Gia công CNC cách mạng hóa sản xuất hiện đại, nhưng thiết lập nào phù hợp nhất với nhu cầu của bạn? Cho dù bạn đang xem xét một máy phay CNC ba trục, máy phay CNC bốn trục hoặc máy phay CNC năm trục. Mỗi cấu hình trục cung cấp các khả năng độc đáo cho các ngành công nghiệp và phức tạp thiết kế khác nhau.
Trong bài đăng này, bạn sẽ tìm hiểu sự khác biệt cốt lõi giữa các máy CNC 3 trục, 4 trục và 5 trục. Chúng tôi sẽ khám phá cách mỗi trục ảnh hưởng đến độ chính xác, chi phí và hiệu quả sản xuất để giúp bạn chọn phù hợp nhất với nhu cầu của dự án.
Khái niệm cơ bản về gia công CNC
Gia công CNC (Điều khiển số máy tính) là một quy trình sản xuất sử dụng các máy điều khiển bằng máy tính để cắt, định hình và hoàn thành các vật liệu khác nhau. Nó dựa vào phần mềm được lập trình sẵn để ra lệnh cho sự chuyển động của các công cụ và máy móc của nhà máy, cung cấp độ chính xác, hiệu quả và độ lặp lại vô song.
Cách thức gia công CNC hoạt động
Quá trình bắt đầu với mô hình CAD (thiết kế hỗ trợ máy tính) hoặc thiết kế 3D của phần mong muốn. Mô hình này sau đó được chuyển đổi thành một chương trình CNC bằng phần mềm CAM (sản xuất hỗ trợ máy tính). Chương trình chứa các hướng dẫn cụ thể, được gọi là G-Code, hướng dẫn các công cụ của máy để tạo hình dạng mong muốn.
Ưu điểm của gia công CNC
So với các phương pháp gia công truyền thống, gia công CNC cung cấp một số lợi thế:
Độ chính xác và độ chính xác cao hơn
Tăng năng suất và hiệu quả
Giảm lỗi của con người và chi phí lao động
Khả năng sản xuất hình học phức tạp
Tính nhất quán và độ lặp lại
Các ngành công nghiệp sử dụng gia công CNC
Gia công CNC được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp, bao gồm:
Không gian vũ trụ: Tạo các bộ phận phức tạp cho máy bay và tàu vũ trụ
Ô tô: Sản xuất các thành phần động cơ, bộ phận cơ thể và công cụ
Y khoa: Sản xuất dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép và chân giả
Khuôn mẫu và chết: Tạo khuôn phức tạp để đúc và phun
Điện tử: chế tạo PCB, vỏ bọc và tản nhiệt
Hiểu các trục trong gia công CNC
Trong gia công CNC, các trục đề cập đến các hướng mà công cụ máy có thể di chuyển. Những chuyển động này rất cần thiết để tạo ra các hình dạng chính xác và phức tạp. Số lượng trục Một máy CNC đã xác định khả năng của nó và các loại bộ phận mà nó có thể tạo ra.
Trục trong gia công 3 trục
Máy CNC 3 trục là loại phổ biến và cơ bản nhất. Họ có ba trục tuyến tính:
Trục X: Chuyển động ngang từ trái sang phải
Trục Y: Chuyển động ngang từ phía trước sang phía sau
Trục Z: Chuyển động thẳng đứng lên xuống
Công cụ di chuyển dọc theo các trục này để cắt phôi, tạo ra hình dạng ba chiều. Tuy nhiên, công cụ vẫn vuông góc với phôi, hạn chế sự phức tạp của các bộ phận có thể được tạo ra.
Các trục bổ sung trong gia công 4 trục và 5 trục
Để khắc phục các hạn chế của gia công 3 trục, máy CNC 4 trục và 5 trục giới thiệu các trục quay:
Trục A: Xoay quanh trục X
Trục B: Xoay quanh trục y
Trục C: Xoay quanh trục Z
Máy CNC 4 trục thường có ba trục tuyến tính (x, y, z) và một trục quay (A hoặc B). Trục bổ sung này cho phép phôi xoay, cho phép tạo ra các hình dạng và tính năng phức tạp hơn.
Máy CNC 5 trục có ba trục tuyến tính (X, Y, Z) và hai trục quay (A/B và C). Những máy này cung cấp mức độ linh hoạt và độ chính xác cao nhất, cho phép công cụ tiếp cận phôi từ gần như mọi góc độ. Khả năng này là rất cần thiết để tạo ra các bộ phận rất phức tạp với các bề mặt cong, túi sâu hoặc undercut.
