Ovrobenie CNC revolúciou v modernej výrobe, ale ktoré nastavenie najlepšie vyhovuje vašim potrebám? Či už uvažujete o mletí s tromi osami CNC, frézka so štyrmi osami CNC alebo päť osi mletia CNC. Konfigurácia každej osi ponúka jedinečné schopnosti pre rôzne odvetvia a zložitosť dizajnu.
V tomto príspevku sa dozviete základné rozdiely medzi 3 osami, 4 osami a 5-osovými CNC strojmi. Preskúmame, ako každá osi ovplyvňuje presnosť, náklady a efektívnosť výroby, aby sme vám pomohli zvoliť to, čo sa najlepšie hodí pre potreby vášho projektu.
Základy obrábania CNC
Ovrobenie CNC (počítač Numerical Control) je výrobný proces, ktorý používa počítačovo riadené stroje na rezanie, tvar a dokončenie rôznych materiálov. Spolieha sa na vopred naprogramovaný softvér na diktovanie pohybu výrobných nástrojov a strojov a ponúka jedinečnú presnosť, efektívnosť a opakovateľnosť.
Ako funguje obrábanie CNC
Tento proces začína modelom CAD (počítačom podporovaný dizajn) alebo 3D dizajnom požadovanej časti. Tento model sa potom prevedie na program CNC pomocou softvéru CAM (počítačom podporovaný výroba). Program obsahuje konkrétne pokyny, známe ako G-Code, ktoré usmerňujú nástroje stroja na vytvorenie požadovaného tvaru.
Výhody obrábania CNC
V porovnaní s tradičnými metódami obrábania ponúka obrábanie CNC niekoľko výhod:
Vyššia presnosť a presnosť
Zvýšená produktivita a efektívnosť
Znížená ľudská chyba a náklady na prácu
Schopnosť vytvárať zložité geometrie
Konzistentnosť a opakovateľnosť
Priemyselné odvetvia používajúce CNC obrábanie
Zväčšenie CNC sa používa v širokej škále priemyselných odvetví vrátane:
Aerospace: Vytváranie zložitých častí pre lietadlá a kozmické lode
Automotíva: Výroba komponentov motora, časti tela a náradia
Lekárske: Výrobné chirurgické nástroje, implantáty a protetika
Formy a matrice: Vytváranie zložitých foriem na odlievanie a vstrekovanie
Elektronika: Vyrábanie PCB, kryty a chladiče
Porozumenie osí pri obrábaní CNC
Pri obrábaní CNC sa osi vzťahujú na smery, v ktorých sa stroj stroja môže pohybovať. Tieto pohyby sú nevyhnutné na vytváranie presných a zložitých tvarov. Počet osí, ktoré stroj CNC, určuje svoje schopnosti a typy častí, ktoré môže vyrobiť.
Osi v 3-osi obrábania
3-osové CNC stroje sú najbežnejším a základným typom. Majú tri lineárne osi:
Os X: Horizontálny pohyb zľava doprava
Os y: horizontálny pohyb spredu dozadu
Os: Vertikálny pohyb hore a dole
Nástroj sa pohybuje pozdĺž týchto osí, aby prerezal obrobok, čím sa vytvoril trojrozmerný tvar. Nástroj však zostáva kolmá na obrobok, čím obmedzuje zložitosť častí, ktoré je možné vyrobiť.
Ďalšie osi v 4-osi a 5-osi obrábania
Na prekonanie obmedzení 3-osových obrábaní, 4 osi a 5-osovými CNC strojmi zavádzajú otočné osi:
4-osové CNC stroje majú zvyčajne tri lineárne osi (x, y, z) a jednu rotačnú os (A alebo B). Táto dodatočná os umožňuje otáčanie obrobku, čo umožňuje vytváranie zložitejších tvarov a vlastností.
5-osové CNC stroje majú tri lineárne osi (x, y, z) a dve otočné osi (A/B a C). Tieto stroje ponúkajú najvyššiu úroveň flexibility a presnosti, čo umožňuje nástroju priblížiť sa k obrobku z takmer akéhokoľvek uhla. Táto schopnosť je nevyhnutná na výrobu vysoko komplexných častí so zakrivenými povrchmi, hlbokými vreckami alebo podrezanými.
