Jako profesionální dodavatel přesných mechanických součástí dostává náš technický tým od zákazníků často dotazy typu: „Vyžaduje tato součást absolutně 5-obrábění v 5 osách, nebo to lze udělat levněji na 4osém stroji?“ nebo "Pokud zvolíme tříosé obrábění, abychom ušetřili peníze, ale vyžaduje to šest operací přemístění a upínání, ovlivní to výrazně konečný produkt?" V oblasti přesné výroby je výběr správného typu obráběcího stroje nejen otázkou technickou, ale také otázkou hospodárnosti.
Společnost Hansheng, která čerpá ze svých rozsáhlých výrobních zkušeností v oblasti přesné výroby, vám poskytuje-hloubkové srovnání 3osého, 4osého a 5osého CNC obrábění z hlediska ceny, přesnosti, geometrie a velikosti dávky, což vám pomůže vybrat tu nejvhodnější volbu.
Pro další čtení se tento článek zaměřuje především na srovnání. Pokud se chcete dozvědět více o podrobnostech konkrétní technologie, podívejte se prosím na naše specializované články:
Srovnání jádra
Aby bylo srovnání mezi těmito třemi možnostmi jasnější, sestavili jsme pro vaši rychlou orientaci komplexní srovnávací tabulku.
| Dimenze | 3-osé CNC obrábění | 4-osé CNC obrábění | 5osé CNC obrábění |
|---|---|---|---|
| Princip pohybu | Lineární pohyb v osách X, Y, Z. Řezný nástroj je vždy kolmý k obrobku. | Lineární pohyb v osách X, Y, Z + osa A- (obrobek se otáčí kolem osy X-). | Lineární pohyb v osách X, Y, Z + osy A/B/C (obrobek se může otáčet/naklánět ve všech orientacích). |
| Základní schopnosti | Lze obrábět pouze horní povrch nebo jednu pomocnou rovinu. | Může obrábět čtyři strany v jediném nastavení; vhodné pro válcové díly a šroubovité prvky. | Může obrábět pět ploch v jednom nastavení; schopné obrábět vysoce složité souvislé povrchy a zářezy. |
| Náklady na obrábění | Nejnižší (např. nižší hodinové sazby). | Střední (cenově{0}}efektivní, snižuje náklady na ruční nastavení). | Nejvyšší (drahé vybavení, složité programování). |
| Složitost programování | Jednoduché, může být zřízeno běžným operátorem. | Střední, vyžaduje zohlednění interference rotační osy. | Velmi vysoká, vyžaduje pokročilý CAM software a zkušené inženýry. |
| Vhodné díly | Ploché desky, jednoduchá pouzdra, díly s jednostranným-vrtáním. | Hřídele, ozubená kola, skříně s bočními otvory, válcové rytí. | Turbínové lopatky, letecké konstrukční prvky, ortopedické implantáty. |
| Hlavní omezení | Vícenásobné nastavení vyžaduje více{0}}obrábění ploch, což vede k hromadění chyb a nízké účinnosti. | Nelze obrábět šikmé otvory, které nejsou kolmé k rotační ose; mrtvé zóny stále existují. | Vysoká cena; extrémně vysoké nároky na design svítidel. |
Jak si vybrat na základě vašeho projektu?
Hansheng Automation vám pomůže vyhodnotit počet os potřebných pro váš projekt ze dvou pohledů.
Geometrické vlastnosti a složitost částí projektu
1.Pokud jsou součásti primárně rovinné, s prvky (otvory, drážky, dutiny) soustředěnými v jednom nebo dvou opačných směrech, nebo pokud součást vyžaduje obrábění na ne více než dvou plochách a požadavky na toleranci umožňují ruční překlápění (např. +/{4}} mm nebo více), pak je 3osé obrábění nejekonomičtější možností.
2. Pokud jsou části projektu válcové nebo jsou prvky rozmístěny kolem centrální osy (jako jsou ozubená kola nebo pouzdra s bočními otvory), nebo pokud vaše čtvercové části vyžadují rozsáhlé obrábění po stranách, 4osé obrábění může dokončit práci na čtyřech površích v jediném nastavení, čímž se vyhnete problémům se ztrátou vztažných bodů spojenými s opakovaným nastavením na 3osém stroji.
3. Pokud váš návrh obsahuje složité organické povrchy (jako jsou oběžná kola), prostorově složité úhlové otvory (ne-vertikální, ne-horizontální) nebo hluboké dutiny a úzké štěrbiny, které vyžadují naklánění nástroje pro zachování tuhosti, nebo pokud potřebujete zachovat extrémně vysoké tolerance polohové přesnosti (např. +/- 0.01mm) na pěti površích bradového dílu, splní vaše požadavky pouze o přesnosti 5.
