Как фрезерование с ЧПУ по 5 осям сокращает операции и повышает точность

Исключение необходимости множества установок с помощью обработка на 5 осях

Понимание обработка на 5 осях процесса и его влияния на рабочие процессы

Пятиосевые станки с ЧПУ позволяют режущему инструменту свободно перемещаться по всем пяти осям одновременно, что означает, что они могут обрабатывать детали почти с любого направления. Больше не нужно останавливать станок в середине работы для ручной настройки позиций — раньше это требовало остановки производства, повторной настройки и решения возможных проблем с несоосностью. Выполнение всех операций в одной установке сокращает эти неприятные перерывы в рабочем процессе примерно на 63 процента по сравнению со старыми трехосевыми системами. Отчеты об обработке за прошлый год подтверждают это, показывая значительную экономию времени для предприятий, изготавливающих сложные компоненты.

Сокращение времени на настройку и количества операций за счет интегрированной позиционировки

Традиционная обработка на 3-х осях обычно требует нескольких установок для обработки всех сторон сложной детали. Речь идет о 4–6 установках для действительно сложных компонентов. Каждый раз, когда оборудование останавливается и перемещает деталь, тратится около 30–45 минут на то, чтобы на самом деле не обрабатывать металл. Эти потери быстро накапливаются, особенно при производстве, например, авиационных деталей, где только на одни установки уходит около 165 минут. Теперь посмотрим, что происходит при использовании 5-осевых станков. Эти мощные машины способны обрабатывать большинство деталей всего за 1–2 установки, сокращая общее время простоя до примерно одного часа. Секрет заключается в встроенных системах позиционирования, которые автоматически корректируют угол по мере необходимости. Это позволяет токарям продолжать работу без остановок для обработки сложных кривых и нестандартных углов.В качестве примера можно привести крупную аэрокосмическую компанию. Им удалось сократить количество установок для обработки лопаток турбин с пяти до одной. Результат? Снижение общего времени производства на 37%.

Как автоматизация в 5-осевых станках с ЧПУ снижает человеческие ошибки при переходах

Когда рабочие вручную устанавливают детали, они склонны допускать ошибки при позиционировании примерно один раз на восемь настроек, согласно данным отраслевого отчета Machinery Efficiency Report за прошлый год. Пятиосевые станки минимизируют такие проблемы, поскольку они автоматически изменяют траекторию инструмента и поворачивают заготовки. Большинство современных систем оснащены функциями обнаружения столкновений, которые обеспечивают плавное движение по всем осям. Некоторые производители сообщают, что в секторах, где особенно важна точность, например, при производстве медицинских устройств, им удалось сократить отходы почти на 30%. Хотя автоматизированные процессы несомненно повышают точность, для операторов, управляющих одновременно несколькими станками вместо фокусировки на одной установке, все еще существует определенный период освоения.

Повышение точности деталей и качества поверхности

5-осевая обработка повышает точность производства, обеспечивая непрерывное взаимодействие инструмента со сложными геометриями. Эта функция минимизирует вмешательство оператора, сохраняя допуски ±0,005 мм, что критично для аэрокосмических и медицинских компонентов, таких как лопатки турбин или ортопедические имплантаты.

Повышенная точность и воспроизводимость в сложных геометриях

В отличие от 3-осевых станков, требующих переустановки, 5-осевые системы сохраняют оптимальные углы резания во время контурной обработки. Винтовая траектория позволяет обрабатывать аэродинамический профиль лопатки турбины за одну установку, снижая размерные отклонения на 18% по сравнению с многоэтапными процессами.

Достижение более точных допусков благодаря улучшенному контролю траектории инструмента

Современное ПО CAM оптимизирует ориентацию инструмента, чтобы предотвратить его прогиб, особенно при фрезеровании глубоких полостей. Сохраняя перпендикулярность инструмента к криволинейным поверхностям, 5-осевые системы уменьшают ошибки хорды в дугах на 32%, обеспечивая стабильное качество поверхности по всем производственным партиям.

Анализ данных: улучшение отделки поверхности до 40% по сравнению с 3-осевыми системами

Возможность поддержания оптимальной нагрузки на режущий инструмент и скорости резания на сложных углах снижает количество следов от инструмента и потребность в дополнительной обработке. Производители автомобилей сообщают, что значения Ra (среднее значение шероховатости) для корпусов трансмиссии, обработанных на 5-осевых станках, составляют менее 0,8 мкм — улучшение на 40% по сравнению с результатами, достигаемыми на обычных 3-осевых системах.

Консолидация производственных операций для повышения эффективности

Интеграция токарных и фрезерных операций в 5-осевых системах

Современные станки с 5-осевой обработкой объединяют функции токарной и фрезерной обработки, что позволяет предприятиям выполнять несколько операций без смены оборудования. Отсутствие необходимости перемещать детали туда и обратно между токарными и фрезерными станками уменьшает проблемы с выравниванием. Согласно последним отраслевым данным, опубликованным Machinery Trends в их отчёте за 2024 год, такая конфигурация снижает количество проблем с выравниванием примерно на 30 процентов. Для сложных деталей, которым требуются как вращательные, так и прямолинейные режущие траектории, эти системы выполняют всю обработку за один зажим. Это экономит время и средства, избегая ошибок, возникающих при чрезмерном обращении с деталями в традиционных производственных процессах.