Gia công 3 trục CNC
Gia công CNC 3 trục là loại gia công CNC cơ bản và được sử dụng rộng rãi nhất. Nó liên quan đến một công cụ cắt di chuyển dọc theo ba trục tuyến tính (X, Y và Z) để tạo phôi. Phôi vẫn đứng yên trong quá trình gia công.
Khả năng và giới hạn
Máy CNC 3 trục có thể tạo ra một loạt các bộ phận đơn giản đến vừa phải. Chúng có khả năng tạo ra các bề mặt phẳng, lỗ khoan và các sợi cắt. Tuy nhiên, chúng bị giới hạn trong khả năng tạo ra hình học hoặc cắt xén phức tạp, vì công cụ cắt chỉ có thể di chuyển theo các đường thẳng và không thể xoay.
Gia công 3 trục
Thuận lợi
Hiệu quả chi phí : Máy CNC 3 trục thường phải chăng hơn so với các đối tác 4 trục và 5 trục của chúng, khiến chúng trở thành một giải pháp hiệu quả về chi phí cho nhiều ứng dụng.
Đơn giản : Lập trình và vận hành máy 3 trục tương đối đơn giản, đòi hỏi ít đào tạo và chuyên môn hơn so với các máy CNC tiên tiến hơn.
Độ lặp lại và độ chính xác cao : Đối với các bộ phận đơn giản, gia công CNC 3 trục cung cấp độ lặp lại và độ chính xác tuyệt vời, đảm bảo chất lượng nhất quán trong quá trình sản xuất.
Giới hạn
Hình học bị hạn chế : Các máy 3 trục được giới hạn trong việc tạo hình học đơn giản và không thể dễ dàng tạo ra các hình dạng phức tạp hoặc cắt xén.
Nhiều thiết lập : gia công các bộ phận phức tạp trên CNC 3 trục thường yêu cầu nhiều thiết lập, có thể tăng thời gian và chi phí sản xuất.
Năng suất thấp hơn : Đối với các thiết kế phức tạp, gia công 3 trục có thể có năng suất thấp hơn so với máy 4 trục hoặc 5 trục, vì nó không thể thực hiện các hoạt động cắt đồng thời.
Các ứng dụng và ngành công nghiệp phổ biến
Gia công CNC 3 trục được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:
Ô tô: Các thành phần động cơ, giá đỡ và các bộ phận cơ thể đơn giản
Không gian vũ trụ: Các thành phần cấu trúc đơn giản và phần cứng gắn
Y tế: Các công cụ phẫu thuật cơ bản và các thành phần cấy ghép
Điện tử: Vỏ bọc, tản nhiệt và PCB đơn giản
Ứng dụng lý tưởng
Gia công CNC 3 trục phù hợp nhất cho:
Gia công 4 trục CNC
Gia công CNC 4 trục là một quy trình gia công tiên tiến, thêm trục quay (trục A) vào các trục X, Y và Z tiêu chuẩn được tìm thấy trong gia công 3 trục. Trục bổ sung này cho phép phôi xoay quanh trục X trong khi công cụ cắt thực hiện các hoạt động của nó.
Cách hoạt động của trục A
Trong máy CNC 4 trục, trục A thường đạt được bằng cách gắn phôi trên bàn quay hoặc mâm cặp. Khi công cụ cắt di chuyển dọc theo các trục X, Y và Z, phôi đồng thời xoay quanh trục x (trục A). Xoay này cho phép công cụ cắt truy cập các mặt khác nhau của phôi mà không cần định vị lại thủ công.
Tính năng được xay góc trong một mặt phẳng ở 45 °
Các loại gia công 4 trục
Có hai loại gia công chính 4 trục:
Lập chỉ mục : Trục A xoay theo một góc cụ thể và sau đó khóa tại chỗ trong khi công cụ cắt thực hiện các hoạt động của nó. Sau khi hoàn thành, trục A xoay sang góc mong muốn tiếp theo và quá trình lặp lại.
Liên tục : Trục A quay liên tục trong khi công cụ cắt đang chuyển động, cho phép tạo ra các bề mặt và đường viền cong phức tạp.
