El origen deMecanizado CNC de 5 ejes CNCSe remonta a la primera máquina herramienta CNC desarrollada por John Parsons en la década de 1950. Desde entonces, la tecnología se ha desarrollado para administrar los ejes de movimiento en cinco direcciones a la vez. Los ingenieros simplemente necesitan ingresar la computadora con los bocetos de diseño tridimensionales, y la herramienta puede funcionar como un grabador experto, talando gradualmente el bloque de metal en componentes complejos.
Aunque a menudo se dice que tal máquina es difícil de operar y costosa, su aplicación práctica es mucho más extensa de lo que se imagina. Su verdadera ventaja radica en el hecho de que al completar el mecanizado de ángulos múltiples en una sola sujeción, elimina los errores y las horas de trabajo gastadas en la sujeción repetida.
¿Qué demonios hace que tanto las piezas aeroespaciales como las necesidades diarias puedan producir? ¿Su desafío de trabajo y costos se sobrevalecen? Comencemos desde cero y lo llevamos a volver a aprender esta tecnología que reestructure las reglas del sector manufacturero.
¿Qué es el mecanizado CNC de 5 eje?
La idea detrás del mecanizado de 5 eje es que la herramienta puede moverse en cinco direcciones, dos de las cuales también giran. Este tipo de procesamiento pertenece al proceso de corte y formación de eje múltiple, que se asemeja al uso de la máquina herramienta como un cuchillo de talla para cortar la materia prima metal en unsuperficie lisao estructura compleja paso a paso.
La parte más cómoda es que durante el procesamiento, no hay necesidad de desmontar repetidamente y reajustar las partes como en el enfoque tradicional. La máquina puede regular el ángulo de corte, y lo que es aún más sorprendente es que es capaz de cortar continuos en un solo pase.
Por ejemplo, el mecanizado de piezas de alta precisión, como las palas de la turbina, que en el pasado requirieron siete u ocho operaciones, ahora se puede cortar en rodajas circulares en una máquina herramienta de cinco ejes, duplicando la productividad.
El principio central se puede dividir en tres puntos clave:
(1) movimiento coordinado de cinco vías
La máquina herramienta utiliza una combinación de tres ejes lineales (ejes x/y/z responsables de adelante y hacia atrás, hacia la izquierda y la derecha, y el movimiento hacia arriba y hacia abajo) y dos ejes de rotación (generalmente marcados como ejes de A/C) para permitir que la herramienta se acerque a la pieza de trabajo en cualquier ángulo del espacio. Por ejemplo, al hacer cuchillas de turbina, la herramienta puede cortar verticalmente e inclinarse 45 grados para cortar hacia los lados.
(2) Ventajas del procesamiento que no es de volante
Las máquinas herramientas tradicionales de 3 ejes deben desmontar y ajustar la dirección de la pieza de trabajo muchas veces al procesar piezas complejas, mientras que elSistema de 5 ejeCambia automáticamente la superficie de procesamiento a través del eje de rotación. Al igual que disparar un objeto con una cámara panorámica, no hay necesidad de rotar manualmente el sujeto, y la lente puede capturar todos los ángulos a su alrededor.
(3) precisión de sincronización dinámica
El corte de herramientas y la rotación de la pieza de trabajo se pueden coordinar en tiempo real. Al procesar estructuras especiales como ranuras espirales, el huso avanza mientras la pieza de trabajo gira a una velocidad constante. Los dos se sincronizan a nivel milímetro a través delSistema CNC, y la precisión final de moldeo puede alcanzar 0.005 mm.
¿Cuáles son los componentes clave de un centro de mecanizado CNC de 5 ejes?
1.El estructura principal de la máquina herramienta
Se puede entender como el "esqueleto" del equipo, que generalmente está hecho de estructura de hierro fundido o acero para soportar todas las piezas. Si el marco básico no es lo suficientemente fuerte, es fácil vibrar durante el corte de alta velocidad, lo que eventualmente puede causar desviaciones dimensionales en las partes.
Al seleccionar equipo, 5 ejeServicio de mecanizado CNCEl proveedor se centrará en la rigidez del marco, especialmente cuando procese materiales duros como la aleación de titanio de aviación, se debe usar un marco pesado.