Оптимизация производства за счёт уменьшения количества переносов деталей между станками и приспособлениями

Авиакосмические компании, использующие 5-осевые системы, отметили, что потребность в приспособлениях снизилась примерно на половину при производстве лопаток турбин. Это сокращение означает меньшее количество установок в целом, что уменьшает как время изготовления, так и затраты на инструменты. Например, один производитель автозапчастей смог сократить время производства каждой детали примерно на 22% просто за счёт уменьшения переналадок между станками. Такой подход хорош тем, что предотвращает повреждение деталей во время постоянных операций зажима, сохраняя при этом точность позиционирования на уровне 5 микрон или выше. Для предприятий, работающих с жёсткими допусками, подобные улучшения значительно влияют на ежедневные операции.

Тренд: внедрение гибридных технологий 5-осевые станки для повышения эффективности производства

Все больше компаний в различных отраслях производства прибегают к использованию гибридных 5-осевых систем, которые объединяют традиционную обработку с возможностями аддитивного производства, чтобы создавать детали, требующие минимальной обработки после изготовления. Эти интегрированные платформы сокращают количество этапов, необходимых для завершения компонента, иногда на 40% меньше по сравнению с обычными показателями. Практический пример из компании, занимающейся производством медицинского оборудования, демонстрирует, что эти системы позволяют также экономить деньги — компания зафиксировала снижение затрат на рабочую силу примерно на 15%, когда машины начали автоматически выполнять смену инструментов и использовать единые программные настройки вместо нескольких. Особенно интересной является тенденция к применению машин, способных к самокалибровке. Это новшество сделало производственные линии более эффективными между циклами выпуска, сократив простои примерно на 18% согласно последним данным. Производители отмечают, что такие улучшения не только экономически выгодны, но и необходимы для соответствия современным требованиям производства.

Сокращение сроков изготовления за счет оптимизации настройки и оснастки

Минимизация сложности оснастки за счет динамической ориентации заготовки

Сложность оснастки значительно снижается, если говорить о 5-осевом фрезеровании, поскольку станок сам перемещает деталь во время обработки. Традиционные 3-осевые системы требуют различных специальных приспособлений каждый раз при изменении положения детали, тогда как новые станки обладают дополнительной подвижностью по двум осям. Согласно исследованиям, проведенным AMT в 2023 году, предприятия могут исключить примерно от 60 до 80 процентов таких приспособлений при работе со сложными формами. Возьмем, к примеру, лопатки турбин. Раньше их обработка на старом оборудовании требовала примерно двенадцать отдельных установок, а теперь производителям достаточно одной-трех установок благодаря универсальным тискам, работающим под различными углами.

Экономия затрат и времени за счет уменьшения требований к зажимным приспособлениям

Упрощение оснастки напрямую сокращает трудозатраты и расход материалов:

• Сокращение времени зажима : на 50–70% быстрее на каждую деталь (IMTS 2024 Tooling Efficiency Report)
• Стоимость оснастки : экономия $2500–$15000 на каждом сложном проекте за счет отказа от специальных приспособлений
  Точные поворотные столы обеспечивают позиционную точность в пределах 5 микрон во время динамической переустановки, что исключает необходимость ручных измерений между операциями.

Сокращение времени выполнения благодаря 5-осевой обработке за счет объединения процессов

Когда компании объединяют сверление, фрезерование и отделку в одной настройке, продолжительность производственных циклов обычно сокращается на 30–60 процентов. Аэрокосмическая отрасль также получает впечатляющие результаты. Один производитель значительно сократил время ожидания после перехода на пятиосевые системы. Для изготовления действительно важных деталей, необходимых для полетов, срок, который ранее составлял две недели, теперь сократился до чуть более чем недели. Дополнительная экономия достигается за счет оптимизации траекторий движения инструментов в процессе производства. Проведенные испытания компанией Haas Automation показали, что оптимизация этих траекторий может ускорить процесс на 15–20 процентов только за счет уменьшения времени холостого перемещения станков.

Раздел часто задаваемых вопросов

Что такое 5-осевая обработка?

пятиосевая обработка позволяет режущим инструментам перемещаться одновременно по пяти различным осям, обеспечивая возможность обработки сложных форм практически с любого направления.

Каким образом пятиосевая обработка сокращает время на настройку?

Позволяя обрабатывать большинство деталей всего за одну или две установки, 5-осевая обработка значительно сокращает необходимость ручной переустановки, тем самым уменьшая время на настройку и общие производственные затраты.

Почему 5-осевая CNC-обработка считается более точной?

5-осевые CNC-станки используют передовое программное обеспечение CAM для оптимизации траекторий инструмента и соблюдения допусков, обеспечивая высокую точность и стабильное качество поверхности при обработке сложных геометрий.

Как влияет 5-осевая обработка на сроки выполнения заказов?

Минимизируя сложность оснастки и объединяя несколько операций в одной установке, 5-осевая обработка значительно сокращает производственные сроки.