3-os CNC obrábanie
3-os CNC obrábanie je najzákladnejším a najpoužívanejším typom obrábania CNC. Zahŕňa rezanie nástroja, ktorý sa pohybuje pozdĺž troch lineárnych osí (x, y a z) na vytvorenie obrobku. Počas procesu obrábania zostáva obrobok stacionárny.
Schopnosti a obmedzenia
3-os CNC stroje môžu produkovať širokú škálu jednoduchých až mierne zložitých častí. Sú schopné vytvárať rovinné povrchy, vŕtacie otvory a rezné nite. Sú však obmedzené v ich schopnosti vytvárať zložité geometrie alebo podrezanie, pretože nástroj na rezanie sa môže pohybovať iba v priamých vedeniach a nemôže sa otáčať.
3-osové obrábanie
Výhody
Nákladová efektívnosť : 3-osové CNC stroje sú vo všeobecnosti cenovo dostupnejšie ako ich 4-osové a 5-osové náprotivky, čo z nich robí nákladovo efektívne riešenie pre mnoho aplikácií.
Jednoduchosť : Programovanie a prevádzka 3-osových strojov je relatívne jednoduché a vyžaduje menej odbornej prípravy a odborných znalostí v porovnaní s pokročilejšími strojmi CNC.
Vysoká opakovateľnosť a presnosť : V prípade jednoduchých častí ponúka 3-os CNC obrábanie vynikajúcej opakovateľnosti a presnosti, čo zabezpečuje konzistentnú kvalitu v priebehu výroby.
Obmedzenia
Obmedzené geometrie : 3-osové stroje sú obmedzené na vytváranie jednoduchých geometrií a nemôžu ľahko produkovať zložité tvary alebo podcesty.
Viacnásobné nastavenia : Ovrobenie komplexných častí na 3-osi CNC často vyžaduje viac nastavení, ktoré môžu zvýšiť čas a náklady na výrobu.
Nižšia produktivita : Pri zložitých dizajnoch môže mať 3-osové obrábanie nižšiu produktivitu v porovnaní so 4-osami alebo 5-osovými strojmi, pretože nemôže vykonávať súčasné rezné operácie.
Bežné aplikácie a priemyselné odvetvia
3-os CNC obrábanie sa široko používa v rôznych odvetviach vrátane:
Automotíva: komponenty motora, držiaky a jednoduché časti tela
Aerospace: jednoduché konštrukčné komponenty a montážny hardvér
Lekárske: Základné chirurgické nástroje a komponenty implantátov
Elektronika: kryty, chladiče a jednoduché PCB
Ideálne aplikácie
3-os CNC obrábanie je najvhodnejšie pre:
Rovinné profily a plytké dutiny
Vŕtacie a závitové operácie
Jednoduché diely s obmedzenou zložitosťou
4-osá CNC obrábanie
4-osá CNC obrábanie je pokročilý proces obrábania, ktorý pridáva otočnú os (os A) do štandardných osí X, Y a Z, ktoré sa nachádzajú pri obrábaní 3 osi. Táto dodatočná os umožňuje obrobku otáčať sa okolo osi X, zatiaľ čo nástroj na rezanie vykonáva svoje operácie.
Ako funguje os A
V 4-osi CNC stroji sa os zvyčajne dosiahne pripevnením obrobku na rotačný stôl alebo skľučovadlo. Keď sa rezanie nástroja pohybuje pozdĺž osi x, y a z, obrobok sa súčasne otáča okolo osi x (os A). Táto rotácia umožňuje strihaniu nástroja prístup k rôznym stranám obrobku bez potreby manuálneho premiestnenia.
Frézovaná funkcia naklonená v jednej rovine pri 45 °
Typy 4-osových obrábaní
Existujú dva hlavné typy 4-osových obrábaní:
Indexovanie : Os A sa otáča do konkrétneho uhla a potom sa uzamkne na mieste, zatiaľ čo nástroj na rezanie vykonáva svoje operácie. Po dokončení sa os otáča do ďalšieho požadovaného uhla a proces sa opakuje.
