CNC obrábění revolucionizuje moderní výrobu, ale které nastavení nejlépe vyhovuje vašim potřebám? Ať už uvažujete o frézovacím stroji CNC se třemi osami, frézovací stroj na čtyři osy CNC nebo pět osy CNC frézování. Každá konfigurace osy nabízí jedinečné schopnosti pro různá průmyslová odvětví a složitost designu.
V tomto příspěvku se dozvíte základní rozdíly mezi 3-osmi, 4-osou a 5-osy CNC strojů. Prozkoumáme, jak každá osa ovlivňuje přesnost, náklady a efektivitu výroby, které vám pomohou vybrat to nejlepší pro potřeby vašeho projektu.
Základy obrábění CNC
Obrábění CNC (Počítačové numerické ovládání) je výrobní proces, který používá počítačově kontrolované stroje k řezu, tvaru a dokončování různých materiálů. Spoléhá se na předem programovaný software, který diktuje pohyb továrních nástrojů a strojů a nabízí bezkonkurenční přesnost, efektivitu a opakovatelnost.
Jak funguje obrábění CNC
Proces začíná modelem CAD (počítačově podporovaný design) nebo 3D designem požadované části. Tento model je poté přeměněn na program CNC pomocí softwaru CAM (počítačově podporovaného výroby). Program obsahuje konkrétní pokyny známé jako G-kód, které řídí nástroje stroje k vytvoření požadovaného tvaru.
Výhody obrábění CNC
Ve srovnání s tradičními metodami obrábění nabízí obrábění CNC několik výhod:
Vyšší přesnost a přesnost
Zvýšená produktivita a efektivita
Snížené lidské chyby a náklady na práci
Schopnost produkovat složité geometrie
Konzistence a opakovatelnost
Průmyslová odvětví pomocí obrábění CNC
Obrábění CNC se používá v široké škále průmyslových odvětví, včetně:
Aerospace: Vytváření složitých dílů pro letadla a kosmickou loď
Automobilový průmysl: Produkce komponent motoru, části těla a nástroje
Lékař: Výroba chirurgických nástrojů, implantátů a protetiky
Formy a zemřít: Vytváření složitých forem pro lití a vstřikování
Elektronika: výroba PCB, ohrady a chladičů
Porozumění osm a obrábění CNC
Při obrábění CNC se osy odkazují na pokyny, ve kterých se může stroj pohybovat. Tyto pohyby jsou nezbytné pro vytváření přesných a složitých tvarů. Počet os strojů CNC stroj určuje jeho schopnosti a typy částí, které může produkovat.
Osy při 3-osm obráběcích
Třicesmís CNC stroje jsou nejběžnější a základní typ. Mají tři lineární osy:
Osa x: Horizontální pohyb zleva doprava
Osa Y: Horizontální pohyb zepředu dozadu
Osa z: Vertikální pohyb nahoru a dolů
Nástroj se pohybuje podél těchto os, aby řezal obrobku a vytvořil trojrozměrný tvar. Tento nástroj však zůstává kolmý k obrobku a omezuje složitost částí, které lze vyrobit.
Další osy ve 4-osy a 5-osy obrábění
K překonání omezení 3-osmového obrábění, 4 osy a 5-osy CNC stroje zavádějí rotační osy:
4-osy CNC stroje mají obvykle tři lineární osy (x, y, z) a jednu rotační osa (A nebo B). Tato dodatečná osa umožňuje rotaci obrobku, což umožňuje vytvoření složitějších tvarů a funkcí.
5-osy CNC stroje mají tři lineární osy (x, y, z) a dvě rotační osy (A/B a C). Tyto stroje nabízejí nejvyšší úroveň flexibility a přesnosti, což umožňuje nástroji přiblížit se k obrobku z téměř jakéhokoli úhlu. Tato schopnost je nezbytná pro výrobu vysoce složitých dílů se zakřivenými povrchy, hlubokými kapsami nebo podříznutými.
3-osy CNC obrábění
3-osy CNC obrábění je nejzákladnějším a široce používaným typem CNC obrábění. Zahrnuje řezací nástroj, který se pohybuje podél tří lineárních os (x, y a z) a vytvoří obrobku. Obrobku zůstává stacionární během procesu obrábění.
Schopnosti a omezení
3-osy CNC stroje mohou produkovat širokou škálu jednoduchých až středně složitých dílů. Jsou schopny vytvářet rovinné povrchy, vrtné otvory a řezací vlákna. Jsou však omezeny ve své schopnosti vytvářet složité geometrie nebo podříznutí, protože řezací nástroj se může pohybovat pouze v přímých liniích a nemůže se otáčet.