2. La estructura de los cinco ejes de movimiento
¡Este es el núcleo de los cinco eje! La siguiente es una descripción estructural del sistema de movimiento de la máquina herramienta de cinco ejes:
Eje de movimiento | Dirección de movimiento | Descripción de la función |
Eje x | El banco de trabajo se mueve vertical y horizontalmente. | Formando la ruta básica de mecanizado, el eje de movimiento del núcleo esencial para todos los equipos CNC. |
Eje y | Movimiento horizontal perpendicular al eje X. | Coopere con el eje X para expandir el rango de procesamiento del plano y formar la capacidad de procesamiento bidimensional. |
Eje z | La herramienta se mueve verticalmente hacia arriba y hacia abajo. | El control de la precisión de la profundidad de mecanizado afecta directamente la dimensión de profundidad de la cavidad del moho. |
Eje A | Movimiento giratorio alrededor del eje X. | Realice el ajuste del ángulo de la pieza de trabajo para cumplir con los requisitos del mecanizado de superficie inclinado. |
Eje b | Movimiento giratorio alrededor del eje y. | Colabore con el eje A para mejorar las capacidades de procesamiento espacial y expandir el rango de ángulo de trabajo de la máquina herramienta. |
Para procesar una cuchilla de turbina retorcida, la tabla de trabajo gira mientras la herramienta se inclina, y todos los arcos pueden procesarse a la vez sin desmontar repetidamente y ensamblar partes.
3. Sistema de espesor
El sistema de husillo es la unidad central de la máquina herramienta para lograr el procesamiento de corte, y la velocidad puede variar de varios miles a decenas de miles de revoluciones por minuto.
- La alta velocidad es adecuada para un procesamiento fino (como pulir la carcasa de metal de un teléfono móvil).
- El par alto es adecuado para el procesamiento rugoso (como cavar ritmos profundos en piezas de acero).
The selection of this system is directly related to the business capabilities of 5 axis cnc machining center manufacturers, the 12,000rpm spindle of ordinary 3 axis equipment can only handle conventional metal cutting, while the 40,000rpm high-speed spindle configured in the 5 axis linkage machining center can undertake micro-processing orders for precision instruments such asTaladros de huesos médicos.
4. Sistema y software de CNC
El sistema CNC es responsable de convertir los dibujos de diseño en instrucciones de acción de la máquina herramienta, incluidos hardware como paneles de operación y procesadores, así como un software especial de marcas como Siemens.
El software puede planificar automáticamente la ruta de enlace de 5 eje. Por ejemplo, al mecanizar un impulsor, el sistema evitará automáticamente la posición de colisión entre la herramienta y la pieza de trabajo, reduciendo la dificultad del ajuste manual. Este control inteligente permite a los novatos completar el mecanizado de piezas complejas al tiempo que garantiza la precisión del mecanizado.
5. Cambiador de la revista y herramientas de Tool
Para almacenar herramientas y completar el cambio automático durante el mecanizado. El centro de mecanizado CNC de Mini 5 Axis generalmente está equipado con 12-24 herramientas, mientras que el equipo grande se puede ampliar a más de 200 herramientas para satisfacer las necesidades demecanizado de múltiples procesosde partes complejas. Cuando el servicio de mecanizado CNC de 5 ejes acepta pedidos por lotes pequeños, puede ahorrar tiempo cambiando las herramientas rápidamente. Por ejemplo, la aleación de aluminio se realiza por la mañana, y el acero inoxidable se corta directamente por la tarde.
6. Accesorios auxiliares
- Boquilla de refrigerante: rocíe agua o aceite mientras se corta para evitar que el material se sobrecaliente y deformación.
- Conseyor de chips: limpia los restos de metal como una aspiradora para evitar rascar la pieza de trabajo.
- Caso real: una fábrica de dispositivos médicos encontró unaservicio de cinco ejeProveedor para procesar las prótesis articulares, pero la otra parte no ajustó el refrigerante correctamente, y la superficie de acero inoxidable estaba llena de marcas de quemaduras, y todo el lote de piezas fue desechada.