Nepretržité : os A A sa nepretržite otáča, zatiaľ čo nástroj narezania je v pohybe, čo umožňuje vytvorenie komplexných, zakrivených povrchov a obrysov.
Výhody oproti 3-osovým obrábaním
Znížené nastavenia : Ovládanie 4 osi umožňuje opracovať viaceré strany obrobku v jednom nastavení, čím sa znižuje potreba manuálneho premiestnenia a skrátenia celkových časov cyklu.
Vylepšená presnosť : minimalizovaním počtu nastavení si 4-osové obrábanie zachováva vyššiu presnosť a prísnejšie tolerancie pre viacstranné časti.
Obmedzenia
Rotácia jednej roviny : Orobenie 4 osi je obmedzené na rotáciu okolo jednej osi (os x), ktorá nemusí byť vhodná pre diely vyžadujúce zložité pohyby viacerých osôb.
Prístupnosť nástroja : V niektorých prípadoch môže rotačná tabuľka alebo Chuck brániť prístupu nástroja do určitých oblastí obrobku, čím obmedzuje zložitosť geometrie, ktoré je možné dosiahnuť.
Ideálne aplikácie
Ovládacie obrábanie CNC 4 osi je obzvlášť vhodné pre:
Diely s šikmými povrchmi alebo vlastnosťami
Čepele turbíny a vrtule
Zakrivené profily a kontúry
Viacstranné komponenty, ktoré si vyžadujú vysokú presnosť
Pre každú stranu časti je potrebné jedinečné nastavenie
5-osá CNC obrábanie
5-osá obrábanie CNC je najpokročilejším a najuniverzálnejším typom obrábania CNC. Pridáva ďalšie dve otočné osi (B a C) do štandardných osí X, Y a Z, ktoré sa nachádzajú v 3-osi obrábania. Tieto dodatočné osi umožňujú rezací nástroj alebo obrobok nakloniť a otáčať sa, čo umožňuje vytváranie vysoko komplexných geometrií a tvarovaných povrchov.
Ako fungujú osi B a C
V 5-osi obrábania CNC sa os B zvyčajne vzťahuje na rotáciu okolo osi y, zatiaľ čo os C sa vzťahuje na rotáciu okolo osi Z. Tieto otočné osi môžu byť umiestnené na stole stroja (štýl Trunnion) alebo na hlavu vretena (otočný štýl). Kombinácia týchto osí s lineárnymi osami X, Y a Z umožňuje rezaciemu nástroju priblížiť sa k obrobku z takmer akéhokoľvek uhla.
Typy 5-osových obrábaní
3+2 Opracovanie osí : Známe tiež ako polohové 5-osové obrábanie, táto metóda zahŕňa umiestnenie obrobku pomocou osí B a C, potom ich zamkne na miesto, zatiaľ čo rezací nástroj vykonáva operácie pomocou osi x, y a z.
Plne kontinuálne obrábanie 5 osí : V tejto metóde sa všetkých päť osí pohybuje súčasne a nepretržite počas procesu obrábania. To umožňuje vytváranie vysoko komplikácií a obrysov.
Výhody
Vysoká presnosť a komplexné geometrie : 5-osové obrábanie môže produkovať diely so zložitými tvarmi, hlbokými dutinami a podrezaniami, ktoré je ťažké alebo nemožné dosiahnuť pri obrábaní 3 osi alebo 4 osí.
Znížená doba obrábania : Umožňuje rezanie nástroja na prístup k viacerým stranám obrobku v jednom nastavení, 5-osové obrábanie znižuje celkový čas obrábania a zlepšuje účinnosť.
Ideálne pre vysoko presné diely : Vylepšené možnosti umiestnenia a prístupu nástroja pri obrábaní 5-osí ho robia vhodné na výrobu vysoko presných dielov s prísnymi toleranciami.
Obmedzenia
Vysoké náklady : 5-osové CNC stroje sú výrazne drahšie ako ich 3-os a 4-osové náprotivky kvôli ich pokročilým schopnostiam a zložitej konštrukcii.
Programovacia zložitosť : Vytváranie programov pre 5-osové obrábanie vyžaduje pokročilý softvér CAM a kvalifikovaní programátori oboznámení s generovaním viacerých osôb s nástrojmi.
