Miten 5-akselinen CNC vähentää asennusaikaa ja parantaa osien tarkkuutta

Työkalunvaihtoajan vähentäminen yhden asennuksen käsittelyllä

Ymmärrä työkalunvaihtoajan vähentämistä yhden asennuksen käsittelyllä

The 5-akseliset CNC-koneet mahdollistavat yhden asennuksen koneen käytön ilman tarvetta järjestää osia uudelleen jatkuvasti. Teollisuusdata mukaan HWacheon Asia -yritykseltä, osat, jotka normaalisti vaativat kolme tai neljä erillistä asennusta vanhemmissa CNC-järjestelmissä, voidaan nyt työstää vain yhdellä kerralla käyttämällä tätä edistynyttä teknologiaa. Hyödyt ovat myös merkittäviä. Asennukseen liittyvät virheet vähenevät noin 37 prosenttia ja leikkausten väliset seisokit lyhenevät lähes puoleen vuonna 2023 julkaistun Machinery Efficiency Report -raportin mukaan. Mikä tämän mahdollistaa? No, operaattorit käyttävät näitä koneita yhtenäisten koordinaattijärjestelmien ja erityisten kiinnityslaitteiden avulla, jotka pitävät osan oikeassa asennossa koko työstöprosessin ajan. Tämäntyyppinen johdonmukaisuus on syy, miksi monet tehtaat siirtyvät tähän ratkaisuun huolimatta alkuperäisestä investointikustannuksesta.

Vähemmän asennuksia ja nopeammat käsittelyajat 5-akselisessa koneistuksessa

Kun valmistajat soveltavat SMED-menetelmää 5-akselisiin koneistusprosesseihin, he usein saavat pitkät asetusaikojen muutokset vähentyneeksi useista tunneista noin 15 minuuttiin useimmilla sovellusalueilla. Oikea taikuus tapahtuu näiden reaaliaikaisten työkohdepolkujen säätöjen kautta, jotka mahdollistavat koneiden siirtymisen saumattomasti eri tehtävien välillä ilman, että kaikkea tarvitsee säätää manuaalisesti joka kerta. Otetaan esimerkiksi lentokoneiden impulssipyörän muotokoneistus. Se, minkä tekemiseen aiemmin kului viisi erillistä asetusta, voidaan nyt tehdä yhdellä kertaa, mikä vähentää huomattavasti kokonaisvalmistusaikaa verrattuna perinteisiin menetelmiin.

Tapaus: Tehokkuuden parantaminen tarkkuusvalmistuksessa

Shenzhenissä sijaitseva ilmailualan valmistaja otti käyttöön 5-akseliset yhden asetuksen protokollat 47 työasemalla ja saavutti seuraavaa:

Tämä 12 kuukauden kestänyt hanke vähensi projektien kokonaisläpimenoaikoja 19 %:lla samalla kun ensimmäisellä kerralla hyväksyttyjen tuotteiden osuus nousi 98,2 %:iin (Lean Manufacturing -tarkastus 2024).

Edistyneellä työkiskojen ohjauksella saavutetaan erinomainen osatarkkuus

Parannettu osatarkkuus edistyneellä työkiskojen ohjauksella

Viisikantiset CNC-koneet uusimmasta sukupolvesta saavuttavat uskomattoman tarkan tarkkuuden kykynsä ansiosta mukauttaa työkalureittejä dynaamisesti. Nämä koneet säätävät jatkuvasti leikkuukulmia ja muuttavat syöttönopeuksia käytön aikana, jotta leikkuutyökalu pysyy optimaalisessa asemassa työkappaleen suhteen. Tämä menetelmä poistaa ne ikävät asennusvirheet, joista kärsivät perinteiset kolmikantiset järjestelmät, ja vähentää käsittelyepoja aiheuttavia värähtelyjä noin 60 prosenttia teollisuusraporteiden mukaan viime vuodelta. Järjestelmä laskee näitä työkalureittejä uudelleen jatkuvasti lennossa käyttäen sisäänrakennettujen anturien tietoja ja analysoimalla eri materiaalien reaktioita rasituksen alaisina. Otetaan esimerkiksi ilmailuteollisuus, jossa kontuurin suuntaisen jyrsinnän tekniikka auttaa ylläpitämään vakaita mittoja turbiinisovelluksissa. Sivulleikkausvoimien vähentämisen avulla valmistajat voivat saavuttaa tiukempia toleransseja kuin plus tai miinus 0,002 millimetriä ilman lisäviimeistelyvaiheita koneen jälkeen.

Miten 5-akselinen samanaikainen konturointi parantaa pinnanlaatua ja mittojen stabiiliutta

Samanaikainen 5-akselinen liike mahdollistaa keskeytymättömän työkalun kosketuksen monimutkaisten pintojen, kuten impulssipyörästen tai lääketieteellisten implanttien, kanssa. Vuoden 2024 tutkimus osoitti 38 %:n vähennyksen pintakarkeudessa (Ra ≤ 0,4 μm) verrattuna 3-akseliseen porrastusefektiin. Jatkuva leikkausliike vähentää myös lämmön kertymistä, estäen lämpövääristymiä alumiini- ja titaaniseoksissa.

