Aukštesnis tikslumas ir mažesnis nuokrypis sudėtingame apdirbime
Kaip 5 ašių frezas Pasiekiamas sub-5 mikronų matmenų tikslumas
Naujausios 5 ašių frezavimo mašinos sumažina tuos varginančius kumuliacinius klaidas, nes jos gali apdoroti sudėtingas formas iš karto. Tradicinės 3 ašių CNC sistemos gamybos procese reikalauja daug perkėlimų, tačiau šios naujesnės mašinos juda išilgai penkių ašių vienu metu, suteikiant įrankiams tiesioginį prieigą net prie sudėtingų sudėtinių kampų. Naudojant pažengusią rutulinio sraigtų technologiją, kuri pateikia atsakymą iki 0,1 mikrono ir tvirtą mašinos konstrukciją, šios sistemos išlaiko pjūvio tikslumą geriau nei 5 mikronai. Toks tikslumas yra labai svarbus gaminant detales, tokias kaip optiniai laikikliai ar kuro injektorių purkštukai, kur tolerancijos yra mažos. Stutgarto universiteto tyrimas 2024 metais parodė kažką gana nuostabaus: naudojant šias 5 ašių sistemas, o ne senąsias daugiapakopės įtvirtinimo priemones su įprastomis 3 ašių mašinomis, matmenų skirtumai sumažėjo apie 62%.
5 ašių sistemų realaus laiko kalibravimas ir terminis kompensavimas
Dėl didelės šilumos, atsirandančios apdirbant medžiagas didelėmis apsukimų per minutę kryptimi, plieno detales dažnai iškraipo – pagal praeitų metų ASME tyrimus, kiekvieną kartą temperatūra pakilus 10 laipsnių Celsijaus, iškrypimas gali siekti nuo 8 iki 12 mikronų. Siekiant išspręsti šią problemą, šiuolaikiniuose 5 ašių CNC staklių modeliuose yra integruoti temperatūros jutikliai, esantys palei visą staklių konstrukciją – tiek ant sraigtų, tiek tarp slankiklių. Šie jutikliai siunčia realaus laiko duomenis į išmaniuosius algoritmus, kurie nuolat stebi darbo sąlygas. Pavyzdžiui, kai dirbama su sunkiai apdirbama medžiaga, tokia kaip titano lydinys, esant apsukimams, siekiantiems 15 tūkstančių apsukimų per minutę, staklės fiziškai koreguoja ašių pozicijas net esant darbo procesui, užtikrindamos tikslų apdirbimą, kurio nuokrypis neviršija ±3 mikronų ribų. Be to, tarp skirtingų įrankių keitimo ciklų gamintojai naudoja lazerinius interferometrus, kurie leidžia kalibruoti visą sistemą, padedant išlaikyti nuoseklų pozicionavimą per ilgesnes gamybos eiles.
Atvejo analizė: Oro erdvės komponentų apdirbimas 5 ašių frezas
Viename iš turbinės mentės gamintojų atliekų kiekis smarkiai sumažėjo, kai jie pereidavė prie 5 ašių CNC frezavimo technologijos. Anksčiau jie susidurdavo su apie 14 % atliekų, tačiau šiuo metu šis rodiklis sumažėjo iki vos 2,1 %. Kai vienu metu apdirbamos ir aerodinaminės formos, ir sudėtingos aušinimo kanalų struktūros, paviršiaus kokybė taip pat gerėja. Paviršiaus lygumo matavimai pagerėjo nuo apie 8,7 mikronų Ra iki vos 3,2 mikronų Ra. Dar viena svarbi nauda yra ta, kad naudojant vieną įtvirtinimo konstrukciją pašalinami nuolatiniai pritvirtinimo problemos, kurios anksčiau kildavo tarp mentės pagrindo ir viršutinės dalies. Dėl šios priežasties svarbiems aviacijos detalėms, kur svarbiausia tikslumas, pirmą kartą pasiekiamas nuostabus 98,6 % sėkmės rodiklis.
