Подходы к обработке металлов на 5-осевых фрезерных станках ЧПУ

Содержание
Всё больше компаний переходит на использование 5-осевых станков с ЧПУ, чтобы сократить расходы, повысить точность и увеличить прибыль. Этот стратегический шаг позволяет не только сократить время производства, но и повысить производительность сотрудников, делая их работу более эффективной. Переход на 5-осевые станки предоставляет производителям конкурентные преимущества в выполнении сложных задач и увеличивает потенциальную прибыль. Такая стратегия является не просто трендом, а необходимостью для восполнения пробелов в промышленности страны.
Наиболее привычный фрезерный обрабатывающий центр часто представлен трёхосевым станком с осями перемещения, расположенными аналогично системе координат Декарта и обозначаемыми X, Y, Z. Такие станки используются для производства большинства геометрических форм и простых деталей. Заготовка остаётся закреплённой в тисках или на столе, в то время как вращающиеся сверла, фрезы и другие режущие инструменты посредством вращения шпинделя перемещаются по осям, удаляя стружку и формируя конечное изделие.
Обработка на классическом 3-осевом фрезере детали закрепленной в ручных тисках.
Эти станки способны к одновременному перемещению только трёх осей. В зависимости от модели станка его можно модернизировать до большего количества осей, таких как 4 или 5, но это требует дополнительных затрат.
Модернизация 3-осевых станков
4-осевой станок: Формула 3+1
Первый вариант модернизации 3-осевого станка до 4-осевого рассмотрим на примере вертикально-фрезерного обрабатывающего центра с формулой осей 3+1. В данном сочетании станок комплектуется дополнительной поворотной осью. К осям X, Y и Z добавляется ось A, которая обеспечивает вращение вокруг оси X. Поворотный стол становится четвёртой осью (позиционной).
Вертикально-фрезерный обрабатывающий центр Etasis, Турция с дополнительным поворотным столом DETRON мод. GXA-255H
Сегодня большинство станков с дополнительным поворотным столом комплектуются ЧПУ с возможностью одновременной обработки сразу в четырёх осях. Для подтверждения наличия данной функции, рекомендуется уточнить у поставщика.
Поворотные оси, как правило, комплектуются зажимным устройством, таким как 3-кулачковый патрон с переходником и задней бабкой с поджимным центром. Подробнее об этой опции можно узнать в каталоге оборудования.
Переход на 5-осевую обработку
Следующая схема модернизации превращает обрабатывающий центр в 5-осевой станок. Для этого стандартный 3-осевой станок оснащается наклонно-поворотным столом, устанавливаемым поверх основного.
Форматы конфигураций
- 3+2: Использование трёх линейных осей (X, Y, Z) и двух дополнительных осей для позиционирования.
- 4+1: Одновременная обработка в четырёх осях с позиционированием одной из осей.
Дополнительный наклонно-поворотный стол FAR210B к станку Stanza V2.5
Одним из достоинств такого комплекта оборудования является возможность при необходимости снять дополнительные оси и работать с простыми задачами на 3-осевом станке. Это значительно расширяет номенклатуру выпускаемой продукции. Однако стоит отметить, что при такой схеме комплектования уменьшается рабочая зона. Также такой комплект оборудования значительно дешевле полноценных аналогов с интегрированными наклонно-поворотными столами.
Перед покупкой обязательно проверьте, насколько габариты дополнительного стола «съедают» пространство рабочей зоны, чтобы избежать неудобств в процессе эксплуатации.
Полноценные 5-осевые станки с точки зрения их кинематической схемы
5-осевая обработка на станках подразумевает применение систем ЧПУ для одновременного движения режущего инструмента и заготовки по пяти различным осям. Эти станки обеспечивают возможность режущему инструменту подходить к заготовке практически с любого угла, что позволяет изготавливать более точные и сложные детали.
Оси у станка
Оси станка легко запомнить при помощи руки:
- На оси X: влево и вправо вдоль стола
- На оси Y: вперед и назад вдоль стола
- На оси Z: вверх и вниз перпендикулярно столу ( движение шпинделя)
- На оси A: вращение вокруг оси X
- На оси С: вращение вокруг оси Z (её также называют осью B, если вращение происходит вокруг оси Y, в зависимости от конструкции станка).
Оси 5-координатного станка с цапфовым 2 осевым столом.
