Μηχανή CNC 5 αξόνων έναντι μηχανής CNC 3 αξόνων: Βασικές διαφορές στην ακρίβεια και την αποτελεσματικότητα

Διαφορά ακριβείας #1: Αριθμός ρυθμίσεων

Ένας από τους μεγαλύτερους παράγοντες που συνεισφέρουν στη μεταβολή των διαστάσεων είναι η επαναλαμβανόμενη ρύθμιση. Εξετάστε ένα στήριγμα αεροδιαστημικής από αλουμίνιο διαστάσεων 180 mm × 120 mm × 80 mm που περιέχει τσέπες στην επάνω επιφάνεια, πλαϊνές οπές, γωνιακές επιφάνειες στήριξης και οπίσθιες υποδοχές. Σε ένα μηχάνημα 3 αξόνων, οι χειριστές μπορούν να εκτελέσουν τέσσερις ξεχωριστές ρυθμίσεις.

Η ροή εργασίας απαιτεί σύσφιξη της επάνω όψης, κατεργασία των άνω χαρακτηριστικών, περιστροφή του τεμαχίου εργασίας, εκ νέου-σύσφιξη της πλευρικής όψης,-αποκατάσταση του συστήματος συντεταγμένων εργασίας και επεξεργασία πλευρικών οπών. Κάθε ρύθμιση εισάγει παραλλαγή ευθυγράμμισης. Ακόμα κι αν η επαναληψιμότητα του εξαρτήματος παραμένει εντός ±0,02 mm, το σωρευτικό σφάλμα μπορεί να αυξηθεί σε πολλαπλές λειτουργίες.

Μια μηχανή 5 αξόνων περιστρέφει αυτόματα το τεμάχιο εργασίας. Ο χειριστής σφίγγει το εξάρτημα μία φορά και εκτελεί όλες τις εργασίες μηχανικής κατεργασίας μέσα στο ίδιο σύστημα συντεταγμένων. Το μηχάνημα διατηρεί τις γεωμετρικές σχέσεις επειδή το τεμάχιο εργασίας παραμένει σταθερό.

Διαφορά ακριβείας #2: Εκτροπή εργαλείου

Η εκτροπή του εργαλείου συμβαίνει όταν οι δυνάμεις κοπής κάμπτουν το εργαλείο κατά την αφαίρεση του υλικού. Το μέγεθος της εκτροπής αυξάνεται καθώς αυξάνεται η προεξοχή του εργαλείου. Για παράδειγμα, μια κοιλότητα με βάθος 120 mm μπορεί να απαιτεί ένα μακρύ μύλο σε μια μηχανή 3 αξόνων. Τα μακριά εργαλεία λυγίζουν υπό το φορτίο, δημιουργούν κραδασμούς και δημιουργούν κωνικούς τοίχους. Κατά τη μηχανική κατεργασία ανοξείδωτου χάλυβα 316 ή κράματος τιτανίου Ti-6Al-4V, οι δυνάμεις κοπής γίνονται σημαντικά υψηλότερες από αυτές που συναντώνται με το αλουμίνιο.

Μια μηχανή 5 αξόνων περιστρέφει το τεμάχιο εργασίας για να βελτιώσει την πρόσβαση στο εργαλείο. Αντί να επεκτείνει το εργαλείο κατά 120 mm σε μια κοιλότητα, το μηχάνημα γέρνει το τεμάχιο εργασίας και επιτρέπει σε ένα πιο κοντό κόφτη να φτάσει στο ίδιο χαρακτηριστικό. Το πιο κοντό εργαλείο αντιστέκεται στην κάμψη και διατηρεί τη συνοχή των διαστάσεων. Αυτό το δομικό πλεονέκτημα παράγει μετρήσιμες βελτιώσεις στην ευθύτητα των τοιχωμάτων και στην ακρίβεια του περιγράμματος.

Διαφορά ακριβείας #3: Συνοχή φινιρίσματος επιφάνειας

Το φινίρισμα της επιφάνειας εξαρτάται από τη γωνία εμπλοκής του εργαλείου και τη σταθερότητα κοπής. Όταν κατεργάζεστε καμπύλες επιφάνειες σε μηχάνημα 3 αξόνων, ο κόφτης μπορεί να έρθει σε επαφή με το υλικό σε συνεχώς μεταβαλλόμενες θέσεις κατά μήκος της ακτίνας του εργαλείου. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει ανομοιόμορφα σημάδια από χτένι, κυματισμό επιφάνειας και πρόσθετες απαιτήσεις στίλβωσης.