Unikali universalumas sudėtingoms geometrijoms ir laisvė projektuoti
Vienalaikis daugiaašis judėjimas sudėtingų detalių apdirbimui
5 ašių frezas keičia viską, kai reikia gaminti sudėtingas dalis, nes jis gali judėti visomis penkiomis ašimis vienu metu. Dabar nereikia vis sustoti ir perstatyti darbo gabalo įvairiomis operacijoms. Tiesiog kartą jį nustatykite ir stebėkite, kaip jis apdirba tas sudėtingas formas ir pasiekia labai gilius griovius, kurių kitaip būtų neįmanoma pasiekti. Įrenginys nuolat koreguoja savo kelią, kad pjūvis visą laiką būtų lygus ir tolygus. Pvz., lėktuvų turbinos mentims tai daro didelį skirtumą. Mažiau vibracijos reiškia, kad įrankiai mažiau lenkiami pjūvio metu, todėl gamintojai gali pasiekti labai tikslų ±0,005 mm tikslumą. Ir tokio tikslumo pasiekimas yra labai svarbus tam, kad efektyviai oras tekėtų per menties paviršius.
Sudėtingų medicininių implantatų gamyba naudojant 5 ašių frezas
Mediciniškų implantų gamyba iš tikrųjų parodo, ką gali šios mašinos. Penkių ašių sistemos dabar tiesiogiai iš KT tyrimų sukuria individualius titano kelio sąnarius ir stuburo karkasus. Tikslios pjaunančio įrankio krypties kontrolės leidžia gamintojams nebebaigti biologinėms medžiagoms suderinamų paviršių rankiniu būdu. Gamybos laikas sumažėja maždaug dviem trečdaliais lyginant su senesnėmis technologijomis, o tai ypač svarbu, kai kiekvienas mikrometras lemia sėkmingą kaulo integravimą.
Sumažintos geometrijos apribojimai ir išbrauktos išorinės formos
Tradicingos pjaunamosios technologijos dėl ribotų įrankių pasiekiamumo kampų daro griežtus dizaino apribojimus. 5 ašių technologija tai įveikia dinamiškai pasvirinant pjaunantį įrankį siekiant:
- Gaminant statusienų ertmes be įrankių susidūrimų
- Gaminti vidinius elementus ir išorines formas be papildomų operacijų
- Pasiekti 90° viršijančius šlaitų kampus injekcinėms formėms. Ši geometrinė laisvė automobilių prototipų kūrime sumažina konfigūracijų pokyčius 80 %, tuo tarpu vieningas dizainas leidžia sujungti kelis komponentus.
Sumažintas pristatymo laikas ir žmogaus klaidos naudojant automatizavimą
Mažiau paruošimų ir nuolatinis apdirbimas 5 ašių frezas Veikla
Naudojant 5 ašių CNC frezavimą, operatoriai gali pasiekti kiekvieną detalės geometrijos kampą per vieną paruošimo operaciją, todėl nebereikia sustoti ir paleisti iš naujo, kad rankiniu būdu perkeltų dalis. Visas procesas vyksta nuolat, sumažinant mašinų prastovų laiką maždaug 60 procentų pagal pramonės ataskaitas. Be to, pjūklų įrankiai visą laiką veikia optimaliai, nes jie nėra netolygiai apkraunami. Daugelis gamybos įrenginių pereino nuo senųjų 3 ašių sistemų, o tie, kurie tai padarė, pastebėjo, kad gamybos ciklai pagreitėjo nuo 35 % iki beveik pusės ankstesnio laiko, kuris buvo reikalingas prieš įdiegiant šias pažengusias mašinas.