3-osy obrábění
Výhody
Nákladová efektivita : 3-osy CNC stroje jsou obecně dostupnější než jejich 4-osy a 5-osy protějšky, což z nich činí nákladově efektivní řešení pro mnoho aplikací.
Jednoduchost : Programování a provozování 3-osnových strojů je relativně jednoduché, což vyžaduje méně školení a odborné znalosti ve srovnání s pokročilejšími stroji CNC.
Vysoká opakovatelnost a přesnost : Pro jednoduché díly nabízí 3-osy obrábění CNC vynikající opakovatelnost a přesnost, což zajišťuje konzistentní kvalitu napříč výrobními běhy.
Omezení
Omezené geometrie : 3-osy stroje jsou omezeny na vytváření jednoduchých geometrií a nemohou snadno produkovat složité tvary nebo podříznutí.
Více nastavení : Obráběcí komplexní díly na 3-osy CNC často vyžaduje více nastavení, což může prodloužit dobu produkce a náklady.
Nižší produktivita : U složitých návrhů může mít 3-osy obrábění nižší produktivitu ve srovnání se čtyřmi nebo 5-osými stroji, protože nemůže provádět simultánní řezné operace.
Běžné aplikace a průmyslová odvětví
3-osy CNC obrábění se široce používá v různých průmyslových odvětvích, včetně:
Automobilový průmysl: Komponenty motoru, držáky a jednoduché části těla
Aerospace: Jednoduché strukturální komponenty a montážní hardware
Lékař: Základní chirurgické nástroje a komponenty implantátu
Elektronika: Vložky, chladiče a jednoduché PCB
Ideální aplikace
Obrábění CNC 3-osy je nejvhodnější pro:
4-osy CNC obrábění
Vysvětlení 4-osy CNC je pokročilý proces obrábění, který přidává rotační osa (osa A) ke standardní osy X, Y a Z nalezené při 3-osm obráběcích. Tato dodatečná osa umožňuje rotaci obrobku kolem osy x, zatímco řezací nástroj provádí jeho operace.
Jak funguje osa A
Ve čtyřsém stroji CNC je osa A obvykle dosažena namontováním obrobku na rotačním stole nebo sklíčivo. Když se řezací nástroj pohybuje podél os X, Y a Z, obrobku se současně otáčí kolem osy X (osa A). Tato rotace umožňuje řezacímu nástroji pro přístup k různým stranám obrobku bez nutnosti manuálního přemístění.
Frézovaný prvek nakloněný v jedné rovině při 45 °
Typy obrábění 4 osy
Existují dva hlavní typy 4-osnových obrábění:
Indexování : Osa A se otáčí do konkrétního úhlu a poté se zamkne na místě, zatímco řezací nástroj provádí jeho operace. Po dokončení se osa A otočí do dalšího požadovaného úhlu a proces se opakuje.
Kontinuální : Osa A se otáčí nepřetržitě, zatímco je řezací nástroj v pohybu, což umožňuje vytvoření komplexních, zakřivených povrchů a obrysů.
Výhody při 3-osm obráběcích
Snížená nastavení : 4-osmové obrábění umožňuje obrobení několika stran obrobku v jednom nastavení, což snižuje potřebu manuálního přemístění a zkrácení celkových doby cyklu.
Vylepšená přesnost : Minimalizací počtu nastavení, 4-osy obrábění udržuje vyšší přesnost a přísnější tolerance pro vícestranné části.
Omezení
Otočení s jedním rovinou : 4-osy obrábění je omezeno na rotaci kolem jedné osy (osa x), která nemusí být vhodná pro díly vyžadující složité víceosé pohyby.
Přístupnost nástroje : V některých případech může rotační stůl nebo sklíčidlo bránit přístupu nástroje do určitých oblastí obrobku, což omezuje složitost geometrií, kterých lze dosáhnout.
Ideální aplikace
Obrábění 4-osy CNC je zvláště vhodné pro:
Díly s úhlovými povrchy nebo funkcemi
Turbínové lopatky a vrtule
Zakřivené profily a obrysy
Vícestranné komponenty vyžadující vysokou přesnost
Pro každou stranu části je nutné jedinečné nastavení
5-osy CNC obrábění
5-osy CNC obrábění je nejpokročilejším a nejvšestrannějším typem obrábění CNC. Přidá se dvě dvě rotační osy (B a C) ke standardu osy X, Y a Z nalezených při 3-osm obráběcích. Tyto další osy umožňují řeznému nástroji nebo obrobku naklonit a otáčet se, což umožňuje vytvoření vysoce složitých geometrií a vyřezávaných povrchů.
