Lavorazione CNC a 5 assi vs. a 3 assi: ottimizza i tuoi componenti personalizzati

Le macchine CNC a 5 assi rispetto a quelle a 3 assi sono tra le considerazioni più importanti a cui è difficile sottrarsi quando si parla di produzione di precisione.

Data la presenza di superfici curve complesse, fori angolati e caratteristiche di precisione sfaccettate all'interno del progetto, è necessario scegliere tra eseguire la lavorazione sulla macchina a 3 assi tramite più configurazioni di serraggio oppure optare per una macchina a 5 assi tramite un'unica impostazione.

Per offrire il miglior rapporto qualità-prezzo a ingegneri e acquirenti, il primo passo per prendere la decisione giusta è comprendere le differenze e le varianti tra la lavorazione CNC a 5 assi e quella a 3 assi. Nel seguente articolo, verrà presentata un'analisi concreta delle differenze e delle varianti tra i due macchinari.

Riepilogo delle risposte chiave

Punti chiave

• Il vantaggio principale della lavorazione CNC a 5 assi può essere definito come la possibilità di lavorare geometrie complesse con un'unica impostazione di serraggio, migliorando così la precisione, la finitura superficiale e riducendo le operazioni.
• Per i componenti semplici, la lavorazione a 3 assi è più economica, mentre per i componenti complessi, la lavorazione a 5 assi può ridurre la spesa complessiva migliorando l'efficienza complessiva.
• Nella scelta di un produttore a contratto , gli aspetti da considerare in primo luogo sono l'esperienza nell'implementazione delle tecnologie , la capacità di integrare i processi e i processi di controllo qualità, non i marchi delle macchine utensili.

CNC a 5 assi vs. CNC a 3 assi: JS Precision ti aiuta a prendere la decisione giusta

La precisione nella produzione e la professionalità delle macchine CNC a 5 assi diventano il fattore decisivo per la competitività complessiva dei prodotti, mentre la scelta giusta tra macchine CNC a 5 assi e a 3 assi è fondamentale per l'ottimizzazione dei costi.

Lo standard ISO 10791-6:2014 dell'Organizzazione internazionale per la normazione, "Macchine utensili - Condizioni di prova - Parte 6: Precisione geometrica dei centri di lavorazione a 5 assi", specifica i criteri per la valutazione della precisione e i limiti di applicazione per i centri di lavorazione a 5 assi in modo accurato, sottolineando la selezione razionale .

JS Precision vanta oltre 15 anni di esperienza pratica nella lavorazione meccanica a 5 e 3 assi. JS Precision ha servito oltre 500 clienti in settori di fascia alta come l'aerospaziale, il medicale e l'automotive. Ha completato oltre 1000 progetti di lavorazione meccanica personalizzati per componenti complessi.

Non solo disponiamo di macchinari di lavorazione a 5 e 3 assi di prima qualità, prodotti rispettivamente dalla tedesca DMG MORI e dalla giapponese Mazak, ma impieghiamo anche un gruppo di ingegneri esperti in programmazione CAM, ottimizzazione dei processi e controllo qualità.

Utilizzando il nostro database di processi proprietario , possiamo trovare immediatamente una soluzione ottimale per la lavorazione di vari pezzi.

Ad esempio, il progetto di impianto ortopedico di un cliente medico aveva sofferto di notevoli fluttuazioni di precisione e lunghi cicli di consegna durante l'utilizzo della lavorazione a 3 assi. Grazie all'ottimizzazione con la lavorazione CNC a 5 assi, le tolleranze di forma e posizione del componente si sono stabilizzate entro ±0,02 mm , riducendo il ciclo di consegna del 40%, con un risparmio del 25% sul costo totale per il cliente.

Le nostre storie di successo spaziano dai prototipi monoblocco alla produzione di massa, tutte verificabili e tracciabili con ogni singolo dato.

