Kompletny przewodnik dotyczący wyboru osi CNC dla producentów

Wstęp

Przy wyborze maszyny CNC, liczba osi obróbki jest jedną z najważniejszych decyzji technicznych.

Wielu kupujących pyta:

Czy powinniśmy kupić 3-osiową maszynę CNC, zmodernizować ją do 4-osiowej maszyny CNC, czy może bezpośrednio zainwestować w 5-osiowe centrum obróbcze?

Odpowiedź zależy od:

• Geometria części
• Złożoność obróbki
• Wielkość produkcji
• Wymagana dokładność
• Wymagania dotyczące urządzeń
• Plany automatyzacji

Większa liczba osi nie oznacza automatycznie lepszej wydajności produkcji.

3-osiowa maszyna CNC może być najlepszym wyborem w przypadku standardowych elementów mechanicznych.

4-osiowa maszyna CNC jest odpowiednia, gdy wymagana jest dodatkowa możliwość obróbki obrotowej.

5-osiowa maszyna CNC jest przeznaczona do skomplikowanych komponentów, które wymagają cięcia pod wieloma kątami i mniejszej liczby ustawień.

 

Grupa HCNC dostarcza rozwiązania produkcyjne CNC obejmujące frezarki CNC, centra obróbcze, 5-osiowe maszyny CNC, tokarki CNC, sterowniki CNC i roboty przemysłowe. Asortyment produktów obejmuje centra obróbcze VMC, pięcioosiowe centra obróbcze HMC, frezarki CNC i rozwiązania automatyzacyjne dla zastosowań w branży motoryzacyjnej, lotniczej, medycznej, nowej energii i produkcji precyzyjnej.

1. Zrozumienie ruchu osi CNC

 

 

 

Oś CNC reprezentuje kierunek, w którym może poruszać się narzędzie tnące lub przedmiot obrabiany.

Osie liniowe

Oś X

Ruch poziomy:

Od lewej do prawej

Oś Y

Ruch głębokościowy:

Od przodu do tyłu

Oś Z

Ruch pionowy:

W górę i w dół

Osie obrotowe

Oś

Obrót wokół osi X

Oś B

Obrót wokół osi Y

Oś C

Obrót wokół osi Z

Różnica między obróbką 3-osiową, 4-osiową i 5-osiową wynika głównie z dodania ruchu obrotowego do standardowego systemu X/Y/Z.

2. 3 Osiowa maszyna CNC

 

Definicja

3-osiowa maszyna CNC steruje:

• Oś X
• Oś Y
• Oś Z

Obrabiany przedmiot zwykle pozostaje nieruchomy, podczas gdy narzędzie tnące porusza się w trzech kierunkach.

Centra obróbcze serii HCNC VMC są typowymi przykładami trójosiowego sprzętu obróbczego, przeznaczonego do ogólnej obróbki metali, produkcji form, obróbki aluminium i produkcji komponentów mechanicznych.

Możliwość obróbki 3-osiowej CNC

Odpowiednie operacje:

• Frezowanie czołowe
• Frezowanie kieszeni
• Wiercenie
• Stukający
• Obróbka rowków
• Obróbka konturowa

Typowe zastosowania

Części samochodowe

Przykłady:

• Wsporniki
• Okładki
• Płyty montażowe

Komponenty mechaniczne

Przykłady:

• Podstawy maszyn
• Urządzenia
• Części konstrukcyjne

Części aluminiowe

Przykłady:

• Obudowy elektroniczne
• Komponenty przemysłowe

Zalety 3-osiowego CNC

Niższe inwestycje

W porównaniu z maszynami 4-osiowymi i 5-osiowymi:

• Niższy koszt zakupu
• Niższe koszty utrzymania
• Łatwiejsza obsługa

Proste programowanie

Zalety:

• Standardowe programowanie CAM
• Krótsze szkolenie operatora
• Łatwiejsze zarządzanie produkcją

Wysoka wydajność kosztowa

W przypadku prostych i średnio skomplikowanych części 3-osiowa maszyna CNC często zapewnia najlepszą równowagę między kosztami a produktywnością.

Ograniczenia 3-osiowego CNC

Główne ograniczenia:

• Ograniczony kąt natarcia narzędzia
• Więcej zmian w oprawach
• Trudna obróbka skomplikowanych powierzchni

Przykład:

Część z czterema powierzchniami obróbczymi może wymagać:

• Pierwsza konfiguracja
• Ręczna zmiana położenia
• Druga konfiguracja
• Dodatkowe wyrównanie

Zwiększa to czas przygotowania i błędy pozycjonowania.

3. 4 Osiowa maszyna CNC

 

Definicja

4-osiowa maszyna CNC dodaje jedną oś obrotową do tradycyjnego systemu X/Y/Z.

