Jak 5osé obrábění snižuje počet operací a zvyšuje přesnost

Odstranění vícečetných upínání pomocí 5-osé frézování

Pochopení 5-osé frézování proces a jeho dopad na pracovní postup

Pětiosé CNC stroje umožňují nástrojům volně pohybovat se po všech pěti osách současně, což znamená, že mohou dosáhnout téměř všech částí z každého možného směru. Už žádné zastavování stroje uprostřed práce kvůli manuálnímu nastavování pozic – něco, co dříve vyžadovalo zastavení provozu, opakované nastavení a řešení potenciálních problémů s nesouosostí. Udržování všeho v jednom nastavení snižuje tyto obtížné přerušení pracovního postupu o přibližně 63 procent ve srovnání se staršími tříosými systémy. Odborné zprávy z loňského roku toto potvrzují a ukazují výrazné úspory času pro dílny vyrábějící složité komponenty.

Snižení času nastavení a počtu operací prostřednictvím integrovaného pozicionování

Tradiční obrábění na 3 osy obvykle vyžaduje několik nastavení pro přístup ke všem stranám složité součástky. Mluvíme o 4 až 6 nastaveních pro opravdu komplikované komponenty. A pokaždé, když se zastaví a přenastavují, trvá to asi 30 až 45 minut, kdy se vlastně nezpracovává žádný kov. To se rychle sčítá, například při výrobě letecké součástky, kde se ztrácí zhruba 165 minut jen na nastavení. Nyní se podívejme na to, co se děje u 5osého obrábění. Tyto stroje zvládnou většinu součástek v 1 nebo 2 nastaveních, čímž se zredukuje ztrátový čas na zhruba hodinu celkem. Trik je v těch zabudovaných pozicionovacích systémech, které automaticky upravují úhel podle potřeby. To umožňuje obráběčům pokračovat bez zastavení při zpracování těch obtížnějších křivek a neobvyklých úhlů. Jako důkaz můžeme uvést jeden velký letecký podnik. Podstatně se jim snížil počet nastavení pro lopatky turbín z pěti oddělených na pouhé jedno. Jaký byl výsledek? Obrovské zkrácení výrobního času o 37 %.

Jak automatizace ve 5osých CNC strojích snižuje lidské chyby během přechodů

Když pracovníci ručně nastavují polohu součástí, dochází k problémům s vyrovnáním zhruba jednou u každých osmi seřízení, jak uvádí průmyslová zpráva Machinery Efficiency Report z minulého roku. Pětiosé stroje tyto problémy výrazně omezují, protože změny nástrojové dráhy a otočení obrobku zajišťují automaticky. Většina moderních systémů je vybavena funkcí detekce kolizí, která zajišťuje hladký pohyb všech os. Někteří výrobci uvádějí snížení odpadu téměř o 30 % ve výrobních oborech, kde je na přesnost kladen zvláštní důraz, například při výrobě lékařských přístrojů. Ačkoliv automatizované procesy rozhodně zvyšují přesnost, pro obsluhu stále zůstává určitá křivka učení, protože musí zároveň ovládat více strojů místo zaměření se pouze na jedno nastavení.

Zvyšování přesnosti součástí a kvality povrchu

pětiosé obrábění zvyšuje přesnost výroby tím, že umožňuje kontinuální zapojení nástroje u složitých geometrií. Tato vlastnost minimalizuje zásahy operátora a zároveň udržuje tolerance ±0,005 mm, což je kritické pro letecké a lékařské komponenty, jako jsou lopatky turbín nebo ortopedické implantáty.

Zvýšená přesnost a reprodukovatelnost u složitých geometrií

Na rozdíl od tříosých strojů, které vyžadují přepracování, pětiosé systémy udržují optimální řezné úhly během frézování tvarů. Spirálovou dráhou nástroje lze obrábět aerodynamický profil lopatky turbíny v jediném upnutí – což snižuje rozměrové odchylky o 18 % ve srovnání s vícestupňovými procesy.

Dosahování úzkých tolerancí díky vylepšené kontrole dráhy nástroje

Pokročilý software CAM optimalizuje orientaci nástroje, aby se zabránilo jeho průhybu, zejména při frézování hlubokých kapes. Udržováním kolmého nástroje k zakřiveným plochám snižují pětiosé systémy chyby tětiv u oblouků o 32 % a zároveň zajišťují stálou kvalitu povrchu ve výrobních šaržích.

Datový přehled: Zlepšení povrchové úpravy až o 40 % ve srovnání s 3osými systémy

Schopnost udržet ideální zatížení třísky a řeznou rychlost po složitých úhlech snižuje stopy po nástroji a potřebu následného zpracování. Výrobci automobilů uvádějí hodnoty Ra (průměrná drsnost) pod 0,8 μm pro 5osou obráběné skříně převodovek – zlepšení o 40 % oproti konvenčním 3osým výsledkům.

Konsolidace výrobních operací pro větší efektivitu

Integrace soustružnických a frézačských operací v 5osých systémech

Nejnovější konfigurace 5osých obráběcích strojů kombinují funkce soustružení a frézování, což umožňuje provozům provádět více operací bez přepínání strojů. Když už není potřeba přesouvat součástky tam a zpět mezi soustruhy a frézkami, sníží se celkově problémy s jejich zarovnáním. Podle nejnovějších údajů z průmyslové zprávy Machinery Trends za rok 2024 tato konfigurace snižuje problémy s zarovnáním přibližně o 30 procent. U těch složitějších součástek, které vyžadují jak rotaci, tak rovné řezné dráhy, tyto systémy zvládnou vše v jediném upnutí. To šetří čas i peníze a zároveň se vyhne chybám, které vznikají při nadměrném manipulování se součástkami během tradičních výrobních procesů.