Zručnosť operátora : Prevádzka 5-osových CNC strojov vyžaduje vysoko kvalifikovaných a skúsených operátorov, aby zabezpečili optimálne výsledky a vyhli nákladným chybám.
Ideálne aplikácie
Zvrátenie CNC 5-osí sa bežne používa v odvetviach, ktoré vyžadujú zložité, vysoko presné časti, ako napríklad:
Letecké komponenty (turbínové čepele, obežné kolesá)
Lekárske implantáty a protetika
Obrana a vojenské vybavenie
Formy a matrice so zložitými tvarmi
Faktory pri výbere konfigurácií obrábania CNC
Výber najlepšieho nastavenia stroja CNC vyžaduje analýzu niekoľkých kľúčových faktorov. Či už ide o jednoduché časti alebo zložité vzory, každá konfigurácia-os 3, os 4 a 5 osi-spôsobuje odlišné výhody na základe výrobných cieľov, potrieb dizajnu a rozpočtu.
Zložitosť geometrie
Zložitosť geometrie časti je primárnym faktorom pri výbere medzi 3-osami, 4-osami a 5-osou CNC obrábaním. Jednoduché časti s rovinnými povrchmi a priamymi rezu sú dobre vhodné pre 3-osové obrábanie, zatiaľ čo časti s šikmými prvkami alebo zakrivenými povrchmi v jednej rovine môžu vyžadovať 4-osové obrábanie. Pre vysoko komplikované povrchy a zložité geometrie je 5-osové obrábanie často najlepšou voľbou.
Presnosť a presnosť obrábania
Úroveň presnosti a presnosti potrebnej pre váš projekt je ďalším podstatným faktorom. Ovládanie 3 osi je vhodné pre diely s miernymi požiadavkami na presnosť, zatiaľ čo 4-osové obrábanie ponúka vylepšenú presnosť pre viacstranné diely v dôsledku znížených nastavení. Obrábanie 5 osi poskytuje najvyššiu úroveň presnosti a presnosti, vďaka čomu je ideálny pre zložité časti s prísnymi toleranciami.
Časy a efektívnosť nastavenia
Časy nastavenia môžu výrazne ovplyvniť celkovú účinnosť výroby. 3-osové obrábanie môže vyžadovať viac nastavení pre zložité diely, čo zvyšuje čas výroby a náklady. Ovládanie 4-osí znižuje čas nastavenia tým, že umožní opracovať viaceré strany časti v jednom nastavení. Obrábanie 5 osí ponúka najúčinnejšie časy nastavenia, pretože dokáže spracovať komplexné diely s minimálnymi nastaveniami.
Úvahy o nákladoch
Mali by sa zohľadniť aj náklady na stroj CNC, školenie a údržbu operátora. 3-osové stroje sú najdostupnejšou možnosťou s nižšími nákladmi na investície a údržbu. 4-osové stroje majú mierne náklady, vyššie ako 3 osi, ale nižšie ako 5-osové stroje. 5-osové stroje sú najdrahšie z dôvodu ich pokročilých schopností, požadovanej úrovne zručností a potrieb údržby.
Objem výroby
Objem výroby vášho projektu môže tiež ovplyvniť výber konfigurácie obrábania CNC. Pre výrobu alebo prototypovanie s nízkym objemom môže byť 3-osové obrábanie nákladovo najefektívnejším riešením. Keď sa objemy výroby zvyšujú, účinnosť a skrátené časy nastavenia 4-osi a 5-osi obrábania môžu viesť k nižším nákladom na časť a rýchlejším časom obratu, čo ich robí vhodnejšími na výrobu veľkoobjemovej výroby.
Flexibilita v dizajne a výrobe
Mala by sa zvážiť aj flexibilita v dizajne a výrobe, ktorú ponúka každá konfigurácia obrábania CNC. 3-osové obrábanie má obmedzenú flexibilitu dizajnu a je najvhodnejšie pre jednoduché a priame diely. Ovládacie obrábanie 4-osi poskytuje zvýšenú flexibilitu pre diely s naklonenými vlastnosťami a zakrivenými povrchmi. Obrábanie 5-osí ponúka maximálnu flexibilitu dizajnu, čo umožňuje vytváranie vysoko komplexných častí so zložitými geometriami.