Typowa konfiguracja:

• Oś X
• Oś Y
• Oś Z
• Oś

Dodatkowa oś umożliwia obrót przedmiotu podczas obróbki.

Jak 4-osiowy CNC usprawnia produkcję

W porównaniu z obróbką 3-osiową:

Maszyna 4-osiowa może:

• Obróć obrabiany przedmiot automatycznie
• Obrabiaj wiele stron
• Ogranicz ręczne zmiany położenia
• Popraw spójność

Typowe zastosowania 4-osiowe

Elementy wału

Przykłady:

• Wałki rozrządu
• Części obrotowe

Elementy przekładni

Przykłady:

• Obróbka przekładni
• Cechy spiralne

Części wielostronne

Przykłady:

• Korpusy zaworów
• Obudowy mechaniczne

Zalety 4-osiowego CNC

Lepszy dostęp z boku

Oś obrotowa umożliwia obróbkę wokół detalu.

Krótszy czas konfiguracji

Zamiast ręcznie obracać obrabiany przedmiot:

System CNC wykonuje pozycjonowanie automatycznie.

Niższa inwestycja niż 5 osi

Dla wielu fabryk:

Obróbka 4-osiowa stanowi praktyczną aktualizację sprzętu 3-osiowego.

Ograniczenia 4-osiowego CNC

W porównaniu z obróbką 5-osiową:

• Regulacja kąta narzędzia jest ograniczona
• Złożone zakrzywione powierzchnie pozostają trudne
• Możliwość obróbki podcięcia jest ograniczona

4. 5 Osiowa maszyna CNC

 

Definicja

5-osiowa maszyna CNC steruje:

Trzy osie liniowe:

X

Y

Z

Dwie osie obrotowe:

A/B

A/C

B/C

HCNC oferuje wiele pięcioosiowych centrów obróbczych, w tym HMC650TJ, HMC800TJ, HMU-400 i inne rozwiązania pięcioosiowe przeznaczone do skomplikowanej obróbki o wysokiej precyzji.

Możliwość obróbki 5-osiowej

Maszyna pięcioosiowa może zachować lepszą orientację narzędzia podczas obróbki.

Nadaje się do:

• Złożone krzywe
• Głębokie ubytki
• Powierzchnie kątowe
• Geometria o swobodnych kształtach

Typowe zastosowania

Lotnictwo

Strony:

• Łopatki turbin
• Elementy silnika
• Elementy konstrukcyjne

Automobilowy

Strony:

• Elementy konstrukcyjne pojazdów elektrycznych
• Części silnika
• Skomplikowane formy

Medyczny

Strony:

• Implanty
• Elementy chirurgiczne

Przemysł pleśniowy

Strony:

• Formy wtryskowe
• Ubytki w matrycy

Technologia obróbki pięcioosiowej HCNC koncentruje się na zastosowaniach wymagających skomplikowanych powierzchni i dużej precyzji, w tym w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym i formierskim.

5. 3 Tabela porównawcza CNC z 4 osiami i 5 osiami

Funkcja	3-osiowy CNC	4-osiowy CNC	5-osiowy CNC
Konfiguracja osi	X/Y/Z	X/Y/Z+A	X/Y/Z+A+B/C
Ruch obrotowy	NIE	1 oś obrotowa	2 osie obrotowe
Złożoność części	Niski-Średni	Średni	Wysoki
Ilość ustawień	Więcej	Zmniejszony	Minimum
Dostęp do narzędzi	Ograniczony	Lepsza	Doskonały
Trudność programowania	Łatwy	Średni	Zaawansowany
Koszt maszyny	Niski	Średni	Wysoki
Umiejętność operatora	Podstawowy	Mediator	Zaawansowany
Jakość powierzchni	Dobry	Lepsza	Doskonały
Potencjał automatyzacji	Dobry	Dobry	Doskonały

6. Porównanie ustawień

 

 

Produkcja 3-osiowa

Typowy proces:

• Zacisnąć przedmiot obrabiany
• Powierzchnia maszyny A
• Usuń oprawę
• Obróć część
• Wyrównaj ponownie
• Kontynuuj obróbkę
• Problemy:
• Dłuższy czas przygotowania
• Więcej osprzętu
• Więcej błędów pozycjonowania

Produkcja 4-osiowa

Poprawa:

• Automatyczny obrót
• Ograniczona obsługa ręczna
• Obróbka wielostronna

Produkcja 5-osiowa

Proces:

• Konfiguracja jednego urządzenia
• Zaprogramowano wiele kątów
• Kompletna złożona geometria

Korzyści:

• Skrócony czas konfiguracji
• Lepsza spójność wymiarowa
• Wyższa wydajność produkcji

7. Porównanie dokładności

Współczynnik dokładności	3 Axis	4 Axis	5 Axis
Dokładność pojedynczej powierzchni	Doskonały	Doskonały	Doskonały
Dokładność wielostronna	Średni	Dobry	Doskonały
Złożona dokładność powierzchni	Ograniczony	Średni	Doskonały
Kontrola błędów pozycjonowania	Średni	Lepsza	To, co najlepsze

Zaleta obróbki pięcioosiowej polega głównie na ograniczeniu powtarzającego się mocowania i utrzymaniu stabilnej orientacji narzędzia.

