Atölyeniz için En İyi 5 Eksen CNC Makinesini Nasıl Seçersiniz

Anlayış 5 eksenli CNC işleme : Özellikler ve Temel Avantajlar

Ne dir 5 eksenli CNC işleme ve 3 eksen yöntemlerinden nasıl farklıdır

5 eksenli CNC işleme ile kesme ucu aslında tüm bu eksenlerde aynı anda hareket edebilir: X, Y, Z ve buna ek olarak iki dönme hareketi, bu da parçayı birden fazla kez makineden çıkarmadan gerçekten karmaşık şekiller oluşturmayı mümkün kılar. Geleneksel 3 eksenli makineler, farklı bir açıdan kesim yapmak istendiğinde fiziksel olarak yeniden konumlandırılmaları gerektiği için operatöre ihtiyaç duyar. Buradaki büyük avantaj, malzemelerdeki eğri yüzeyler veya derin boşluklar gibi işler üzerinde çalışırken daha az insan hatası ve çok daha iyi hassasiyettir. Bazı teknik özelliklerin toleranslarının sadece artı eksi 0,005 milimetre olmasını gerektirdiği uçak bileşenleri veya cerrahi enstrümanlar üreten firmalar için bu tür makineler neredeyse vazgeçilmezdir. Bu düzeyde bir doğruluk eski yöntemlerle mümkün değildi.

Temel faydalar: Hassasiyet, azaltılmış kurulum sayısı ve üstün yüzey kalitesi

3 eksenli CNC makinelerden 5 eksenli CNC makinelerine geçiş, montaj değişikliklerini yaklaşık yüzde 60 ile 70 arasında azaltabilir. Bu durum, parça partilerinin üretim süresi üzerinde önemli bir etki yaratır. Kesici yolunun sürekli hareketi, yeniden konumlandırma hatalarıyla uğraşmayı ortadan kaldırır ve yüzeyler herhangi ek bir parlatma işlemi gerektirmeden yaklaşık 0,4 mikron Ra veya daha iyi düzeyde sonuçlanır. Otomotiv kalıp üreten kişiler bize, bu tür teknolojiyle türbin kanatları ve pervaneler gibi parçalar üzerinde çalışırken döngü sürelerinin %40'a varan oranlarda düştüğünü bildirdi. Sürecin tamamında dur-kalk hareketlerinin azalması nedeniyle aslında mantıklı bir durum bu.

Eşzamanlı ve 3+2 eksenli işleme: Performans ve kullanım alanı farklılıkları

Faydalanacak endüstriler ve uygulamalar 5 eksenli cnc makinesi gibi birçok imkan sunar. tEKNOLOJİ

Havacılık üreticileri, yüksek hassasiyetli titanyum motor gövdesi üretiminde 5 eksenli CNC makinelerine dayanırken, enerji şirketleri 0,01° altında açısal sapmaya sahip rüzgar türbini hub'larını işlemek için bu makineleri kullanır. Tıbbi alanda ise bu teknoloji, büyük partiler boyunca %99,7 tekrarlanabilirlikle hasta özel ortopedik implantların üretimini mümkün kılar.

Türleri 5 eksenli cnc makinesi gibi birçok imkan sunar. Konfigürasyonlar ve Üretime Etkileri

Tablo/tablo, başlık/başlık ve başlık/tabla konfigürasyonlarının karşılaştırılması

5 eksenli bir CNC makinesinin ne kadar iyi çalıştığı gerçekten doğru kurulumuna bağlıdır. Tablo/tablo sistemlerinde dönen parçaların her ikisi de iş tablasının kendisine entegre edilir. Bu kurulum, uçaklarda kullanılan küçük braketler gibi küçük parçalar üzerinde çalışırken büyük bir stabilite sağlar. Spindil ucunda döndürmenin gerçekleştiği başlık/başlık konfigürasyonları ise türbin kanatları veya benzeri büyük bileşenler gibi daha büyük ve karmaşık şekillerle çalışmayı daha iyi hale getirir. Üçüncü seçenek, dönen bir spindile birlikte eğimli bir tabla alanına sahip olan ve esneklik ile kontrol arasında güzel bir denge yaratan hibrit başlık/tabla kurulumuyla biraz şeyleri karıştırır. Bu da onları hassasiyetin en önemli olduğu tıbbi implant üreten atölyeler arasında oldukça popüler yapar. Üretim tercihlerine yapılan son bir inceleme ayrıca ilginç bir şey ortaya çıkardı: prototip aşamalarında farklı sektörlerde çalışabilecek kadar çok yönlü bir şeye ihtiyaç duyduklarında, atölyaların yaklaşık üçte ikisi başlık/tabla sistemlerini tercih ediyor.