Ohjelmiston integrointi 5-akselinen CNC-maalaus realtiaikaiseen tarkkuuskorjaukseen

CAM-ohjelmistoplattformit, kuten BobCAD, joihin kuuluu mukautuvia työkaluratoja, voivat korjata virheitä koneen ollessa käynnissä reaaliaikaisen tuotannossa tehtyjen mittausten ansiosta. Esimerkiksi monimutkaisten autoteollisuuden muottityöiden yhteydessä valmistajat ovat raportoineet materiaalihävikin vähentyneen noin puoleen vain sen vuoksi, että nämä järjestelmät kompensoivat automaattisesti työkalujen kulumista käytön aikana. Mahdollisuus tehdä säätöjä lennosta pitää leikkaustoiminnot lähes koko koneenkierron ajan tarkasti oikealla tasolla – teollisuuden standardit osoittavat tämän tapahtuvan noin 9 kertaa 10:ssä eri tehtaissa.

5-akselisen CNC:n vertailevat edut 3- ja 4-akselijärjestelmiin nähden

5-akselinen CNC-maalaus Edut 3- ja 4-akselijärjestelmiin verrattuna monimutkaisten geometrioiden käsittelyssä

Viisiakseliset CNC-koneet tarjoavat jotain erityistä monimutkaisten muotojen valmistuksessa, kuten tarvitaan suihkumoottorien osiin tai kirurgisiin laitteisiin. Tavalliset kolmiakseliset koneet voivat liikkua vain suoraviivaisesti X-, Y- ja Z-tasoissa. Mutta viisiakselisilla koneilla on lisäksi A- ja B-akselit, jotka ovat pyörimisakseleita ja joilla leikkuutyökalut pääsevät kappaleisiin paremmista kulmista. Ei enää tarvetta kääntää kappaleita jatkuvasti valmistuksen aikana. Viime vuoden Precision Machining -raportin teollisuustietojen mukaan näistä toistuvista asetuskorjauksista johtuu noin 30 prosenttia kaikista tuotantohidastuksista perinteisissä kolmiakselisissa työpajoissa.

Ilmailualan valmistajat, jotka käyttävät 5-akselisia järjestelmiä, vähensivät kiinnityskustannuksia 48 % verrattuna 4-akselisiin vaihtoehtoihin työstämällä polttimon suutinosia yhdellä kerralla.

Osan tarkkuus 5-akselinen CNC-maalaus verrattuna 3- ja 4-akselisiin järjestelmiin

5-akseliset CNC-järjestelmät pystyvät saavuttamaan tiukat ±0,005 mm toleranssit, koska ne pitävät porakoneen leikkausterän vakiokulmassa työkappaleen suhteen koko prosessin ajan. Tämä on erittäin tärkeää aloilla, joissa tarkkuus on kaiken ratkaiseva tekijä, kuten optisten komponenttien valmistuksessa. Vanhempiin 3-akselisiin menetelmiin palattuna joudutaan jatkuvasti pysäyttämään ja siirtämään osia, ja joka kerta kun näin tapahtuu, pienet asennusvirheet kumuloituvat. Puhumme mahdollisista virheistä, jotka voivat kasautua jopa 0,02 mm:ään yhden asennoksen vaihtamisen jälkeen. Mitä kuitenkin erottaa 5-akselisen koneen, on sen kyky käsitellä työpolut kerrallaan eikä vaiheittain. Tuloksena? Huomattavasti vähemmän työkalujen taipumista tai vääntymistä käytön aikana. Viime vuonna julkaistun Advanced Manufacturing Journalin tutkimuksen mukaan tämä menetelmä tuottaa 62 prosenttia sileämpiä pintoja verrattuna 4-akselikoneisiin, jotka toimivat peräkkäin.

Työnkulun optimointi ja teollisuuden sovellukset

5-akselisen CNC-suunnittelun ja työnkulun optimointi tehokkuuden parantamiseksi

5-akselinen CNC-koneistus mahdollistaa tehtaille useiden aiemmin erillisten vaiheiden yhdistämisen yhdeksi sulavaksi työnkuluksi älykkään työkalureitin suunnittelun ansiosta. Kun insinöörit arvioivat osan monimutkaisuuden ja käsiteltävän materiaalin ominaisuudet jo suunnitteluvaiheessa, manuaalista uudelleenasettelutyötä voidaan vähentää noin 70 prosenttia viime vuoden Precision Machining -raportin mukaan. Nykyaikainen CAM-ohjelmisto hoitaa nykyisin suurimman osan työstä, määrittäen optimaalisen leikkausjärjestyksen, jolloin koneet eivät turhaan pyöri leikkaamatta mitään, samalla välttäen kalliita työkalujen törmäyksiä. Asemointi pysyy erittäin tarkkana, ±0,005 mm:n tarkkuudella koko prosessin ajan. Otetaan esimerkiksi lentokonetekniikan ala: yritykset ovat onnistuneet supistamaan pitkät 14 tunnin siipirunkojen valmistustehtävät vain yhdeksään tuntiin, jotka kone voi suorittaa yöksi jätettynä ilman ihmisen valvontaa, ja tämä on mahdollista paremman kerrosten välisten työkalureittien ansiosta, jotka kattavat tehokkaasti kaikki kulmat.

