5-осьова обробка з ЧПК - Основний посібник

Хочете дізнатися більше про 5-осьову обробку з ЧПУ? Цікаво дізнатися, як 5-осьовий верстат з ЧПК може допомогти збільшити ваші виробничі можливості?

Вам потрібно прочитати цей важливий посібник для 5-осьових верстатів з ЧПК, щоб дізнатися, як вони працюють, які їхні переваги, а також типи доступних верстатів.

Багатоосьові верстати з ЧПК, розроблені для кращого задоволення дедалі складніших потреб таких передових галузей, як аерокосмічна інженерія, медицина, оборона, робототехніка та автомобілебудування, зробили революцію у виробництві.

Основною віхою є розробка 5-осьових верстатів з ЧПК . Також відомі як 5-осьові обробні центри, можливості та гнучкість таких верстатів значно перевершують стандартні 3-осьові обробні центри.

Щоб допомогти вам вирішити, чи підходять 5-осьові верстати з ЧПК для вашого виробництва, ця стаття охопить такі поширені запитання щодо цієї технології:

● Що таке 5-осьова обробка з ЧПК?

● Коли вам потрібен 5-осьовий верстат з ЧПК?

● Які переваги 5-осьової обробки з ЧПК?

● Що слід шукати в 5-осьовому верстаті з ЧПК?

● Типи 5-осьових верстатів з ЧПК від Tongtai

1. Що таке 5-осьова обробка з ЧПК?

Технологія 5-осьової обробки з ЧПК використовує обробний центр з цифровим керуванням (ЧПК) для позиціонування або синхронізації деталі за 5 різними осями для легкого доступу ріжучих інструментів. Це дозволяє обробляти деталь трьома основними осями – X, Y і Z – а також двома додатковими обертовими осями (A і C або B і C).

Перегляньте наведену нижче схему, щоб побачити, як це працює.

Керування рухом деталі через кілька осей дає ріжучому інструменту гнучкість у кількох напрямках. Таким чином, він може охоплювати більшість кутів, навіть негативних, і повніше використовувати стандартні ріжучі інструменти в широкому діапазоні форм і розмірів.

Версії 3+2 осі

У версії з 3+2 осями можна одночасно керувати будь-якими 3 осями, тоді як інші 2 осі використовуються для позиціонування деталі.

Ось як це працює:

Ви можете використовувати X & Z & C разом, тоді як осі Y і A використовуються для позиціонування.

Ви можете використовувати Y & Z & A разом, тоді як X & C використовуються для позиціонування.

Версії 4+1 осі

Для версій з 4+1 осями можна одночасно керувати будь-якою з 4 осей, тоді як 1 вісь, що залишилася, використовується для позиціонування.

Ось як це працює:

Ви можете використовувати X & Z & A & C разом, тоді як Y використовується для позиціонування.

Ви можете використовувати X & Y & Z & A разом, тоді як C використовується для позиціонування.

Повні 5-осьові версії

І, нарешті, є повні 5-осьові версії, де можна одночасно керувати всіма 3-осьовими (лінійними) і 2-осьовими (обертальними).

У цій версії осі налаштовані на 3 лінійні осі (зазвичай називаються X, Y і Z) і дві осі обертання (зазвичай називаються A і C). Вісь А є віссю нахилу, а вісь С — віссю обертання. У такій конфігурації зазвичай буде поверхня столу, на якій кріпиться заготовка.

Вісь обертання

Для 5-осьових верстатів з ЧПК із цапфовим столом стіл надає інструменту дві осі обертання:

Вісь А – Поверхня столу повертається (нахиляється) до оператора або від оператора 

Залежно від моделі можна досягти широкого діапазону кутів нахилу. Загалом, машини з ширшим діапазоном нахилу +/- 120° є винятковими. Такі конструкції столів і доступні діапазони можуть нахиляти заготовку, щоб забезпечити доступ до навіть більш складних кутів.

У випадку деяких моделей стіл встановлено вздовж у виді оператора та забезпечує діапазон нахилу +30° вправо та -110° під час нахилу вліво.