¿Cómo establecer el sistema de coordenadas comúnmente utilizado en el mecanizado de cinco ejes?
1. Determine la posición de punto cero mecanizado
- Toque la superficie de la pieza de trabajo con un instrumento o sonda de configuración de herramientas para encontrar la posición que desea usar como punto cero (como la esquina o el centro de la pieza de trabajo).
- Cuando JS procesa palas de turbina, nuestros ingenieros generalmente establecen el centro de la superficie inferior de la raíz de la cuchilla como punto cero.
2. Datos de ingreso al sistema de control
- Seleccione G54 (o G55, G56) en el panel de operación de la máquina herramienta y complete las coordenadas de punto cero medidas (valores x/y/z).
- Nota: Si se trata de una máquina herramienta de cinco ejes con un plato giratorio, también debe ingresar el valor del ángulo inicial del eje de rotación (eje A/C).
3.Deal con la influencia del eje de rotación
- Durante el mecanizado de 5 eje, la pieza de trabajo puede ser volteada por el plato giratorio, lo que hace que el punto cero se mueva.
- Solución: une el sistema de coordenadas y el eje de rotación en el software de programación y deje que el sistema compense automáticamente la posición.
4.Verifique el sistema de coordenadas
- Ejecute el programa vacío para observar si la herramienta está cerca de la pieza de trabajo como se esperaba. ¡No lo cortes directamente!
- Nuestros consejos: levante el eje Z 50 mm antes de intentarlo nuevamente, y no se preocupe si se bloquea.
5. Sobre entre múltiples sistemas de coordenadas
Si la misma pieza de trabajo debe procesarse en múltiples áreas, despuésConfiguración G54, Repita los pasos anteriores para establecer otro punto cero para G55.
Escenarios aplicables: por ejemplo, al procesar cavidades y localizar agujeros en un molde al mismo tiempo, el uso de diferentes sistemas de coordenadas ahorra la necesidad de volver a calibrar la herramienta.
5 eje versus 3 eje: ¿Cómo distinguir?
1. Diferencia de Core
Las máquinas herramientas de 3 eje son como pintores de coordenadas precisas, y solo pueden mover herramientas en tres direcciones lineales (delantera y posterior, izquierda y derecha, y arriba y abajo) de X/Y/Z. Sobre esta base, las máquinas herramientas de 5 eje tienen dos ejes de rotación más (generalmente marcados como ejes A/B), lo que es equivalente a equipar la herramienta con juntas mecánicas, lo que permite inclinarse libremente durante el corte.
Comparación de dimensiones | 3 eje mecanizado | 5 eje mecanizado |
Eje de movimiento | Eje lineal x/y/z. | Agregue el eje de rotación A/B. |
Complejidad de procesamiento | Superficie plana/simple. | Estructuras tridimensionales complejas como las cuchillas de la turbina. |
Necesidades de intervención humana | Cada lado del procesamiento requiere volteo manual de la pieza de trabajo. | Corte de ángulo múltiple completamente automático. |
Error de precisión | ± 0.1 mm. | ± 0.02 mm. |
Costo típico | $ 70,000- $ 210,000. | $ 420,000+. |
2. Selección de escenas aplicables
Elija 3 eje: adecuado para un presupuesto limitado (el precio del equipo es 30% -70% más barato), procesando piezas de ranura plana/poco profunda (como conchas de teléfonos móviles), oProducción de lotes pequeños(Sin programación compleja).
Elija 5 eje: cuando se encuentre con estructuras de cavidad profunda (como bloques de cilindros del motor), superficies curvas de forma especial (implantes de dentadura postiza) o requisitos de precisión ultra altos (rodamientos aeroespaciales), los cinco ejes pueden completar el proceso que las herramientas de máquinas tradicionales requieren 5-6 calambos de una vez.
3.eficiencia y saldo de costos
Aunque el precio de compra de las máquinas herramientas de 5 eje es más alto, sus características de procesamiento continuo pueden ahorrar más del 60% de las horas de trabajo cuando procesan piezas complejas comomoldes automotrices. Por ejemplo, para fabricar impulsores de turbocompresores de aleación de aluminio, los tres ejodos requieren calibraciones manuales de 7 días + 3, mientras que los cinco ejes solo tardan 2 días en completarse completamente automáticamente.
