка зазвичай є кращим вибором через її найнижчу початкову вартість. Якщо геометрія не змушує вас використовувати багатоосьову обробку, спробуйте спростити конструкцію, щоб вона відповідала 3-осьовій обробці.
2. Для виробництва середніх-обсягів (10-500 штук) 4-осьова обробка забезпечує найкращу економічну ефективність. Хоча погодинна ставка для 4-осьового верстата трохи вища, ніж для 3-осьового верстата, це значно економить час ручного налаштування. Наприклад, деталь, яка потребує трьох поворотів на 3-осьовому верстаті, може бути виконана за одну установку на 4-осьовому верстаті, що призведе до значного зниження загальної вартості.
3. Для великого-виробництва з високими вимогами до точності та необхідністю гарантувати надзвичайно високу точність позиціонування або якщо деталі надзвичайно складні, наша рекомендація полягає в тому, що хоча 5-осьова обробка має вищу вартість одиниці, вона усуває час очікування та ризик браку в багато-процесах робочих процесів і може бути економічно ефективнішою з точки зору загального циклу проекту.
Поширені помилкові уявлення про багато{0}}обробку
Помилка 1: «Чим більше осей має верстат, тим кращою буде якість обробки».
Таке розуміння не зовсім вірне. Якість обробки залежить від багатьох факторів, таких як жорсткість верстата, вибір ріжучих інструментів і рівень кваліфікації інженерів. Ми не повинні сліпо прагнути до високих технологій, обираючи п’яти{2}}верстани; ми повинні враховувати фактичні потреби проекту.
Помилка 2: «П’яти{1}}верстати можуть робити все».
Правда в тому, що п’яти{0}}верстати також мають обмеження. Вони мають дуже високий ризик втручання в пристосування, а довжина інструменту обмежена. Крім того, час програмування та налагодження для п’яти-осьової обробки набагато довший, ніж для трьох-осьової обробки. Для простих деталей використання п’яти-машини схоже на «використання суперкара для доставки продуктів на винос»-це можливо, але це величезна трата ресурсів.
На закінчення
У Hansheng Automation ми дотримуємося філософії «практичного виробництва». Ми не намагатимемося продавати вам дорогі процеси просто тому, що у нас є високо-обладнання. Натомість ми прагнемо знайти оптимальний баланс між якістю та вартістю за допомогою аналізу DFM (Design for Manufacturability).
FAQ
З: Якщо мою деталь можна обробити на 3-осьовому верстаті, чи можу я все одно запитати 5-осьову обробку?
A: Технічно це можливо, але зазвичай це непотрібні витрати. Якщо у вас немає надзвичайно високих вимог до обробки поверхні деталі (наприклад, вимагається 5-одночасна обробка для зменшення слідів різання від кулькової-кінцевої фрези), ми рекомендуємо дотримуватися «принципу найпростішого процесу» та використовувати 3-осьову обробку для найкращої економічної ефективності.
З: З точки зору дизайну, як я можу зменшити витрати на багато{0}}обробку?
Відповідь: Збільште радіус внутрішніх скруглень (уникайте використання інструментів дуже малого діаметру).
Зменшіть кількість елементів із надзвичайно жорсткими допусками (вказуйте суворі допуски лише на сполучених поверхнях).
Конструктивні особливості зі стандартними розмірами, коли це можливо, дозволяють використовувати стандартні інструменти замість спеціальних інструментів.
З: Які формати файлів ви приймаєте для оцінки?
В: Щоб точно визначити, чи підходить деталь для 3-осьової, 4-осьової чи 5-осьової обробки, нам потрібна 3D-модель CAD (формат .STEP або .IGES). Будь ласка, також додайте 2D PDF-креслення, щоб вказати будь-які отвори з допусками, специфікації різьби та вимоги до шорсткості поверхні.
З: Чи матиме 5-осьова обробка довший час?
A: Це залежить від складності частини. Початкове програмування (CAM) і час моделювання зіткнень для 5-осьової обробки справді довші, ніж для 3-осьової обробки. Однак після початку механічної обробки фактична швидкість виробництва часто стає вищою, оскільки це зменшує час передачі та очікування між процесами. Для термінових і складних прототипів 5-осьовий зазвичай є швидшим варіантом.
Список літератури
Machinery's Handbook (31-е видання) – Industrial Press, 2020
Серія ISO 10791: Умови випробувань для обробних центрів – Міжнародна організація стандартизації