Produzione a 5 assi per settore: soluzioni personalizzate per i settori aerospaziale, medico, automobilistico ed energetico

I settori a 5 assi si trovano ad affrontare i principali problemi legati all'ispirazione progettuale, limitata dall'artigianato tradizionale, alla difficoltà di lavorare materiali che aumentano i costi degli utensili e alla difficoltà di bilanciare leggerezza e resistenza strutturale .

La tecnologia di lavorazione CNC a cinque assi sarà determinante per abbattere le barriere sopra menzionate. È certamente più di un semplice aggiornamento degli utensili: è una filosofia ingegneristica che offre soluzioni su misura per i settori della lavorazione a 5 assi come l'aerospaziale, il medicale e l'energia .

Questo articolo si concentrerà su come quattro grandi settori possono trarre vantaggio dai servizi di lavorazione CNC a 5 assi per fare progressi e anche su come selezionare un partner in grado di tradurre i vostri progetti in realtà in modo impeccabile.

Panoramica delle risposte chiave

Punti chiave:

• La personalizzazione specifica del settore è fondamentale:

La strategia universale a cinque assi non è fattibile, poiché i settori aerospaziale, medico e altri hanno requisiti unici in termini di precisione, materiali e certificazione, che richiedono una conoscenza approfondita del settore.

• I materiali sono il fattore principale nella scelta del processo:

Le leghe di titanio devono essere lavorate a velocità lineari molto basse ( 60-90 m/min ), mentre le leghe di alluminio possono essere lavorate ad alte velocità ( oltre 1000 m/min ). Ciò significa che in questi casi devono essere impiegate strategie completamente diverse.

• Il valore è generato dal lavoro di squadra nella progettazione e nella produzione:

Oggi, progettisti e produttori possono collaborare a stretto contatto utilizzando il metodo DFM. Ottimizzando la struttura dei componenti attraverso un'analisi DFM tempestiva, è possibile ottenere una riduzione del 10-25% dei costi e dei tempi di consegna.

• Post-elaborazione e automazione sono il futuro:

Una delle principali tendenze per ottenere un'elevata coerenza e ridurre i costi di manodopera è l'integrazione di un braccio robotico a 5 assi per la sbavatura e la lucidatura.

Perché fidarsi di questa guida? Soluzioni personalizzate JS Precision 5-Axis Industries

Il principale esperto di questa guida è JS Precision, che vanta 15 anni di esperienza nella lavorazione CNC a 5 assi. Siamo specializzati nella lavorazione a 5 assi per i settori aerospaziale, medicale ed energetico. Abbiamo consegnato oltre 100.000 componenti ad alta precisione. La nostra linea principale di attrezzature è certificata ISO 13485 e AS9100 .

Nella lavorazione CNC del titanio, siamo riusciti a prolungare la durata degli utensili per componenti in lega di titanio del 35% grazie all'utilizzo di angoli di asse utensile ottimizzati, un risultato ben oltre la media del settore. Nella lavorazione a 5 assi dei dispositivi medicali, siamo in grado di realizzare finiture superficiali con Ra < 0,2 μm , garantendo così il rispetto dei requisiti di biocompatibilità degli impianti.

Il nostro vantaggio non risiede solo nel disporre di macchinari di alta qualità per centri di lavorazione a 5 assi, ma anche nella nostra capacità di realizzare una soluzione completa di "elaborazione e post-elaborazione della progettazione" .

Prendiamo ad esempio la lavorazione meccanica di componenti aerospaziali: siamo in grado di offrire al cliente un servizio completo , dall'analisi DFM alla pianificazione del processo, fino alla verifica della lavorazione basata sul modello 3D del cliente, con un conseguente risparmio sui costi grazie all'eliminazione di inadeguatezze progettuali. Numerosi casi di studio dimostrano che le nostre soluzioni personalizzate hanno aiutato i clienti a ridurre il time-to-market di oltre il 20%.

Vuoi verificare la fattibilità della tua soluzione di lavorazione CNC a 5 assi? Contatta subito gli ingegneri applicativi di JS Precision, invia il tuo modello 3D e ricevi gratuitamente una valutazione personalizzata del processo e un calcolo dei costi per ottenere un vantaggio tecnologico.

Perché la tecnologia a 5 assi è indispensabile per la lavorazione di precisione nel settore aerospaziale?

Il settore aerospaziale ha requisiti molto rigorosi in termini di componenti integrati, leggeri e specifici per i materiali. La lavorazione meccanica standard a 3 assi non è in grado di soddisfare questi requisiti , rendendo la lavorazione CNC a 5 assi non solo una soluzione indispensabile, ma anche il supporto tecnologico fondamentale per le industrie a 5 assi.