Trunnion tabla, swivel başlık ve hareketli kolon tasarımının avantajları ve dezavantajları

Trunnion tablalar, ağır parça işleme operasyonları sırasında destek sağlamada oldukça iyidir, ancak bir sakıncası vardır. Sabit döner yörünge, daha büyük iş parçalarının sadece sığmaması anlamına gelir. Swivel başlıklar söz konusu olduğunda, bu cihazlar her iki yönde yaklaşık 120 derece araçların salınmasına izin verir. Bu da kalıp alttan kesimleri veya zorlu pervane şekilleri üzerinde çalışırken dar alanlara erişmeyi oldukça kolaylaştırır. Ancak dikkatli olun, hassasiyeti korumak ciddi termal yönetim becerisi gerektirir. Hareketli kolon düzenekleri ise tamamen farklı bir yaklaşım sunar. Spindel ile kolonun birlikte X ekseni boyunca hareket ettiği bu makineler, çok daha büyük çalışma alanı sağlar. Denizaltı pervaneleri ya da uçak yapımında gerekli olan büyük yapısal parçalar gibi düşünülebilir. Tasarım, üreticilere aşırı boyutlu bileşenler üzerinde çalışmak için literally daha fazla alan sunar ve bunu yaparken stabiliteyi riske atmadan.

Makine yerleşiminin çalışma alanı ve parça erişilebilirliği üzerindeki etkisi

Çalışma alanı verimliliği tasarıma göre değişir: döner eksen çakışması nedeniyle tabla/tabla konfigürasyonları kullanışlı alanın %15-25'ini kaybeder, seyahat eden kolon düzeni ise doğrusal eksen aralığının %90'ına kadarını korur. Kafa/kafa sistemleri takım erişilebilirliğini artırır ve çok yüzlü parçalar için gereken montaj sayısını masa tabanlı alternatiflere kıyasla %40 oranında azaltır.

Bir Tane Satın Alırken Dikkat Edilmesi Gereken Temel Teknik Özellikler 5 eksenli cnc makinesi gibi birçok imkan sunar.

Çalışma alanı, eksen hareket aralığı ve iş mili hızı gereksinimleri

İş hacmi olarak adlandırdığımız şey, temelde bir makinenin içine sığabilecek parçanın ne kadar büyük olabileceğini belirtir. Eksen hareket mesafeleri de önemlidir çünkü bu, makinenin dar alanlara ulaşmasını ve karmaşık şekiller oluşturmasını sağlar. Titanyum gibi zorlu malzemelerle çalışırken, çoğu atölye malzemenin içinden geçebilmek için 15.000 dev/dak'nın üzerinde spindle hızlarına ihtiyaç duyar. Ancak alüminyum parçalar için ham hıza kıyasla tork daha önemli hale gelir. 1,5 metreküpün üzerinde çalışma alanı olan büyük makineler, uçak parçaları ve benzeri büyük bileşenler üretmek için uygundur. Ancak bu büyük makineler, kesme işlemi sırasında büyük parçalarda esnemelerini engellemek için ekstra güçlü çerçevelere sahip olmalıdır; aksi takdirde nihai ürün hassasiyet gereksinimlerini karşılayamaz.

Tabla yük kapasitesi ve üretim esnekliği üzerindeki etkisi

Tabla yük kapasitesi — tipik olarak 500 ile 2.000 kg arasında değişir — iş akışı çeşitliliğini etkiler. Daha yüksek kapasiteler büyük döküm parçaların işlenmesine olanak tanır ancak hızlı hareket hızlarını %15-%20 oranında düşürebilir. Çeşitli malzemelerle çalışan atölyeler için, modüler sabitleme sistemiyle birlikte 800-1.200 kg kapasite, stabiliteyi zayiat etmeden değişim sürelerini optimize eder.

Doğruluk, tekrarlanabilirlik ve termal kompanzasyon özellikleri

En iyi 5 eksenli makineler, gerçek zamanlı termal kompanzasyon sistemleriyle birlikte çalışan doğrusal enkoderler sayesinde yaklaşık 0,002 mm doğruluğa ulaşabilir. Karmaşık kesim yollarına hata girdiği noktalar incelendiğinde, çoğu sorun aslında hizalanmamış dönme noktalarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle birçok atölye artık bu sorunları büyük sorunlara dönüşmeden önce tespit etmek için prob tabanlı kalibrasyon yöntemlerine güveniyor. ISO 230-2 kurallarını takip eden üreticiler için de oldukça etkileyici gelişmeler yaşanıyor. Tıbbi cihazlar için hassas parçalar üreten atölyeler, hurda oranlarını neredeyse %40 oranında azaltmayı bildiklerini rapor ediyor. Bileşenlerin tasarlandığı gibi tam olarak oturmasının hem maliyet tasarrufu hem de hasta güvenliği açısından ne anlama geldiğini düşünün.