Duomenų analizė: 70 % mažiau apdorojimo klaidų po 5 ašių sistemos diegimo
Perjungus prie 5 ašių technologijos sumažėja žmonių įsivėlimas į apdirbimo darbus. Įmonės nurodo maždaug 70 procentų mažiau klaidų, kai dalys yra apdorojamos, nes šios mašinos pozicionuoja komponentus su nepaprastu tikslumu, kiekvieną kartą išlaikydamos nuokrypį plius arba minus 0,0001 colio ribose. Visa sistema veikia tokia tiksliai, kad apie matavimus nebelieka jokios abejonės. Tai iš esmės keičia tai, kiek defektinių dalių galiausiai tenka išmesti. Įmonėms, gaminančioms brangias sudėtines dalis, atliekų kiekis sumažėja apie 34%. Ir nepamirškime sutaupytų lėšų. Vidutinio dydžio įmonės kasmet sutaupo apie 140 tūkstančių dolerių tik dėl sumažėjusio medžiagų švaistymo.
Optimizuotas darbo procesas nuo CAD projekto iki galutinės detalės
Kai pažengusi CAM programa tinkamai integruojama, ji iš esmės užpildo skirtumą tarp to, kas sukurtą skaitmeniškai, ir to, kas tampa tikromis detalėmis. Visa procesas šiais laikais veikia kur kas geriau kartu, nes nebelieka senųjų problemų, kai skirtingi skyriai turėdavo informaciją versti pirmyn ir atgal. Gamybos laikotarpiai paprastai sutrumpėja apie 45 %, o tai gamintojams daro didelį poveikį. Dėl labai sudėtingų dalių, kurioms anksčiau reikėdavo kelių skirtingų mašinų ir nustatymų, viskas šiuo metu gali įvykti vienu metu vienoje staklėse. Tai sumažina, kiek laiko reikia, kad produktai pasiektų rinką, apie 8–12 savaičių, pvz., lėktuvų dalių ir medicinos prietaisų atveju, vis tiek užtikrinant, kad matavimai būtų ribose, nustatytose tolerancijų.
Pagerintas paviršiaus apdorojimas ir nuosekli dalių kokybė
5 ašių frezavimo staklės suteikia puikios kokybės paviršius, kurie yra kritiškai svarbūs aukštos kokybės komponentams, išlaikydamos tinkamas įrankių kontakto kampus per sudėtingas formas.
Optimalus įrankio kampas sumažina bangelių ženklus ir papildomą darbą
Tradicingos 3 ašių mašinos visą laiką reikalauja tų nepageidaujamų pozicijos sustojimų, tačiau 5 ašių frezavimo sistemos pasirenka kitokį metodą. Šios pažengusios mašinos nuolat koreguoja pjūklų įrankio kampą, apdirbdamos medžiagas. Ką tai reiškia baigtiems produktams? Na, nebėra tų erzinančių bangelių ženklų, kurie atsiranda paviršiuje po apdirbimo. Šie mažyčiai nelygumai vėliau reikalauja papildomo darbo, kad būtų pašalinti. Kadangi šios sistemos užtikrina vienodą slėgį įrankiuose, sumažėja įrankių lūžių ar deformacijų ilgalaikėje naudojimo eigoje, todėl operatoriai nereikalauja nuolat įsikišti ir taisyti įrangos. Pažvelkite, kas vyksta aviacijos pramonėje – įmonės šiuo metu pastebi apie 40 % mažiau problemų, reikalaujančių taisymo po pradinio apdirbimo procesų. Tai reiškia realiai sutaupytą laiką ir lėšas, taip pat greitesnį lėktuvų dalių pristatymą, atitinkant griežtus kokybės standartus.
Atvejo analizė: 5 ašių CNC frezavimo staklės naudojamos mentelių apdorojimui
Vienas didelis turbinų gamintojas neseniai pasiekė įspūdingą 0,4 mikronų paviršiaus apdorojimo kokybę, kuri netgi viršija reikalavimus, nustatytus aviacijos pramonės standartuose. Tai buvo pasiekta naudojant pažengusias 5 ašių frezavimo technologijas. Nepertraukiamas įrankio judėjimo valdymas leido sklandžiai judėti palei sudėtingas oro sparno formas be jokio matomo sujungimo linijų pėdsako. Tai, kas tikrai išsiskiria, yra tai, kaip viskas buvo atlikta vienoje įstatymo sesijoje. Ši metodika sumažino titano mentelių apdorojimo laiką maždaug perpus, be to, nebuvo jokių geometrinių problemų, kurios būtų reikalavusios rankinio pataisymo. Atsižvelgiant į platesnį vaizdą, pagaminamumas pagal 2023 metų Aerospace Machining Quarterly duomenis padidėjo beveik 30 % lyginant su praėjusiais metais.
