Jak toczenie 5-osiowe zmniejsza liczbę operacji i poprawia dokładność

Eliminacja wielokrotnych ustawień dzięki machining z 5 osiami

Zrozumienie machining z 5 osiami proces i jego wpływ na przepływ pracy

Maszyny CNC o pięciu osiach pozwalają narzędziom tnącym poruszać się swobodnie wzdłuż wszystkich pięciu osi jednocześnie, co oznacza, że mogą dosięgać części niemal z każdej możliwej strony. Nie ma już potrzeby zatrzymywania maszyny w trakcie pracy, aby ręcznie dostosować pozycje – coś, co wcześniej wiązało się z zatrzymaniem produkcji, ponownym ustawieniem wszystkiego i radzeniem sobie z potencjalnymi problemami z nieprawidłowym wyrównaniem. Utrzymanie wszystkiego w jednym ustawieniu skraca te irytujące przerwy w przepływie pracy o około 63 procent w porównaniu do starszych systemów trójosiowych. Raporty z obróbki z zeszłego roku potwierdzają to, pokazując znaczne oszczędności czasu dla zakładów produkujących elementy złożone.

Skrócenie czasu przygotowania i liczby operacji dzięki zintegrowanemu pozycjonowaniu

Tradycyjne frezowanie na 3 osie zazwyczaj wymaga kilku ustawień, aby wykonać wszystkie strony skomplikowanej części. Mówimy tu o nawet 4 do 6 ustawień dla naprawdę złożonych komponentów. I za każdym razem, gdy maszyna się zatrzymuje i przestawia, traci się około 30 do 45 minut wyłącznie na czynności przygotowawcze, a nie na cięcie metalu. To bardzo szybko się sumuje, np. przy produkcji części lotniczej, gdzie tracimy aż około 165 minut tylko na same ustawienia. Teraz przyjrzyjmy się maszynom 5-osiowym. Te maszyny potrafią wykonać większość prac w zaledwie 1 lub 2 ustawieniach, ograniczając czas bezczynności do około jednej godziny łącznie. Kluczem są tu wbudowane systemy pozycjonowania, które automatycznie dobierają odpowiedni kąt pochylenia. Dzięki temu operatorzy mogą kontynuować pracę bez przerywania jej dla tych trudnych do osiągnięcia krzywizn i nietypowych kątów. Weźmy jako przykład dużą firmę z branży lotniczej. Zdołała ona zmniejszyć liczbę ustawień przy łopatkach turbinowych z pięciu do zaledwie jednego. Efekt? Ogromne skrócenie czasu produkcji o aż 37%.

Jak automatyzacja w 5-osiowym CNC zmniejsza błędy ludzkie podczas przejść

Gdy pracownicy ręcznie pozycjonują części, często powodują problemy z wyrównaniem, które występują mniej więcej raz na osiem ustawień, zgodnie z danymi branżowymi z raportu Machinery Efficiency Report sprzed roku. Maszyny pięcioosiowe ograniczają te problemy, ponieważ same obsługują zmiany ścieżki narzędzia i automatycznie obracają obrabianym przedmiotem. Większość nowoczesnych systemów wyposażona jest w funkcję wykrywania kolizji, która zapewnia płynne działanie na wszystkich osiach. Niektórzy producenci twierdzą, że udało im się zmniejszyć odpady o prawie 30% w sektorach, gdzie precyzja ma szczególne znaczenie, jak np. przy produkcji urządzeń medycznych. Choć procesy automatyczne zdecydowanie zwiększają dokładność, operatorzy muszą się jeszcze nauczyć obsługiwać jednocześnie kilka maszyn zamiast skupiać się tylko na jednym ustawieniu.

Poprawa dokładności części i jakości powierzchni

obróbka pięciu osi umożliwia precyzyjne wytwarzanie dzięki ciągłemu zaangażowaniu narzędzia w skomplikowane geometrie. Ta funkcjonalność minimalizuje interwencje operatora, zachowując tolerancje ±0,005 mm, co jest kluczowe dla komponentów lotniczych i medycznych, takich jak łopatki turbin czy implanty ortopedyczne.

Zwiększona precyzja i powtarzalność w skomplikowanych geometriach

W przeciwieństwie do maszyn 3-osiowych wymagających przestawiania, systemy 5-osiowe utrzymują optymalne kąty skrawania podczas operacji konturowania. Ścieżka narzędziowa spiralna umożliwia obróbkę profilu łopatki turbinowej w jednym ustawieniu – zmniejszając odchylenia wymiarowe o 18% w porównaniu do procesów wieloetapowych.