Superare i materiali difficili da lavorare

Le leghe di titanio (ad esempio Ti-6Al-4V) e le superleghe a base di nichel (ad esempio Inconel 718) sono i materiali più frequentemente utilizzati nel settore aerospaziale e creano le condizioni per problemi di incrudimento, bassa conduttività termica e rapida usura degli utensili.

Conforme allo standard AS9100, il controllo continuo dell'utensile a 5 assi distribuisce il carico attraverso il taglio laterale, il che contribuisce ad aumentare la durata dell'utensile di oltre il 30% e, allo stesso tempo, viene preservata l'integrità della superficie del pezzo, evitando così la formazione di strati di rifusione dannosi e microfessure.

Da uno scheletro leggero a complessi canali di flusso interno

La lavorazione a 5 assi è in grado di eseguire la lavorazione di parti complesse in alluminio (come 7075-T6) in un'unica operazione, comprese le nervature alari e i supporti del motore, consentendo così una riduzione del peso del 40% tramite peso integrato, cavità di riduzione e superfici curve complesse.

Allo stesso tempo, è in grado di lavorare parti con profili di pale o canali di raffreddamento complessi, ad esempio ugelli del carburante del motore e alloggiamenti delle turbine, ottenendo così uno stampaggio monoblocco che i metodi tradizionali non possono ottenere.

Vuoi superare il difficile problema della lavorazione dei materiali per il settore aerospaziale? Richiedi un white paper sulla lavorazione delle leghe di titanio da JS Precision per scoprire come aumentare la durata degli utensili di oltre il 30% e ridurre i costi di produzione.

In che modo la lavorazione a 5 assi dei dispositivi medici consente di ottenere superfici complesse perfette per gli impianti?

Gli impianti medicali hanno requisiti molto rigorosi in termini di biocompatibilità, finitura superficiale e personalizzazione . La lavorazione a 5 assi per dispositivi medicali è uno dei metodi principali per soddisfare queste esigenze e un'importante area di applicazione per i settori della lavorazione a 5 assi.

Affrontare le sfide delle leghe di titanio medicale e delle leghe di cobalto-cromo

La lavorazione CNC del titanio di grado medico (ad esempio, Ti-6Al-4V ELI) e la lavorazione delle leghe di cobalto e cromo (CoCrMo) richiedono l'adozione di misure per garantire che non vi siano contaminazioni e microfessure.

La tecnologia a cinque assi consente una microscultura molto accurata delle strutture ossee trabecolari e produce inoltre una superficie di qualità estremamente elevata con Ra < 0,2 μm per la successiva sabbiatura ed elettrolucidatura, ottenendo così la biocompatibilità dell'impianto.

Da tecnico a medico e chirurgico

Utilizzando i dati TC del paziente, la lavorazione a cinque assi può produrre percorsi utensile in tempi molto brevi con l'ausilio di un software CAM dedicato e, di conseguenza, ottenere una fabbricazione molto precisa di cuscinetti per articolazioni del ginocchio personalizzati o protesi craniofacciali.

Ciò non solo riduce il tradizionale ciclo di levigatura e fusione manuale della durata di una settimana a pochi giorni , ma migliora anche notevolmente la pianificazione chirurgica dell'operazione in termini di efficienza e certezza.

Hai bisogno di una soluzione personalizzata per la lavorazione a 5 assi di dispositivi medici? Comunicaci le dimensioni del tuo impianto e i requisiti dei materiali: JS Precision ti fornirà rapidamente un preventivo e tempi di consegna conformi agli standard ISO 13485 .

Figura 1: Primo piano della pala di una turbina di un motore aeronautico realizzata con precisione in lega di titanio, che mette in evidenza la complessa aerodinamica ottenibile tramite la lavorazione avanzata a 5 assi.

Come vengono realizzati con precisione i complessi canali di raffreddamento nella lavorazione a 5 assi delle pale delle turbine?

Le pale delle turbine sono il cuore dei motori aeronautici e energetici. I loro complessi canali di raffreddamento interni hanno un impatto diretto sulla loro efficienza. La lavorazione a 5 assi delle pale delle turbine è l'unico metodo in grado di gestire questa struttura e rappresenta il vertice tecnologico dell'industria della lavorazione a 5 assi.