Spindle gücü, takım değiştirici tipi ve soğutma sistemi seçenekleri

Mili güç ihtiyaçları gerçekten yapılan iş türüne bağlıdır. Kalıp ve döküm imalatı işlemlerinde makinelerin genellikle yaklaşık 40 kW veya daha fazla güce ihtiyacı vardır. Otomotiv prototipleme atölyeleri genelde 15 ila 25 kW aralığında daha küçük ünitelerle idare eder. Takım değiştiriciler söz konusu olduğunda, değişim süresi dört saniyenin altında olanlar üretim hızında büyük fark yaratır. Bazı üreticiler, geleneksel şemsiye tarzı değiştiricilere göre yaklaşık üçte iki oranında daha az takım çarpışmasına neden olan çift kollu tasarımlar kullanmaya başladı. Mili içinden geçen soğutma sıvısı sistemleri ise başka bir dikkat edilmesi gereken unsurdur. Bu sistemlerin nikel alaşımlarla düzgün çalışabilmeleri için en az 1000 psi basınçta çalışması gerekir ve atölye raporlarına göre freze uçlarının ömrünü üç katına çıkarır. Ancak burada dikkat edilmesi gereken bir nokta var: bu sistemler mutlaka 5 mikrona kadar filtrelenmelidir, aksi takdirde oldukça çabuk tıkanırlar.

Optimal 5 Eksen CNC Performansı için Kontrol Sistemleri ve Yazılım Entegrasyonu

Çarpışma Tespiti ve Gerçek Zamanlı Takım Yolu Simülasyonu

Günümüzdeki 5 eksenli CNC makineleri, temel olarak araçların hareket etmeden önce nereye gideceğini tahmin eden akıllı algoritmalarla donatılmıştır ve bu da insanların işlemleri manuel olarak kontrol ettiği duruma kıyasla çarpışmaları yaklaşık %90 oranında azaltır. Bu sistemler ayrıca hacimsel hata haritalama adı verilen oldukça kullanışlı bir özelliğe sahiptir. Bu özellik, operatörlerin takımların fikstürlerle ya da diğer hareketli parçalarla çarpışabileceği potansiyel sorun alanlarını belirleyebilmeleri için tüm çalışma alanının bir tür haritasını oluşturur. Ayrıca gerçek zamanlı takım yolu optimizasyonu da mevcuttur. Bu teknoloji, karmaşık eğri kesimler sırasında makinenin malzemeye ilerleme hızını sürekli olarak ayarlayarak takımların aşırı yüklenmesini önler ve aynı zamanda hassasiyeti yaklaşık 0,002 mm aralığında korur. Atölye işletmeleri için oldukça etkileyici bir teknolojidir.

Uyarlamalı İşleme ve Geri Bildirimle Çalışan Süreç Kontrolü

En üst düzey işleme sistemleri artık malzeme varyasyonları olduğunda veya takım aşınması belirtileri ortaya çıktığında anında otomatik ayarlamalar yapan kuvvet sensörlerinin yanı sıra lazer tarayıcılarla donatılmış durumdadır. Daha sert bölgelere sahip alaşımlarla çalışılırken, adaptif kaba talaş kaldırma işlemi kesim derinliğini değiştirerek araçların değiştirilmesi gerene kadar ömürlerinin yaklaşık %30 ila hatta %40 daha uzun olmasına olanak tanır. Burada çalışan başka bir özellik de kapalı döngü termal kompanzasyondur. Bu özellik, atölye ortamındaki sıcaklık dalgalanmalarına göre makine eksenlerinin konumunu sürekli olarak ayarlar. Uzun süreli havacılık üretim süreçlerinde tutarlılığın en önemli olduğu durumlarda bu sistemler birden fazla üretim döngüsü boyunca tekrarlanabilir sonuçları beş mikrometreden daha düşük seviyede korur.