¿Qué industrias dependen más de la tecnología de procesamiento CNC de 5 eje?
1. Industria médica
- Características de la demanda: los implantes humanos (como las articulaciones y las placas óseas) deben adaptarse perfectamente a la estructura anatómica del paciente, con requisitos de precisión comparables al grosor de un cabello (tolerancia ± 0.01 mm), y los materiales deben ser biocompatibles y tener una superficie lisa.
- La ventaja de los servicios de mecanizado CNC de 5 eje de JS: podemos procesar superficies complejas de una sola vez y proporcionar un procesamiento de procesamiento completo desde articulaciones de aleación de titanio hasta implantes óseos porosos en función de las necesidades personalizadas de los pacientes. Una sola sujeción puede completar el grabado de superficies de forma especial, evitando múltiples ajustes en los procesos tradicionales.
- Aplicaciones típicas: estructura de bola y zócalo de juntas de cadera artificiales, superficie porosa de dispositivos de fusión espinal y canales de precisión de instrumentos quirúrgicos mínimamente invasivos.
2. Industria electrónica
- Solución de punto de dolor: los productos electrónicos buscan delgadez y ligereza, pero los componentes pequeños como los disipadores de calor e interfaces de chips requieren extremadamente altosrequisitos de precisión(por ejemplo, la tolerancia de las ranuras de la tarjeta SIM del teléfono móvil debe ser inferior a 0.05 mm).
- Especificaciones técnicas de JS: los cementeros curvos curvos de las conchas de aluminio y las ranuras de tarjetas internas se pueden mecanizar en paralelo por nuestras máquinas herramientas de cinco eje, e incluso los orificios de posicionamiento de la placa de circuito están grabados en la superficie del metal para evitar un error de conexión de procesos múltiples.
- Productos de muestra: cuerpo de metal integrado por computadora portátil, radiador de estación base 5G, portador de obleas de semiconductores.
3. Procesamiento consultado
- Subvertir Tradición: en el pasado, la prueba manual tomó 2-3 semanas. El CNC de 5 eje puede transformar diseños complejos (como prototipos establecidos por engranajes) en objetos físicos en 48 horas, y se pueden manejar materiales que van desde plástico hasta fibra de carbono.
- Valor central de JS:Nuestros ingenierospuede verificar rápidamente la viabilidad de las estructuras de forma especial. Por ejemplo, los modelos de arcilla de automóvil se actualizan directamente a piezas funcionales de metal comprobables, acortando el ciclo de desarrollo en un 60%.
- Casos típicos: moldeo único de juntas plegables de drones y restauración precisa de superficies oclusales de dentadura postiza personalizada.
4.Aeraespacial
- Requisitos finales: la reducción de peso de la hoja del motor de la aeronave de 1 gramo, toda la máquina ahorra 2 toneladas de combustible por año. Los soportes satelitales deben ser livianos y resistentes a la radiación, y la estructura de optimización topológica es tan compleja como una red vascular.
- Umbral de servicio de mecanizado CNC de 5 eje: hemos pasado la certificación AS9100 Aviation y podemos proporcionar un procesamiento a nivel de micrones para componentes clave como cámaras de combustible del motor de cohetes, e incluso alcanzar fresado en lugar de moler, moliendo directamente un efecto espejo (ra≤0.1 μm).
- Productos procesados por nuestra empresa: boquillas de combustible de naves espaciales (precisión de hasta 1 micras), perfil aerodinámico curvado de ala, canal de enfriamiento de la boquilla de motor de cohete.
¿Cómo reducir el costo del mecanizado de 5 ejes?
1.Pay Atención al precio de las máquinas herramientas
El precio de las máquinas herramientas CNC de cinco eje está influenciado por múltiples factores, con modelos regulares que suelen costar cientos de miles de dólares, mientras que las configuraciones de alta gama pueden exceder millones de dólares. Esta fluctuación de precios depende principalmente del posicionamiento de la marca, el rango de procesamiento, la configuración técnica y el grado de automatización.
