Hogyan csökkenti az 5 tengelyes CNC a beállítási időt és javítja az alkatrészek pontosságát

Beállítási idő csökkentése egyszeri beállításos megmunkálással

Megértve a beállítási idő csökkentését egyszeri beállításos megmunkálással

A 5 tengelyes CNC gépek egyetlen beállítás mellett is lehetővé teszik a megmunkálást anélkül, hogy állandóan újra kellene pozícionálni az alkatrészeket. A HWacheon Asia iparági adatai szerint azok az alkatrészek, amelyeket régebbi CNC-rendszereken normál esetben három vagy négy különálló beállítás során dolgoztak meg, most már csupán egyetlen folyamatban megmunkálhatók ezzel a fejlett technológiával. A hasznok jelentősek: a beállítással kapcsolatos hibák körülbelül 37 százalékkal csökkennek, és a vágások közötti álljási idő majdnem felére rövidül a 2023-as Gépek Hatékonysága Jelentés szerint. Mi teszi mindezt lehetővé? Az operátorok egységes koordináta-rendszerekkel és speciális befogókkel dolgoznak ezeken a gépeken, amelyek az alkatrészt a megmunkálás minden szakaszában a megfelelő pozícióban tartják. Ilyenfajta konzisztencia miatt döntenek egyre több műhely a váltás mellett, annak ellenére, hogy a kezdeti beruházási költség magas.

Kevesebb beállítás és gyorsabb átfutási idő 5-tengelyes megmunkálásnál

Amikor a gyártók az SMED módszert alkalmazzák 5 tengelyes megmunkálási folyamataikban, gyakran sikerül a hosszadalmas beállítási műveleteket több órásról az alkalmazások többségében mindössze körülbelül 15 percre csökkenteniük. A valódi varázslat ott történik, amikor azonnali, menet közbeni szerszámpálya-módosításoknak köszönhetően a gépek zökkenőmentesen váltanak feladatok között anélkül, hogy minden egyes alkalommal kézzel kellene beavatkozni. Vegyük például az űrrepülési hajtómű-kerék kontúrozását. Ami korábban öt különálló beállítást igényelt, mára már egyetlen folyamatban elvégezhető, ami jelentősen lerövidíti a teljes gyártási időt a hagyományos módszerekhez képest.

Esettanulmány: Hatékonyságnövekedés a precíziós gyártásban

Egy shenzheni alapítású űrrepülési gyártó cég 5-tengelyes egyszeri beállításos protokollokat vezetett be 47 munkaállomáson, amelyek eredményeként elérte:

Ez a 12 hónapos kezdeményezés 19%-kal rövidítette le a teljes projektciklusidőt, miközben az első átfutási hozam 98,2%-ra javult (2024-es Lean Gyártási Audit).

Kiváló alkatrészpontosság elérése speciális szerszámpálya-vezérléssel

Javított alkatrészpontosság speciális szerszámpálya-vezérlés alkalmazásával

Az új generációs 5-tengelyes CNC gépek hihetetlen pontosságot érhetnek el, mivel adaptívan optimalizálhatják a szerszámpályákat. Ezek a gépek folyamatosan finomhangolják a vágószögeket, és működés közben állítják a előtolási sebességet, hogy a vágószerszám mindig megfelelően érintkezzen a munkadarabbal. Ez az eljárás megszünteti azokat a bosszantó pozicionálási hibákat, amelyek a hagyományos 3-tengelyes rendszereket gyakran jellemzik, és csökkenti a megmunkálási eltéréseket okozó rezgéseket körülbelül 60 százalékkal – ezt iparági jelentések támasztják alá tavalyi adatokkal. A rendszer folyamatosan újraszámolja a szerszámpályákat valós idejű adatok alapján, amelyeket beépített szenzorok szolgáltatnak, miközben elemzi, hogyan reagálnak különböző anyagok mechanikai terhelés hatására. Vegyük például a repülőgépipart, ahol a kontúr-párhuzamos marás segítségével stabil méretek érhetők el az áramlásturbinák lapátjaiban. A oldalirányú vágóerők csökkentésével a gyártók olyan tűréseket tudnak betartani, amelyek ennél szigorúbbak, mint plusz-mínusz 0,002 milliméter, anélkül, hogy a megmunkálás után további utómunkálatokra lenne szükség.

Hogyan javítja a felületi minőséget és a méretstabilitást az 5-tengelyes szimultán kontúrozás

A szimultán 5-tengelyes mozgás lehetővé teszi, hogy a szerszám folyamatosan érintkezzen összetett felületekkel, mint például turbinák vagy orvosi implantátumok. Egy 2024-es tanulmány kimutatta, hogy a felületi érdesség csökkenése 38% (Ra ≤ 0,4 μm) a 3-tengelyes lépcsőzetes megmunkáláshoz képest. A folyamatos vágómozgás csökkenti a hőfelhalmozódást is, így megelőzve a termikus torzulást alumínium- és titánötvözetek esetén.