8. Porównanie kosztów

Początkowy koszt sprzętu

Pozycja kosztowa	3 Axis	4 Axis	5 Axis
Inwestycja maszynowa	Niski	Średni	Wysoki
Koszt programowania	Niski	Średni	Wysoki
Koszt szkolenia	Niski	Średni	Wysoki
Koszt urządzenia	Wyższe w przypadku skomplikowanych części	Średni	Niższe dla skomplikowanych części

9. Którą maszynę CNC powinna wybrać Twoja fabryka?

Wybierz 3-osiową maszynę CNC, jeśli:

Twoja fabryka produkuje:

✓ Standardowe części mechaniczne
✓ Elementy płaskie
✓ Proste formy
✓ Ogólne produkty do obróbki

Polecane branże:

• Produkcja ogólna
• Produkcja małoseryjna
• Warsztaty maszynowe

Wybierz 4-osiową maszynę CNC, jeśli:

Twoja produkcja wymaga:

✓ Obróbka rotacyjna
✓ Obróbka wielostronna
✓ Części o średniej złożoności

Polecane branże:

• Dostawcy motoryzacyjni
• Producenci podzespołów mechanicznych
• Producenci przekładni

Wybierz 5-osiową maszynę CNC, jeśli:

Twoja fabryka produkuje:

✓ Złożone powierzchnie
✓ Części o wysokiej wartości
✓ Precyzyjne komponenty
✓ Części lotnicze i medyczne

Polecane branże:

• Lotnictwo
• Badania i rozwój motoryzacyjny
• Medyczny
• Produkcja form
• Nowa energia

10. Wybór rozwiązania osi CNC HCNC

 

HCNC zapewnia różne rozwiązania CNC w zależności od wymagań obróbki:

Wymagania produkcyjne	Zalecane rozwiązanie
Standardowe frezowanie	3-osiowy VMC
Obróbka wielostronna	4-osiowa frezarka CNC
Złożone komponenty	5-osiowa maszyna CNC
Duża linia produkcyjna	CNC + Automatyzacja robotów

 

Kategorie produktów HCNC obejmują:

• Frezarka CNC
• Pionowe centrum obróbcze
• Poziome centrum obróbcze
• 5-osiowa maszyna CNC
• Tokarka CNC
• Robota Przemysłowego

11. Cechy 5-osiowej maszyny CNC HCNC

Zaawansowane sterowanie CNC

Funkcje obejmują:

• Sterowanie jednoczesne w pięciu osiach
• Funkcja RTCP
• Precyzyjna kompensacja
• Interpolacja wieloosiowa

Złożone możliwości obróbki

Nadaje się do:

• Części lotnicze
• Komponenty samochodowe
• Formy precyzyjne
• Produkty medyczne

Inteligentna integracja produkcji

HCNC dostarcza również rozwiązania w zakresie robotów przemysłowych, w tym:

• Obsługa robotów
• Roboty do obsługi maszyn
• Roboty spawalnicze
• Roboty montażowe

Obsługa zautomatyzowanych linii produkcyjnych.

 

Często zadawane pytania

Czy 5-osiowe CNC jest zawsze lepsze niż 3-osiowe CNC?
Nie. W przypadku prostych części 3-osiowa maszyna CNC może zapewnić lepszą efektywność inwestycji.

Czy 4-osiowe CNC wystarczą do produkcji części samochodowych?
W przypadku wielu części samochodowych tak. Jednak złożone części i formy pojazdów elektrycznych mogą wymagać obróbki pięcioosiowej.

Jaka jest największa zaleta 5-osiowego CNC?
Główną zaletą jest ograniczenie liczby konfiguracji przy jednoczesnym zachowaniu lepszego dostępu do narzędzia i dokładności obróbki.

Czy HCNC produkuje 3-osiowe, 4-osiowe i 5-osiowe maszyny CNC?
Tak. HCNC dostarcza frezarki CNC, centra obróbcze, pięcioosiowe maszyny CNC, sterowniki CNC i rozwiązania z zakresu automatyzacji.