Servizi di lavorazione CNC a 5 assi: guida completa e soluzioni

I servizi di lavorazione CNC a 5 assi possono risolvere numerose difficoltà nella lavorazione di parti complesse. La lavorazione CNC a 3 assi convenzionale diventa insufficiente quando il progetto prevede superfici complesse, caratteristiche multi-angolo o caratteristiche integrate complesse.

Eseguire tutte le lavorazioni in un unico piazzamento e garantire così una libertà geometrica che rasenta l'infinito : questo è il potenziale rivoluzionario offerto dalla lavorazione CNC a 5 assi. Tuttavia, per utilizzare questa tecnologia altamente avanzata in modo efficiente, è necessario affrontare una serie di sfide sistemiche, dalle strategie di programmazione alla prevenzione delle collisioni e alla gestione dei costi.

Questa guida unisce l'esperienza di JS Precision nel fornire un'analisi approfondita dei principali vantaggi, della logica di precisione e della filosofia di progettazione dei servizi di lavorazione CNC a 5 assi e svela come collaborare con un fornitore di livello veramente esperto per trasformare i vostri progetti più ambiziosi in una realtà affidabile.

Riepilogo delle risposte chiave

Punti chiave:

• Il valore principale della lavorazione a 5 assi risiede nella "integrazione complessa", in quanto consente di ottenere tempi di serraggio più brevi, una maggiore precisione delle superfici complesse e la capacità di elaborare superfici complesse, il che la rende la soluzione di lavorazione più avanzata.
• Il successo inizia con la "progettazione della producibilità": la collaborazione tempestiva con i fornitori per l'analisi DFM è fondamentale per ottimizzare i processi, evitare insidie nella programmazione e controllare i costi.
• Nell'analisi DFM: la precisione deriva dalla qualità del sistema, non dal numero di assi. Un centro di lavoro a 5 assi ad alta precisione con elevata stabilità e rigorosi requisiti di processo sono le basi per garantire componenti CNC a 5 assi ad alta precisione.
• Selezione del partner = selezione in base all'esperienza. La cosa più importante è valutare casi di successo su progetti comparabili (come il braccio robotico a 5 assi) piuttosto che confrontare semplicemente i costi.

Perché scegliere 5 assi? Guida pratica e soluzioni di JS Precision

JS Precision vanta una vasta esperienza nel settore della lavorazione CNC a 5 assi da 15 anni, con oltre 5.000 clienti in 12 settori chiave: aerospaziale, medicale e nuove energie, tra gli altri.

Il nostro lavoro ha incluso la progettazione di carrelli di atterraggio integrati per aziende leader mondiali nel settore dei droni, la lavorazione di impianti con una precisione fino a 0,005 mm per aziende produttrici di dispositivi medici e la produzione in serie di bracci robotici a 5 assi in lega di titanio. In uno dei nostri progetti di componenti aerospaziali, siamo persino riusciti a ridurre il peso del 35%, eseguendo 200.000 test di fatica senza guasti.

Il nostro team ha lavorato su oltre 100.000 disegni di parti complesse, affrontando numerose sfide in vari settori, come la lavorazione di cavità profonde, problemi di deformazione e prevenzione delle collisioni.

Questa guida non è una raccolta di teorie e opinioni, ma piuttosto il riassunto delle esperienze accumulate attraverso migliaia di progetti di successo, dopo aver verificato ogni raccomandazione attraverso la realtà.

Lo standard ISO, ISO 10791-1:2015 Fresatrici CNC e centri di lavoro - Verifica della precisione - Parte 1: Precisione geometrica, è la base della calibrazione della precisione delle macchine a 5 assi ed è anche uno degli standard più importanti che seguiamo per garantire la precisione della macchina.

Cerchi una soluzione rapida per le tue esigenze di lavorazione CNC a 5 assi per componenti complessi? Condividi subito con noi i requisiti e le specifiche tecniche dei tuoi componenti e ti forniremo un report di fattibilità GRATUITO e un piano di processo personalizzato per rendere le lavorazioni complesse più semplici e affidabili!