Szoftverintegráció 5 tengelyes CNC-munkázás valós idejű pontosságjavításhoz

A BobCAD-hez hasonló CAM szoftverplatformok adaptív szerszámpálya funkcióikkal valós idejű, gyártás közbeni mérések alapján akár futás közben is korrigálhatják a hibákat. Például összetett autóipari fröccsöntő formák gyártása során a gyártók körülbelül felére csökkentették az anyagpazarlást, mivel ezek a rendszerek automatikusan kompenzálják a szerszámok kopását a működés folyamán. A munka közbeni beavatkozás lehetősége következtében a vágási műveletek majdnem az egész megmunkálási folyamat során pontosan ott maradnak, ahol kell, amiről az iparági adatok azt mutatják, hogy kb. tízből kilenc esetben így történik különböző üzemekben.

5-tengelyes CNC előnyei a 3- és 4-tengelyes rendszerekkel szemben

5 tengelyes CNC-munkázás Előnyök a 3- és 4-tengelyes rendszerekkel szemben összetett geometriák feldolgozásánál

Az öt tengelyes CNC gépek valami különlegeset kínálnak olyan bonyolult alakzatok gyártása során, mint például a sugárhajtóművek alkatrészei vagy sebészeti eszközök. A hagyományos háromtengelyes gépek csak az X, Y és Z síkokban haladó egyenes vonalú mozgásokra képesek. Az öt tengelyes gépek viszont rendelkeznek az extra A és B forgótengelyekkel, amelyek lehetővé teszik, hogy a vágószerszám jobb pozíciókból közelítse meg a munkadarabot. Többé nincs szükség állandó átfordításra a gyártás során. Az iparági adatok szerint, a tavalyi Pontossági Megmunkálási Jelentés alapján, ezek az ismétlődő beállítási változtatások a hagyományos háromtengelyes üzemekben az összes termelési leállás körülbelül 30%-át okozzák.

Az öt tengelyes rendszereket használó repülőgépipari gyártók 48%-kal csökkentették a rögzítőeszköz-költségeket a négytengelyes alternatívákkal szemben, mivel az üzemanyag befecskendező alkatrészeket egyetlen művelettel megmunkálták.

Alkatrész pontossága 5 tengelyes CNC-munkázás 3 és 4 tengelyes rendszerekkel szemben

Az 5 tengelyes CNC rendszerek akkor is elérhetik a szigorú ±0,005 mm-es tűréseket, amikor a vágószerszámot folyamatosan állandó szögben tartják a munkadarabhoz képest az egész folyamat során. Ez különösen fontos olyan területeken, ahol a pontosság minden, például az optikai alkatrészek gyártásánál. Ha visszatérünk a régebbi 3 tengelyes technikákhoz, akkor folyamatosan meg kell állni és át kell helyezni az alkatrészeket, és minden ilyen alkalommal apró igazítási hibák halmozódnak fel. Egyetlen beállításváltás után akár 0,02 mm-es hibák is felhalmozódhatnak. Az 5 tengelyes megmunkálás valódi előnye azonban abban rejlik, hogy a szerszámpályákat egyszerre kezeli, nem lépésről lépésre. Ennek eredményeként lényegesen csökken a szerszámok deformálódása vagy torzulása a működés közben. Az Advanced Manufacturing Journal-ben tavaly közzétett kutatás szerint ez a módszer 62 százalékkal simább felületeket eredményez, mint a sorosan dolgozó 4 tengelyes gépek.

Munkafolyamat-optimalizálás és ipari alkalmazások

5-tengelyes CNC tervezés és munkafolyamat-optimalizálás a hatékonyság javítása érdekében

A 5 tengelyes CNC gépek forradalma lehetővé teszi a gyárak számára, hogy korábban több lépésből álló folyamatokat egyetlen, gördülékeny munkafolyamattá olvasszanak össze az intelligens szerszámpálya-tervezésnek köszönhetően. Amikor a mérnökök eleve figyelembe veszik egy alkatrész bonyolultságát és azt az anyagot, amivel dolgoznak, akkor körülbelül 70 százalékkal csökkentik a korábban szükséges, unalmas kézi újrapozícionálási munkát – ezt igazolja a tavalyi Pontos Mechanikai Megmunkálási Jelentés. A modern CAM szoftverek napjainkban végzik el a legtöbb nehéz munkát, meghatározzák az optimális vágási sorrendet, így a gépek kevesebb időt töltenek olyan forgással, amikor épp nem végeznek vágást, és elkerülik a költséges szerszámtöréseket is. A pozícionálás egész folyamat során stabil marad, 0,005 mm-es pontossággal. Vegyük például a repülőgépipari vállalatokat: sikerült lefaragniuk a hosszú, 14 órás szárnyrács megmunkálási feladatokat mindössze kilenc órára, amit éjszaka, emberi felügyelet nélkül végezhetnek el, mindezt a jobb, réteges szerszámpályák hatására, amelyek hatékonyan lefedik az összes szöget.