CAM Yazılımı Uyumu ve Post-İşlemci Desteği

Mastercam veya Siemens NX gibi standart CAM yazılımlarıyla iyi çalışan 5 eksenli bir CNC sistemi edinmek günümüzde gerçekten önemlidir. Çoğu atölye, işlerini verimli bir şekilde yapabilmek için bu uyumluluğa ihtiyaç duyar. Tüm süreç, CAM yazılımında oluşturulan karmaşık takım yollarını, her makineye özgü gerçek G kodu komutlarına dönüştüren post işlemci adı verilen bir şeye dayanır. Bu işlemciler, başlık salınım düzenlemeleri ya da döner tabla kurulumları gibi çeşitli farklı makine yapılandırmalarını da yönetebilmelidir. Bazı büyük üreticiler artık bu tür post işlemciler için çevrimiçi kütüphaneler sunmaya başladılar. Yeni kesme takımları çıktıkça bu kütüphaneleri düzenli olarak güncelliyorlar. Atölyeler, özellikle titanyum gibi hassasiyetin ön plana çıktığı zorlu malzemeler üzerinde çalışırken, bu güncellenmiş dosyaları kullandıklarında programlama hatalarının yaklaşık yarısında azalma yaşadıklarını bildiriyor.

Yatırım Yapmanın Maliyet Analizi ve Getiri Oranı 5 eksenli cnc makinesi gibi birçok imkan sunar.

İlk satın alma, kurulum ve işletme maliyetlerinin ayrıştırılması

5 eksenli bir CNC makinesini çalışır hale getirmek, başlangıçta ciddi miktarda para harcamak anlamına gelir. Temel modeller yaklaşık 200 bin dolardan başlar ve ihtiyaç duyulan özelliklere göre kolayca yarım milyon doların üzerine çıkar. Ayrıca kurulum maliyetini de göz önünde bulundurmak gerekir. Makinenin doğru şekilde ayarlanması genellikle beton zeminin hazırlanması, elektrik sistemlerinin yükseltilmesi ve her şeyin doğru kalibre edilmesi gibi işlemler için on beş ile ellilik bir aralıkta (bin dolar) ek maliyet doğurur. Yazılım ise tamamen ayrı bir masraftır. Çoğu üretici, özel CAM programları ve tüm sistemin uyumlu çalışmasını sağlayan gerekli post-prosesörler için yirmi ile kırk bin dolar arasında ücret talep eder. Çalışmaya başladıktan sonra bu makineler saatte sekiz ile on iki dolarlık takım aşındırır ve geleneksel üç eksenli makinelerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha fazla elektrik tüketir. Ek enerji tüketimi, karmaşık işlemler sırasında tüm eksenlerin aynı anda hareket etmesinden kaynaklanır.

Sürekli giderler: Eğitim, bakım ve yedek parça temini

5 eksenli programlamada sertifika almak için operatörlerin eğitimine genellikle kişi başı beş bin ile yedi bin dolar arasında bir ücret eklenir. Bu makinelerin sorunsuz çalışmasını sağlamak konusunda ise yıllık bakım ücretleri, makinenin yeni haldeyken sahip olduğu değerin yaklaşık yüzde altısı ile sekizi kadar olmaktadır. Ayrıca şirketleri on sekiz bine varan ve hatta yirmi beş bine kadar çıkabilen miktarlara mal olan pahalı servo motor değişimlerini de unutmamak gerekir. Trunion tabloları da düzenli bakım gerektirir; her iki haftada bir yağlama kontrolleri yapılmalı ve rulmanlar yılda bir kez değiştirilmelidir ki bu da üç bin beş yüz ila beş bin iki yüz dolar arası maliyet doğurur. Asıl sorun ise Avrupa'dan gelen çift eksenli döner sistem parçalarının ulaşmasının çok uzun sürmesidir, bazen on iki ila on sekiz aya kadar uzayabilir. Bu durum beklenmedik kesintiler olmadan onarım planlamaya çalışan herkes için ciddi sorunlara yol açar.

Üretim hacmi ve verimlilik kazançları aracılığıyla yatırım getirisinin hesaplanması

Verimlilik Komisyonu'nun 2023 İmalat Sektörü Çalışmasına göre, 5 eksenli işleme kullanan şirketler daha az montaj gerektirdiği için iş tamamlama süresini %68 oranında kısaltmaktadır. Bir tıbbi cihaz üreticisi, titanyum implantların işlenme süresini parça başına 3 saatten 40 dakikaya indirerek yıllık 740.000 ABD doları kadar işçilik ve hurda maliyetinden tasarruf etmiştir. Yatırım getirisi (ROI) üzerindeki temel faktörler şunlardır:

• Tespit maliyetlerinin 4-9 ay içinde geri kazanılması
• malzeme israfında %22-35 oranında azalma
• karmaşık parçalar için fiyatlandırma potansiyelinde %15-25 oranında artış

Geri ödeme süreleri genellikle 26 ila 38 ay arasında değişmekte olup, özellikle havacılık ve hassas kalıp imalat sektörlerinde yedi yıl içinde %85'ten fazla ROI sağlanmaktadır.