Като професионален доставчик на прецизни механични компоненти, нашият инженерен екип често получава запитвания от клиенти като: „Тази част изисква ли абсолютно 5-осова обработка, или може да се направи по-евтино на 4-осна машина?“ или "Ако изберем 3-осна обработка, за да спестим пари, но тя изисква шест операции на препозициониране и затягане, това ще повлияе ли значително на крайния продукт?" В областта на прецизното производство изборът на правилния тип машинен инструмент е не само технически въпрос, но и въпрос на рентабилност.
Въз основа на богатия си производствен опит в прецизното производство, Hansheng ви предоставя-задълбочено сравнение на 3-осно, 4-осно и 5-осно CNC обработване по отношение на цена, прецизност, геометрия и размер на партидата, като ви помага да направите най-подходящия избор.
За допълнително четене тази статия се фокусира главно върху сравнения. Ако искате да научите повече за подробностите на конкретна технология, моля, вижте нашите специални статии:
Основно сравнение
За да направим сравнението между трите опции по-ясно, сме съставили изчерпателна сравнителна таблица за бърза справка.
| Измерение | 3-осна CNC обработка | 4-осна CNC обработка | 5-осна CNC обработка |
|---|---|---|---|
| Принцип на движение | Линейно движение по X, Y, Z оси. Режещият инструмент винаги е перпендикулярен на детайла. | Линейно движение по оси X, Y, Z + ос A- (заготовката се върти около оста X-). | Линейно движение по оси X, Y, Z + оси A/B/C (заготовката може да се върти/накланя във всички ориентации). |
| Основна способност | Може да обработва само горната повърхност или една базова равнина. | Може да обработва четири страни в една настройка; подходящ за цилиндрични части и спирални елементи. | Може да обработва пет лица в една настройка; способни да обработват много сложни непрекъснати повърхности и подрязвания. |
| Разходи за обработка | Най-ниска (напр. по-ниски почасови ставки). | Умерен (це-ефективен, намалява разходите за ръчна настройка). | Най-висок (скъпо оборудване, сложно програмиране). |
| Сложност на програмирането | Лесно, може да се настрои от обикновен оператор. | Умерено, изисква разглеждане на смущенията на ротационната ос. | Много висока, изисква усъвършенстван CAM софтуер и опитни инженери. |
| Подходящи части | Плоски плочи, прости корпуси, части с едно-странично пробиване. | Валове, зъбни колела, корпуси със странични отвори, цилиндрична гравюра. | Турбинни лопатки, аерокосмически структурни компоненти, ортопедични импланти. |
| Основни ограничения | Необходими са множество настройки за -многостранна обработка, което води до натрупани грешки и ниска ефективност. | Не могат да се обработват ъглови отвори, които не са перпендикулярни на въртящата се ос; все още съществуват мъртви зони. | Висока цена; изключително високи изисквания към дизайна на телата. |
Как да изберете въз основа на вашия проект?
Hansheng Automation ви помага да оцените броя на осите, необходими за вашия проект от две гледни точки.
Геометрични характеристики и сложност на частите на проекта
1.Ако частите са предимно равнинни, с характеристики (отвори, прорези, кухини), концентрирани в една или две противоположни посоки, или ако частта изисква обработка на не повече от две повърхности и изискванията за толеранс позволяват ръчно обръщане (напр. +/- 0.05 mm или повече), тогава 3-осната обработка е най-икономичният вариант.
2.Ако частите на проекта са цилиндрични или характеристиките са разпределени около централна ос (като зъбни колела или втулки със странични отвори), или ако вашите квадратни части изискват обширна обработка отстрани, обработката по 4 оси може да завърши работата върху четири повърхности в една настройка, избягвайки проблемите със загубата на базови точки, свързани с повтарящи се настройки на 3-осна машина.
3.Ако вашият дизайн включва сложни органични повърхности (като работни колела), пространствено сложни ъглови отвори (не-вертикални, не-хоризонтални) или дълбоки кухини и тесни слотове, които изискват накланяне на инструмента за поддържане на твърдостта, или ако трябва да поддържате изключително високи толеранси на позиционна точност (напр. +/- 0.01 mm) на пет повърхности с прецизност част, тогава само 5-осна обработка може да отговори на вашите нужди.