Perché scegliere la lavorazione CNC a 5 assi per parti complesse?

La lavorazione CNC a 5 assi è molto più della semplice integrazione di due assi rotanti, perché rivoluziona e rimodella i concetti legati alla libertà di progettazione e produzione, che in precedenza rendevano inefficiente la lavorazione di parti complesse.

Vantaggio fondamentale 1: la conquista definitiva della complessità geometrica

• Lavorazione continua di superfici complesse: finitura di giranti e componenti di turbine in un'unica operazione, senza segni di lavorazione, rendendo superflui i successivi lavori di rettifica.
• Formazione di caratteristiche multi-angolo: riduce la necessità di più passaggi di serraggio, come richiesto per fori angolati, smussi e così via.

Vantaggio fondamentale 2: miglioramento totale di qualità, efficienza e capacità

• Salto di precisione: riduce il posizionamento ripetitivo, elimina l'accumulo di errori e garantisce un salto di precisione di oltre il 30%, rispetto al metodo convenzionale.
• Rivoluzione dell'efficienza: migliora la postura dell'utensile grazie all'impiego di utensili rigidi a tagliente corto. Consente di completare grandi volumi di taglio con una riduzione del tempo di ciclo del 40-60%.
• Supera la zona proibita: lavora facilmente cavità profonde e giunzioni strette che non possono essere raggiunte con la fresatrice a tre assi, senza dover smontare le parti.

Precision Unveiling: quali standard seguono i componenti CNC a 5 assi ad alta precisione?

La precisione nella produzione di componenti CNC a 5 assi è sempre stata una procedura ingegneristica sistematica che coinvolge macchine utensili, processi, ambienti e misurazioni, in cui ogni fattore influenza il risultato.

Due sistemi fondamentali che hanno dimostrato di influenzare la precisione

• Precisione intrinseca della macchina utensile: grazie alla dipendenza dalla funzione RTCP per percorsi utensile precisi, gli assi lineari e rotativi hanno una precisione a livello di micron , con deformazione dovuta alla temperatura corretta tramite compensazione termica.
• Stabilità della catena di processo: la scorrevolezza del percorso utensile influenza le superfici, mentre i parametri di taglio corrispondenti e gli elementi di fissaggio razionali assorbono le vibrazioni.

Consegna di precisione verificabile

• Certificazione standard: rispetto rigoroso delle specifiche ASME Y14.5 o ISO 1101 , in conformità con i sistemi ISO 9001/AS9100, insieme a report di ispezione completi.
• Tecniche di ispezione: utilizzo di CMM ad alta precisione e laser tracker per verificare dimensioni complesse nello spazio.

Figura 1 Misurazione della precisione di un pezzo lavorato a CNC a 5 assi con Zeiss CMM.

Quali materiali complessi possono essere lavorati dai servizi professionali di lavorazione CNC a 5 assi?

Il vantaggio principale dei servizi di lavorazione CNC a 5 assi offerti non riguarda solo la lavorazione di forme complesse, ma anche la lavorazione di diversi materiali difficili da lavorare, in base ai requisiti richiesti dal settore.

Strategie per la lavorazione di metalli e leghe ad alte prestazioni utilizzando 5 assi

• Leghe aerospaziali: materiale in lega di titanio Ti-6Al-4V ad alta resistenza e bassa conduttività termica per ridurre il calore generato durante il taglio, il raffreddamento ad alta pressione e la lavorazione cicloidale.
• Acciaio per stampi: quando si lavorano stampi a cavità profonda come H13, la sporgenza ottimale dell'utensile aiuta a ottenere la precisione della parete laterale e la finitura superficiale.

Lavorazione di materiali non metallici e compositi

• Non metalli e compositi: nel caso di materie plastiche ingegnerizzate e CFRP, con tendenza a formare delimitazioni e sbavature, si esegue una lavorazione di qualità superiore con l'ausilio di utensili specializzati e dispositivi di adsorbimento sotto vuoto.