Вісь С – верхня поверхня столу (деталь встановлена ​​на ній) обертається ліворуч (за годинниковою стрілкою) або праворуч (проти годинникової стрілки). Обертання може становити максимум 360°, забезпечуючи повне коло без необхідності повертатися в нульове положення знову. Це дозволяє позиціонувати деталь у будь-якому необхідному положенні обертання. 3-лінійна вісь забезпечує можливість позиціонування лінійного руху в необхідному положенні. Вісь нахилу забезпечує кути необхідного нахиленого положення.

Разом із 3 лінійними вісями (X, Y і Z) і обертовими віссю A і C 5-осьових верстатів деталлю, що підлягає обробці, можна маневрувати та переміщати до найбільш ідеальних кутів і положень для різання.

2. Коли вам потрібен 5-осьовий верстат з ЧПК?

Враховуючи їх більшу гнучкість і адаптивність, 5-осьові верстати корисні для широкого діапазону операцій обробки в багатьох галузях промисловості для конкретних потреб обробки.

Далі 7 найпоширеніших програм:

1) Коли операції різання, свердління або нарізання різьби необхідні на всіх 5 гранях із певними кутами

5-осьова обробка найбільш поширена в аерокосмічній, медичній, автомобільній промисловості, промисловості загальних деталей, прес-форм і матриць, нафтовій і газовій промисловості, і це лише деякі з них. Ці частини, як правило, мають незвичайну форму, мають складні контури та поверхні або мають поверхні, розташування та положення під певними кутами. До них належать авіаційні або корабельні турбіни, робочі колеса та деталі, як-от поворотні кулаки, які потребують роботи з усіма 5 гранями та додатковими певними кутами.

2) Коли вам потрібні більш гнучкі інженерні рішення

Одночасна 5-осьова обробка поширена в прес-формах і штампах, а також у виробництві аерокосмічних деталей. Завдяки можливості позиціонувати або переміщувати деталь по різних осях, 5-осьові верстати надають інженерам-конструкторам більшу свободу проектування навіть найскладніших форм і форм. Тому деталі, над якими потрібно працювати, можуть бути складнішими, що призводить до кращих загальних інженерних рішень практично для всіх галузей.

3) Коли вам потрібне виробництво суміші у великих обсягах і низьких обсягах

Заготовки, виготовлені меншими, але повторюваними обсягами, зростають. У наші дні промисловості, як правило, ухиляються від великих обсягів замовлень, віддаючи перевагу меншим партіям, які можна повторити точно вчасно, якщо це необхідно. Виробники повинні бути дуже гнучкими, щоб забезпечити швидку зміну свого виробництва. Завдяки цьому виробники можуть уникнути дорогих непотрібних запасів і бути більш гнучкими в ціноутворенні.

4) Коли ви отримуєте замовлення на заготовки складної форми

5-осьова обробка ідеально підходить для компаній, яким потрібні дуже складні та точні заготовки, як-от аерокосмічна, медична, автомобільна, нафтогазова, напівпровідникова та електронна промисловість. Виробникам у цих секторах потрібні як належне ноу-хау, так і правильне обладнання, щоб підтримувати їх у виробництві деталей із точністю та тривалою постійною продуктивністю.

Маючи потрібну машину, хороші CAD/CAM, інструменти та навченого оператора/програміста, такі виробники можуть зробити своє виробництво прибутковим, водночас відрізняючись від стандартних компаній-виробників.

5) Коли ви хочете скоротити час виконання та підвищити ефективність

Завдяки стандартним і меншій кількості затискних пристосувань, необхідних для виготовлення навіть найскладніших деталей, 5-осьові верстати з ЧПК замінюють необхідність переміщення вашої деталі на кілька верстатів за допомогою лише однієї машини. Можливість виконувати обробку з одноразовою установкою пропонує значні переваги для бізнесу, особливо враховуючи, що розміри партій зменшуються, а деталі стають складнішими.

6) Коли ви хочете покращити якість і точність своєї деталі

Усуваючи необхідність багаторазового налаштування різних верстатів, зменшується кількість людських і машинних помилок. Це покращує точність обробленої деталі, коли ви використовуєте функції 5-гранної та 5-осьової обробки в одній установці. Такі верстати також допускають використання стандартних інструментів. Це може призвести до економії коштів, оскільки не потрібні спеціальні інструменти (наприклад, дуже довгі інструменти або інструменти для форм).