Záver
Výber medzi 3 osami, 4 osami a 5-osím CNC obrábania závisí od zložitosti, presných potrieb a rozpočtu každého projektu. 3 os je ideálna pre jednoduchšie ploché vzory; 4 os dodáva flexibilitu rotačnej flexibility pre šikmé vlastnosti, zatiaľ čo 5-osové stroje manipulujú s komplexnými, viacstrannými geometriami v jednom nastavení. Pochopenie týchto rozdielov je nevyhnutné pre maximalizáciu produktivity a nákladovej efektívnosti vo výrobe. Výber správnej konfigurácie zaisťuje presnosť, znižuje čas nastavenia a optimalizuje výrobu pre rôzne priemyselné odvetvia, od letectva po lekárske. Vedieť, kedy použiť každý typ osi, spôsobuje, že je to rozdiel vo efektívnej výrobe.
Tím MFG chápe dôležitosť výberu správnej konfigurácie obrábania CNC pre váš projekt. Náš skúsený tím je tu, aby vás sprevádzal týmto procesom, berúc do úvahy faktory, ako je zložitosť časti, presné požiadavky, objem výroby a rozpočet. Dôverujte nám, že poskytneme optimálne riešenie pre vaše výrobné potreby.
Referenčné zdroje
numerická kontrola
CNC obrábanie služieb
Často kladené otázky (FAQ)
Otázka: Aké sú hlavné rozdiely medzi 3 osami, 4 osami a 5-osou CNC obrábaním?
Odpoveď: Hlavné rozdiely spočívajú v počte osí, po ktorých sa môže rezací nástroj pohybovať. 3-osové stroje majú tri lineárne osi (x, y, z), 4 os dodáva jednu otočnú os (A alebo B) a 5 osúvne stroje majú tri lineárne a dve rotačné osi (A/B a C).
Otázka: Ako sa môžem rozhodnúť medzi 3-osami, 4-osami a 5-osím CNC obrábaním pre môj projekt?
Odpoveď: Zvážte faktory, ako je zložitosť časti, požiadavky presnosti, objem výroby a rozpočet. 3 os je vhodná pre jednoduché diely, 4 os pre diely s šikmými prvkami a 5 osí pre zložité vyrezávané geometrie. Stroje s vyššou osou ponúkajú väčšiu flexibilitu, ale prichádzajú s vyššími nákladmi.
Otázka: Aké sú výhody použitia 5-osi CNC stroja v porovnaní s 3-osovým strojom?
Odpoveď: 5-osové CNC stroje môžu produkovať zložité, tvarované diely v jednom nastavení, čím sa znižuje potreba viacerých nastavení a zlepšuje presnosť. Umožňujú tiež kratšie dĺžky nástroja, redukciu vibrácií nástroja a zlepšenie povrchovej úpravy. 5-osové stroje sú však drahšie a vyžadujú kvalifikovaných operátorov.
Otázka: Ako môžem naprogramovať 4-os CNC stroj?
Odpoveď: Programovanie 4-osového CNC stroju zahŕňa definovanie ciest nástroja pre tri lineárne osi (x, y, z) a dodatočnú rotačnú os (A alebo B). Budete musieť používať softvér CAM, ktorý podporuje 4-osové obrábanie a má post-Procesory pre váš konkrétny stroj. Softvér vám pomôže vytvoriť G-kód, ktorý riadi pohyby stroja.
Otázka: Aké sú bežné aplikácie pre 4-os a 5-osové CNC obrábanie?
Odpoveď: 4-osové obrábanie sa často používa pre diely s šikmými prvkami, ako sú lopatky turbíny, obežné kolesá a špirálové flauty. Obrábanie 5-osí je ideálne pre zložité, tvarované geometrie nachádzajúce sa v leteckom, lekárskych a automobilových komponentoch, ako sú časti motorov, protetiká a náradie formy. Obaviny 4 osi a 5 osi môžu zlepšiť účinnosť a presnosť pre určité časti v porovnaní s 3-osovým obrábaním.