Zefektivnění výroby díky menšímu počtu přesunů a upínacích zařízení

Společnosti působící v oboru leteckého průmyslu, které pracují se 5osými systémy, zaznamenaly při výrobě lopatek turbín pokles potřeby upínacích přípravků zhruba na polovinu. Tento pokles znamená méně nastavení celkem, čímž se snižuje jak čas potřebný na výrobu, tak i náklady na nástroje. Jako příklad můžeme uvést výrobce automobilových dílů, kterému se díky menšímu počtu přesunů mezi stroji podařilo zkrátit výrobní čas každé součástky o přibližně 22 %. Tento přístup má navíc tu výhodu, že zabraňuje poškození dílů během opakovaného upínání a zároveň udržuje přesnost polohy v rámci 5 mikronů nebo lepší. Pro provozy, které pracují s přísnými tolerancemi, mohou tyto zlepšení zásadně ovlivnit každodenní provoz.

Trend: Uplatnění hybridních technologií 5-osa stroje pro vyšší výrobní efektivitu

Více firem v průmyslových odvětvích se obrací k hybridním 5osým systémům, které kombinují tradiční obrábění s technologiemi aditivní výroby pro výrobu dílů vyžadujících minimální dokončovací úpravy. Tyto integrované platformy zkracují počet kroků potřebných k dokončení komponenty, někdy až o 40 % ve srovnání s dřívějším standardem. Praktická studie jedné firmy vyrábějící lékařské přístroje ukazuje, že tyto systémy dokáží také ušetřit náklady – firma zaznamenala snížení nákladů na práci přibližně o 15 %, když jejich stroje začaly automaticky provádět výměnu nástrojů a používat jediné programovací nastavení místo více nastavení. Co je opravdu zajímavé, je trend směřující k samokalibrujícím se strojům. Tento vývoj způsobil hladší chod výrobních linek mezi jednotlivými sériemi, čímž se podařilo snížit čekací doby přibližně o 18 % podle nedávných údajů. Výrobci zjišťují, že tato zlepšení nejsou pouze nákladově efektivní, ale také nezbytná pro udržení kroku s moderními výrobními požadavky.

Snižování výrobních lhůt prostřednictvím optimalizace nastavení a upínací techniky

Minimalizace složitosti upínací techniky prostřednictvím dynamické orientace obrobku

Složitost upínací techniky se výrazně snižuje, když mluvíme o pětiosém obrábění, protože stroj sám pohybuje obrobkem během jeho zpracování. Tradiční tříosé systémy potřebují vždy spoustu speciálních upínacích přípravků, když se mění poloha obrobku, ale tyto novější stroje disponují navíc pohybem ve dvou dalších osách. Podle výzkumu společnosti AMT z roku 2023 mohou provozy eliminovat zhruba 60 až 80 procent těchto přípravků při zpracování složitých tvarů. Jako příklad můžeme uvést lopatky turbín. Ty dříve vyžadovaly až dvanáct samostatných nastavení na starším zařízení, nyní však výrobci vystačí s jedním až třemi nastaveními díky univerzálním svěrákům, které fungují v různých úhlech.

Úspory nákladů a času díky snížení požadavků na upínání

Jednodušší upínací technika přímo snižuje pracnost a odpad materiálu:

• Snižení času na upnutí : 50–70 % rychlejší na dílku (IMTS 2024 Tooling Efficiency Report)
• Náklady na upínací techniku : 2500–15 000 USD ušetřeno na každém složitém projektu díky vyhnutí se výrobě speciálních přípravků
  Přesné rotační stoly udržují polohovou přesnost do 5 mikronů během dynamického přesouvání, čímž eliminují manuální měřicí kroky mezi operacemi.

Snižení výrobní lhůty díky 5osému obrábění díky integrovaným procesům

Když firmy kombinují vrtání, frézování a dokončování v jediném upnutí, zpravidla se jejich výrobní cykly zkrátí o 30 až 60 procent. Impozantní výsledky byly zaznamenány i v leteckém průmyslu. Jeden výrobce výrazně snížil čekací doby po přechodu na 5osé systémy. Pro ty opravdu důležité součásti potřebné pro lety, trvalo dříve dvě týdny a nyní je hotovo za něco málo přes týden. A při pohledu na pohyb nástrojů během výroby dochází k ještě větším úsporám. Zkušební běh společnosti Haas Automation ukázal, že optimalizace těchto drah může urychlit procesy o asi 15 až 20 procent jen proto, že stroje tráví méně času pohybem bez skutečné práce na materiálu.

Sekce Často kladené otázky

Co je 5-osá frézování?

5osé obrábění umožňuje pohyb nástrojů po pěti různých osách současně, což umožňuje obrábění složitých tvarů z prakticky libovolného směru.

Jak 5osé obrábění snižuje časy pro přípravu výroby?

Díky tomu, že většinu součástí lze obrábět pouze v jednom nebo dvou upnutích, umožňuje 5osé obrábění výrazně snížit potřebu manuálního přepevnění, čímž se zkracují časy nastavení a celkové náklady na výrobu.

Proč je 5osé CNC považováno za přesnější?

5osé CNC stroje využívají pokročilý CAM software k optimalizaci dráhy nástroje a udržování tolerancí, čímž zajišťují vyšší přesnost a stálou kvalitu povrchu u složitých geometrií.

Jaký dopad má 5osé obrábění na výrobní lhůty?

Díky minimalizaci složitosti upínání a integraci více operací v jediném upnutí 5osé obrábění výrazně zkracuje výrobní dodací lhůty.