7) Коли вам потрібна більша гнучкість, швидкість і точність виробництва

У той час як верстат із конфігурацією 3+2 осі є вдосконаленням порівняно зі стандартними верстатами з 3 та 4 осями, розроблений верстат 4+1 забезпечує ще кращу гнучкість – за оцінками, верстати 4+1 можуть виготовляти 85% усіх деталей, необхідних будь-якій галузі. . Це благо для виробників запчастин, які повинні обслуговувати всі види робіт і не можуть бути занадто вибірковими. 3+2-осьовий верстат (зазвичай стандартний 3-осьовий обробний центр із додатковим 2-осьовим столом) потребує кожного нового інструменту в початковій позиції, і обмежений у розмірі деталей і складності обробки. Повноцінна 5-осьова одночасна машина необхідна для дуже складних форм, таких як турбінні колеса, секції прес-форм для шин, запасні частини для людей тощо. За оцінками, вони охоплюють решту 15% діапазону всіх необхідних деталей, тобто вони можуть охоплювати 100% від стандартних до складних потреб обробки.

3. Які переваги 5-осьових верстатів з ЧПК?

Завдяки одночасному 5-осьовому обробленню ваш верстат з ЧПК може працювати на надзвичайно складних контурних поверхнях, які складно або навіть неможливо виготовити за допомогою простіших верстатів. Обробка 5 сторін деталі в одній установці означає, що ви можете виконувати операції з усіма 5 сторонами деталі в одній установці, заощаджуючи час на підготовку, повторне затискання та зусилля.

Крім того, 5-осьова обробка підвищує вашу гнучкість і точність, оскільки ви можете позбутися від необхідності переміщати заготовки між кількома верстатами. Це додатково зменшує потребу в різних затискних пристосуваннях і налаштуваннях.

Деякі переваги 5-осьового обробного центру:

1) Згорнуте налаштування машини

За допомогою єдиного процесу налаштування (він же «Виготовлено в одному») ви можете значно скоротити час підготовки та підвищити ефективність як людей, так і машин. Це також зменшує людські та машинні помилки, які є результатом роботи над кількома налаштуваннями для кожного етапу обробки. Більш просте затискне обладнання, яке використовується для розміщення деталі в необхідному положенні на машині, також економить час, кошти та зменшує можливі помилки.

2) Здатність керувати складними проектами

Завдяки 5-осьовій обробці можна легко обробляти складні форми та конструкції. Це може включати наступне: частини гідравлічних систем, корпус водяного насоса, корпус коробки передач, зубчасті колеса, прес-форми для лиття під тиском, нафтогазове обладнання, медичне обладнання або обладнання для переливання крові та багато іншого.

3) Вища точність обробки

Зменшуючи кількість необхідних ручних налаштувань, багатовісна обробка допоможе підвищити загальну точність виготовленої деталі.

4) Краща обробка поверхні

5-осьові верстати з високою механічною якістю, такі як обробні центри Tongtai, створюють основу для досягнення зниження вібрацій, більш гладких високоякісних поверхонь і постійної точності. Оператору машини не потрібно повторно затискати деталь, оскільки вона залишається затиснутою протягом усього циклу обробки. Це значно підвищує якість обробки.

5) Швидше видалення матеріалу

Спеціально розроблений для швидкого й ефективного видалення навіть найтвердіших матеріалів, 4+1 або повністю 5-осьовий обробний центр з ЧПК значно скоротить будь-які ручні зусилля. Це забезпечує більшу ефективність і стабільність обробки.

6) Значна економія часу

З огляду на зростаючі витрати на робочу силу, брак навченої робочої сили та необхідність підвищення продуктивності заводу стає все більш важливим вивчати експлуатацію та вартість робочої сили. Завдяки налаштуванню «все в одному» в таких верстатах операторам не потрібно повторно затискати та переміщати деталі на інші машини для наступної операції. Натомість вони можуть зосередитися на управлінні додатковими машинами, отже підвищуючи свою продуктивність.

7) Розширте потужність заводу та гнучкість виробництва

Для виробників деталей і контрактних виробників інвестиції в 5-осьовий обробний центр покращує гнучкість і швидкість виробництва. Завдяки різноманітним застосуванням такі верстати дозволяють максимально використовувати ваші машини як для великих так і для малих виробничих замовлень. Такі можливості можуть бути відсутні у недорогих стандартних машинах, які мають явно обмежені можливості.