Collegamento multiasse per l'incisione profonda di pori di forma irregolare

Le macchine utensili a 5 assi sono in grado di utilizzare frese sottili con un diametro di 3 mm e un rapporto lunghezza-diametro di 15:1 per la lavorazione di canali di raffreddamento curvati in modo conforme ad angoli prestabiliti e lungo percorsi curvi, con l'ausilio del sistema di collegamento a cinque assi XYZAC. Riescono a mantenere le tolleranze di diametro entro ±0,05 mm , un'impresa del tutto impensabile per le macchine utensili a 3 assi.

Garantire la qualità e la coerenza della superficie del canale

Le pareti interne dei canali di raffreddamento nelle pale in lega ad alta temperatura devono avere una rugosità superficiale Ra < 0,8 μm. La tecnologia a cinque assi ottimizza le strategie di interpolazione a spirale e fresatura cicloidale per evitare vibrazioni dell'utensile, garantire pareti interne lisce delle vie aeree e assicurare un flusso d'aria di raffreddamento stabile ed efficiente.

Parametri di precisione della lavorazione a cinque assi per i canali di raffreddamento delle pale della turbina

Vuoi ottenere una lavorazione ad alta precisione dei canali di raffreddamento per la lavorazione a 5 assi delle pale di una turbina ? Dai un'occhiata ai casi di studio sui componenti per turbine di JS Precision per scoprire come controllare le tolleranze entro ±0,05 mm.

Figura 2: Una pala di turbina sottoposta a lavorazione a 5 assi, con l'utensile da taglio visibile, che mostra il processo di produzione di precisione in un contesto industriale.

Come ottimizzare le strategie a 5 assi per materiali diversi, come titanio e alluminio?

Le proprietà dei materiali determinano direttamente le strategie di lavorazione a 5 assi. I parametri di lavorazione variano significativamente tra i diversi materiali, pertanto, adattare opportunamente la strategia è fondamentale per migliorare l'efficienza.

Confronto dei parametri fondamentali per la lavorazione a cinque assi di materiali diversi

Lavorazione di precisione delle leghe di titanio: strategie per gestire calore elevato e resistenza elevata

La lavorazione CNC del titanio richiede una bassa velocità lineare continua di soli 70 m/min , una profondità di taglio radiale ≤30% del diametro dell'utensile e un raffreddamento interno ad alta pressione >70 bar per garantire l'asportazione del truciolo e il raffreddamento. Il vettore dell'asse dell'utensile deve essere modificato in modo molto fluido in modo che la brusca variazione dell'angolo di taglio non causi vibrazioni.

Lavorazione ad alta velocità e ad alta efficienza di leghe di alluminio

Per la finitura di componenti in alluminio, la fresatura dinamica a cinque assi può rappresentare una soluzione con velocità molto elevate (>18000 giri/min) e grandi velocità di avanzamento, che possono essere combinate con percorsi utensile cicloidali o a scorrimento per mantenere stabili le forze di taglio e allo stesso tempo ottenere un'elevata velocità di rimozione del materiale.

Allo stesso tempo, la lavorazione passo dopo passo e il serraggio ottimizzato consentono di mantenere le dimensioni di elementi con pareti sottili con uno spessore della parete <1 mm .

I servizi professionali di lavorazione CNC a 5 assi possono ottimizzare il mio progetto riducendo i costi?

I servizi professionali di lavorazione CNC a 5 assi possono ridurre drasticamente i costi di lavorazione dei pezzi se il progetto viene modificato in anticipo, il che rappresenta un modo importante per rendere un progetto più conveniente.

Collaborazione precoce: il segreto per ridurre i costi

Gli ingegneri di JS Precision possono suggerire modifiche anche quando il progetto è ancora in fase concettuale, ad esempio aumentando il raggio degli angoli interni molto stretti da R0,5 a R2 per utilizzare utensili standard, oppure trasformando una parte ultra complessa in due componenti di assemblaggio che possono essere ottimizzati separatamente, riducendo così il tempo di lavorazione totale del 35%.

Integrazione dei processi: meno serraggio e più operazioni

Sfruttando le caratteristiche di lavorazione multiforme delle macchine utensili a 5 assi, è possibile modificare il dato di lavorazione e la sequenza di processo dei pezzi, combinando in uno o due serraggi ciò che prima erano 4-5 serraggi e ottenendo la stessa o maggiore precisione con meno manodopera e costi di flusso di lavoro inferiori.

Caso di studio: riduzione dei costi del 28%, le aziende europee di droni superano il collo di bottiglia grazie all'elaborazione integrata a cinque assi

Sfida

Il telaio portante principale (materiale: lega di alluminio 7075) di un produttore europeo di droni ad alte prestazioni era inizialmente concepito come un assemblaggio di 12 parti rivettate. Ciò comportava un peso complessivo eccessivo, un assemblaggio complesso e un ciclo di produzione fino a 6 settimane , limitando così la competitività del prodotto.