Strategie di adattamento della lavorazione a 5 assi per materiali comuni

Hai bisogno di lavorare materiali "difficili da lavorare"? Facci sapere quali materiali hai e cosa devi lavorare: possiamo personalizzare la nostra soluzione con i nostri "servizi di lavorazione CNC a 5 assi" per consentirti di accedere a componenti certificati AS9100D .

Come evitare in modo radicale le collisioni nelle complesse lavorazioni CNC a 5 assi?

Le collisioni rappresentano il rischio più rilevante nella lavorazione CNC a 5 assi. Possono danneggiare utensili e pezzi. Anche la macchina utensile può danneggiarsi. Prevenire è meglio che curare.

Diverse misure di sicurezza a livello software:

• Simulazione CAM all'avanguardia, che utilizza il software Vericut per simulare il movimento su una fresatrice CNC a un livello paragonabile alla programmazione di macchine CNC, al fine di analizzare potenziali interferenze.
• Modello di strumento VM: creazione di repliche con precisione 1:1 per il centro di lavorazione a 5 assi in base ai suoi movimenti strutturali e di corsa.

Gestione dei processi e in loco:

• Libreria di serraggio standardizzata: utilizzo della verifica simulata di dispositivi standard per ridurre al minimo le possibilità di collisioni con dispositivi personalizzati.
• Procedura di taglio di prova: il primo taglio del componente viene eseguito a velocità inferiori e sotto la supervisione di ingegneri senior.

Figura 2 I programmatori devono imparare a utilizzare i parametri di controllo delle collisioni, che limitano l'angolo di inclinazione e la direzione dello strumento.

Come controllare il budget con i servizi di lavorazione CNC a 5 assi?

Godere dell'efficienza e della precisione dei servizi di lavorazione CNC a 5 assi non significa necessariamente dover pagare cifre elevate. Tutto dipende dalla capacità di trovare la soluzione giusta e più efficiente, e non necessariamente la più economica.

Ottimizzazioni che implicano una scelta decisiva

• Servizi di consulenza DFM (Design for Manufacturability): i nostri ingegneri ottimizzano i raggi di raccordo dei pezzi, gli angoli di sformo e i rapporti di aspetto, riducendo le aree che richiedono utensili da taglio extra lunghi o lavorazioni estremamente inefficienti.
• Progettazione dell'integrazione delle parti: in collaborazione con i vantaggi integrati della lavorazione CNC a 5 assi, più parti di assemblaggio vengono integrate in un'unica unità per ridurre i costi e i pesi di assemblaggio.

Programmazione e ottimizzazione dei processi

• Strategia di processo ibrida: combina in modo ottimale la lavorazione con posizionamento 3+2 e la lavorazione simultanea a 5 assi in base alle varie aree del pezzo per garantire una maggiore efficienza senza compromettere la precisione.
• Ottimizzazione del percorso utensile: utilizzo di tecniche di fresatura ad alta velocità con sovrapposizioni di passi più piccole, velocità del mandrino più elevate e velocità di avanzamento più elevate, che hanno portato a una migliore qualità delle superfici con tempi di lavorazione ridotti.

Qual è la differenza essenziale tra un eccellente centro di lavoro a 5 assi e uno tradizionale a tre assi?

Le macchine utensili sono la base della lavorazione a 5 assi. I centri di lavoro specializzati a 5 assi sono molto diversi dalle macchine utensili a 3 assi con accessori rotanti in termini di capacità, precisione e rigidità.

Rigidità strutturale e sistema di azionamento

• Tecnologia di controllo del movimento e di azionamento: la struttura in ghisa integrata è più rigida e precisa rispetto ad altre dotate di tavola rotante, mentre i motori di coppia garantiscono movimenti rapidi, elevata precisione e funzionamento senza manutenzione.
• Sistema CNC: i sistemi CNC di fascia alta sono dotati della capacità di eseguire operazioni a 5 assi in combinazione con l'uso di un reticolo circolare, feedback a circuito chiuso nei sistemi Heidenhain e Siemens 840D.