Osiąganie węższych tolerancji dzięki ulepszonej kontroli ścieżki narzędzia

Zaawansowane oprogramowanie CAM optymalizuje orientację narzędzia, aby zapobiec jego ugięciu, szczególnie przy frezowaniu głębokich kieszeni. Utrzymanie przez narzędzie pozycji prostopadłej do powierzchni krzywoliniowych pozwala systemom 5-osiowym zmniejszyć błędy cięciwy łuków o 32%, zapewniając jednocześnie spójną jakość powierzchni w całych partiach produkcyjnych.

Wgląd w dane: Ulepszenia wykończenia powierzchni o 40% w porównaniu z systemami 3-osiowymi

Możliwość utrzymania optymalnego obciążenia wióra i prędkości cięcia na złożonych kątach zmniejsza ślady narzędzi i potrzebę obróbki końcowej. Producentów samochodów raportują wartości Ra (średnia chropowatości) poniżej 0,8 μm dla obrobionych 5-osiowo obudów przekładni — o 40% lepszy wynik niż przy konwencjonalnych systemach 3-osiowych.

Konsolidacja operacji produkcyjnych w celu zwiększenia efektywności

Integracja operacji toczenia i frezowania w systemach 5-osiowych

Najnowocześniejsze konfiguracje obrabiarki 5-osiowej integrują funkcje toczenia i frezowania, pozwalając zakładom wykonywać wiele operacji bez konieczności zmiany maszyn. Brak konieczności przenoszenia części pomiędzy tokarkami a frezarkami oznacza mniej problemów z ich dopasowaniem. Zgodnie z najnowszymi danymi branżowymi z Machinery Trends w ich raporcie z 2024 roku, taka konfiguracja zmniejsza problemy z dopasowaniem o około 30 procent. Dla tych trudnych do wykonania części, które wymagają zarówno toczenia, jak i prostoliniowego cięcia, systemy te realizują wszystkie operacje w jednym uchwycie. Pozwala to zaoszczędzić czas i pieniądze, unikając błędów wynikających z częstego manipulowania detalami w tradycyjnych procesach produkcyjnych.

Optymalizacja produkcji dzięki mniejszej liczbie przenoszeń między maszynami i oprzyrządowaniem

Firmy z branży lotniczej pracujące z systemami 5-osiowymi zauważyły dwukrotne zmniejszenie potrzeby użycia oprzyrządowania podczas produkcji łopatek turbin. Taka redukcja oznacza mniejszą liczbę ustawień, co przekłada się zarówno na skrócenie czasu produkcji, jak i obniżenie kosztów związanych z narzędziami. Jako przykład można podać producenta części samochodowych, który zdołał skrócić czas produkcji każdej części o około 22% dzięki mniejszej liczbie przenosin między maszynami. Co czyni tę metodę szczególnie skuteczną, to fakt, że części nie są narażone na uszkodzenia podczas wielokrotnego mocowania, a jednocześnie dokładność pozycjonowania utrzymywana jest na poziomie 5 mikronów lub lepszym. Dla zakładów zajmujących się produkcją z bardzo wąskimi tolerancjami, tego rodzaju usprawnienia znacząco wpływają na codzienną działalność.

Trend: Adopcja hybrydy maszyny 5-osiowe do Wydajnej Produkcji

Coraz więcej firm z różnych sektorów przemysłowych sięga po hybrydowe systemy 5-osiowe, które łączą tradycyjne obrabianie z możliwościami wytwarzania addytywnego, umożliwiając tworzenie części wymagających minimalnej obróbki końcowej. Te zintegrowane platformy skracają liczbę etapów potrzebnych do ukończenia komponentu, czasem nawet o 40% mniej niż było to typowe wcześniej. Przypadki z życia wzięte, jak ten z firmy produkującej urządzenia medyczne, pokazują, że te systemy potrafią również generować oszczędności finansowe – firma odnotowała około 15% niższe koszty pracy maszyn, gdy te zaczęły automatycznie obsługiwać wymianę narzędzi i korzystać z pojedynczych ustawień programowych zamiast wielu. Co jednak szczególnie interesujące, to trend w kierunku maszyn kalibrujących się samych. Ten rozwój sprawił, że linie produkcyjne lepiej funkcjonują pomiędzy partiami wyrób, skracając czasy oczekiwania o około 18% według najnowszych danych. Producenci zauważają, że te usprawnienia są nie tylko opłacalne, ale również kluczowe dla nadążania za współczesnymi wymaganiami produkcyjnymi.

