Kot profesionalni dobavitelj preciznih mehanskih komponent naša ekipa inženirjev pogosto prejema vprašanja strank, kot so: "Ali ta del nujno zahteva 5-osno obdelavo ali je to mogoče narediti ceneje na 4-osnem stroju?" ali "Če izberemo 3-osno obdelavo, da prihranimo denar, vendar zahteva šest operacij prestavljanja in vpenjanja, ali bo to bistveno vplivalo na končni izdelek?" Na področju natančne proizvodnje izbira prave vrste obdelovalnega stroja ni le tehnično vprašanje, temveč tudi vprašanje stroškovne učinkovitosti.
Na podlagi svojih obsežnih proizvodnih izkušenj na področju natančne proizvodnje vam Hansheng zagotavlja-poglobljeno primerjavo 3-osne, 4-osne in 5-osne CNC obdelave v smislu stroškov, natančnosti, geometrije in velikosti serije, kar vam pomaga narediti najprimernejšo izbiro.
Za nadaljnje branje se ta članek osredotoča predvsem na primerjave. Če želite izvedeti več o podrobnostih določene tehnologije, si oglejte naše namenske članke:
Osnovna primerjava
Da bi bila primerjava med tremi možnostmi jasnejša, smo za vašo hitro uporabo sestavili obsežno primerjalno tabelo.
| Dimenzija | 3-osna CNC obdelava | 4-osna CNC obdelava | 5-osna CNC obdelava |
|---|---|---|---|
| Načelo gibanja | Linearno gibanje po oseh X, Y, Z. Rezalno orodje je vedno pravokotno na obdelovanec. | Linearno gibanje po oseh X, Y, Z + A-osi (obdelovanec se vrti okoli X-osi). | Linearno gibanje po oseh X, Y, Z + oseh A/B/C (obdelovanec se lahko vrti/nagiba v vseh orientacijah). |
| Osnovna zmogljivost | Lahko obdeluje samo zgornjo površino ali posamezno referenčno ravnino. | Lahko obdeluje štiri strani v eni postavitvi; primeren za cilindrične dele in spiralne elemente. | Lahko obdela pet obrazov v eni postavitvi; zmožen obdelave zelo zapletenih neprekinjenih površin in spodrezov. |
| Stroški obdelave | Najnižje (npr. nižje urne postavke). | Zmerno (stro-učinkovito, zmanjša stroške ročne nastavitve). | Najvišja (draga oprema, zapleteno programiranje). |
| Kompleksnost programiranja | Enostavno, lahko ga nastavi običajen operater. | Zmerno, zahteva upoštevanje motenj rotacijske osi. | Zelo visoko, zahteva napredno programsko opremo CAM in izkušene inženirje. |
| Primerni deli | Ploščate plošče, preprosta ohišja, deli z eno-stranskim vrtanjem. | Gredi, zobniki, ohišja s stranskimi luknjami, cilindrična gravura. | Turbinske lopatice, letalske konstrukcijske komponente, ortopedski vsadki. |
| Glavne omejitve | Za več{0}}obdelovanje je potrebnih več nastavitev, kar vodi do kopičenja napak in nizke učinkovitosti. | Ni mogoče obdelati poševnih lukenj, ki niso pravokotne na rotacijsko os; mrtve cone še vedno obstajajo. | Visoki stroški; izredno visoke zahteve glede oblikovanja napeljave. |
Kako izbrati glede na vaš projekt?
Hansheng Automation vam pomaga oceniti število osi, potrebnih za vaš projekt, z dveh vidikov.
Geometrijske značilnosti in kompleksnost delov projekta
1. Če so deli predvsem ravni, s funkcijami (luknje, reže, votline) skoncentriranimi v eni ali dveh nasprotnih smereh ali če del ne zahteva obdelave na več kot dveh površinah in zahteve glede tolerance omogočajo ročno obračanje (npr. +/- 0.05 mm ali več), potem je 3-osna obdelava najbolj ekonomična možnost.
2. Če so deli projekta cilindrični ali so funkcije razporejene okoli osrednje osi (kot so zobniki ali puše s stranskimi luknjami) ali če vaši kvadratni deli zahtevajo obsežno obdelavo na straneh, lahko 4-osna obdelava dokonča delo na štirih površinah v eni nastavitvi, s čimer se izognete težavam z izgubo ničelne točke, povezanim s ponavljajočimi se nastavitvami na 3-osnem stroju.
3. Če vaša zasnova vključuje zapletene organske površine (kot so impelerji), prostorsko zapletene kotne luknje (ne-navpične, ne-vodoravne) ali globoke votline in ozke reže, ki zahtevajo nagibanje orodja za ohranitev togosti, ali če morate ohraniti izjemno visoke tolerance položajne natančnosti (npr. +/- 0.01 mm) na petih površinah natančnega del, potem lahko samo 5-osna obdelava izpolni vaše potrebe.