Pagerinta kartojamumo ir kokybės užtikrinimo gamybos cikluose
Stebėti verptuvų našumą realiu laiku kartu su terminiais pataisymais padeda išlaikyti stabilų matmenų vienodumą nuo vieno išpylimo iki kito, nuosekliai pasiekiant tikslią ±0,005 mm nuokrypio ribą. Kai automatiniai jutikliai aptinka įrankių nublizgimą apdirbant, jie automatiškai koreguoja poslinkius, kad paviršiai išliktų vienodi net po ilgo komponentų apdirbimo valandų. Atsižvelgiant į statistinio proceso valdymo duomenis, pastebima kažkas išties įspūdingo: apie 92 % medicininių implantatų komponentų išlaiko kokybės patikrą jau pirmą kartą, todėl reikšmingai sumažėja papildomų patikrų poreikis vėliau. Visa ši kruopšti pakartojamumo sistema reiškia, kad mažiau komponentų atmetama dėl menkų nukrypimų, kurie galėtų sutrikdyti jų sandarumą nuo skysčių arba išlaikyti atsparumą pakartotinei įtampai per ilgą laiką.
Ilgalaikė kainos efektyvumas ir įrankių naudojimo optimizavimas
Ilgiau tarnaujantys įrankiai dėl vienodai pasiskirsčiusios apkrovos 5 ašių frezas
5 ašių CNC frezavimo staklės išties padeda ilgiau išlaikyti įrankius, nes jos geriau valdo jėgas veikiančias per operaciją. Kai staklės pjauna keliais kryptimis vienu metu, apkrova yra paskirstoma per visą įrankį, o ne kauptųsi vienoje vietoje. Šis tolygus paskirstymas neleidžia susidaryti karštosioms vietoms, kur įrankiai linkę greitai nusidėvėti. Šių staklių subalansuotas darbas taip pat palaiko stabilias temperatūras, todėl įrankių medžiagoje susidaro mažiau mikroįtrūkių. Pramonės duomenys rodo, kad įrankiai, naudojami 5 ašių sistemose, gali tarnauti apie 40 procentų ilgiau nei tradicinėse 3 ašių konfigūracijose. Gamintojams tai reiškia mažesnes išlaidas dėl dažnai keičiamų įrankių ir mažiau prastovų laukiant naujų.
Medžiagos atliekų ir gamybos laiko sumažinimas
5 ašių apdirbimas suteikia galimybę optimizuoti darbo procesus, sumažinant žaliavų atliekas dėl beveik tikslaus formų gamybos metodo ir nenaudojant tarpinių perkėlimo operacijų. Vienkartinės įspaudimo galimybės pašalina pritaikymo klaidas, atsirandančias dėl rankinio perkėlimo, todėl atliekamų detalių kiekis mažėja 15–30 %. Ciklo laikas tampa trumpesnis (vidutiniškai 25 %) ir nepertraukiamos operacijos sutrumpina projektų vykdymo laiką, tuo pačiu mažindamos darbo kaštus.
Apibendrinant, 5 ašių frezavimo staklės keičia sudėtingų detalių gamybą, sujungdamos išskirtinę tikslumą, universalų geometrijos valdymą ir efektyvų darbą viename sprendime. Tai ne tik sumažina gamybos kaštus ir laikotarpį dėl mažesnių atliekų ir automatizavimo, bet ir užtikrina nuolatinį, aukštos kokybės rezultatą, kuris yra kritiškai svarbus tokiose srityse kaip aviacija ir medicina. Įmonėms, siekiančioms išlaikyti konkurencingumą gaminant sudėtingas, aukšto našumo dalis, 5 ašių frezas s staklės tampa nepakeičiamu įrankiu.