Коротше кажучи, 5-осьовий верстат з ЧПК може значно підвищити вашу продуктивність і прибутковість. Крім того, вони відрізняють ваші виробничі можливості від ваших конкурентів.

4. Що слід враховувати при створенні 5-осьового обробного інструменту з ЧПК?

Тепер, коли ви дізналися про переваги 5-осьового обробного інструменту, постає наступне запитання: як вибрати правильний 5-осьовий верстат з ЧПК?

Щоб допомогти вам у цьому, ми підготували для вас зручний контрольний список.

1) Адекватна потужність обробки ЧПК

Переконайтеся, що обчислювальна потужність ЧПК достатньо висока для обчислення, розрахунку та контролю кількості осей, що використовуються одночасно.

2) Установіть відповідність функції Look Ahead до типу машини

Функція перегляду вперед для верстата 4+1 повинна складати мінімум 200 блоків. Для більш складних 4-осьових послідовностей обробки краще було б 400 блоків. Для повної одночасної роботи по 5 осях потрібен більш швидкий обчислювальний ЧПК. Це може бути Fanuc 31i B5 зі стандартним блоком 600 або додатковою функцією прогнозування на 1000 блоків, що забезпечує дуже високу швидкість обчислення.

3) Достатня потужність і жорсткість шпинделя машини

Достатня потужність і жорсткість шпинделя верстата є важливим фактором, яким часто нехтують. Однак потужний шпиндель вимагає опори ще більш жорсткої механічної конструкції. Щоб забезпечити плавне та безпомилкове різання, серце 5-осьового обробного центру – шпиндель верстата – має бути не лише достатньо потужним, щоб справлятися з покладеними на нього навантаженнями, але й мати достатні резерви до межі. Залежно від матеріалу, що підлягає обробці, менш потужний шпиндель 11-15 кВт з максимальним крутним моментом менше 100 Нм може обмежити можливості вашої машини. Такі машини можуть бути дешевшими в короткостроковій перспективі, але не з більш довгою перспективою.

4) Відповідна система тримача інструменту

Переконайтеся, що використовувані системи тримачів інструменту BBT або HSK для усунення вібрації. Вони повинні забезпечувати найкраще з’єднання між шпинделем і тримачем інструменту в будь-який час і за будь-яких умов обробки.

5) Можливість адаптації швидкості та умов різання

Залежно від ваших потреб обробки, ви можете підтримувати постійну швидкість подачі різання або змінювати її для різних умов різання. У цьому контексті вам знадобиться машина, яка зможе краще контролювати кожну ситуацію для оптимізації швидкості подачі різання.

6) Високий ступінь точності та довговічності машини

Щоб переконатися, що ваш верстат забезпечує високу точность і довговічність, ви повинні розглянути, як він сконструйований і розроблений.

Тут зазвичай два етапи:

● Механічна конструкція та механічна конструкція машини

● Використання електронних систем для оптимізації та калібрування Остерігайтеся недорогих виробників інструментів, які економлять на механічних аспектах конструкції та використовують електронні системи для компенсації своїх недоліків.

7) Контроль нагріву шпинделя та керування охолодженням

Оскільки це серце будь-якого верстата з ЧПК, особливо для 5-осьового верстата з ЧПК, важливо контролювати тепло в шпинделі та рамі. Це не тільки допомагає продовжити довговічність цього життєво важливого механізму; це також забезпечить кращу якість і точність ваших деталей. Щоб запобігти перегріву шпинделя, дуже важливо, щоб корпус шпинделя, а також торець шпинделя ефективно охолоджувалися. Запобігання нагріванню необхідне під час інтенсивної механічної обробки, щоб зменшити та контролювати тепло, що виділяється від двигуна та підшипників під час вищих швидкостей і тривалих циклів обробки.

Пам’ятайте, що двигун вбудованого шпинделя працює всередині корпусу шпинделя. Таким чином, важливо, щоб корпус шпинделя, включаючи торцеву частину шпинделя, ефективно охолоджувався по секціях. Система охолодження Tongtai визначена сегментами, тому охолоджуюча рідина ніколи не стає «гарячою». Це забезпечує контрольовану температуру в будь-який час. По-друге, і це найважливіше, Tongtai використовує систему змащення й охолодження підшипників Oil-Jet.