Soluzione

JS Precision offre servizi completi di lavorazione CNC a 5 assi :

1. Ricostruzione DFM:

Il primo modello rivettato in 12 parti è stato trasformato in 3 grandi parti in alluminio (materiale 7075-T6) integrando una piastra di nervatura leggera in acetale stampata.

Lo spessore della piastra di nervatura viene mantenuto con precisione tra 1,2 e 1,5 mm , il che comporta una riduzione del 18% dello scarto di materiale rispetto al progetto iniziale. Sono inoltre disponibili fori di posizionamento estremamente precisi (tolleranza 0,02 mm) per eliminare le variazioni di assemblaggio.

2. Innovazione di processo:

Combinando una grande macchina utensile a 5 assi con una corsa di 1200×800×600 mm e un mandrino ad alta velocità di 18000 giri/min, tutte le caratteristiche significative del pezzo (le interfacce delle forme irregolari, le superfici di montaggio, il peso, le cavità di riduzione) vengono lavorate in un'unica configurazione.

La planarità è mantenuta rigorosamente entro 0,05 mm e le tolleranze geometriche sono ≤0,03 mm , eliminando così gli errori di posizionamento causati da configurazioni multiple.

3. Integrazione post-elaborazione:

Presentazione di un braccio robotico a 5 assi ad alta precisione con una capacità di carico di 5 kg, abbinato a un utensile di sbavatura separato da 0,8 mm . I percorsi ottimizzati vengono creati tramite programmazione offline, consentendo di automatizzare la sbavatura e la finitura di cavità interne e bordi complessi.

L'efficienza della sbavatura aumenta del 70% e la rugosità superficiale dei pezzi viene sempre mantenuta a Ra≤0,8μm, con una consistenza superiore al 99,5%.

Risultato

• Il numero di parti è stato ridotto del 75%, la struttura complessiva è stata ridotta del 15% e la rigidità è stata aumentata del 20%.
• Il costo totale di produzione per unità è stato ridotto del 28%, il che significa un risparmio di circa 120 dollari per unità.
• Il tempo di consegna dalla progettazione alla verifica del primo articolo è stato dimezzato, passando da 6 a 3 settimane, consentendo al prodotto di sfruttare rapidamente le opportunità di mercato.

Vuoi replicare il caso di riduzione dei costi del telaio del drone? Chiama subito la hotline di JS Precision, menziona "progetto drone" e potrai ottenere una soluzione personalizzata per ridurre i costi di produzione di oltre il 20%.

Figura 4: Primo piano del telaio centrale di un quadricottero, che ne mette in mostra la struttura in fibra di carbonio e alluminio, la telecamera integrata e i quattro motori brushless, progettati per la fotografia aerea.

In che modo un braccio robotico a 5 assi ottimizza i percorsi di sbavatura per parti complesse?

Il braccio robotico a 5 assi è l'attrezzatura principale per la post-elaborazione nelle lavorazioni a 5 assi. Risolve i problemi di inefficienza e incoerenza nella sbavatura manuale di componenti complessi e rappresenta quindi la via principale per l'aggiornamento dell'automazione nelle industrie a 5 assi.

Gestione della geometria complessa

A differenza dell'apprendimento manuale dei robot tradizionali, il software di programmazione offline basato su modelli CAD può generare automaticamente percorsi ottimizzati per il braccio robotico a 5 assi, in grado di coprire tutti i bordi, come cavità profonde e fessure strette. Di conseguenza, l'efficienza della programmazione è migliorata dell'80%.

Rilevamento del controllo della forza e lavorazione adattiva

Un braccio robotico a 5 assi ad alta precisione dotato di sensori di controllo della forza può, come una mano umana, rilevare e mantenere una pressione di contatto costante e, pertanto, può gestire senza problemi le variazioni dei bordi causate dalle tolleranze di lavorazione per ottenere effetti di smussatura o lucidatura uniformi , evitando così sovratagli o omissioni.

Come scegliere tra i produttori di centri di lavoro a 5 assi per componenti personalizzati?

Quando si sceglie un produttore di centri di lavoro a 5 assi , la decisione non dovrebbe basarsi esclusivamente sul modello dell'attrezzatura. In realtà, è molto importante verificare le capacità di servizio complessive dei produttori per il successo del progetto.

Valutazione dell'intero ecosistema tecnologico

Oltre a concentrarsi sulla marca dell'attrezzatura, è necessario anche determinare se il produttore dispone di un database di processo dedicato, di una libreria di materiali certificata e di un ambiente di produzione conforme agli standard del settore a 5 assi.

