Як обробка з 5 осями скорочує операції та підвищує точність

Виключення кількох установок за допомогою обробка на 5-осевих станках

Розуміння обробка на 5-осевих станках процесу та його впливу на робочий процес

П'ятиосьові верстати з ЧПК дозволяють різальним інструментам вільно рухатися уздовж усіх п'яти осей одночасно, що означає, що вони можуть досягати деталей майже з усіх можливих напрямків. Більше не потрібно зупиняти верстат посеред роботи для ручного регулювання позицій — щось, що раніше вимагало зупинки операцій, повторної налаштування всього та вирішення можливих проблем із невідповідністю. Збереження всього в одній установці скорочує ці незручні перерви у робочому процесі приблизно на 63 відсотки порівняно зі старими трьохосьовими системами. Звіти про обробку минулого року підтверджують це, демонструючи значну економію часу для майстерень, що виготовляють складні компоненти.

Зменшення часу налаштування та кількості операцій завдяки інтегрованій позиціонуванню

Традиційна триосьова обробка зазвичай потребує кількох установок для обробки всіх сторін складної деталі. Йдеться про 4–6 установках для справді складних компонентів. Кожного разу, коли зупиняють та знову встановлюють деталь, втрачається близько 30–45 хвилин, коли насправді не ведеться обробка металу. Це швидко накопичується, особливо під час виготовлення, наприклад, авіаційних деталей, де втрати часу лише на налаштування можуть досягати приблизно 165 хвилин. Тепер подивіться, що відбувається з п’ятиосьовими верстатами. Ці моделі можуть обробляти більшість деталей всього за 1–2 установки, скорочуючи витрачений час до приблизно однієї години загалом. Чарівність у цьому випадку полягає в убудованих системах позиціонування, які автоматично змінюють кут налаштування за потреби. Це дозволяє токарям продовжувати роботу без зупинок для обробки складних кривих та незвичайних кутів. Візьміть для прикладу одного великого авіаційного виробника. Їм вдалося скоротити кількість необхідних установок для обробки лопаток турбіни з п’яти окремих до всього лише однієї. Результатом стало суттєве скорочення загального часу виробництва на 37%.

Як автоматизація на 5-осьових CNC-верстатах зменшує людські помилки під час переходів

Коли працівники вручну встановлюють деталі, вони схильні до помилок у вирівнюванні, приблизно один раз на вісім налаштувань, згідно з даними минулорічного звіту Machinery Efficiency Report. П'ятиосьові верстати зменшують ці проблеми, оскільки вони автоматично змінюють траєкторію різання та обертають заготовки. Більшість сучасних систем оснащені системами виявлення колізій, які забезпечують плавне рух усіх осей. Деякі виробники повідомляють про скорочення відходів майже на 30% у галузях, де найважливіша точність, наприклад, при виготовленні медичних пристроїв. Хоча автоматизовані процеси значно підвищують точність, для операторів, яким потрібно керувати кількома верстатами одночасно замість того, щоб зосередитися на одному налаштуванні, ще існує деякий рівень навчання.

Підвищення точності деталей та якості поверхні

5-вісне оброблення підвищує точність виробництва, забезпечуючи постійний контакт інструменту зі складними геометричними формами. Ця технологія мінімізує втручання оператора та підтримує допуски ±0,005 мм, що критично важливо для авіаційних та медичних компонентів, таких як лопатки турбін або ортопедичні імплантати.

Підвищена точність та відтворюваність у складних геометріях

На відміну від 3-вісних верстатів, які потребують переобладнання, 5-вісні системи зберігають оптимальні кути різання під час контурного фрезерування. Гвинтоподібна траєкторія дозволяє обробити профіль лопатки турбіни за один установ — зменшуючи розбіжність розмірів на 18% порівняно з багатостадійними процесами.

Досягнення вужчих допусків завдяки поліпшеному контролю траєкторії інструменту

Сучасне програмне забезпечення CAM оптимізує орієнтацію інструменту, щоб запобігти його прогину, особливо при фрезеруванні глибоких порожнин. Зберігаючи перпендикулярність інструменту до криволінійних поверхонь, 5-вісні системи зменшують помилки хорди в дугах на 32%, забезпечуючи стабільну якість поверхні в усіх виробничих партіях.

Аналіз даних: поліпшення поверхневого шару до 40% порівняно з 3-вісними системами

Здатність зберігати оптимальне навантаження на стружку та швидкість різання на складних кутах зменшує сліди від інструменту та потребу у додатковій обробці. Виробники автомобілів повідомляють, що значення Ra (середнє значення шорсткості) для корпусів трансмісій, оброблених на 5-вісних верстатах, нижче 0,8 мкм — поліпшення на 40% порівняно з традиційними результатами 3-вісної обробки.

Об'єднання виробничих операцій для підвищення ефективності

Інтеграція операцій токарної та фрезерної обробки в 5-вісних системах

Найновіші налаштування 5-вимірного оброблення об'єднують функції токарної та фрезерної обробки, що дозволяє підприємствам виконувати кілька операцій без перемикання між верстатами. Відсутність необхідності переміщати деталі туди й назад між токарними та фрезерними верстатами означає значно менше проблем з вирівнюванням. За даними останнього звіту Machinery Trends за 2024 рік, це налаштування скорочує проблеми з вирівнюванням приблизно на 30 відсотків. Для тих складних деталей, які потребують одночасно обертання та прямих різальних траєкторій, ці системи виконують усе в одному закріпленні. Це економить час і кошти, усуваючи помилки, що виникають під час надмірного обертання деталей у традиційних виробничих процесах.