Ekonomika projektu a měřítko výroby
1.U prototypů a velmi malých sérií (přibližně 1-10 kusů) je obvykle preferovanou volbou tříosé obrábění kvůli nejnižším počátečním nákladům. Pokud vás geometrie nenutí používat víceosé obrábění, zkuste návrh zjednodušit tak, aby vyhovoval 3osému obrábění.
2. Pro střední-objemovou výrobu (10-500 kusů) nabízí 4osé obrábění nejlepší nákladovou efektivitu. Přestože je hodinová sazba u 4osého stroje o něco vyšší než u 3osého stroje, ušetří značné množství času ručního nastavování. Například součást, která vyžaduje tři překlopení na 3osém stroji, může být dokončena v jediném nastavení na 4osém stroji, což vede k výraznému snížení celkových nákladů.
3. Pro velkoobjemovou{1}}výrobu s vysokými požadavky na přesnost a nutnost zaručit extrémně vysokou polohovou přesnost nebo v případě, že jsou díly extrémně složité, doporučujeme, aby pětiosé obrábění mělo sice vyšší jednotkové náklady, ale eliminovalo čekací doby a rizika zmetkovitosti ve více{4}}procesech a může být nákladově efektivnější z hlediska celkového cyklu projektu.
Běžné mylné představy o více{0}}osém obrábění
Mylná představa 1: "Čím více os má stroj, tím lepší bude kvalita obrábění."
Toto chápání není zcela správné. Kvalita obrábění závisí na mnoha faktorech, jako je tuhost obráběcího stroje, výběr řezných nástrojů a úroveň dovedností inženýrů. Neměli bychom slepě prosazovat špičkovou technologii tím, že bychom se rozhodli pro pěti-osé stroje; měli bychom zvážit skutečné potřeby projektu.
Mylná představa 2: „Pě-osé obráběcí stroje dokážou cokoliv.“
Pravdou je, že pěti{0}}osé stroje mají také omezení. Je u nich velmi vysoké riziko interference upínacích přípravků a délka nástroje je omezená. Kromě toho je doba programování a ladění u pěti-osého obrábění mnohem delší než u tří{4}}osého obrábění. U jednoduchých dílů je použití pěti-osého stroje jako „použít superauto k rozvozu jídla“-je to možné, ale je to obrovské plýtvání zdroji.
Na závěr
Ve společnosti Hansheng Automation se držíme filozofie „praktické výroby“. Nebudeme se vám snažit prodávat drahé procesy jednoduše proto, že máme špičkové{1}}zařízení. Místo toho jsme odhodláni najít optimální rovnováhu mezi kvalitou a náklady pomocí analýzy DFM (Design for Manufacturability).
FAQ
Otázka: Pokud lze mou součást obrábět na 3osém stroji, mohu přesto požadovat 5osé obrábění?
A: Technicky je to možné, ale většinou je to zbytečné plýtvání. Pokud nemáte extrémně vysoké požadavky na povrchovou úpravu dílu (např. požadavek na 5-současné obrábění pro snížení řezných stop z kulové-frézy), doporučujeme dodržovat „princip nejjednoduššího procesu“ a používat 3osé obrábění pro nejlepší nákladovou efektivitu.
Otázka: Jak mohu z hlediska návrhu snížit náklady na více{0}}osé obrábění?
A: Maximalizujte poloměr vnitřních zaoblení (vyhněte se používání nástrojů s extrémně malým průměrem).
Snižte počet prvků pomocí extrémně úzkých tolerancí (přísné tolerance určete pouze na protilehlých plochách).
Konstrukční prvky se standardními rozměry, kdykoli je to možné, umožňují použití standardních nástrojů namísto vlastních nástrojů.
Otázka: Jaké formáty souborů přijímáte pro hodnocení?
Odpověď: Abychom přesně určili, zda je díl vhodný pro 3osé, 4osé nebo 5osé obrábění, potřebujeme 3D CAD model (formát .STEP nebo .IGES). Přiložte také 2D výkres PDF pro specifikaci jakýchkoli děr s tolerancemi, specifikacemi závitů a požadavky na drsnost povrchu.
Otázka: Bude mít 5osé obrábění delší dodací lhůtu?
Odpověď: To závisí na složitosti součásti. Doba počátečního programování (CAM) a simulace kolize u 5osého obrábění je skutečně delší než u 3osého obrábění. Jakmile však obrábění začne, skutečná rychlost výroby je často rychlejší, protože zkracuje dobu přenosu a čekání mezi procesy. U urgentních a složitých prototypů je 5osá obvykle rychlejší varianta.
Reference
Machinery's Handbook (31. vydání) – Industrial Press, 2020
Řada ISO 10791: Zkušební podmínky pro obráběcí centra – Mezinárodní organizace pro normalizaci