Благодаря возможности вращения вокруг осей A и C (B), 5-осевые станки обеспечивают более высокую точность и позволяют создавать детали более сложной формы. Такая гибкость позволяет снизить время наладки, улучшить качество поверхности и изготавливать детали с более строгими допусками.
Одновременная 5-осевая обработка
Одновременная 5-осевая обработка представляет собой особый метод, который подразумевает одновременное движение всех пяти осей во время обработки. В отличие от традиционных методов обработки с 3 осями или индексированных 5-осевых методов с позиционированием 4 и 5 осей, одновременная 5-осевая обработка обеспечивает непрерывное многокоординатное движение, что приводит к плавной и непрерывной траектории резания.
Этот подход позволяет создавать ещё более сложные геометрии деталей и достигать более строгих допусков благодаря постоянному контролю углового положения режущего инструмента относительно заготовки. Одновременная 5-осевая обработка существенно снижает риск столкновения инструментов, устраняет необходимость в многократной настройке и позволяет использовать более короткий и жесткий инструмент, что уменьшает вибрации и повышает качество обработки поверхности.
Преимущества 5-осевой обработки
В целом, 5-осевая обработка обладает множеством преимуществ:
- Повышенная точность: Возможность изготовления сложных деталей с высокой точностью.
- Гибкость: Возможность обработки деталей с различных углов и сторон.
- Эффективность: Сокращение времени наладки, улучшение качества поверхности и сокращение времени цикла обработки.
Применение одновременной 5-осевой обработки даёт возможность расширить границы возможностей, позволяя производителям создавать более сложные и трудоёмкие детали с высокой точностью.
Формообразующие процессы при многокоординатной обработке
5-осевая обработка включает процессы резания с использованием разнонаправленных движений, обеспечивающих большую гибкость и точность. Режущие инструменты работают по пяти осям вместо традиционных трех, что включает не только линейные перемещения по осям X, Y и Z, но и вращение вокруг осей A и С(B). Это увеличенное количество свободы перемещения позволяет обрабатывать сложные геометрические фигуры более эффективно и точно.5-осевая обработка включает процессы резания с использованием разнонаправленных движений, обеспечивающих большую гибкость и точность. Режущие инструменты работают по пяти осям вместо традиционных трёх, что включает не только линейные перемещения по осям X, Y и Z, но и вращение вокруг осей A и C (B). Это увеличенное количество свободы перемещения позволяет обрабатывать сложные геометрические фигуры более эффективно и точно.
Ключевые аспекты 5-осевой обработки
5-осевая обработка включает несколько ключевых аспектов, которые делают этот метод особенно эффективным и востребованным в современной промышленности:
-
Оптимизация процесса и траектории: Наклон инструмента или стола позволяет достичь оптимального расположения и траектории резки, что способствует увеличению срока службы инструмента и сокращению времени цикла обработки. Это не только экономит ваше время, но и бережёт инструмент, улучшая общую эффективность процесса.
-
Непрерывная обработка: Благодаря непрерывной регулировке ориентации инструмента можно добиться более высокого качества поверхности и увеличить срок службы инструмента. Непрерывное движение позволяет избежать лишних остановок и переналадок, что также повышает производительность.
-
Предотвращение столкновений: Современные CAM-системы обеспечивают продвинутую защиту от столкновений, гарантируя, что режущий инструмент и заготовка не столкнутся. Это минимизирует возможные повреждения станка и обрабатываемой детали, что в конечном итоге снижает расходы на ремонт и обслуживание оборудования.
-
Одна установка - одна обработка: Выполнение всей обработки за один раз на одной единице оборудования значительно сокращает время выполнения технологического процесса и повышает его эффективность. Нет необходимости передавать деталь на доработку в другой цех или на другой станок, что снижает производственные затраты и ускоряет выпуск продукции.
Режимы работы 5-осевых станков
3+2: Позиционная обработка
Режим 3+2 подразумевает, что обычный трехосевой станок становится 5-осевым за счёт установки наклонно-поворотного стола (НПС), но одновременно работает только три оси
Преимущества:
- Высокая жёсткость: Обеспечивает стабильность и точность обработки.
- Бюджетный вариант: Относительно недорогой способ перейти на 5 осей.
- Универсальность: Возможность "сбросить" НПС и работать как на обычном 3-осевом станке.
Недостатки:
- Ограничения в геометрической проходимости: Необходимость учитывать углы поворота и высоту заготовки при выборе опции.
- Ограниченное одновременное функционирование: В большинстве случаев возможно одновременное движение только трёх осей XYZ. Тем не менее, современные станки часто уже подготовлены к работе с четырьмя осями.