Ưu điểm so với gia công 3 trục
Các thiết lập giảm : Gia công 4 trục cho phép nhiều mặt của phôi được gia công trong một thiết lập duy nhất, giảm nhu cầu tái định vị thủ công và rút ngắn thời gian chu kỳ tổng thể.
Cải thiện độ chính xác : Bằng cách giảm thiểu số lượng thiết lập, gia công 4 trục duy trì độ chính xác cao hơn và dung sai chặt chẽ hơn cho các bộ phận nhiều mặt.
Giới hạn
Xoay đơn mặt phẳng : Gia công 4 trục được giới hạn trong việc xoay xung quanh một trục đơn (trục x), có thể không phù hợp cho các bộ phận yêu cầu chuyển động phức tạp, đa trục.
Khả năng truy cập của công cụ : Trong một số trường hợp, bảng quay hoặc chuck có thể cản trở việc truy cập công cụ vào một số khu vực nhất định của phôi, hạn chế sự phức tạp của hình học có thể đạt được.
Ứng dụng lý tưởng
Gia công CNC 4 trục đặc biệt phù hợp với:
Các bộ phận có bề mặt hoặc tính năng góc cạnh
Lưỡi dao và cánh quạt tuabin
Hồ sơ và đường viền cong
Các thành phần nhiều mặt yêu cầu độ chính xác cao
Một thiết lập duy nhất được yêu cầu cho mỗi bên của một phần
Gia công CNC 5 trục
Gia công CNC 5 trục là loại gia công CNC tiên tiến và linh hoạt nhất. Nó thêm hai trục quay khác (B và C) vào các trục X, Y và Z tiêu chuẩn được tìm thấy trong gia công 3 trục. Các trục bổ sung này cho phép công cụ cắt hoặc phôi được nghiêng và xoay, cho phép tạo ra các hình học rất phức tạp và các bề mặt được điêu khắc.
Cách hoạt động của trục B và C
Trong gia công CNC 5 trục, trục B thường đề cập đến vòng quay xung quanh trục y, trong khi trục c đề cập đến vòng quay xung quanh trục z. Các trục quay này có thể được định vị trên bàn máy (kiểu Trunnion) hoặc đầu trục chính (kiểu xoay). Sự kết hợp của các trục này với các trục x, y và z tuyến tính cho phép công cụ cắt tiếp cận phôi từ gần như mọi góc độ.
Các loại gia công 5 trục
Gia công trục 3+2 : Còn được gọi là gia công trục 5 vị trí, phương pháp này liên quan đến việc định vị phôi bằng trục B và C, sau đó khóa chúng tại chỗ trong khi công cụ cắt thực hiện các hoạt động bằng trục X, Y và Z.
Gia công 5 trục liên tục hoàn toàn : Trong phương pháp này, tất cả năm trục di chuyển đồng thời và liên tục trong quá trình gia công. Điều này cho phép tạo ra các bề mặt và đường viền được điêu khắc rất phức tạp.
Thuận lợi
Hình học độ chính xác và phức tạp cao : Gia công 5 trục có thể tạo ra các bộ phận có hình dạng phức tạp, sâu răng sâu và các phần mềm khó hoặc không thể đạt được với gia công 3 trục hoặc 4 trục.
Giảm thời gian gia công : Bằng cách cho phép công cụ cắt truy cập nhiều mặt của phôi trong một thiết lập duy nhất, gia công 5 trục giúp giảm thời gian gia công tổng thể và cải thiện hiệu quả.
Lý tưởng cho các bộ phận chính xác cao : Định vị công cụ nâng cao và khả năng truy cập của gia công 5 trục làm cho nó phù hợp để tạo ra các bộ phận có độ chính xác cao với dung sai chặt chẽ.
Giới hạn
Chi phí cao : Máy CNC 5 trục đắt hơn đáng kể so với các đối tác 3 trục và 4 trục do khả năng tiên tiến và xây dựng phức tạp của chúng.
Độ phức tạp của lập trình : Tạo các chương trình cho gia công 5 trục đòi hỏi phần mềm CAM tiên tiến và các lập trình viên lành nghề quen thuộc với tạo đường chạy dao đa trục.
Kỹ năng vận hành : Vận hành các máy CNC 5 trục cần có các nhà khai thác có tay nghề cao và có kinh nghiệm để đảm bảo kết quả tối ưu và tránh các lỗi tốn kém.