Sistema CNC ed ecosistema software

• Sistema CNC di fascia alta: i sistemi CNC di fascia alta come Heidenhain e Siemens 840D supportano funzionalità native avanzate a 5 assi, che si concentrano su capacità di controllo avanzato e compensazione migliorate.
• Sistema di feedback a circuito chiuso: le griglie circolari ad alta precisione sugli assi rotanti consentono un feedback accurato sulla posizione del movimento, garantendo la vera precisione del sistema di feedback a circuito chiuso.

Vuoi saperne di più sulle condizioni di utilizzo di un centro di lavoro a 5 assi ? Chiama la nostra hotline e comunicaci le tue esigenze: ti forniremo un suggerimento gratuito sulla configurazione della macchina.

Guida alla progettazione: come rendere il tuo modello CAD naturalmente adatto alla produzione di parti CNC a 5 assi?

I bravi progettisti capiscono l'intersezione tra funzionalità e capacità di produzione, utilizzando i modelli CAD creati nella produzione di parti CNC a 5 assi.

Regole d'oro del disegno geometrico

• Non avere angoli acuti inaccessibili , prevedere raccordi accessibili all'utensile.
• Considerare il rapporto lunghezza-diametro degli utensili, prevedere spazio nelle cavità profonde oppure optare per pareti laterali rastremate.
• Sfrutta gli elementi standard per ridurre al minimo l'uso di attrezzature specializzate.

Prodotto per precisione ed efficienza

• Fornire un mezzo per stabilire un sistema di riferimento che possa essere facilmente allineato e misurato.
• Ottimizzare il design delle nervature a parete sottile per evitare vibrazioni o deformazioni durante la lavorazione.

Figura 3: La lavorazione CNC a cinque assi offre una maggiore flessibilità nella modellazione dei componenti. È quindi possibile progettare componenti più complessi senza preoccuparsi delle difficoltà di produzione.

Quali sono le sfide uniche che si incontrano nella produzione di un braccio robotico a 5 assi con elevate prestazioni dinamiche?

Un braccio robotico a 5 assi si caratterizza per leggerezza, rigidità e cavità interne complesse. Si può dire che questi elementi costituiscano l'essenza stessa della capacità di lavorazione a 5 assi, in quanto pongono compiti piuttosto complessi in ambito produttivo.

Sfide di struttura integrata e leggerezza

• Integrazione e riduzione del peso: attraverso la progettazione ottimizzata della topologia delle nervature biomimetiche, si realizza l'integrazione tra riduzione del peso e rigidità , mentre i complessi canali di flusso lavorati in un unico pezzo eliminano le perdite.
• Precisione ed equilibrio dinamico: i fori dei cuscinetti dei giunti devono avere tolleranze geometriche a livello di micron, mentre il bilanciamento della massa delle parti rotanti smorza le vibrazioni ad alte velocità.

Equilibrio tra precisione e prestazioni dinamiche

• Controllo di precisione delle interfacce di accoppiamento chiave: la tolleranza geometrica dei fori di montaggio dei cuscinetti del giunto deve essere controllata in valori micron, altrimenti ostacolerà la flessibilità e la precisione del braccio robotico a 5 assi .
• Considerazioni sull'equilibrio dinamico: nelle parti rotanti sarà necessario ottenere masse uguali e l'ottimizzazione dell'equilibrio dinamico dovrà essere effettuata durante la progettazione e la produzione, per evitare vibrazioni durante il movimento ad alta velocità.

Vuoi superare le sfide legate alla produzione di un braccio robotico a 5 assi? Ti invitiamo a discutere con noi le tue esigenze.

Caso di studio: come la lavorazione a 5 assi può ridurre il peso del 35% e migliorare la resistenza del carrello di atterraggio di un veicolo aereo senza pilota

Essendo uno dei componenti strutturali che sopportano i carichi, è necessario che il carrello di atterraggio dei droni sia leggero e al contempo estremamente resistente. Le tecnologie convenzionali non sono in grado di fornire tutte queste proprietà contemporaneamente.

