Как 5-осната обработка намалява операциите и подобрява точността

Елиминиране на множество настройки с 5-осева обработка

Разбиране на 5-осева обработка процес и неговото влияние върху работния поток

Петосните CNC машини позволяват на режещите инструменти да се движат свободно по всички пет оси едновременно, което означава, че могат да достигат до детайли от почти всяка възможна посока. Няма повече спиране на машината по средата на работата, за да се направят ръчни корекции – нещо, което преди е изисквало спиране на операцията, повторна настройка и справяне с евентуални проблеми с несъосността. Запазването на всичко в една настройка намалява тези досадни прекъсвания в работния поток с около 63 процента в сравнение с по-старите триосни системи. Справки от обработката от миналата година потвърждават това, като показват значителна икономия на време за предприятията, произвеждащи сложни компоненти.

Намалено време за настройка и брой операции чрез интегрирано позициониране

Традиционната 3-осова обработка обикновено изисква няколко настройки, за да се обработят всички страни на сложна детайлна част. Говорим за около 4 до 6 настройки за наистина сложни компоненти. И всеки път, когато спрат и преориентират, това отнема около 30 до 45 минути, в които всъщност не се обработва метал. Това време набързо се натрупва, когато се произвежда нещо като авиационен компонент, където загубеното време само за настройка достига около 165 минути. Сега разгледайте какво се случва с 5-осови машини. Тези машини могат да обработят повечето детайли само с 1 или 2 настройки, което намалява загубеното време до около един час общо. Чудото идва от вградените системи за позициониране, които автоматично коригират ъгъла по необходимия начин. Това позволява на операторите да продължават работа, без да спират заради сложните извивки и необичайните ъгли. Вземете като пример една голяма авиационна компания. Те успяха да намалят необходимите пет отделни настройки за обработка на турбинни лопатки до само една-единствена настройка. Резултатът? Масово намаление с 37% в общото време за производство.

Как автоматизацията в 5-осовите CNC машини намалява човешката грешка при преходите

Когато работниците позиционират частите ръчно, те често въвеждат проблеми с подравняването приблизително веднъж на всеки осем настройки, според данни от годишния доклад на Machinery Efficiency Report миналата година. Петоосовите машини намаляват тези проблеми, защото те автоматично променят траекторията на инструмента и завъртат обработваемите детайли. Повечето съвременни системи са оборудвани с функции за откриване на сблъсъци, които осигуряват гладко движение по всички оси. Някои производители съобщават, че са намалили отпадъците с почти 30% в сектори, където прецизността е от решаващо значение – например при производството на медицински устройства. Въпреки че автоматизираните процеси определено увеличават точността, все още съществува период на адаптиране за операторите, които трябва да управляват няколко машини едновременно вместо да се фокусират върху една-единствена настройка.

Подобряване на точността на детайлите и качеството на повърхността

обработката с 5 оси повишава прецизното производство чрез непрекъснат контакт на инструмента със сложни геометрии. Тази възможност минимизира вмешателството на оператора, като се поддържат допуски от ±0,005 мм, което е критично за авиационни и медицински компоненти като турбинни лопатки или ортопедични импланти.

Повишена прецизност и възпроизводимост при сложни геометрии

В отличие от 3-осните машини, които изискват препозициониране, 5-осните системи поддържат оптимални ъгли на рязане по време на контурни операции. Спираловидна траектория може да обработи аеродинамичната част на турбинна лопатка на една настройка – намалявайки размерните отклонения с 18% в сравнение с многостепенни процеси.

Постигане на по-тесни допуски чрез подобрено управление на траекторията на инструмента

Съвременен CAM софтуер оптимизира ориентацията на инструмента, за да се предотврати отклонение, особено при дълбоко фрезоване. Чрез поддържане на перпендикулярност на инструмента към криволинейни повърхности, 5-осните системи намаляват грешките в дъгите с 32%, като осигуряват постоянство на качеството на повърхността в рамките на производствените серии.

Анализ на данни: Подобрания в повърхностната обработка до 40% в сравнение с 3-осни системи

Възможността за поддържане на оптимално натоварване на стружката и скорост на рязане при комбинирани ъгли намалява следите от инструмента и необходимостта от постобработка. Производители на автомобили съобщават стойности на Ra (средна дължина на дълбочината на шероховатостта) под 0.8 μm за предавателни кутии, обработени на 5-осни машини – подобрание от 40% в сравнение с конвенционални 3-осни резултати.

Консолидация на производствените операции за по-голяма ефективност

Интеграция на операциите за обработка на токарни и фрезовни машини в 5-осни системи

Най-новите настройки за обработка с 5 оси обединяват функциите за обработка и фрезоване, което позволява на цеховете да изпълняват множество операции, без да се налага смяна на машините. Липсата на необходимост от движение на детайли напред-назад между токарни и фрезовни машини означава по-малко проблеми с подреждането. Според данни от индустрията, предоставени от Machinery Trends в техния доклад от 2024 г., тази настройка намалява проблемите с подреждането с около 30 процента. За онези сложни детайли, които изискват както въртене, така и прави режещи пътища, тези системи изпълняват всички операции в един зажим. Това спестява време и пари, като същевременно избягва грешките, които възникват, когато детайлите се обработват прекалено много по време на традиционните производствени процеси.