Se vi trovate in un dilemma riguardo alla scelta tra i vantaggi offerti dalla lavorazione CNC a 5 assi rispetto a quella a 3 assi, o se avete gli stessi dubbi riguardo ai costi e ai rischi di consegna associati alla lavorazione a 5 assi, non esitate a contattare il team tecnico di JS Precision.

Qual è la differenza fondamentale tra CNC a 5 assi e CNC a 3 assi?

È molto importante comprendere che la conoscenza delle differenze nelle dimensioni del movimento e della flessibilità nella lavorazione è essenziale per garantire la giusta decisione di acquisto tra un CNC a 5 assi e uno a 3 assi.

CNC a 5 assi vs CNC a 3 assi: quali sono le differenze?

Una macchina CNC a 3 assi è limitata al movimento basato solo sugli assi X, Y e Z, il che le consente di eseguire operazioni di lavorazione sulla superficie superiore del materiale in un'unica configurazione.

Un CNC a 5 assi aggiunge due assi rotativi aggiuntivi , A e C, consentendo all'utensile di avvicinarsi al pezzo da più angolazioni, consentendo così la lavorazione di cinque superfici e di aree superficiali curve complesse in un'unica configurazione. Si tratta di un enorme passo avanti in termini di qualità, efficienza e persino libertà di progettazione, motivo per cui i pezzi complessi hanno trovato il loro habitat ideale nella lavorazione CNC a 5 assi.

Perché "ridurre il numero di configurazioni"?

Uno dei principali vantaggi del CNC a 5 assi rispetto al CNC a 3 assi è la riduzione dei numeri di setup . Le operazioni di serraggio multiple generano errori di posizionamento e influiscono sulla precisione dei pezzi. La lavorazione a 5 assi completa la lavorazione multi-sfaccettata con un singolo serraggio e riduce questo errore alla fonte , risparmiando tempo di serraggio e costi di manodopera e riducendo la responsabilità per danni ai pezzi.

Figura 1 Una macchina utensile a tre assi si muove lungo tre assi lineari, mentre una macchina utensile a cinque assi aggiunge un movimento rotatorio.

Decodifica del costo: fattori di prezzo della lavorazione CNC a 3 assi contro 5 assi

È un luogo comune pensare che la lavorazione CNC a 5 assi sia sempre più costosa di quella a 3 assi. Non è vero. Ci sono molti fattori che incidono sulla determinazione del prezzo di una lavorazione CNC a 5 assi . Non si tratta di calcolare il costo orario.

Lavorazione CNC a 3 assi vs. a 5 assi: confronto dei prezzi

I vantaggi associati al CNC a 3 assi possono includere costi di acquisto e gestione inferiori per una macchina utensile e una programmazione semplice. Tuttavia, i pezzi complessi richiedono numerosi serraggi, il che può comportare una perdita di precisione.

Sebbene il CNC a 5 assi possa comportare costi elevati per l'acquisto di una macchina utensile e la programmazione , la tecnica del "singolo serraggio" lo rende meno costoso rispetto alla produzione di parti complesse con CNC a 3 assi.

Quali sono i fattori chiave che influenzano il preventivo finale per una macchina CNC a 5 assi?

Il prezzo del CNC a 5 assi viene adeguato in base al progetto e ai principali fattori che lo influenzano:

• La complessità della parte.
• Il tipo di materiale da lavorare (se si tratta di un materiale difficile da tagliare, come una lega di titanio, la lavorazione è più complessa e ciò aumenta i costi).
• La precisione richiesta.
• La dimensione del lotto (piccoli lotti di pezzi complessi).

Quando utilizzare la lavorazione con posizionamento a 3+2 assi?:

Esiste un accoppiamento tra la lavorazione CNC a 3 assi e quella a 5 assi . La lavorazione con posizionamento a 3+2 assi è adatta per parti rettangolari con varie superfici inclinate discrete.

Le superfici inclinate possono essere lavorate fissando il pezzo a un angolo costante per ruotarlo ed eseguendo una lavorazione a 3 assi per consentire la lavorazione di posizionamento a 3+2 assi e sfruttare il vantaggio principale di un serraggio più piccolo . Questo è un approccio fattibile per determinare il prezzo di una macchina CNC a 5 assi.

