Fresatura CNC a 3 assi vs. a 5 assi: la tua guida decisionale per precisione, efficienza e costi

Scegliere tra fresatura CNC a 5 assi o fresatura CNC a 3 assi è una delle principali difficoltà che le aziende manifatturiere devono affrontare quando si occupano della produzione di componenti meccanici. Ad esempio, supponiamo di dover realizzare un componente meccanico. Potrebbe trattarsi di una semplice staffa di montaggio o di un componente aerospaziale complesso.

Nel primo caso, è sufficiente una macchina utensile CNC a 3 assi ad alta efficienza, mentre nel secondo caso, solo la tecnologia CNC a 5 assi è in grado di realizzarlo a partire da un modello digitale . Per raggiungere un equilibrio tra precisione, efficienza e costi, ogni progetto si trova di fronte a una decisione cruciale.

In questa guida esploreremo le differenze tra i centri di fresatura CNC a 3 e 5 assi, il costo reale della fresatura CNC ad alta precisione e come decidere quando il servizio di fresatura CNC in Cina può offrirti i migliori vantaggi.

Riepilogo delle risposte principali

Risultati chiave

• La scelta tra fresatura a 3 assi e fresatura a 5 assi è dettata nella maggior parte dei casi dalla complessità geometrica e non necessariamente dalla necessità di precisione.
• La fresatura CNC a 3 assi è la soluzione migliore per bilanciare la precisione e i costi della fresatura CNC nel rispetto dei requisiti di tolleranza standard.
• La tecnologia a 5 assi può migliorare la precisione complessiva e la qualità superficiale di parti così complesse riducendo il numero di configurazioni.
• È molto importante notare che la filiera cinese ha il potenziale per ridurre al minimo i costi di produzione dei componenti fresati CNC nella produzione di massa e migliorarne l'efficienza.

Perché fidarsi di questa guida? JS Precision Fresatura CNC pratica a 5 assi

Nel corso di 15 anni di esperienza nella produzione professionale di fresatura CNC, JS Precision è già uno standard del settore con oltre 5.000 casi di successo, esperienza nella gestione di oltre 200 clienti globali di alto livello e certificazioni del sistema di qualità per ISO 9001 e AS9100.

Disponiamo di 28 centri di lavoro a 5 assi e 45 centri di lavoro a 3 assi con CNC avanzati e sistemi di monitoraggio intelligenti. I sistemi consentono il monitoraggio in tempo reale dell'usura e delle dimensioni degli utensili durante la lavorazione.

Disponiamo inoltre di attrezzature di collaudo completamente funzionanti, come macchine di misura a coordinate e profilatori. Questo ci ha permesso di garantire una precisione di lavorazione entro ±0,005 mm , soddisfacendo i requisiti di lavorazione di settori industriali di alto livello come quello aerospaziale e delle apparecchiature medicali.

Il nostro team principale è composto da esperti con oltre 10 anni di esperienza, che hanno risolto numerosi problemi di lavorazione di componenti complessi per diversi settori, come quello aerospaziale e medicale. La verità non è nascosta dai nostri dati:

La percentuale di guasti dei nostri componenti fresati CNC è sempre inferiore allo 0,3% e la percentuale di riacquisto da parte dei nostri clienti è del 75%. Grazie all'ottimizzazione dei processi, aiutiamo i clienti a ridurre i costi di produzione in media del 20-30%. Sono questa solida esperienza, i dati e i casi di studio che conferiscono a questa guida la sua praticità e autorevolezza.

Vuoi evitare insidie nella lavorazione di componenti complessi? Contatta subito il team di JS Precision, comunica il materiale del componente, i requisiti di tolleranza e il volume di produzione: potrai ottenere una soluzione di lavorazione personalizzata gratuita e un calcolo dei costi per ridurre i rischi di selezione.

Cosa può fare la fresatura CNC a 5 assi che quella a 3 assi non può fare?

La differenza fondamentale tra le tecnologie di fresatura CNC risiede nel numero di assi di movimento, che determina direttamente le possibilità e l'efficienza della lavorazione dei pezzi . Man mano che la progettazione dei pezzi si estende oltre le semplici cavità planari e verticali, emergono evidenti limitazioni per quanto riguarda la fresatura CNC a 3 assi.

Il vantaggio principale delle fresatrici CNC a 5 assi risiede nei due assi rotativi aggiuntivi che consentono di gestire geometrie fuori dal comune . Possono gestire facilmente componenti di fresatura CNC complessi che una lavorazione a 3 assi non sarebbe in grado di realizzare, mentre l'effettivo miglioramento dell'efficienza di lavorazione e la riduzione dell'usura degli utensili possono ulteriormente ridurre i costi di produzione complessivi.