Ứng dụng lý tưởng
Gia công CNC 5 trục thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi các bộ phận phức tạp, có độ chính xác cao, chẳng hạn như:
Các thành phần hàng không vũ trụ (lưỡi tuabin, máy thúc đẩy)
Cấy ghép y tế và chân giả
Thiết bị phòng thủ và quân sự
Khuôn và chết với hình dạng phức tạp
Các yếu tố trong việc lựa chọn cấu hình gia công CNC
Chọn thiết lập máy CNC tốt nhất yêu cầu phân tích một số yếu tố chính. Cho dù đối với các bộ phận đơn giản hoặc các thiết kế phức tạp, mỗi cấu hình 3 trục 3, 4 trục và 5 trục, các lợi thế riêng biệt dựa trên các mục tiêu sản xuất, nhu cầu thiết kế và ngân sách.
Sự phức tạp của hình học một phần
Độ phức tạp của hình học phần là một cân nhắc chính khi chọn giữa gia công CNC 3 trục, 4 trục và 5 trục. Các bộ phận đơn giản với bề mặt phẳng và các đường cắt thẳng rất phù hợp cho gia công 3 trục, trong khi các bộ phận có các tính năng góc hoặc bề mặt cong trong một mặt phẳng có thể yêu cầu gia công 4 trục. Đối với các bề mặt rất phức tạp, được điêu khắc và hình học phức tạp, gia công 5 trục thường là lựa chọn tốt nhất.
Độ chính xác và độ chính xác gia công
Mức độ chính xác và độ chính xác cần thiết cho dự án của bạn là một yếu tố cần thiết khác. Gia công 3 trục phù hợp cho các bộ phận có yêu cầu chính xác vừa phải, trong khi gia công 4 trục cung cấp độ chính xác được cải thiện cho các bộ phận nhiều mặt do các thiết lập giảm. Gia công 5 trục cung cấp mức độ chính xác và độ chính xác cao nhất, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận phức tạp với dung sai chặt chẽ.
Thời gian thiết lập và hiệu quả
Thời gian thiết lập có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả sản xuất tổng thể. Gia công 3 trục có thể yêu cầu nhiều thiết lập cho các bộ phận phức tạp, tăng thời gian sản xuất và chi phí. Gia công 4 trục giảm thời gian thiết lập bằng cách cho phép nhiều mặt của một phần được gia công trong một thiết lập duy nhất. Gia công 5 trục cung cấp thời gian thiết lập hiệu quả nhất, vì nó có thể xử lý các bộ phận phức tạp với các thiết lập tối thiểu.
Cân nhắc chi phí
Chi phí của máy CNC, đào tạo nhà điều hành và bảo trì cũng nên được tính đến. Máy 3 trục là lựa chọn hợp lý nhất, với chi phí đầu tư và bảo trì thấp hơn. Máy 4 trục có chi phí vừa phải, cao hơn 3 trục nhưng thấp hơn máy 5 trục. Máy 5 trục là đắt nhất do khả năng nâng cao, mức độ kỹ năng cần thiết và nhu cầu bảo trì.
Khối lượng sản xuất
Khối lượng sản xuất của dự án của bạn cũng có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn cấu hình gia công CNC. Đối với sản xuất hoặc tạo mẫu khối lượng thấp, gia công 3 trục có thể là giải pháp hiệu quả nhất về chi phí. Khi khối lượng sản xuất tăng, hiệu quả và thời gian thiết lập giảm của gia công 4 trục và 5 trục có thể dẫn đến chi phí mỗi phần thấp hơn và thời gian quay vòng nhanh hơn, làm cho chúng phù hợp hơn cho sản xuất khối lượng lớn.
Tính linh hoạt trong thiết kế và sản xuất
Tính linh hoạt trong thiết kế và sản xuất được cung cấp bởi mỗi cấu hình gia công CNC cũng nên được xem xét. Gia công 3 trục có tính linh hoạt thiết kế hạn chế và phù hợp nhất cho các bộ phận đơn giản, đơn giản. Gia công 4 trục cung cấp sự linh hoạt tăng lên cho các bộ phận có các tính năng góc cạnh và bề mặt cong. Gia công 5 trục cung cấp tính linh hoạt thiết kế tối đa, cho phép tạo ra các bộ phận rất phức tạp với hình học phức tạp.