Оптимізація виробництва за рахунок зменшення переналагодження між верстатами та пристосуваннями

Авіаційні компанії, які працюють із 5-вісними системами, помітили, що потреба у пристосуваннях зменшилася приблизно на половину під час виготовлення лопаток турбін. Це скорочення означає менше кількість налаштувань загалом, що зменшує як час виготовлення, так і витрати на інструменти. Наприклад, один виробник автозапчастин зміг скоротити приблизно на 22% час виробництва кожної деталі просто тому, що зменшилася кількість перенесень між машинами. Цей підхід має перевагу, адже запобігає пошкодженню деталей під час постійних операцій затиску, зберігаючи при цьому точність позиціонування всередині 5 мікронів або краще. Для майстерень, які працюють із суворими допусками, такі поліпшення суттєво впливають на повсякденні операції.

Тренд: Впровадження гібридного виробництва 5-осеві машини для високої ефективності виробництва

Усе більше компаній у різних галузях виробництва переходять на гібридні 5-вісні системи, які поєднують традиційну обробку матеріалів із можливостями адитивного виробництва для створення деталей, які потребують мінімальної подальшої обробки. Ці інтегровані платформи скорочують кількість етапів, необхідних для завершення виготовлення компонента, іноді на 40% менше, ніж було звично раніше. У справжньому дослідженні виробника медичного обладнання показано, що ці системи також дозволяють економити кошти — компанія зафіксувала зменшення витрат на оплату праці приблизно на 15%, коли їхні верстати почали автоматично змінювати інструменти та використовувати єдині програмні налаштування замість кількох. Найцікавіше — це тенденція до машин, які калібрують себе самостійно. Це досягнення забезпечило більш плавне функціонування виробничих ліній між партіями, скоротивши час очікування приблизно на 18% згідно з останніми даними. Виробники виявляють, що ці поліпшення не лише економічно вигідні, але й необхідні для відповідності сучасним вимогам виробництва.

Скорочення термінів виконання за рахунок оптимізації налаштування та устаткування

Мінімізація складності устаткування за допомогою динамічної орієнтації заготовки

Складність устаткування значно зменшується, коли мова йде про 5-вісну обробку, адже верстат фактично сам рухає деталлю під час її обробки. Традиційні 3-вісні системи потребують різноманітних спеціальних пристосувань кожного разу, коли змінюється положення деталі, а ось новіші машини мають додаткову рухомість ще по двох осях. За даними дослідження, проведеного AMT у 2023 році, підприємства можуть позбутися приблизно 60–80 % таких пристосувань у разі роботи зі складними формами. Візьмемо, наприклад, лопатки турбін. Раніше їх обробка на старшому обладнанні потребувала приблизно дванадцяти окремих установок, а тепер виробники обходяться лише однією-трьома завдяки універсальним лещатам, які працюють під різними кутами.

Економія коштів і часу завдяки зменшенню потреби у затискачах

Спрощене обладнання безпосередньо зменшує трудовитрати та відходи матеріалів:

• Зменшення часу затиску : на 50–70% швидше на кожну деталь (Звіт IMTS 2024 про ефективність оснащення)
• Витрати на обладнання : заощадження $2500–$15000 на кожен складний проект шляхом уникнення спеціальних пристосувань
  Точні поворотні столи забезпечують точність позиціонування в межах 5 мікрон під час динамічного переобладнання, що виключає необхідність ручних вимірювань між операціями.

Зменшення часу виконання завдання за рахунок 5-осьового фрезерування завдяки об'єднанню процесів

Коли підприємства поєднують операції свердління, фрезерування та остаточної обробки в одному налагодженні, тривалість виробничих циклів зазвичай скорочується на 30–60%. В авіаційній промисловості також досягнуто вражаючих результатів. Один виробник значно скоротив час очікування після переходу на 5-вісні системи. Для виготовлення найважливіших деталей, необхідних для польотів, які раніше займали дві тижні, тепер потрібно трохи більше тижня. Крім того, економія досягається за рахунок оптимізації руху інструментів під час виробництва. Випробування, проведені компанією Haas Automation, показали, що оптимізація цих траєкторій може прискорити процес на 15–20% лише за рахунок зменшення часу, коли машини рухаються без обробки матеріалу.

Розділ запитань та відповідей

Що таке обробка на 5-осевих станках?

п’ятикоординатна обробка дозволяє ріжучим інструментам рухатися вздовж п’яти різних осей одночасно, забезпечуючи обробку складних форм з будь-якого напрямку.

Як п’ятикоординатна обробка скорочує час на налагодження?

Оскільки більшість деталей можна обробляти всього за одну або дві установки, 5-вимірна обробка значно зменшує потребу в ручному перефіксовуванні, скорочуючи час на налаштування та загальні витрати на виробництво.

Чому 5-вісний CNC вважається більш точним?

5-вісні CNC-верстати використовують передове CAM-програмне забезпечення для оптимізації траєкторій інструментів та дотримання допусків, що забезпечує вищу точність і стабільну якість поверхні при складних геометріях.

Як 5-вимірна обробка впливає на терміни виконання?

Завдяки мінімізації складності фіксації та інтеграції кількох операцій в одній установці, 5-вимірна обробка суттєво скорочує терміни виробництва.