Vaikutus vähentyneeseen koneenajoaikaan ja asennustehokkuuteen automobilien prototyypityksessä

Autoteollisuuden prototyyppejä valmistettaessa 5-akseliset CNC-järjestelmät ovat merkittävästi vähentäneet jarrusylinterien käsittelyaikaa. Se, minkä tekeminen kesti aiemmin noin 18 tuntia kappale, on nyt valmista hieman yli 12 ja puolessa tunnissa. Nämä koneet voivat työstää seitsemää tärkeää pintaa samanaikaisesti, mikä vähentää entisestään tarvetta vaihtaa asetuksia kesken tuotannon. Tuottajien ei enää tarvitse vaihtaa asetuksia viisi kertaa tuotantosarjan aikana, vaan riittää, että se tehdään vain kerran erää kohti. Lisäksi järjestelmät saavuttavat vaikuttavan tarkkuustason ±0,02 mm, olipa kyseessä alumiini tai komposiittimateriaalit. Vuonna 2024 julkaistun tutkimuksen mukaan tietyt ryhmät, jotka siirtyivät 5-akselisiin työnkulkuun, nähneet painovalumuottien toimitusaikojen lyhentyneen lähes kolmanneksella. Samalla pinnanlaatu parani huomattavasti, ja vertailussa perinteisiin 4-akselisiin menetelmiin havaittiin noin 41 %:n parannus. Tämän tyyppinen tehokkuus tekee näistä edistyneistä järjestelmistä harkintakelpoisia kaikissa vakavissa autoteollisuuden kehityshankkeissa.

Trendianalyysi: Tuotantonopeuden ja läpimenoajan vähentäminen nykyaikaisissa ilmailukomponenteissa

Ilmailu- ja avaruusteollisuus on nähnyt merkittäviä parannuksia turbiinisiiven valmistusnopeudessa 5-akselisen CNC-koneen teknologian ansiosta verrattuna vanhempiin 4-akselisiin menetelmiin. Valmistajat raportoivat tuotantoajan vähentyneen noin kaksi kolmasosaa siirtyessään näihin edistyneempiin järjestelmiin. Mikä tämän mahdollistaa? Useita keskeisiä innovaatioita erottuu. Ensinnäkin on olemassa älykkäitä esikoneointialgoritmeja, jotka vähentävät tarvittavaa aikaa osien suurten materiaalimäärien poistamiseen lähes neljänneksellä. Sitten meillä on dynaaminen työkalun taipumiskorjaus, joka pitää hylkäysasteet erittäin matalina, vain 1,2 %. Ja emme saa unohtaa automatisoituja mittauksia itse koneenprosessin aikana, jotka säästävät lähes puolet valmiin tuotteen jälkikäteen tehtävästä laadunvarmistustyöstä. Katsottaessa todellisia sovelluksia, yhtiöt, jotka valmistavat titaanista valmistettuja impulssipyöriä, ovat onnistuneet dramaattisesti kutistamaan toimitusaikoja 22 päivästä vain 9 päivään rikkomatta AS9100D-standardien vaatimuksia. Tämä edustaa lähes 60 %:n parannusta kokonaisvalmistusprosessin kestossa, mikä johtuu siitä, kuinka paljon paremmin 5-akselinen työnkulku hoitaa monimutkaisia valmistustehtäviä.

UKK: 5-akselinen CNC-maalaus

Mikä on yhden asennuksen käsittely?

Yhden asennuksen käsittely tarkoittaa osan koneistamisen suorittamista yhdessä asennuksessa usean asennuksen sijaan, mikä vähentää merkittävästi aikaa ja mahdollisia virheitä, jotka liittyvät osien uudelleen asettamiseen useita kertoja.

Kuinka 5-akselinen koneistus parantaa asennusaikaa?

5-akselinen koneistus mahdollistaa vähemmän asennusvaihtoja sen kyvyn vuoksi käsitellä monimutkaisia geometrioita yhdessä asennuksessa, mikä vähentää asennukseen kuluvaa aikaa ja lisää kokonaistehokkuutta.

Mikä on etuja 5-akselisella CNC-koneistuksella 3- ja 4-akselijärjestelmiin verrattuna?

Pääasialliset edut ovat tarkempi työstö, lyhyemmät asennusajat, kyky työstää monimutkaisia geometrioita ja alhaisemmat virhetilastot.

Mikä on esimerkkejä 5-akselisen koneistuksen käytännön sovelluksista?

5-akselista CNC-koneistusta käytetään usein teollisuudenaloilla, kuten ilmailussa, automaatioprototypoinnissa ja tarkkavalmistuksessa monimutkaisten osien, kuten turbiinisäleikköjen, impulssipyörän ja lääketieteellisten implanttien valmistuksessa.