Как профессиональный поставщик прецизионных механических компонентов, наша команда инженеров часто получает запросы от клиентов, например: «Для этой детали обязательно требуется 5-осевая обработка или ее можно сделать дешевле на 4-осном станке?» или «Если мы выберем 3-осевую обработку в целях экономии, но для этого потребуется шесть операций перемещения и зажима, сильно ли это повлияет на готовое изделие?» В области точного производства выбор подходящего типа станка является не только технической проблемой, но и вопросом экономической эффективности.
Опираясь на свой обширный опыт в области прецизионного производства, компания Hansheng предоставляет вам-углубленное сравнение 3-, 4- и 5-осевой обработки с ЧПУ с точки зрения стоимости, точности, геометрии и размера партии, помогая вам сделать наиболее подходящий выбор.
Для дальнейшего чтения эта статья в основном посвящена сравнениям. Если вы хотите узнать больше о деталях конкретной технологии, обратитесь к нашим специальным статьям:
Что такое 4-осевая обработка с ЧПУ?
Что такое 5-осевая обработка с ЧПУ?
Основное сравнение
Чтобы сравнение трех вариантов было более понятным, мы составили для вас подробную сравнительную таблицу.
| Измерение | 3-осевая обработка с ЧПУ | 4-осевая обработка с ЧПУ | 5-осевая обработка с ЧПУ |
|---|---|---|---|
| Принцип движения | Линейное перемещение по осям X, Y, Z. Режущий инструмент всегда перпендикулярен заготовке. | Линейное перемещение по осям X, Y, Z + оси A- (заготовка вращается вокруг оси X-). | Линейное перемещение по осям X, Y, Z + осям A/B/C (заготовка может вращаться/наклоняться во всех направлениях). |
| Основные возможности | Можно обрабатывать только верхнюю поверхность или одну базовую плоскость. | Можно обрабатывать четыре стороны за один установ; подходит для цилиндрических деталей и спиральных элементов. | Можно обрабатывать пять граней за один установ; Способен обрабатывать очень сложные сплошные поверхности и подрезы. |
| Стоимость обработки | Самый низкий (например, более низкие почасовые ставки). | Умеренный (экономичный-эффективный, снижает затраты на ручную настройку). | Высшее (дорогое оборудование, сложное программирование). |
| Сложность программирования | Простой, может настроить обычный оператор. | Умеренная, требует учета помех по оси вращения. | Очень высокий, требует передового программного обеспечения CAM и опытных инженеров. |
| Подходящие детали | Плоские пластины, простые корпуса, детали с односторонним-сверлением. | Валы, шестерни, корпуса с боковыми отверстиями, цилиндрическая гравировка. | Лопатки турбин, детали аэрокосмической конструкции, ортопедические имплантаты. |
| Основные ограничения | Для многогранной обработки требуется несколько-наладок, что приводит к накоплению ошибок и низкой эффективности. | Невозможно обрабатывать наклонные отверстия, не перпендикулярные оси вращения; мертвые зоны все еще существуют. | Высокая стоимость; чрезвычайно высокие требования к конструкции светильника. |
Как сделать выбор исходя из вашего проекта?
Hansheng Automation поможет вам оценить количество осей, необходимых для вашего проекта, с двух точек зрения.
Геометрические особенности и сложность частей проекта
1. Если детали в основном плоские, с элементами (отверстиями, прорезями, полостями), сконцентрированными в одном или двух противоположных направлениях, или если деталь требует обработки не более чем на двух поверхностях, а требования к допускам допускают ручное переворачивание (например, +/- 0.05 мм или более), то 3-осевая обработка является наиболее экономичным вариантом.
2. Если детали проекта имеют цилиндрическую форму или элементы распределены вокруг центральной оси (например, шестерни или втулки с боковыми отверстиями), или если ваши квадратные детали требуют обширной механической обработки по бокам, 4-осевая обработка может завершить работу на четырех поверхностях за одну установку, избегая проблем с потерей исходных данных, связанных с повторными настройками на 3-осном станке.
3. Если ваша конструкция включает в себя сложные органические поверхности (например, рабочие колеса), пространственно сложные угловые отверстия (не-вертикальные, не-горизонтальные) или глубокие полости и узкие пазы, которые требуют наклона инструмента для сохранения жесткости, или если вам необходимо поддерживать чрезвычайно высокие допуски точности позиционирования (например, +/- 0.01 мм) на пяти поверхностях прецизионной детали, то только 5-осевая обработка может удовлетворить ваши потребности.