Оптимизиране на производството чрез по-малко прехвърляния между машини и по-малко приспособления

Авиокосмическите компании, които работят с 5-осни системи, са отбелязали намаляване на нуждата от фиксиращи устройства с около 50% при производството на турбинни лопатки. Това намаление означава по-малко настройки на машините, което съкращава както времето за производство, така и разходите за инструменти. В качеството на пример може да се посочи производител на автомобилни части, който е успял да съкрати производственото време за всяка отделна част с около 22%, просто защото е имало по-малко прехвърляния между машините. Това е особено добре, защото предпазва частите от повреди по време на честите процеси на затегчане, като в същото време точността на позиционирането се запазва в рамките на 5 микрона или по-добра. За производствени цехове, които работят с тесни допуски, подобни подобрения правят съществена разлика в ежедневната оперативна дейност.

Тенденция: Прилагане на хибридни технологии 5-осни машини за висока производствена ефективност

Все повече компании в производствени сектори се обръщат към хибридни 5-осни системи, които комбинират традиционна обработка с възможности за адитивно производство, за създаване на детайли, изискващи минимална постобработка. Тези интегрирани платформи намаляват броя стъпки, необходими за завършване на компонент, понякога дори с 40% по-малко в сравнение с предишното обичайно. Реален пример от фирма за медицински устройства показва, че тези системи могат да намалят разходите – те отбелязаха около 15% по-ниски разходи за труд, когато машините им започнаха автоматично да се справят със смяната на инструментите и използваха единни програмни настройки вместо множество такива. Наистина интересен е обаче трендът към машини, които се калибрират сами. Това развитие е направило производствените линии да работят по-плавно между партидите, намалявайки изчакващите периоди с приблизително 18% според последните данни. Производителите установяват, че тези подобрения не само намаляват разходите, но и са задължителни за съответствие със съвременните изисквания на производството.

Съкращаване на водещите времена чрез оптимизация на настройката и фиксирането

Минимизиране на сложността на фиксирането чрез динамична ориентация на заготовката

Сложността на фиксирането значително намалява, когато говорим за обработка с 5 оси, защото машината всъщност премества детайла, докато работи по него. Традиционните системи с 3 оси се нуждаят от различни специални фиксатори всеки път, когато се промени позицията на детайла, но по-новите машини разполагат с допълнителна подвижност по още две оси. Според проучване на AMT от 2023 г., предприятията могат да елиминират приблизително между 60 и 80 процента от тези фиксатори при обработка на сложни форми. Взети са лопатките на турбини като един пример. Преди това те изискваха около дванадесет отделни настройки на по-стари машини, но сега производителите се справят с една до три настройки благодарение на универсални стеги, работещи под различни ъгли.

Икономия на разходи и време поради намалени изисквания за стягане

По-простото фиксиране директно намалява трудовите часове и загубите от материали:

• Намалено време за затегчане : 50–70% по-бързо на детайл (Доклад за ефективност на инструментите IMTS 2024)
• Разходи за фиксирущи устройства : $2 500–$15 000 спестени на сложен проект чрез избягване на специални щифтове
  Прецизните ротационни маси осигуряват позиционна точност в рамките на 5 микрона по време на динамично преориентиране, което елиминира ръчните измервателни стъпки между операциите.

Намалено време за изпълнение с 5-осна обработка поради консолидирани процеси

Когато компании комбинират пробиване, фрезоване и завършване в една единствена настройка, обикновено производствените цикли се свиват с около 30 до 60 процента. Впечатляващи резултати се наблюдават и в авиокосмическата индустрия. Един производител значително намали времето за изчакване, след като премина към 5-осеви системи. За онези наистина важни компоненти, необходими за полети, това, което преди отнемаше две седмици, сега се изпълнява за малко над седмица. Още по-големи спестявания се постигат, когато се разгледа движението на инструментите по време на производството. Тестване на Haas Automation показа, че оптимизирането на тези пътища може да ускори процесите с около 15 до 20 процента, просто защото машините прекарват по-малко време в движение без реална обработка на материала.

Часто задавани въпроси

Какво е 5-осева обработка?

при 5-осевата обработка, режещите инструменти могат да се движат по пет различни оси едновременно, което позволява обработката на сложни форми от почти всяка посока.

Как 5-осевата обработка намалява времето за настройка?

Като позволи повечето части да се обработват само с една или две настройки, 5-осната обработка значително намалява необходимостта от ръчно преориентиране, което намалява времето за настройка и общите производствени разходи.

Защо 5-осният CNC се счита за по-точен?

5-осните CNC машини използват напреднали CAM софтуери, за да оптимизират пътя на инструментите и да поддържат допуските, осигурявайки по-голяма прецизност и постоянство на качеството на повърхността при сложни геометрии.

Как 5-осната обработка влияе на производственото време?

Чрез минимизиране на сложността на фиксирането и интегриране на множество операции в една настройка, 5-осната обработка значително намалява производственото време.