Il collo di bottiglia del progetto originale: il dilemma tra prestazioni e costi causato dall'assemblaggio multicomponente

La soluzione convenzionale utilizza la saldatura e l'assemblaggio di leghe di alluminio, per un totale di 28 parti autonome che pesano 2,1 kg.

Principali punti critici: le saldature presentano problemi di cricche dopo test di atterraggio superiori a 50.000 cicli. L'assemblaggio di varie parti comporta errori cumulativi superiori a ±0,3 mm , con conseguenti problemi di affidabilità funzionale del sistema di spiegamento e decollo. L'assemblaggio di un set richiede 4 ore.

Soluzione integrata a 5 assi di JS Precision: ristrutturazione del design e produzione di precisione

• Lato progettazione: utilizzeremo l'ottimizzazione topologica e la progettazione generativa per riutilizzare il componente strutturale primario e creare un modello complessivamente leggero realizzato in lega di titanio (Ti-6Al-4V) e nervature biomimetiche.
• Fine della produzione: grazie all'utilizzo della lavorazione CNC a 5 assi , è possibile fresare superfici complesse, superfici di montaggio dalla forma irregolare e fori di riduzione del peso in un'unica configurazione con conformità geometrica al 100%.

Risultati quantitativi: balzo in avanti nelle prestazioni e ottimizzazione dei costi del ciclo di vita

• Integrazione: combinando progettazione e lavorazione, il numero di pezzi si riduce da 28 a solo 1, senza errori di assemblaggio.
• Riduzione del peso: il peso è stato ridotto a 1,37 kg, con una notevole riduzione del peso del 35%, aumentando così il tempo di resistenza del
• Elevata affidabilità: durata del test di fatica > 200.000 cicli, affidabilità > miglioramento del 300%.
• Elevata efficienza: il tempo di assemblaggio è stato ridotto a 0,5 ore per set, l'efficienza è stata migliorata dell'85% e i costi sono stati notevolmente ridotti.

Anche tu sei interessato a realizzare un'innovazione in termini di prestazioni per i tuoi componenti? Comunicaci le tue esigenze e i tuoi punti deboli e realizzeremo una soluzione di lavorazione CNC a 5 assi personalizzata per te, apportando innovazioni in termini di riduzione del peso, miglioramento dell'efficienza e riduzione dei costi, aumentando la competitività dei tuoi prodotti.

Figura 4 Carrello di atterraggio del drone

Perché affidarsi ai servizi di lavorazione CNC a 5 assi di JS Precision?

La decisione di affidarsi a un fornitore di servizi di lavorazione CNC a 5 assi si basa sulla realizzazione del suo potenziale tecnologico. JS Precision vanta una vasta esperienza e un servizio di assistenza affidabile.

Dalle attrezzature tecniche ai think tank dei talenti

Disponiamo di un gruppo di macchine utensili di fascia alta a ciclo completamente chiuso , con funzionalità di azionamento diretto e correzione termica per garantire la stabilità della lavorazione, oltre a un team di ingegneri di alto livello dedicati ai servizi tecnici che coinvolgono l'intera catena tecnica, dalla progettazione alla produzione di massa.

Cultura della qualità e garanzia del progetto

Implementiamo il ciclo chiuso di qualità digitale con piena tracciabilità dei dati . I nostri project manager monitorano inoltre ogni progetto complesso per garantire una comunicazione fluida al momento della consegna.

Domande frequenti

D1: Qual è la dimensione minima del lotto per la lavorazione a cinque assi? Può essere utilizzata per applicazioni di prototipazione?

La prototipazione può essere realizzata con lavorazioni meccaniche a 5 assi. Ci concentriamo sulla prototipazione e sulla produzione in piccole e medie serie, a partire dalla produzione di singoli pezzi. Nella prototipazione complessa , la lavorazione meccanica a 5 assi aiuta a completare il progetto in tempi più rapidi, senza dover assemblare e mettere a punto vari componenti semplici.