Μια μηχανή 5 αξόνων προσαρμόζει συνεχώς τον προσανατολισμό του εργαλείου για να διατηρεί μια ελεγχόμενη γωνία επαφής κατά την αφαίρεση υλικού. Για μια κοιλότητα καλουπιού με επιφάνεια ελεύθερης μορφής, η μηχανική κατεργασία 3 αξόνων απαιτεί συχνά φινίρισμα σφαιρικής μύτης με μικρές βαθμίδες-πάνω, ενώ η κατεργασία 5 αξόνων επιτρέπει στο εργαλείο να γέρνει και να διατηρεί τη βέλτιστη εμπλοκή. Αυτό μειώνει τις επιφανειακές ανωμαλίες και μειώνει τις εργασίες φινιρίσματος.

Διαφορά ακριβείας #4: Γεωμετρική ακρίβεια σε σύνθετα χαρακτηριστικά

Πολλά βιομηχανικά εξαρτήματα περιέχουν διασταυρούμενα χαρακτηριστικά, όπως πτερύγια στροβίλου, πτερωτές, ιατρικά εμφυτεύματα και ένθετα καλουπιού. Αυτά τα εξαρτήματα περιέχουν πολλαπλές επιφάνειες που πρέπει να διατηρούν ακριβείς σχέσεις θέσης. Σε ένα μηχάνημα 3 αξόνων, κάθε χαρακτηριστικό μπορεί να απαιτεί ξεχωριστές ρυθμίσεις, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διατήρηση γεωμετρικών σχέσεων καθώς αυξάνεται ο αριθμός ρυθμίσεων.

Μια μηχανή 5 αξόνων διατηρεί μια ενιαία αναφορά συντεταγμένων σε όλη τη μηχανική κατεργασία, ελέγχοντας όλες τις θέσεις χαρακτηριστικών μέσα σε ένα σύστημα συγχρονισμένης κίνησης. Αυτό μειώνει τη συσσωρευμένη διακύμανση θέσης. Για εξαρτήματα που περιέχουν σύνθετες γωνίες και καμπύλες γεωμετρίες, η βελτίωση μπορεί να είναι σημαντική.

Διαφορά απόδοσης #1: Χρόνος εγκατάστασης

Η απόδοση παραγωγής δεν καθορίζεται αποκλειστικά από την ταχύτητα του άξονα. Ο χρόνος εγκατάστασης συχνά καταναλώνει μεγάλο μέρος του συνολικού χρόνου κατασκευής. Εξετάστε μια μικρή-παρτίδα παραγωγής είκοσι ένθετων καλουπιού όπου κάθε ένθετο απαιτεί τέσσερα εξαρτήματα, τρεις ευθυγραμμίσεις και πολλούς κύκλους ανίχνευσης. Ένα μηχάνημα 3 αξόνων μπορεί να αφιερώσει περισσότερο χρόνο στην προετοιμασία του τεμαχίου εργασίας παρά στην κοπή μετάλλου. Ένα μηχάνημα 5 αξόνων μειώνει τις λειτουργίες εγκατάστασης. Επειδή το μηχάνημα περιστρέφει αυτόματα το τεμάχιο εργασίας, οι χειριστές αφιερώνουν λιγότερο χρόνο στην εγκατάσταση εξαρτημάτων, την ευθυγράμμιση των τεμαχίων εργασίας και τη δημιουργία συστημάτων συντεταγμένων. Αυτή η μείωση γίνεται ολοένα και πιο σημαντική για την παραγωγή πρωτοτύπων και την κατασκευή υψηλού-μεικτού χαμηλού-όγκου.

Διαφορά απόδοσης #2: Απαιτήσεις εξαρτημάτων

Τα φωτιστικά προσθέτουν κόστος και πολυπλοκότητα. Ένα μηχάνημα 3 αξόνων απαιτεί συχνά προσαρμοσμένα εξαρτήματα όπως εξαρτήματα επιτύμβιας πλάκας, γωνιακές πλάκες και προσαρμοσμένα συστήματα σύσφιξης για την έκθεση διαφορετικών επιφανειών του τεμαχίου εργασίας. Κάθε εξάρτημα πρέπει να υποστηρίζει το τεμάχιο εργασίας, να αντιστέκεται στις δυνάμεις κοπής και να διατηρεί την ευθυγράμμιση. Μια μηχανή 5 αξόνων μειώνει την πολυπλοκότητα του εξαρτήματος. Σε πολλές εφαρμογές, ένα μόνο εξάρτημα υποστηρίζει όλες τις εργασίες μηχανικής κατεργασίας. Αυτό μειώνει το κόστος κατασκευής των εξαρτημάτων, τις απαιτήσεις αποθήκευσης και τον φόρτο εργασίας συντήρησης. Οι μηχανικοί προμηθειών θα πρέπει να εξετάσουν την επένδυση εξαρτημάτων ως μέρος του συνολικού κόστους ιδιοκτησίας του μηχανήματος.