4+1: Одновременная работа в четырёх осях с позиционированием одной оси
Принцип работы: Станок блокирует движение по одной оси, в то время как пятая ось обеспечивает свободное вращение инструмента. Это позволяет режущему инструменту выполнять работу по четырём осям (X, Y, Z и вращение вокруг одной оси), в то время как заготовка остаётся неподвижной во время каждой операции.
Преимущества:
- Высокая жёсткость: Станок сохраняет стабильность при обработке.
- Бюджетный вариант: Относительно недорогой способ перейти на 5 осей.
- Универсальность: Возможность "сбросить" НПС и работать как на обычном 3-осевом станке.
- Повышенная производительность: Работа в четырёх осях одновременно повышает возможности обработки и расширяет ассортимент выпускаемой продукции.
Недостатки:
- Ограничения в геометрической проходимости: Необходимость учитывать углы поворота и высоту заготовки при выборе опции.
- Ограниченное одновременное функционирование: В большинстве случаев возможно одновременное движение только трёх осей XYZ. Однако, современные станки часто уже подготовлены к работе с не менее четырьмя осями.
Оба режима работы — 3+2 и 4+1 — предоставляют значительные возможности для расширения функциональности 3-осевых станков, повышая их универсальность и производительность без необходимости полной замены оборудования.
Одновременная работа станка в 5 осях
Принцип работы 5-осевой обработки заключается в том, что во время резания могут приводиться в движение все пять осей XYZ, а также наклон и поворот рабочего стола. Оси вращения позволяют наклонять и вращать изделие относительно фрезы, что обеспечивает доступ к различным углам и сторонам заготовки с различных направлений.Преимущества 5-осевой обработки
- Плавная и непрерывная траектория резания: Одновременное движение всех пяти осей обеспечивает плавность обработки, что значительно улучшает качество поверхности детали.
- Повышенная эффективность: Сокращение времени цикла обработки за счёт одновременного движения всех осей.
- Идеально для сложных деталей: 5-осевые станки отлично подходят для работы с комплексными деталями, сложными фигурными поверхностями и контурами.
Центральная точка инструмента (TCP)
Важную роль в 5-осевой обработке играет центральная точка инструмента (TCP) - точка контакта инструмента с заготовкой. В процессе 5-осевой обработки крайне важно поддерживать постоянное положение TCP. При перемещении инструмента по различным осям контроллер станка автоматически рассчитывает корректировки для поддержания оптимальной ориентации инструмента и точки контакта с заготовкой.
Преимущества поддержания TCP
- Улучшенная точность: Поддержание постоянного положения TCP улучшает точность обработки.
- Более чистая поверхность: Непрерывное движение и точное позиционирование инструмента обеспечивают более чистую поверхность детали.
- Снижение износа инструмента: Оптимальное расположение инструмента относительно заготовки снижает вибрации и износ инструмента, что продлевает его срок службы.
Эта функция улучшает точность обработки, обеспечивает более чистую поверхность и снижает износ инструмента.
![]() |
|
|
![]() |
Выбор 5-осевого станка
При выборе 5-осевого станка важно учитывать сложность обрабатываемой поверхности и требования к качеству.
-
Полноценная 5-осевая обработка: Для обработки сложных криволинейных поверхностей и сплайнов, где важны высокая точность, соответствие допускам и качество поверхности, необходим полноценный 5-осевой станок.
-
Режим 3+2 или 4+1: Если детали проще, такие как поворотные кулаки или корпусные изделия, и не требуют высокой производительности, можно использовать режимы 3+2 или 4+1. Эти режимы также подходят для тех случаев, когда можно допустить определенные потери в качестве и времени изготовления.
Чтобы подобрать необходимый 5-осевой станок, предлагаем ознакомиться с нашим каталогом, где представлены несколько единиц оборудования бренда Stanza:
- Вертикально-фрезерного типа с интегрированным наклонно - поворотным столом 500 мм модели 5AX-AC650
- Вертикально-фрезерного типа с консольно закрепленным столом 650 мм 5AX-BC650
- Вертикально фрезерного типа с движением по осями XYZ шпиндельного узла - V-800U
- Фрезерный многофункциональный центр с двух осевой фрезерной головой, поворотным стола и с функцией токарного станка FH135
Станки
Наличие и комплектации уточняйте по телефону +7-342-218-16-22 или отправьте запрос по электронной почте info1@promoil.com.