Ekonomika projekta in obseg proizvodnje
1. Za prototipe in zelo majhne serije (približno 1-10 kosov) je 3-osna obdelava običajno prednostna izbira zaradi najnižjih začetnih stroškov. Razen če vas geometrija sili k uporabi večosnih obdelav, poskusite poenostaviti načrt, da bo ustrezal 3-osnim obdelavam.
2. Za srednje{1}}serijsko proizvodnjo (10-500 kosov) ponuja 4-osna obdelava najboljšo stroškovno učinkovitost. Čeprav je urna postavka za 4-osni stroj nekoliko višja kot za 3-osni stroj, prihrani precej časa pri ročni nastavitvi. Na primer, del, ki zahteva tri obračanja na 3-osnem stroju, je mogoče dokončati v eni nastavitvi na 4-osnem stroju, kar povzroči znatno znižanje skupnih stroškov.
3. Za veliko-serijsko proizvodnjo z visokimi zahtevami glede natančnosti in potrebo po zagotavljanju izredno visoke pozicijske natančnosti ali če so deli izjemno zapleteni, je naše priporočilo, da čeprav ima 5-osna obdelava višje stroške na enoto, odpravlja čakalne dobe in tveganja odpadkov v več-procesnih delovnih tokovih in je lahko stroškovno učinkovitejša v smislu celotnega projektnega cikla.
Pogoste napačne predstave o več{0}}osni obdelavi
Zmota 1: "Več ko ima stroj osi, boljša bo kakovost obdelave."
To razumevanje ni povsem pravilno. Kakovost obdelave je odvisna od številnih dejavnikov, kot so togost obdelovalnega stroja, izbira rezalnih orodij in raven usposobljenosti inženirjev. Ne bi smeli slepo slediti visoki tehnologiji in se odločiti za pet{2}}osne stroje; upoštevati bi morali dejanske potrebe projekta.
Napačno prepričanje 2: »Peto-orodni stroji lahko naredijo karkoli.«
Resnica je, da imajo pet{0}}osni stroji tudi omejitve. Imajo zelo visoko tveganje motenj vpenjala, dolžina orodja pa je omejena. Poleg tega je čas programiranja in odpravljanja napak za pet-osno obdelavo veliko daljši kot za tri-osno obdelavo. Za preproste dele je uporaba pet-osnega stroja podobna "uporabi superavtomobila za dostavo hrane"-to je mogoče, vendar je velika izguba virov.
Za zaključek
V podjetju Hansheng Automation se držimo filozofije "praktične proizvodnje". Ne bomo vam poskušali prodati dragih procesov preprosto zato, ker imamo vrhunsko-opremo. Namesto tega smo zavezani k iskanju optimalnega ravnovesja med kakovostjo in stroški z analizo DFM (Design for Manufacturability).
pogosta vprašanja
V: Če je moj del mogoče obdelati na 3-osnem stroju, ali lahko še vedno zahtevam 5-osno obdelavo?
O: Tehnično je to mogoče, vendar je običajno nepotrebna zapravljanje. Razen če imate izjemno visoke zahteve za končno obdelavo površine dela (npr. zahtevate 5-hkratno obdelavo za zmanjšanje rezalnih sledi krogli-končnega rezkarja), priporočamo, da sledite "načelu najpreprostejšega postopka" in uporabite 3-osno obdelavo za najboljšo stroškovno učinkovitost.
V: Kako lahko z vidika oblikovanja zmanjšam stroške več{0}}osne obdelave?
O: Povečajte polmer notranjih zaokrožitev (izogibajte se uporabi orodij z zelo majhnim premerom).
Zmanjšajte število elementov z izjemno ozkimi tolerancami (določite samo stroge tolerance na spojnih površinah).
Oblikovne funkcije s standardnimi dimenzijami, kadar koli je to mogoče, da omogočajo uporabo standardnih orodij namesto orodij po meri.
V: Katere oblike datotek sprejemate za ocenjevanje?
O: Za natančno določitev, ali je del primeren za 3-osno, 4-osno ali 5-osno obdelavo, potrebujemo 3D CAD model (format .STEP ali .IGES). Vključite tudi 2D risbo PDF, da določite morebitne luknje s tolerancami, specifikacije navojev in zahteve glede hrapavosti površine.
V: Ali bo imela 5-osna obdelava daljši čas?
O: To je odvisno od kompleksnosti dela. Začetno programiranje (CAM) in čas simulacije kolizije za 5-osno obdelavo sta res daljša kot za 3-osno obdelavo. Ko pa se strojna obdelava začne, je dejanska proizvodna hitrost pogosto hitrejša, ker zmanjša prenos in čakalni čas med procesi. Za nujne in zapletene prototipe je 5-osna običajno hitrejša možnost.
Reference
Machinery's Handbook (31. izdaja) – Industrial Press, 2020
Serija ISO 10791: Preskusni pogoji za obdelovalne centre – Mednarodna organizacija za standardizacijo