Διαφορά απόδοσης #3: Χρόνος κύκλου

Ο χρόνος κύκλου αποτελείται από τον χρόνο εγκατάστασης, τις αλλαγές εργαλείου, τον χρόνο κοπής και τον χρόνο επιθεώρησης. Ένα μηχάνημα 3 αξόνων μπορεί να ολοκληρώσει την αφαίρεση υλικού γρήγορα, αλλά εξακολουθεί να απαιτεί πρόσθετες λειτουργίες. Για παράδειγμα, ένα τμήμα που περιέχει έξι γωνιακές οπές μπορεί να απαιτεί ξεχωριστές αλλαγές εξαρτημάτων, χειροκίνητη επανατοποθέτηση και πρόσθετες εργασίες διάτρησης. Μια μηχανή 5 αξόνων τρυπά αυτά τα χαρακτηριστικά χωρίς να διακόπτει τον κύκλο κατεργασίας. Καθώς η πολυπλοκότητα των εξαρτημάτων αυξάνεται, η διαφορά χρόνου κύκλου γίνεται πιο αισθητή, ιδιαίτερα στην αεροδιαστημική και την κατασκευή ιατρικών εξαρτημάτων.

Διαφορά απόδοσης #4: Χρήση εργαλείων

Η χρήση εργαλείων επηρεάζει τόσο την παραγωγικότητα όσο και το κόστος εργαλείων. Κατά τη μηχανική κατεργασία βαθιών κοιλοτήτων σε μηχάνημα 3 αξόνων, είναι συχνά απαραίτητοι μακρείς κόφτες, που απαιτούν μειωμένους ρυθμούς τροφοδοσίας, χαμηλότερο βάθος κοπής και πρόσθετα περάσματα φινιρίσματος. Μια μηχανή 5 αξόνων βελτιώνει την πρόσβαση στα εργαλεία. Τα πιο κοντά εργαλεία μπορούν να αφαιρέσουν το υλικό πιο επιθετικά, να διατηρήσουν τη σταθερότητα της κοπής και να μειώσουν τους κραδασμούς. Το μηχάνημα χρησιμοποιεί τη διαθέσιμη ισχύ του άξονα πιο αποτελεσματικά επειδή χάνεται λιγότερη ενέργεια μέσω της κάμψης του εργαλείου.

Εξαρτήματα αλουμινίου (6061, 7075)

Και οι δύο τύποι μηχανών μπορούν να επιτύχουν αποδεκτές ανοχές διαστάσεων. Οι διαφορές παραγωγικότητας γίνονται ορατές κατά την κατεργασία πολλαπλών επιφανειών. Οι σύνθετοι αεροδιαστημικοί βραχίονες συνήθως επωφελούνται από την κατεργασία 5 αξόνων, ενώ οι απλές πλάκες και τα περιβλήματα συχνά παραμένουν οικονομικά σε εξοπλισμό 3 αξόνων.

Εξαρτήματα από ανοξείδωτο χάλυβα (304, 316)

Τα υλικά δημιουργούν υψηλότερες δυνάμεις κοπής, καθιστώντας την εκτροπή του εργαλείου κρίσιμο παράγοντα. Η ικανότητα μιας μηχανής 5 αξόνων να μειώνει την προεξοχή του εργαλείου βελτιώνει σημαντικά τη σταθερότητα των διαστάσεων.

Εξαρτήματα τιτανίου (Ti-6Al-4V)

Τα κράματα τιτανίου συγκεντρώνουν τη θερμότητα κοντά στην αιχμή, επομένως οι σταθερές συνθήκες κοπής είναι κρίσιμες. Το μικρότερο εργαλείο που ενεργοποιείται από την τοποθέτηση 5 αξόνων βοηθά στον έλεγχο των κραδασμών και του φορτίου κοπής, μειώνοντας τη φθορά του εργαλείου και βελτιώνοντας τη συνοχή κατά τη διάρκεια μεγάλων κύκλων κατεργασίας.

Επιλέξτε μια μηχανή 3 αξόνων όταν τα εξαρτήματα περιέχουν:

• Επίπεδες επιφάνειες
• Κάθετοι τοίχοι
• Τυπικές τρύπες
• Περιορισμένη πλευρική κατεργασία

Παραδείγματα:Πλάκες βάσης, βραχίονες στήριξης και τυπικά περιβλήματα.

Επιλέξτε μια μηχανή 5 αξόνων όταν τα εξαρτήματα περιέχουν:

• Σύνθετες γωνίες
• Ελεύθερες επιφάνειες
• Βαθιές κοιλότητες
• Undercuts
• Απαιτήσεις επεξεργασίας πολλαπλών-προσώπων

Παραδείγματα:Πτερωτές αεροδιαστημικής, πτερύγια τουρμπίνας, ιατρικά εμφυτεύματα, πυρήνες καλουπιού έγχυσης και ρομποτικά εξαρτήματα αρθρώσεων.