Tomando el equipo de tamaño mediano como ejemplo, la cita básica del modelo se concentra en el rango de 100,000 a 200,000 dólares estadounidenses, pero si es necesario expandir la carrera de procesamiento o agregar módulos de monitoreo inteligente, el costo total puede duplicarse.
Vale la pena señalar que las empresas en el campo CNC Meckining de 5 eje UK tienden a elegir modelos equipados con sistemas de compensación térmica, que pueden corregir automáticamente las deformaciones causadas por la temperatura ambiental y son particularmente adecuados para la alta precisiónfabricación de moho.
2. Composición de costos de Core
La fundición de la máquina herramienta es de aproximadamente el 25% -30% de la inversión total. Esta parte tiende a adoptar el proceso de fundición de arena de resina para exhibir una mejor capacidad de absorción de choque. Sin embargo, en lo que respecta a lo que realmente afecta el costo, está vinculado al componente central del sistema de control de movimiento. Este riel de guía de rodillos de precisión importado podría ser tres veces el precio del nacional, pero puede mantener la precisión de posicionamiento repetido en un establo de ± 0.003 mm.
Para aquellos que actualmente están considerando el Centro de mecanizado CNC de 5 Axis a la venta en los últimos tiempos, tome nota. La tasa premium del equipo de segunda mano para el equipo equipado con la mesa giratoria de tracción directa suele ser más del 15%, ya que puede girar a 800 °/s, lo que mejora enormemente la eficiencia deprocesamiento de superficie.
3. Selección del sistema de software
El sistema de control con función de mecanizado adaptativo es aproximadamente un 20% más caro que la versión básica, pero puede optimizar automáticamente los parámetros de corte y extender la vida útil de la herramienta en un 30%. Si se agrega un sistema automático de cambio de herramienta (como una revista de herramientas de 24 estaciones), el costo del equipo aumentará en 80,000-120,000 dólares estadounidenses, pero este tipo de configuración puede acortar la herramienta que cambia el tiempo para la producción en masa a menos de 10 segundos.
Según las estadísticas de la Asociación Británica de Manufactura, el costo de agregar un brazo de robot a un dispositivo de 5 eje con un diseño modular es un 40% más bajo que comprar directamente toda la máquina.tiempos de sujeción.
Por ejemplo, al mecanizar las palas del motor de la aeronave, el proceso tradicional requiere cinco procesos, mientras que el equipo de cinco ejes se puede completar con una sola sujeción, que no solo ahorra el 70% del tiempo auxiliar, sino que también controla la tasa de chatarra por debajo del 0.05%. Para piezas de precisión con un precio unitario de más de 1,500 libras, esto significa que se pueden evitar casi 10,000 libras de pérdidas de materiales por cada 1,000 piezas producidas.
4. Sugerencias de control de costo
- Estrategia de mezcla de componentes y coincidencia: la aleación de aluminio liviano se usa para estructuras que no contienen carga, y los componentes de transmisión clave conservan las configuraciones importadas.
- Aproveche la oportunidad de comprar: algunos fabricantes de equipos británicos lanzan descuentos por tiempo limitado al final del trimestre. En un reciente evento de Centro de Mecanizado CNC de 5 eje para la venta, el precio del modelo estándar ha disminuido en un 12%.
- Inteligencia basada en fase: inicialmente configure el sistema de sensor básico y conéctese gradualmente a la plataforma Internet de las cosas en la etapa posterior.
- Modelo de colaboración regional: seleccione varios mecanizos CNC de 5 eje adecuados cerca de las empresas para construir conjuntamente un centro de tecnología y compartir el derecho de usar equipos de alto valor.
¿Cómo elegir el servicio correcto de mecanizado CNC de 5 eje?
1. Perspectar el hardware del equipo
Pregunte directamente al fabricante para qué marca de máquinas herramientas (como DMG de Alemania y Mazak de Japón) para el que se utiliza el equipo y cuántos años se ha utilizado el equipo. Como unfabricante establecidoPor lo general, tenemos más de 10 centros de mecanizado CNC de 5 ejes, que pueden aceptar grandes órdenes y órdenes urgentes al mismo tiempo.