Экономика проекта и масштаб производства
1. Для прототипов и очень небольших партий (приблизительно 1-10 штук) 3-осевая обработка обычно является предпочтительным выбором из-за самой низкой начальной стоимости. Если геометрия не вынуждает вас использовать многоосную обработку, попробуйте упростить конструкцию, чтобы она соответствовала трехосной обработке.
2. Для среднего-серийного производства (10-500 штук) 4-осевая обработка обеспечивает наилучшую экономическую эффективность. Хотя почасовая ставка для 4-осевого станка немного выше, чем для 3-осевого станка, он экономит значительное время на ручную настройку. Например, деталь, требующая трех переворотов на 3-осном станке, может быть изготовлена за одну установку на 4-осном станке, что приводит к значительному снижению общей стоимости.
3.Для крупносерийного-производства с высокими требованиями к точности и необходимостью гарантировать чрезвычайно высокую точность позиционирования или если детали чрезвычайно сложны, мы рекомендуем, чтобы, хотя 5-осевая обработка имеет более высокую стоимость единицы продукции, она устраняет время ожидания и риски брака в много-процессных рабочих процессах и может быть более рентабельной с точки зрения общего цикла проекта.
Распространенные заблуждения о многоосной-обработке
Заблуждение 1: «Чем больше осей у станка, тем лучше будет качество обработки».
Такое понимание не совсем верно. Качество обработки зависит от множества факторов, таких как жесткость станка, выбор режущего инструмента и уровень квалификации инженеров. Мы не должны слепо гоняться за высокими технологиями, выбирая пяти-осные станки; мы должны учитывать фактические потребности проекта.
Заблуждение 2: «Пяти-станки могут все».
Правда в том, что пятиосные станки-также имеют ограничения. У них очень высокий риск взаимодействия приспособлений, а длина инструмента ограничена. Кроме того, время программирования и отладки для пяти-осевой обработки намного больше, чем для трех-осевой обработки. Для простых деталей использование пятиосного-станка похоже на «использование суперкара для доставки еды на вынос»-это возможно, но это огромная трата ресурсов.
В заключение
В Hansheng Automation мы придерживаемся философии «практического производства». Мы не будем пытаться продать вам дорогостоящие процессы только потому, что у нас есть-высокотехнологичное оборудование. Вместо этого мы стремимся найти оптимальный баланс между качеством и стоимостью посредством анализа DFM (Проектирование для технологичности).
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Если мою деталь можно обработать на 3-осном станке, могу ли я запросить 5-осевую обработку?
О: Технически это возможно, но обычно это ненужная трата. Если у вас нет чрезвычайно высоких требований к чистоте поверхности детали (например, вам не требуется одновременная 5-осевая обработка для уменьшения следов резания шаровой-концевой фрезой), мы рекомендуем следовать «принципу простейшего процесса» и использовать 3-осевую обработку для достижения наилучшей экономической эффективности.
Вопрос: Как с точки зрения проектирования можно снизить стоимость много-осевой обработки?
Ответ: Увеличьте радиус внутренних скруглений (избегайте использования инструментов очень малого диаметра).
Уменьшите количество элементов с очень жесткими допусками (задавайте строгие допуски только на сопрягаемых поверхностях).
Конструктивные особенности со стандартными размерами, когда это возможно, чтобы обеспечить возможность использования стандартных инструментов вместо нестандартных инструментов.
Вопрос: Какие форматы файлов вы принимаете для оценки?
О: Чтобы точно определить, подходит ли деталь для 3-, 4- или 5-осевой обработки, нам нужна 3D-модель CAD (формат .STEP или .IGES). Пожалуйста, также приложите 2D-чертеж в формате PDF, чтобы указать все отверстия с допусками, спецификациями резьбы и требованиями к шероховатости поверхности.
Вопрос: Будет ли 5-осевая обработка иметь более длительный срок выполнения?
О: Это зависит от сложности детали. Время первоначального программирования (CAM) и моделирования столкновений для 5-осевой обработки действительно больше, чем для 3-осевой. Однако после начала обработки фактическая скорость производства часто оказывается выше, поскольку это сокращает время передачи и ожидания между процессами. Для срочных и сложных прототипов 5-осевая обработка обычно является более быстрым вариантом.
Ссылки
Справочник по машинному оборудованию (31-е издание) – Industrial Press, 2020 г.
Серия ISO 10791: Условия испытаний обрабатывающих центров – Международная организация по стандартизации