Vuoi capire quale tecnica di lavorazione e quale costo includere nel budget per il tuo componente? Non esitare a contattare JS Precision per ottenere un preventivo preciso per le tue esigenze di lavorazione a 5 o 3 assi, insieme a un piano di lavorazione CNC adeguato. Prenota una consulenza per ricevere un report gratuito e dettagliato sull'analisi dei costi.

Figura 2 Considerata la complessità della lavorazione a cinque assi, anche la difficoltà di programmazione sarà maggiore e il costo di programmazione sarà più elevato.

Come scegliere: 5 assi o 3 assi per il tuo progetto?

Quando si tratta di scegliere tra una lavorazione CNC a 5 assi e una a 3 assi, non è necessario limitarsi a cercare la migliore opzione possibile. La cosa importante da tenere a mente è considerare le esigenze del progetto. Tutto questo può essere fatto ponendosi queste poche e semplici domande:

• Ci sono più superfici di lavorazione accuratamente interconnesse nel pezzo? Sì → Preferisco 5 assi .
• Presenta cavità profonde, superfici inclinate e curve? Sì → Ideale per lavorazioni a 5 assi.
• Il pezzo è una semplice piastra o un prisma? Sì → La lavorazione a 3 assi è la scelta più economica.
• Per piccoli prototipi/componenti complessi, la lavorazione a 5 assi offre un'elevata flessibilità. Per componenti semplici di grandi dimensioni, la lavorazione a 3 assi o macchine specializzate sarebbero più adatte.

Raccomandazioni di ingegneria collaborativa da JS Precision:

Gli ingegneri di JS Precision introducono l'analisi di producibilità durante la fase di preventivazione. Ottimizzando i parametri di progettazione, ad esempio il valore dell'angolo di inclinazione del piano inclinato, è possibile realizzare componenti complessi anche con lavorazioni a 3 assi, con conseguente risparmio sui costi.

Valutazione dei produttori di centri di lavoro CNC a 5 assi

La selezione di buoni produttori di centri di lavoro CNC a 5 assi è fondamentale per garantire la qualità e la velocità della lavorazione. Non è sufficiente concentrarsi solo sul modello di centro di lavoro a 5 assi. Bisogna considerare anche gli utenti e le capacità delle macchine.

Caratteristiche da considerare durante la selezione dei fornitori di centri di lavoro CNC a 5 assi:

• Esperienza tecnica e capacità software: valutare l'esperienza del team di programmazione CAM rispetto alla pianificazione di percorsi utensile complessi,
• Integrazione della catena di processo: sono in grado di offrire servizi per l'intera gamma di processi, come lavorazione, misurazione e trattamento superficiale
• Test e certificazione di controllo qualità: offrono apparecchiature di test online e sistemi di certificazione ISO 9001, AS 9100 ?
• Comunicazione e trasparenza: possono spiegare in dettaglio il loro processo e condividere i report DFM?

Dettagli importanti su cui concentrarsi durante il tour della fabbrica

Durante la visita ai produttori di centri di lavorazione CNC a 5 assi, gli aspetti importanti su cui concentrarsi includono:

• L'ambiente dell'officina e la manutenzione.
• La qualità delle apparecchiature di controllo, come le macchine di misura a coordinate .
• I lavori in corso, compresa la gestione dei lavori in corso del lato macchine utensili.

Il valore della capacità "one-stop" e dell'obiettività

Le aziende in grado di offrire lavorazioni meccaniche a 5 assi di alta qualità e lavorazioni meccaniche a 3 assi efficaci ( ad esempio JS Precision ) possono quindi offrire una scelta di processo ottimale da una prospettiva di progetto integrata, tenendo in debita considerazione gli interessi del cliente.