Caratteristiche tipiche dei pezzi che vanno oltre le capacità della lavorazione a 3 assi:

• Lavorazione multifaccia: lavorazione di cinque facce di un pezzo in un'unica configurazione con relazioni di posizionamento precise tra le facce senza più passaggi di posizionamento.
• Superfici curvilinee complesse in corso: esempi di tali superfici sono le pale delle giranti, le eliche e gli stampi per autoveicoli, che richiedono un continuo cambiamento dell'angolo dell'utensile per produrre superfici continue e lisce.
• Cavità profonde e caratteristiche delle pareti laterali: lavorando cavità profonde utilizzando utensili corti e inclinati, si elimina il problema della collisione della macchina utensile, si migliora la rigidità del processo di lavorazione e si riducono gli errori dovuti alle vibrazioni.
• Fori e punte irregolari: creazione di fori non perpendicolari al piano di riferimento o di superfici irregolari con forme concave senza la necessità di utensili specifici.

Figura 1 Diagramma schematico della struttura di una macchina utensile CNC a cinque assi, che evidenzia la relazione tra la tavola girevole dell'asse AB, la scatola del mandrino e vari assi di movimento.

La verità sulla precisione: la precisione della fresatura CNC a 3 assi è sufficiente?

Precisione non significa qualcosa di assoluto, significa essere precisi quanto basta. Secondo la norma ISO 286-1 , la sua sufficienza dipende dai requisiti di tolleranza del disegno del pezzo , piuttosto che dal limite di precisione teorico dell'attrezzatura stessa. Che si tratti di fresatura CNC a 3 o 5 assi, solo la precisione che soddisfa i requisiti del pezzo è veramente preziosa.

Prestazioni effettive della precisione a 3 assi

In realtà, la precisione delle moderne fresatrici CNC a 3 assi può raggiungere una precisione di posizionamento di ±0,025 mm o anche migliore . Grazie all'impiego di utensili da taglio di precisione e procedure di lavorazione standardizzate, tale precisione può essere effettivamente mantenuta.

Per la stragrande maggioranza dei componenti fresati CNC, come staffe meccaniche, gusci e accessori, questa soluzione soddisfa pienamente il requisito di tolleranza convenzionale di ± 0,1 mm e rappresenta una scelta affidabile ed economica . Questo livello di precisione ha già soddisfatto i requisiti fondamentali di diversi settori, come l'elettronica di consumo e la meccanica generale.

Quando dobbiamo puntare all'elevata precisione nei 5 assi?

Nel caso di parti con angoli spaziali complessi che comportano tolleranze rigorose come +/- 0,025 mm, le deviazioni accumulate di diversi processi di serraggio tendono a rappresentare una sfida per la fresatura CNC a 3 assi.

In questa situazione, le fresatrici CNC a 5 assi hanno la funzione di completare la lavorazione multi-faccia con un serraggio una tantum, il che elimina errori di posizionamento ripetitivi e svolge un ruolo essenziale nel raggiungimento di una fresatura CNC ad alta precisione.

Soprattutto per i pezzi di precisione con requisiti molto rigorosi di equilibrio dinamico e precisione di posizionamento, l'applicazione della tecnologia a 5 assi migliora la precisione di lavorazione.

Hai bisogno di verificare se la precisione della fresatura CNC a 3 o 5 assi soddisfa i tuoi requisiti? Fissa un appuntamento per una consulenza personalizzata con un membro del team di ingegneri di JS Precision. Ti forniremo report di ispezione per componenti simili, che ti permetteranno di comprendere intuitivamente la precisione della lavorazione.

Fresatura CNC di precisione a basso costo: davvero economica? La verità sui costi totali

Cercare "l'alta precisione a basso costo" è un errore. Il costo reale dovrebbe essere il "costo totale per pezzo qualificato", non la velocità di lavorazione della macchina utensile. In questo contesto, il costo totale non comprende solo il costo di lavorazione, ma anche il costo degli utensili, del personale e della gestione, nonché le perdite dovute agli scarti.

Inoltre, non bisogna sottovalutare i costi degli ordini inevasi e dell'accumulo di scorte dovuto a mancate consegne. Le diverse tipologie di tecnologie di fresatura CNC comportano costi molto diversi. Attenzione alle conseguenze negative che potrebbero derivare dalla cieca ricerca dell'opzione più economica.

Composizione dei costi di lavorazione del singolo pezzo

Vantaggi di costo del prodotto in Cina

In Cina, grazie alla completa catena industriale e alla capacità produttiva su larga scala, sia la fresatura CNC a 3 assi che quella a 5 assi sono in grado di ottenere prezzi molto competitivi per il servizio di fresatura CNC in Cina.