Jak fungují osy B a C
Při 5-osy CNC obrábění se osa B obvykle vztahuje na rotaci kolem osy Y, zatímco osa c odkazuje na rotaci kolem osy Z. Tyto otočné osy mohou být umístěny na stole stroje (styl Trunnion) nebo na hlavě vřetena (otočný styl). Kombinace těchto osa s lineárními osy X, Y a Z umožňuje řeznému nástroji přiblížit se k obrobku z téměř jakéhokoli úhlu.
Typy 5-osmového obrábění
3+2 Obrábění osy : Tato metoda známá také jako polohové 5-osmové obrábění zahrnuje umístění obrobku pomocí os B a C, poté je zamkne na místě, zatímco řezací nástroj provádí operace pomocí os X, Y a Z.
Plně kontinuální pětiosé obrábění : V této metodě se všech pět os se pohybuje současně a nepřetržitě během procesu obrábění. To umožňuje vytvoření vysoce složitých, vyřezávaných povrchů a obrysů.
Výhody
Vysoká přesnost a komplexní geometrie : 5-osmové obrábění může produkovat díly se složitými tvary, hlubokými dutinami a podříznutými, které je obtížné nebo nemožné dosáhnout při 3-osm nebo 4-osm obrábění.
Snížená doba obrábění : Umožněním nástroje pro řezání pro přístup k více stranám obrobku v jednom nastavení, 5-osy obrábění snižuje celkovou dobu obrábění a zvyšuje účinnost.
Ideální pro vysoce přesné díly : Vylepšené umístění nástrojů a přístupové schopnosti 5-osmového obrábění činí vhodný pro výrobu vysoce přesných dílů s těsnými tolerancemi.
Omezení
Vysoké náklady : 5-osy CNC stroje jsou výrazně dražší než jejich 3-osy a 4 osy protějšky kvůli jejich pokročilým schopnostem a komplexní konstrukci.
Složitost programování : Vytváření programů pro 5-osmové obrábění vyžaduje pokročilý software CAM a kvalifikované programátory, kteří jsou obeznámeni s generováním víceosových nástrojů.
Dovednost operátora : Provozní 5-osy CNC stroje vyžadují vysoce kvalifikované a zkušené operátory, aby zajistily optimální výsledky a zabránily nákladným chybám.
Ideální aplikace
5-osy CNC obrábění se běžně používá v průmyslových odvětvích, která vyžadují složité, vysoce přesné díly, jako například:
Aerospace komponenty (lopatky turbíny, oběžné kolo)
Lékařské implantáty a protetika
Obranné a vojenské vybavení
Formy a umírá se složitými tvary
Faktory při výběru konfigurací obrábění CNC
Výběr nejlepšího nastavení stroje CNC vyžaduje analýzu několika klíčových faktorů. Ať už pro jednoduché díly nebo složité návrhy, každá konfigurace-3 osy, 4 osy a 5-osy-odlišné výhody založené na produkčních cílech, potřebách designu a rozpočtu.
Složitost geometrií částí
Složitost geometrie součásti je primárním hlediskem při výběru mezi 3-osou, 4-osou a 5-osý CNC obrábění. Jednoduché díly s rovinnými povrchy a rovnými řezy jsou vhodné pro 3-osy obrábění, zatímco díly s úhlovými prvky nebo zakřivenými povrchy v jedné rovině mohou vyžadovat 4 osmí obrábění. Pro vysoce složité, vyřezávané povrchy a složité geometrie je 5-osmové obrábění často nejlepší volbou.
Přesnost a přesnost obrábění
Dalším nezbytným faktorem je úroveň přesnosti a přesnosti potřebné pro váš projekt. 3-osy obrábění je vhodné pro díly s požadavky na mírnou přesnost, zatímco čtyřosé obrábění nabízí zlepšenou přesnost pro vícestranné díly kvůli sníženým nastavením. 5-osy obrábění poskytuje nejvyšší úroveň přesnosti a přesnosti, takže je ideální pro složité části s těsnými tolerancemi.
Doba a účinnost nastavení
Doby nastavení může výrazně ovlivnit celkovou efektivitu produkce. 3-osy obrábění může vyžadovat více nastavení pro složité díly, prodloužení doby výroby a nákladů. Obrábění 4-osy snižuje doby nastavení tím, že umožňuje zpracování více stran součásti v jednom nastavení. 5-osy obrábění nabízí nejúčinnější čas nastavení, protože dokáže zvládnout složité díly s minimálním nastavením.
Úvahy o nákladech
Rovněž by se měly brát v úvahu náklady na stroj CNC, školení obsluhy a údržbu. Nejdostupnější možností jsou 3-osy stroje s nižšími náklady na investice a údržbu. 4-osy stroje mají mírné náklady, vyšší než 3 osy, ale nižší než 5 osy stroje. 5-osy stroje jsou nejdražší kvůli jejich pokročilým schopnostem, požadovaným úrovní dovedností a potřebám údržby.