JS Precision è un produttore professionale di centri di lavoro CNC a 5 assi, dotato di macchinari di alta qualità, personale tecnico e un sistema di controllo qualità completo. Cerchi un fornitore affidabile di soluzioni di lavorazione a 5 assi? Pianifica oggi stesso una visita in fabbrica e ti indirizzeremo un account manager dedicato alle tue esigenze di assistenza.

Parti indispensabili: il dominio del CNC a 5 assi

Alcuni componenti complessi richiedono la lavorazione CNC a 5 assi per una produzione sofisticata. Le principali categorie di componenti lavorati a 5 assi tipici sono quelle dei settori premium , tra cui componenti strutturali aerospaziali, giranti, turbine, stampi complessi, anime di stampi complessi, dispositivi medici di precisione e componenti automobilistici premium.

Un tornio a 5 assi è un tipo di macchina per tornitura e fresatura a 5 assi che supera le altre nella categoria delle lavorazioni a 5 assi, concentrandosi su parti rotanti con superfici eccentriche o radiali (come alberi e flange), realizzando una lavorazione completa con una sola impostazione.

Hai bisogno di lavorare i pezzi a 5 assi sopra menzionati o non sei sicuro della compatibilità dei pezzi? Contatta JS Precision per un servizio completo basato sulla loro vasta esperienza nella lavorazione a 5 assi di pezzi complessi. Invia le tue esigenze per ricevere una valutazione gratuita di fattibilità della lavorazione.

Figura 3 La lavorazione CNC a cinque assi presenta particolari vantaggi nei settori ad alta precisione, come la produzione di componenti complessi come pale di turbine e parti di motori per l'industria aerospaziale.

Caso di studio: dalla lotta sui 3 assi al successo sui 5 assi: la riprogettazione dell'alloggiamento della turbina

Per quanto riguarda il confronto tra i vantaggi del CNC a 3 assi e a 5 assi nella pratica, è più efficace illustrarlo tramite un esempio. Ecco un caso di studio in cui JS Precision ha aiutato un cliente a superare le difficoltà della lavorazione a 3 assi con la lavorazione a 5 assi:

Motivazioni del cliente

Un piccolo alloggiamento in acciaio inossidabile per turbina di un certo produttore di apparecchiature energetiche è stato originariamente lavorato utilizzando un CNC a 3 assi con 4 processi di serraggio.

Questa parte contiene 8 canali di fluido inclinati e flange irregolari, e ci sono evidenti colli di bottiglia nella lavorazione a 3 assi: il tempo di lavorazione per un singolo pezzo è lungo fino a 28 ore e i tempi di consegna sono notevolmente ritardati.

La perpendicolarità e la precisione della posizione dei fori su superfici diverse sono difficili da garantire in modo stabile, con un tasso di difettosità fino all'8% . Il serraggio ripetuto causa una scarsa uniformità dei pezzi, compromettendo l'efficienza del successivo assemblaggio.

Soluzione di precisione JS

Dopo aver ricevuto i requisiti, JS Precision ha eseguito un'analisi completa della struttura del pezzo e del metodo di lavorazione originale. A nostro avviso, è proprio nella complessità della struttura del pezzo che emergono i vantaggi della lavorazione CNC a 3 assi rispetto a quella a 5 assi. La lavorazione CNC a 5 assi può sostanzialmente risolvere il problema degli errori di serraggio e dell'efficienza.

La nostra soluzione è la seguente:

• Rivalutazione del processo: una rivalutazione del processo di lavorazione dei pezzi ha evidenziato che i passaggi inclinati dei fluidi e le flange irregolari rappresentavano le principali difficoltà di lavorazione, con conseguenti strategie adattate di conseguenza.
• Selezione delle attrezzature: per il nostro progetto abbiamo scelto un centro di lavoro CNC a 5 assi DMG MORI di fabbricazione tedesca. Le attrezzature selezionate sono in grado di lavorare con precisione anche pezzi complessi .
• Ottimizzazione del serraggio: sono stati sviluppati utensili specifici per il serraggio singolo del pezzo, per eliminare il problema degli errori di serraggio multipli.
• Programmazione: è stata ottenuta ottimizzando il percorso utensile con un software di programmazione CAM. È stata eseguita una fresatura laterale per tagliare le superfici inclinate. Le fasi di foratura e fresatura dei canali di raffreddamento sono state combinate in un unico programma per ridurre i tempi di cambio processo.