Икономика на проекта и производствен мащаб
1. За прототипи и много малки партиди (приблизително 1-10 броя), 3-осната обработка обикновено е предпочитаният избор поради най-ниската първоначална цена. Освен ако геометрията не ви принуждава да използвате многоосна обработка, опитайте се да опростите дизайна, за да отговаря на 3-осната обработка.
2. За средно{1}}обемно производство (10-500 броя), 4-осната обработка предлага най-добрата рентабилност. Въпреки че почасовата ставка за 4-осна машина е малко по-висока от тази на 3-осна машина, тя спестява значително време за ръчна настройка. Например част, която изисква три обръщания на 3-осна машина, може да бъде завършена с една настройка на 4-осна машина, което води до значително намаляване на общите разходи.
3. За голямо-обемно производство с високи изисквания за прецизност и необходимостта да се гарантира изключително висока точност на позициониране, или ако частите са изключително сложни, нашата препоръка е, че въпреки че 5-осовата обработка има по-висока единична цена, тя елиминира времето за изчакване и рисковете от брак в много-процесни работни процеси и може да бъде по-рентабилно по отношение на цялостния цикъл на проекта.
Често срещани погрешни схващания относно много{0}}осовата обработка
Погрешно схващане 1: "Колкото повече оси има една машина, толкова по-добро ще бъде качеството на обработка."
Това разбиране не е съвсем правилно. Качеството на машинната обработка зависи от множество фактори, като твърдостта на машинния инструмент, избора на режещи инструменти и нивото на уменията на инженерите. Не трябва сляпо да се стремим към високите технологии, избирайки машини с пет-оси; трябва да вземем предвид действителните нужди на проекта.
Погрешно схващане 2: „Машините с пет-оси могат да направят всичко.“
Истината е, че пет{0}}осните машини също имат ограничения. Те имат много висок риск от смущения в приспособлението, а дължината на инструмента е ограничена. Освен това времето за програмиране и отстраняване на грешки за пет-осна обработка е много по-дълго, отколкото за три-осна обработка. За прости части използването на машина с пет-оси е като „използването на суперавтомобил за доставка на храна за вкъщи“-възможно е, но е огромна загуба на ресурси.
В заключение
В Hansheng Automation ние се придържаме към философията на „практичното производство“. Няма да се опитваме да ви продадем скъпи процеси, просто защото имаме-оборудване от висок клас. Вместо това ние се ангажираме да намерим оптималния баланс между качество и цена чрез анализ на DFM (Проектиране за технологичност).
ЧЗВ
В: Ако моята част може да бъде обработена на 3-осна машина, мога ли да поискам 5-осова обработка?
О: Технически е възможно, но обикновено е ненужна загуба. Освен ако нямате изключително високи изисквания за повърхностното покритие на детайла (напр. изискване на 5-осевовременна обработка за намаляване на следите от рязане от сферична-челна фреза), препоръчваме да следвате „принципа на най-простия процес“ и да използвате 3-осна обработка за най-добра рентабилност.
Въпрос: От гледна точка на дизайна, как мога да намаля разходите за много{0}}осова обработка?
О: Увеличете максимално радиуса на вътрешните филета (избягвайте използването на инструменти с изключително малък диаметър).
Намалете броя на характеристиките с изключително тесни допуски (посочете строги допуски само върху съчетаващите се повърхности).
Характеристики на дизайна със стандартни размери, когато е възможно, за да се позволи използването на стандартни инструменти вместо персонализирани инструменти.
Въпрос: Какви файлови формати приемате за оценка?
О: За да определим точно дали дадена част е подходяща за 3-осна, 4-осна или 5-осна обработка, ние изискваме 3D CAD модел (.STEP или .IGES формат). Моля, включете и 2D PDF чертеж, за да посочите всички отвори с допуски, спецификации на резбата и изисквания за грапавост на повърхността.
В: Ще има ли по-дълго време за 5-осна обработка?
О: Това зависи от сложността на частта. Първоначалното програмиране (CAM) и времето за симулация на сблъсък за 5-осна обработка са наистина по-дълги, отколкото за 3-осова. Въпреки това, след като машинната обработка започне, действителната производствена скорост често е по-бърза, защото намалява времето за прехвърляне и изчакване между процесите. За спешни и сложни прототипи, 5-осите обикновено са по-бързият вариант.
Референции
Наръчник на машините (31-во издание) – Industrial Press, 2020 г
Серия ISO 10791: Условия за изпитване на обработващи центри – Международна организация по стандартизация