Objem výroby
Objem výroby vašeho projektu může také ovlivnit výběr konfigurace obrábění CNC. Pro produkci nebo prototypování s nízkým objemem může být 3-osy obrábění nejefektivnějším řešením. Jak se objemy výroby zvyšují, účinnost a zkrácení doby nastavení 4-osy a 5 osy obrábění může vést k nižším nákladům na party a rychlejší dobu obratu, což z nich může být vhodnější pro vysoce hlasové výroby.
Flexibilita při navrhování a výrobě
Rovněž by měla být zvážena flexibilita při návrhu a výrobě nabízená v každé konfiguraci obrábění CNC. 3-osy obrábění má omezenou flexibilitu designu a nejlépe se hodí pro jednoduché a přímé díly. Čtyřseosé obrábění poskytuje zvýšenou flexibilitu pro díly s úhlovými prvky a zakřivenými povrchy. 5-osy obrábění nabízí maximální flexibilitu designu, což umožňuje vytvoření vysoce složitých částí se složitými geometriemi.
Závěr
Výběr mezi 3-osy, 4-osy a 5-osy CNC obrábění závisí na složitosti, přesnosti a rozpočtu každého projektu. Osa 3 je ideální pro jednodušší, ploché vzory; 4-osy přidávají rotační flexibilitu pro úhlové funkce, zatímco 5-osy stroje zpracovávají složité, vícestranné geometrie v jednom nastavení. Pochopení těchto rozdílů je nezbytné pro maximalizaci produktivity a efektivity nákladů ve výrobě. Výběr správné konfigurace zajišťuje přesnost, zkracuje dobu nastavení a optimalizuje výrobu pro různá průmyslová odvětví, od letectví na lékařskou. Vědět, kdy použít každý typ osy, dělá všechny rozdíly v efektivní výrobě.
Tým MFG chápe důležitost výběru správné konfigurace obrábění CNC pro váš projekt. Náš zkušený tým je tu, aby vás provedl procesem, s ohledem na faktory, jako je složitost součásti, požadavky na přesnost, objem výroby a rozpočet. Věřte nám, že doručíme optimální řešení pro vaše výrobní potřeby.
Referenční zdroje
Numerická kontrola
CNC obráběcí služby
Často kladené otázky (FAQ)
Otázka: Jaké jsou hlavní rozdíly mezi obráběcími 3 osy, 4 osy a 5 osy?
Odpověď: Hlavní rozdíly spočívají v počtu os, podél, které se může řezací nástroj pohybovat. 3-osyné stroje mají tři lineární osy (x, y, z), 4 osy přidává jednu rotační osu (A nebo B) a 5-osy stroje mají tři lineární a dvě rotační osy (A/B a C).
Otázka: Jak se pro svůj projekt rozhodnu mezi 3-osou, 4-osou a 5-osskou CNC obrábění?
Odpověď: Zvažte faktory, jako je složitost součásti, požadavky na přesnost, objem výroby a rozpočet. 3-osa je vhodná pro jednoduché díly, 4 osy pro díly s úhlovými prvky a 5 osy pro komplexní, vyřezávané geometrie. Vyšší osy stroje nabízejí větší flexibilitu, ale přicházejí za vyšší náklady.
Otázka: Jaké jsou výhody používání 5-osmového CNC stroje ve srovnání s 3-osmovým strojem?
Odpověď: 5-osy CNC stroje mohou produkovat komplexní, tvarované díly v jednom nastavení, což snižuje potřebu více nastavení a zlepšení přesnosti. Rovněž umožňují kratší délky nástroje, snižují vibrace nástroje a zlepšují povrchovou úpravu povrchu. 5-osmové stroje jsou však dražší a vyžadují kvalifikované operátory.
Otázka: Jak mohu naprogramovat 4-osy CNC počítač?
Odpověď: Programování 4-osy CNC stroje zahrnuje definování cest nástroje pro tři lineární osy (x, y, z) a další rotační osa (A nebo B). Budete muset používat software CAM, který podporuje 4-osy obrábění a má post-procesory pro váš konkrétní stroj. Software vám pomůže vytvořit G-kód, který ovládá pohyby stroje.
Otázka: Jaké jsou některé běžné aplikace pro obrábění 4-osy a 5-osy CNC?
Odpověď: 4-osy obrábění se často používá pro díly s úhlovými rysy, jako jsou lopatky turbíny, oběžné kolo a spirálové flétny. 5-osy obrábění je ideální pro komplexní, vyřezávané geometrie nalezené v leteckých, lékařských a automobilových komponentách, jako jsou díly motoru, protetika a nástroje plísní. Obrábění na 4 osy i 5 osy může zlepšit účinnost a přesnost pro určité části ve srovnání s 3-osmi obráběními.