Skracanie czasu wyprzed produkcji dzięki optymalizacji ustawiania i oprzyrządowania

Minimalizowanie złożoności oprzyrządowania dzięki dynamicznemu pozycjonowaniu przedmiotu obrabianego

Złożoność oprzyrządowania znacznie się zmniejsza, gdy mówimy o obróbce pięcioosiowej, ponieważ maszyna sama porusza częścią podczas jej obróbki. Tradycyjne systemy trzyosiowe wymagają różnych specjalistycznych oprzyrządowań za każdym razem, gdy zmienia się pozycję części, ale nowsze maszyny posiadają dodatkową swobodę ruchu w dwóch dodatkowych osiach. Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez AMT w 2023 roku, zakłady mogą wyeliminować około 60 do 80 procent takich oprzyrządowań przy pracy z złożonymi kształtami. Weźmy jako przykład łopatki turbinowe. Dawniej wymagały one aż dwunastu oddzielnych ustawień na starszych maszynach, a obecnie producenci często wystarczy jedno do trzech ustawień dzięki uniwersalnym imadłom działającym pod różnymi kątami.

Oszczędności kosztów i czasu dzięki ograniczeniu potrzeby zaciskania

Prostsze oprzyrządowanie bezpośrednio skraca czas pracy i zmniejsza ilość odpadów materiałowych:

• Skrócenie czasu mocowania : o 50–70% szybciej na detal (IMTS 2024 Tooling Efficiency Report)
• Koszty oprzyrządowania : odzysk do 2500–15 000 USD na skomplikowanym projekcie dzięki uniknięciu indywidualnych uchwytów
  Precyzyjne stoły obrotowe zachowują dokładność pozycjonowania na poziomie 5 mikronów podczas dynamicznego przestawiania, eliminując konieczność ręcznego pomiaru między operacjami.

Skrócenie czasu realizacji dzięki obróbce 5-osiowej wynikające z połączenia procesów

Gdy firmy łączą w jednym ustawieniu wiercenie, frezowanie i wykańczanie, zazwyczaj zauważają skrócenie cykli produkcyjnych o około 30 do 60 procent. Przemysł lotniczy również odnotował imponujące wyniki. Jeden producent znacząco skrócił czasy oczekiwania po przejściu na systemy 5-osiowe. W przypadku naprawdę ważnych części potrzebnych do lotów, to co dawniej trwało dwa tygodnie, teraz wykonuje się w nieco ponad tydzień. A oszczędności są jeszcze większe, jeśli spojrzeć na sposób przemieszczania się narzędzi podczas produkcji. Test przeprowadzony przez firmę Haas Automation wykazał, że optymalizacja tych tras może przyśpieszyć procesy o około 15 do 20 procent, ponieważ maszyny spędzają mniej czasu na nieproduktywnym przemieszczaniu się.

Sekcja FAQ

Co to jest obróbka 5-osiowa?

obróbka 5-osiowa umożliwia jednoczesne przemieszczanie się narzędzi tnących wzdłuż pięciu różnych osi, pozwalając na obróbkę złożonych kształtów z praktycznie dowolnego kierunku.

Jak obróbka 5-osiowa skraca czasy przygotowania?

Dzięki możliwości wykonania większości części w jednym lub dwóch ustawieniach, toczenie 5-osiowe znacznie zmniejsza potrzebę ręcznego przestawiania, skraca czas przygotowania i ogólnie koszty produkcji.

Dlaczego toczenie 5-osiowe CNC jest uważane za dokładniejsze?

maszyny CNC 5-osiowe wykorzystują zaawansowane oprogramowanie CAM do optymalizacji ścieżek narzędzi i utrzymania tolerancji, zapewniając większą precyzję oraz spójną jakość powierzchni w przypadku skomplikowanych geometrii.

Jak toczenie 5-osiowe wpływa na czas realizacji?

Minimalizując złożoność oprzyrządowania i integrując wiele operacji w jednym ustawieniu, toczenie 5-osiowe znacząco skraca czas realizacji produkcji.