Це не тільки запобігає перегріванню підшипників, але й гарантує, що свіжа олива буде надходити в систему в будь-який час. Порівняйте це з тим, що використовують деякі виробники: пакунок мастила або шпинделі з повітряно-масляним змащенням. Це не забезпечить безпечний температурний режим для підшипників.

5. Які типи 5-осьових верстатів з ЧПК доступні в Tongtai

Як бачите, при 5-осьовій обробці необхідно враховувати багато факторів. Від використовуваних методів до типів доступних інструментів вибір може бути здивованим для тих, хто купує вперше. Завдяки 50-річному досвіду піонера у виробництві верстатів з ЧПК на Тайвані, зосередили свої сили на проектуванні, тестуванні та вдосконаленні найкращих 5-осьових верстатів з ЧПК у галузі.

Вертикальний 5-осьовий обробний центр СТ-350

Невеликий, але потужний і гнучкий вертикальний 5-осьовий обробний центр СТ-350 вже має вбудований поворотний стіл, що дозволяє одночасно керувати операціями 5 осей.

Компактний СТ-350 — це легко автоматизований 5-осьовий обробний центр середнього розміру, який ідеально підходить для виробництва «великих змішаних - малих обсягів».

Жорсткі портальні 5-осьові обробні центри GT-500 / GT-630 / GT-800

Серія GT повноцінних 5-осьових портальних обробних центрів Tongtai створена для виготовлення навіть найскладніших форм і конструкцій. Розроблені для задоволення високих стандартів виробництва форм і штампів або для задоволення вимог щодо дуже складних форм і контурів, а також для виробництва деталей, які використовуються в аерокосмічній промисловості.

Топова серія центрів GT розроблена для спеціальних застосувань – вона створена для ефективної обробки екстремальних матеріалів, таких як інконель, титан або жаростійка нержавіюча сталь. 

Горизонтальний 5-осьовий обробний центр НТН-800 

Горизонтальне виконання 5-осьового обробного центру найкраще підходить для обробки корпусів авіаційних двигунів, турбін та інших застосувань аерокосмічної промисловості

Автоматична система зміни палет з максимальною нагрузкою до 2400 кг та габаритами D1500xH1100 дозволяє обробляти тяжкі та великогабаритні заготовки.

Двоколонні 5-осьові обробні центри APEC 

У ціх моделях оброблена частина закріплюється на столі (вісь X), тоді як головка верстата забезпечує осі Y & Z плюс A & B.

Двоколонні обробні центри в основному використовується для більших деталей або форм. Для таких застосувань машина з цапфою стала б занадто великою та дорогою для створення.

Якщо ви бажаєте обробити більші деталі певного розміру та ваги, рекомендується використовувати 2-осьову фрезерну головку.

Токарно-фрезерні 5-осьові обробні центри серії TMS 

Конструкція станини з кутом нахилу 75 градусів не тільки сприяє збереженню переваг доступності та чудового видалення стружки, але й знижує центр ваги верстата для підвищення жорсткості всієї конструкції.

Серія TMS може бути застосована для багатопроцесорної обробки, інтегрована поворотна вісь B і 5-осьовий контролер одночасного руху можуть бути застосовані для складної кривої контурної поверхні. Деталі можна обробити лише за одну установку машини.

Завдяки конструкції магазину ланцюгового типу це дозволяє одночасно міняти заготовку та інструмент, щоб скоротити час обробки.

Висновок

Ми сподіваємося, що ця вичерпна стаття про 5-осьову обробку та верстати, доступні для таких робіт, буде корисною.

5-осьовий верстат з ЧПК надає заводам можливість виконувати завдання, які вони раніше не могли виконати. Для виробників, які зараз використовують 3-осьову обробку, перехід до 4+1 або навіть повністю 5-осьового верстата може стати наступним логічним кроком у плануванні виробництва та інвестицій.

Проте через вартість таких машин ми рекомендуємо вам повністю розуміти, які процеси найкраще відповідають вашим конкретним виробничим потребам. Вам також потрібно правильно вибрати верстат з ЧПК, щоб повністю реалізувати ефективність і прибутковість вашого виробництва.

Якщо ви хочете дізнатися більше про 5-осьову обробку, зв’яжіться з нами для обговорення. Ми будемо раді порадити вам, яка технологія найкраще відповідає вашим виробничим потребам і цілям.