Confronto dei dati

Risultati

Utilizzando le soluzioni di lavorazione CNC a 5 assi, il cliente è riuscito ad aumentare la qualità dei pezzi assemblati, migliorando al contempo la capacità di soddisfare i requisiti di produzione annuali senza dover effettuare alcun investimento.

Il cliente è riuscito a ridurre i costi di produzione del 22% , il ciclo di consegna del 64% e la competitività dei mercati in modo significativo.

Se anche voi state riscontrando problemi di lavorazione simili e desiderate migliorare la qualità, i tempi di consegna e ridurre i costi con la lavorazione a 5 assi, non esitate a contattare JS Precision . Creeremo una soluzione di lavorazione a 5 assi su misura, basata interamente sui requisiti del vostro progetto. Condividete le informazioni sul vostro progetto per ricevere gratuitamente consigli sull'ottimizzazione dei processi e preventivi sui costi di lavorazione a 5 assi.

Figura 4 Guscio in acciaio inossidabile per piccola turbina

Potete personalizzare per noi una soluzione di lavorazione CNC a 5 assi?

JS Precision è specializzata nella fornitura di lavorazioni meccaniche a 5 assi personalizzate. Il suo punto di forza è il supporto tecnico olistico offerto attraverso un ampio know-how ingegneristico. A partire dal caricamento dei disegni 3D, seguiamo l'intero processo per trasformare i requisiti di progettazione in soluzioni di implementazione efficienti e a basso costo .

Principali responsabilità del team di progetto:

• Analisi di producibilità per individuare in anticipo parti difficili da lavorare e punti di spreco di costi.
• Simulazione per diversi percorsi di processo (simulatore per processi collegati a 3 assi puri, 3+2 assi e 5 assi).
• Offrire soluzioni trasparenti.
• Integrazione di altri servizi a valore aggiunto quali la misurazione delle coordinate e i test non distruttivi .

Il nostro processo di personalizzazione

• Allineamento nella comprensione di prestazioni, budget e applicazione.
• Ottimizzazione competitiva delle soluzioni di processo.
• Processo di esecuzione chiaro e condivisione in tempo reale dello stato di avanzamento dell'esecuzione .
• Ottimizzazione dei parametri continui per ridurre i costi attraverso il miglioramento dell'efficienza dopo la produzione di massa.

Inizia il tuo progetto oggi

Hai bisogno di un lavoro personalizzato? Inviaci semplicemente i disegni dei tuoi componenti e le informazioni di base e ti risponderemo con una raccomandazione professionale entro 24 ore o meno, incluso uno studio di fattibilità della lavorazione a 5 assi, una raccomandazione CNC a 5 assi rispetto a 3 assi e un preventivo.

Domande frequenti

D1: Una macchina CNC a 5 assi può sempre produrre una finitura superficiale migliore di una a 3 assi?

Sì. Nel caso della lavorazione superficiale, ad esempio, la lavorazione CNC a 5 assi consente all'utensile di mantenere una posizione di taglio ottimale , prevenendo così difetti di lavorazione nell'intervallo di bassa velocità lineare attorno al centro della fresa a testa sferica e ottenendo una finitura superiore. Questa è una delle differenze più evidenti in termini di qualità di lavorazione rispetto alla lavorazione CNC a 3 assi.

D2: Il mio progetto prevede un lavoro complesso, ma ho fondi limitati. Ci sono altre opzioni intermedie?

Sì. Il miglior compromesso economico sarebbe la lavorazione con posizionamento a 3+2 assi (nota anche come lavorazione indicizzata). Consiste nel ruotare il pezzo in lavorazione a un certo angolo e lavorarlo fissandolo, per poi eseguire la lavorazione in modalità 3 assi. Non si tratta di un taglio continuo, ma contribuisce notevolmente a ridurre il prezzo di una macchina CNC a 5 assi.