Phần kết luận
Việc lựa chọn giữa gia công CNC 3 trục, 4 trục và 5 trục phụ thuộc vào mức độ phức tạp, nhu cầu chính xác và ngân sách của mỗi dự án. 3 trục là hoàn hảo cho các thiết kế đơn giản hơn, phẳng; 4 trục bổ sung tính linh hoạt quay cho các tính năng góc cạnh, trong khi các máy 5 trục xử lý các hình học đa mặt, phức tạp trong một thiết lập duy nhất. Hiểu những khác biệt này là rất cần thiết để tối đa hóa năng suất và hiệu quả chi phí trong sản xuất. Chọn cấu hình phù hợp đảm bảo độ chính xác, giảm thời gian thiết lập và tối ưu hóa sản xuất cho các ngành công nghiệp khác nhau, từ hàng không vũ trụ đến y tế. Biết khi nào nên sử dụng từng loại trục làm cho tất cả sự khác biệt trong sản xuất hiệu quả.
Nhóm MFG hiểu tầm quan trọng của việc chọn cấu hình gia công CNC phù hợp cho dự án của bạn. Nhóm có kinh nghiệm của chúng tôi ở đây để hướng dẫn bạn trong suốt quá trình, xem xét các yếu tố như sự phức tạp một phần, yêu cầu chính xác, khối lượng sản xuất và ngân sách. Tin tưởng chúng tôi để cung cấp giải pháp tối ưu cho nhu cầu sản xuất của bạn.
Nguồn tham khảo
Kiểm soát số lượng
Dịch vụ gia công CNC
Câu hỏi thường gặp (Câu hỏi thường gặp)
Hỏi: Sự khác biệt chính giữa gia công CNC 3 trục, 4 trục và 5 trục là gì?
Trả lời: Sự khác biệt chính nằm ở số lượng trục mà công cụ cắt có thể di chuyển. Các máy 3 trục có ba trục tuyến tính (X, Y, Z), 4 trục thêm một trục quay (A hoặc B) và máy 5 trục có ba trục tuyến tính và hai trục quay (A/B và C).
Q: Làm cách nào để quyết định giữa gia công 3 trục, 4 trục và 5 trục cho dự án của tôi?
Trả lời: Xem xét các yếu tố như phức tạp một phần, yêu cầu chính xác, khối lượng sản xuất và ngân sách. 3 trục phù hợp cho các bộ phận đơn giản, 4 trục cho các bộ phận có các tính năng góc cạnh và 5 trục cho hình học phức tạp, được điêu khắc. Máy trục cao hơn cung cấp sự linh hoạt hơn nhưng có chi phí cao hơn.
Hỏi: Ưu điểm của việc sử dụng máy CNC 5 trục so với máy 3 trục là gì?
Trả lời: Máy CNC 5 trục có thể tạo ra các bộ phận phức tạp, đường viền trong một thiết lập duy nhất, giảm nhu cầu thiết lập nhiều thiết lập và cải thiện độ chính xác. Chúng cũng cho phép chiều dài công cụ ngắn hơn, giảm rung công cụ và cải thiện hoàn thiện bề mặt. Tuy nhiên, máy 5 trục đắt hơn và yêu cầu các nhà khai thác lành nghề.
Q: Làm cách nào để lập trình máy CNC 4 trục?
Trả lời: Lập trình máy CNC 4 trục liên quan đến việc xác định các đường dẫn công cụ cho ba trục tuyến tính (X, Y, Z) và trục quay bổ sung (A hoặc B). Bạn sẽ cần sử dụng phần mềm CAM hỗ trợ gia công 4 trục và có bộ xử lý hậu cho máy cụ thể của bạn. Phần mềm sẽ giúp bạn tạo mã G điều khiển chuyển động của máy.
Q: Một số ứng dụng phổ biến cho gia công CNC 4 trục và 5 trục là gì?
Trả lời: Gia công 4 trục thường được sử dụng cho các bộ phận có các tính năng góc cạnh, chẳng hạn như lưỡi tuabin, cánh quạt và sáo xoắn ốc. Gia công 5 trục là lý tưởng cho các hình học phức tạp, được điêu khắc được tìm thấy trong các thành phần hàng không vũ trụ, y tế và ô tô, như các bộ phận động cơ, chân giả và dụng cụ khuôn. Cả gia công 4 trục và 5 trục đều có thể cải thiện hiệu quả và độ chính xác cho một số bộ phận nhất định so với gia công 3 trục.