Concéntrese en verificar la velocidad del huso (al menos 12,000 rpm) y la precisión de posicionamiento (preferiblemente dentro de ± 0.005 mm). Las configuraciones de la máquina para procesar la aleación de aluminio y la aleación de titanio son muy diferentes.
2. Fuerza técnica de prueba
Requiere ver casos de procesamiento de partes similares, como superficies articulares de dispositivos médicos o impulsores de aviación. Proporcionaremos un video del proceso de procesamiento e incluso le permitiremos ver cómo nuestro taller maneja la tolerancia ultra precisión de ± 0.01 mm en el sitio.
3. Flexibilidad del servicio de comprobación
Velocidad de respuesta de prueba: envíe un dibujo simple para ver cuánto tiempo llevará obtener una cotización, yEquipo profesional de JSComentarios en los que se planificará el plan dentro de las 24 horas.
Solicite la cantidad mínima de pedido. También proporcionamos servicios de personalización de procesamiento por lotes pequeños y grandes. Incluso si los dibujos son complejos, podemos responder dentro de 24.
4. Calcule el costo integral
Es necesario verificar los detalles de los costos proporcionados por el proveedor y prestar especial atención a la cantidad de procesos de inspección de calidad y si hay cargos adicionales por el diseño de herramientas.
Confirme los costos ocultos antes de firmar un contrato: por ejemplo, cuánto dinero adicional se requiere para materiales especiales (como Peek Plastic), y si hay un cargo adicional por modificar los dibujos.
Resumen
La tecnología de mecanizado CNC de 5 eje tiene ventajas en la fabricación de piezas complejas, especialmente en el control preciso de los detalles de la pieza y los efectos del tratamiento de la superficie. Aunque cuesta más comprar equipos queequipo de procesamientoAl principio, en realidad es bastante rentable después de usarlo durante mucho tiempo. El tiempo de procesamiento se puede acortar mucho, la tasa calificada de las piezas producidas también es alta, y hay menos casos de reelaboración y reparación más tarde, y el costo total se puede reducir en realidad.
En el proceso de actualización de la industria manufacturera, muchas compañías encuentran dificultades técnicas que en realidad están relacionadas con la precisión del procesamiento. Las empresas necesitadas pueden contactarJS Company. ¡Brindamos consulta de solución de procesamiento gratuita y le enviamos rápidamente sugerencias de producción personalizadas!
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Nuestra fábrica está equipada con más de 100 centros de mecanizado de 5 ejes de última generación, certificado ISO 9001: 2015. Proporcionamos soluciones de fabricación rápidas, eficientes y de alta calidad a los clientes en más de 150 países de todo el mundo. Ya sea que se trate de una producción de pequeño volumen o una personalización a gran escala, podemos satisfacer sus necesidades con la entrega más rápida dentro de las 24 horas. elegirTecnología jsEsto significa eficiencia de selección, calidad y profesionalismo.
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Preguntas frecuentes
1. ¿Qué significa específicamente el enlace del eje?
El enlace de cinco ejes se refiere al movimiento sincrónico del eje lineal X/Y/Z y el eje giratorio A/B, de modo que la herramienta puede mantener continuamente el ángulo de corte óptimo y lograr una sujeción única y formación de superficies curvas complejas.
2. ¿Cómo es mucho más caro el equipo que el eje 3?
El precio del equipo de cinco ejes suele ser de 3 a 5 veces mayor que el de los tres ejes, alrededor de 210,000-700,000 dólares estadounidenses, dependiendo de la precisión de la configuración.
3. ¿Por qué es adecuado para procesar las cuchillas del impulsor?
El enlace de 5 eje puede ajustar el ángulo de la herramienta, completar la superficie curva compleja y el procesamiento de la pared delgada del impulsor en una sola sujeción, garantizar la precisión y evitar la interferencia.
4. ¿Qué habilidades necesitan los operadores?
La operación de 5 eje requiere la capacidad de dominar la programación de CNC, la depuración del sistema, la gestión de herramientas, la prevención de colisiones y el análisis de dibujo 3D.