A csökkentett megmunkálási idő és a beállítási hatékonyság hatása az autóipari prototípuskészítésben

Amikor az autóipari prototípusgyártásról van szó, az 5 tengelyes CNC rendszerek valódi különbséget jelentenek a féktárcsák megmunkálásához szükséges idő tekintetében. Ami korábban egységenként körülbelül 18 órát vett igénybe, most kevesebb mint 12 és fél óra alatt elkészül. Ezek a gépek egyszerre hét fontos felületen tudnak dolgozni, így jelentősen csökkentve a korábban szükséges sok beállításváltást. A gyártási folyamatok során nem kell többé ötször átállítani a beállításokat, elegendő csupán egyszer elvégezni egy tételnél. Emellett impozáns pontosságot érnek el, ±0,02 mm-t alumínium vagy kompozit anyagok esetén egyaránt. A 2024-ben közzétett legújabb kutatások szerint azok a csapatok, amelyek áttértek az 5 tengelyes munkafolyamatokra, a nyomóöntő formák előállítási idejét majdnem egyharmaddal csökkentették. Ugyanakkor a felületminőség is sokkal konzisztensabb lett, a hagyományos 4 tengelyes módszerekhez képest körülbelül 41%-os javulást tapasztaltak. Ez a fajta hatékonyság megfontolásra érdemessé teszi ezeket a fejlett rendszereket minden komoly autóipari fejlesztési projektben.

Trendanalízis: Gyártási sebesség és átfutási idő csökkentés a modern repüléstechnikai alkatrészeknél

Az űrgazdasági ipar jelentős fejlődést ér el az áramlásirányító lapátok gyártási sebességében köszönhetően a 5 tengelyes CNC megmunkálási technológiának, összehasonlítva a régebbi 4 tengelyes megközelítésekkel. A gyártók körülbelül kétharmaddal csökkentették a termelési időt ezekre a fejlett rendszerekre váltva. Mi teszi ezt lehetővé? Több kulcsfontosságú innováció is kiemelkedik. Először is itt vannak ezek az okos előmegmunkálási algoritmusok, amelyek majdnem egynegyedével csökkentik az alkatrészekből eltávolítandó nagy mennyiségű anyag megmunkálási idejét. Ezután ott van a dinamikus szerszámdeformáció-kompenzáció, amely fenntartja a selejtarányt hihetetlenül alacsonyan, mindössze 1,2%-on. És ne feledkezzünk meg azokról az automatizált mérésekről sem, amelyek a megmunkálás közben zajlanak, és majdnem felére csökkentik a minőségbiztosítási munkát a befejezés után. A gyakorlati alkalmazásokat tekintve, a cégcsoportok, amelyek titán impellereket gyártanak, drámaian lefaragták a gyártási időt eredeti 22 napról csupán 9 napra anélkül, hogy áldoznának az AS9100D szabványokon. Ez majdnem 60%-os javulást jelent az összes ciklusidőben pusztán azért, mert a 5 tengelyes folyamat sokkal hatékonyabban kezeli a bonyolult gyártási feladatokat.

GYIK: 5 tengelyes CNC-munkázás

Mi az egyszeri beállítású megmunkálás?

Az egyszeri beállítású megmunkálás olyan eljárást jelent, amely során egy alkatrész teljes megmunkálása egyetlen beállításban történik, nem többé, így jelentősen csökkentve a többszöri újrapozícionálással járó időt és hibalehetőséget.

Hogyan csökkenti a 5-tengelyes megmunkálás a beállítási időt?

a 5-tengelyes megmunkálás kevesebb beállításváltást igényel, mivel képes komplex geometriájú alkatrészeket egyetlen beállításban megmunkálni, így csökkentve a beállítási időt és növelve az általános hatékonyságot.

Milyen előnyökkel rendelkezik a 5-tengelyes CNC a 3- és 4-tengelyes rendszerekkel szemben?

A főbb előnyök közé tartozik a nagyobb pontosság, rövidebb beállítási idő, komplex geometriák megmunkálásának képessége, valamint alacsonyabb hibaszázalék.

Melyek a 5-tengelyes megmunkálás gyakorlati alkalmazási területei?

a 5-tengelyes CNC megmunkálást gyakran használják olyan iparágakban, mint a repülőgépipar, az autóipari prototípusgyártás és a precíziós gyártás, összetett alkatrészek – például turbinaplapok, impellerek és orvosi implantátumok – készítésére.