D2: Quale finitura superficiale si può ottenere con la lavorazione a 5 assi?

Grazie all'ausilio di tecniche di finitura rapida e prestazioni stabili delle macchine utensili, il valore Ra usuale della qualità della finitura superficiale per la lavorazione a 5 assi può raggiungere 0,4-0,8 μm e, in determinate condizioni, è possibile garantire una qualità ancora migliore per soddisfare i requisiti dei pezzi di precisione.

D3: Quali sono le dimensioni massime e minime dei componenti a 5 assi con cui sei in grado di lavorare?

Le nostre capacità di lavorazione a 5 assi spaziano dalla produzione di micro placche ossee medicali di dimensioni millimetriche alla lavorazione di componenti strutturali aerospaziali fino a 2000 mm di diametro. Alcune dimensioni devono essere verificate tramite disegni e capacità della macchina.

D4: C'è una differenza significativa nei costi o nei tempi di consegna per la lavorazione a 5 assi di parti in alluminio e acciaio?

La variazione è piuttosto ampia. Rispetto alla lavorazione di componenti in acciaio e leghe di titanio, la lavorazione di componenti in alluminio richiede tempi più rapidi ed è molto più economica. Sarà necessaria una valutazione concreta della soluzione, tenendo conto delle proprietà del materiale.

D5: Quali misure adottate per garantire la coerenza tra il modello CAD e il pezzo lavorato su superfici curve complesse?

Garantiamo che il livello di precisione raggiunto durante il processo di lavorazione sia ottenuto attraverso una precisa programmazione CAM , combinata con prestazioni altamente dinamiche della macchina utensile. Inoltre, adottiamo la misurazione in macchina o la post-elaborazione del confronto delle coordinate tramite scansione per garantire la coerenza tra il pezzo lavorato e il modello CAD.

D6: Come gestireste il problema della rimozione dei trucioli e del raffreddamento nei componenti con cavità profonde?

Utilizziamo utensili con raffreddamento interno e un sistema di raffreddamento ad alta pressione, in cui l'acqua viene immessa attraverso il centro del mandrino. Il percorso utensile è inoltre progettato in modo da favorire l'asportazione del truciolo, evitando così la rottura dell'utensile dovuta allo sviluppo di calore e all'intrappolamento dei trucioli.

D7: Come posso verificare se il mio ruolo è adatto alla lavorazione a 5 assi?

L'idoneità del componente alla lavorazione a 5 assi dipende dalla presenza di più processi di serraggio, di elementi inclinati, di superfici curve complesse o di un'estrema leggerezza. Da parte vostra, siete invitati a inviarci i disegni per una valutazione professionale.

D8: Ho intenzione di realizzare una lavorazione a 5 assi. Cosa devo fare per prima cosa?

Nella fase iniziale di avvio di un progetto di lavorazione a 5 assi, è possibile inviarci un modello 3D in STEP/IGES e alcuni requisiti tecnici di base in termini di materiale, quantità e altri dettagli del progetto. Vi aiuteremo con analisi DFM e soluzioni di progettazione gratuite.

Riepilogo

La lavorazione CNC a 5 assi non è un semplice aggiornamento tecnologico, ma piuttosto un'innovazione nella realizzazione di componenti complessi. Non solo supera diversi ostacoli in termini di forma, materiali e precisione, consentendo la realizzazione esatta del concept progettuale, ma riduce anche i costi grazie alla lavorazione in un unico punto.

Scegliere un partner professionale e sfruttare le competenze chiave offerte dalla lavorazione a 5 assi raddoppierà i vantaggi per i vostri prodotti, sia in termini di prestazioni che di costi. Ciò che JS Precision può offrirvi non sono semplicemente ore di funzionamento della macchina, ma soluzioni ingegneristiche collaudate, affidabili e ad alte prestazioni.

È giunto il momento di spostare i tuoi progetti innovativi dall'ideazione a un percorso di produzione altamente efficiente e deterministico.

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