D3: Qual è la dimensione minima del lotto per una macchina a 5 assi?

Non esiste un limite alla dimensione minima del lotto nella lavorazione a 5 assi. Anche per la produzione di prototipi di singoli pezzi, se la geometria è sufficientemente complessa, la lavorazione a 5 assi può spesso rivelarsi la scelta migliore, perché elimina i tempi di progettazione e produzione degli utensili ed è quindi preferita nella produzione rapida di prototipi e nella produzione di prova di piccoli lotti.

D4: Come si fa a stabilire se un fornitore è realmente in grado di effettuare lavorazioni a 5 assi?

Ciò può essere determinato da tre dimensioni: in primo luogo, chiedere se hanno campioni fisici o video che possano dimostrare le tipiche parti lavorate a 5 assi che hanno lavorato, in secondo luogo, quali metodi e attrezzature utilizzano per misurare la precisione dei loro articoli, in terzo luogo, qual è il ciclo di calibrazione della precisione della loro macchina utensile, come funziona il processo di controllo qualità.

D5: Qual è la differenza tra un tornio-fresatrice a 5 assi e un centro di lavoro verticale a 5 assi?

Gli scenari di utilizzo principali sono diversi. Il tornio a 5 assi è utilizzato principalmente per la tornitura ed è adatto alla lavorazione di parti rotanti, mentre il centro di lavoro verticale a cinque assi è utilizzato principalmente per la fresatura ed è adatto alla lavorazione di parti di tipo scatolato e di parti di tipo stampo; la scelta deve essere effettuata in base alle caratteristiche principali della parte.

D6: I tempi di consegna e la comunicazione sono garantiti quando si esegue una lavorazione CNC a 5 assi in Cina?

Garantito. Ciò è reso possibile grazie ai team di project management e comunicazione di fornitori globali come JS Precision. I processi sono più o meno trasparenti grazie all'utilizzo di piattaforme online standardizzate per il monitoraggio dei progetti. I tempi di consegna e il processo di comunicazione saranno gli stessi di quelli dei fornitori globali, con maggiori vantaggi in termini di costi.

D7: Quali formati di file di progettazione accettate?

Supportiamo molti formati di file di progettazione comuni, ma per i progetti 2D e 3D supportiamo solo i formati STEP, IGES, SLDPRT o X_T. Accettiamo anche progetti in formato DXF o DWG per i progetti 2D. Il formato neutro più comune per i progetti è STEP.

D8: Le macchine CNC a 5 assi possono lavorare materiali compositi o plastiche oltre ai metalli?

Sì. La lavorazione di compositi ad alte prestazioni come fibre di carbonio, plastiche tecniche come il PEEK e blocchi di resina per la produzione di prototipi viene eseguita anche con macchine CNC a 5 assi. Ciò include anche lo stampaggio ad alta precisione di forme complesse.

Riepilogo

La scelta tra lavorazione CNC a 5 assi e a 3 assi implica molto più che una semplice questione di qualità "alta" o "bassa". Sebbene la lavorazione a 3 assi possa ancora essere un'opzione economicamente insostituibile quando si tratta di realizzare componenti semplici, il punto di forza della lavorazione a 5 assi, ovvero "completare lavorazioni complesse in un'unica configurazione", le conferisce il rapporto prezzo/prestazioni ottimale .

Nella scelta di un centro di lavoro a 5 assi, è sempre importante conoscere il livello di complessità del pezzo da lavorare. Selezionare buoni produttori di centri di lavoro CNC a 5 assi è sempre fondamentale.

JS Precision , con capacità complete per lavorazioni a 3 assi, 5 assi e tornitura-fresatura , si impegna a fornirvi un'analisi oggettiva delle prestazioni di processo e della produzione, senza limitazioni imposte dalle nostre macchine. Possiamo realizzare i vostri progetti per guidarvi verso la precisione, le prestazioni e l'economicità.