Ad esempio, il settore medicale deve essere conforme alla norma ISO 13485 e il settore aerospaziale alla norma AS9100. Date un'occhiata anche alle loro funzionalità di programmazione CAM, verifica della simulazione e ispezione tramite scansione laser.

Fai le domande giuste per trovare gli esperti

Domande come: "Come gestite la deformazione di lavorazione e garantite uno spessore di parete sottile di 0,02 mm per un componente strutturale in lega di titanio?" oppure "Disponete di report di prove di fatica per componenti energetici?" possono essere rivolte ai fornitori. La completezza delle loro risposte può servire come indicatore delle loro competenze tecniche.

Domande frequenti

D1: Qual è il vantaggio principale della lavorazione a 5 assi rispetto a quella a 3 assi?

Il vantaggio principale è la possibilità di lavorare componenti complessi e sfaccettati in un'unica configurazione , evitando così errori dovuti a ripetuti riposizionamenti. Inoltre, la lavorazione a 5 assi consente di realizzare cavità profonde, sottosquadri e superfici complesse fluide e fluide, impossibili da raggiungere con le macchine a 3 assi.

D2: Quanto può essere grande un pezzo per la lavorazione a 5 assi?

Dipende dalla corsa della macchina utensile specifica. I macchinari a 5 assi JS Precision possono produrre componenti che vanno da minuscole parti micro-medicali ( Φ20 mm ) a grandi telai aerospaziali ( 1200 x 800 x 600 mm ).

D3: Quali utensili da taglio vengono generalmente utilizzati per la lavorazione delle leghe di titanio?

La maggior parte degli utensili da taglio che utilizziamo a questo scopo sono utensili in metallo duro integrale con rivestimento PVD . Utilizziamo frese a elica piccola, raffreddate internamente tramite canali ad alta pressione, per aumentare l'evacuazione del truciolo e il raffreddamento, rendendo così il processo più efficiente.

D4: Quanto è solitamente precisa la lavorazione a cinque assi?

La precisione di posizionamento dei componenti di precisione può arrivare fino a ±0,01 mm e la precisione del contorno può arrivare fino a ±0,015 mm . Con un'ulteriore ottimizzazione del processo, è possibile raggiungere livelli ancora più elevati per i casi che richiedono una precisione ultraelevata.

D5: Quanto tempo passa dalla fornitura di un modello 3D alla ricezione di un preventivo?

Se i modelli 3D e i requisiti tecnici sono chiari, JS Precision fornisce generalmente il preventivo iniziale e le soluzioni tecniche appropriate, comprese le raccomandazioni DFM, entro 24-48 ore .

D6: Supportate sia la prototipazione in piccoli lotti sia la produzione di massa?

Assolutamente sì. JS Precision è in grado di produrre qualsiasi quantità, da un singolo prototipo a una produzione su larga scala di migliaia di unità, consentendo così di utilizzare la stessa linea di produzione e di mantenere una qualità costante dal prototipo alla produzione di massa.

D7: Come vengono gestite le sollecitazioni residue durante la lavorazione?

Lo stress residuo viene ridotto in modo molto pulito e sistematico ottimizzando i percorsi di taglio , ad esempio mediante l'uso di lavorazioni simmetriche, la regolazione dei parametri di taglio e la programmazione di trattamenti termici di distensione tra i processi principali.

D8: Come garantire la coerenza nella produzione di massa?

La coerenza nella produzione di massa è garantita dal rispetto di processi di lavoro standardizzati, dalla ricalibrazione periodica della precisione delle macchine utensili, dall'esecuzione del controllo statistico SPC sul processo e dall'esecuzione di un'ispezione approfondita del primo pezzo, di un'ispezione di pattugliamento e del pezzo finale.

Riepilogo

La tecnologia di lavorazione a cinque assi si è evoluta da "caratteristica di lusso" a capacità "indispensabile" che rappresenta il cuore dell'innovazione nel settore della lavorazione a cinque assi. Offre agli ingegneri un'incredibile libertà di progettazione e consente di realizzare molti prodotti complessi, che prima erano solo sulla carta.

Ma il potenziale tecnologico non può essere liberato senza una profonda conoscenza dei processi e un'esperienza nel settore . JS Precision, esperto in soluzioni complete per i processi, è al vostro servizio per aiutarvi a rimuovere tutti gli ostacoli, dalla fase di progettazione alla produzione di massa.

Contattateci immediatamente e inviateci i disegni o i concept dei vostri componenti . I nostri ingegneri applicativi collaboreranno con voi per individuare il percorso produttivo ottimale e aiutarvi a vincere la concorrenza.