Ciò consente alla ricerca di fresatura CNC di precisione a basso costo in Cina di diventare una strategia praticabile a livello globale , in particolare quando sono richiesti servizi integrati come pacchetti di post-anodizzazione e trattamento termico, riducendo così i costi di coordinamento della catena di fornitura.

Settori richiesti: chi ha bisogno di servizi di fresatura CNC ad alta precisione?

Ci sono alcuni settori che richiedono standard di prodotti così elevati da fungere naturalmente da forza trainante per la fresatura CNC ad alta precisione. Nei vari settori sopra menzionati, i componenti di fresatura CNC richiedono criteri rigorosi per precisione, proprietà e finitura superficiale e la maggior parte richiede la capacità di resistere a un ambiente operativo complesso.

Hanno inoltre requisiti estremamente elevati in termini di durata e affidabilità dei componenti. I vantaggi della tecnologia di fresatura CNC a 5 assi vengono sfruttati appieno in questi settori, soddisfacendo con precisione le esigenze delle applicazioni di fascia alta.

• Aerospaziale: pale del motore, parti strutturali (leghe di titanio, leghe ad alta temperatura), che richiedono peso molto basso, resistenza molto elevata, tolleranze dimensionali rigorose .
• Dispositivi medici: dispositivi ortopedici, strumenti chirurgici. In questo caso, materiali biocompatibili e superfici ergonomiche richiedono precisione, strettamente legata alla sicurezza del paziente.
• Automobilismo da corsa e di fascia alta: parti del motore, componenti per sospensioni leggere, con particolare attenzione alla velocità e alla durata, con esigenze di elevata precisione di lavorazione.
• Ottica e semiconduttori: cilindri e alloggiamenti di lenti, nonché pacchetti di semiconduttori, che richiedono un'elevatissima stabilità dimensionale e finitura superficiale per evitare il degrado dell'ottica.

Se appartieni a uno dei settori sopra menzionati e hai bisogno di servizi di fresatura CNC ad alta precisione, dai un'occhiata ai casi di studio del settore presso JS Precision per capire come gestiamo le operazioni di lavorazione per clienti simili.

Figura 2 Blisk del motore aerospaziale con lavorazione CNC a 5 assi

La matrice decisionale definitiva: fresatura CNC a 3 assi contro 5 assi

La scelta non dovrebbe basarsi su speculazioni, ma su una chiara logica decisionale. Solo combinando le caratteristiche dei componenti, i requisiti di precisione e il budget di spesa è possibile selezionare la tecnologia di fresatura CNC più adatta , senza sprecare risorse né compromettere la qualità del prodotto.

Di seguito è riportato un confronto dei parametri principali per i due metodi di lavorazione per aiutarti a formulare un giudizio più intuitivo:

Situazioni in cui è necessaria una forte scelta a 3 assi:

• Le geometrie sono principalmente prismatiche, con superfici semplici e non curve e lati non profondi, che richiedono solo lavorazioni planari e verticali.
• Grandi dimensioni di lotti e attrezzature specializzate per una lavorazione efficiente e multiforme e un controllo cumulativo degli errori.
• Il budget per il progetto è fondamentale e la precisione richiesta è sufficiente (±0,1 mm).

Bisognerebbe prendere seriamente in considerazione la situazione dei 5 assi:

• Presenta superfici curve o angoli che richiedono lavorazioni da diverse direzioni. Per la lavorazione a 3 assi è necessario serrare più volte.
• Minore è il numero di volte in cui si esegue il serraggio, maggiore diventa l'importanza di mantenere le tolleranze critiche .
• Sebbene i componenti possano sembrare semplici nella progettazione, la lavorazione a 5 assi può comportare tempi e costi di lavorazione inferiori grazie al serraggio singolo.

Figura 3 Differenze strutturali e di sistema di coordinate tra la macchina utensile verticale a tre assi di sinistra (con volantino) e la macchina utensile a cinque assi di destra (incluso l'asse rotante).

La Cina detiene il primato nella produzione di pezzi fresati CNC in grandi volumi?

Nella produzione di massa di componenti fresati CNC, i vantaggi per la Cina vanno ben oltre il prezzo unitario iniziale . Con una catena industriale completa, una capacità produttiva su larga scala e una vasta esperienza di processo, il servizio di fresatura CNC in Cina è diventato il partner preferito per la produzione di massa globale.

Può fornire ai clienti servizi di lavorazione più stabili ed efficienti e, allo stesso tempo, può rispondere alle variazioni delle quantità ordinate e soddisfare le esigenze dei clienti in termini di iterazione della progettazione.

Vantaggi completi oltre al prezzo unitario:

• Resilienza della catena di fornitura: rapido accesso a materie prime, parti comuni, utensili da taglio e servizi di trattamento delle superfici, prevenendo così il rischio associato all'interruzione della produzione.
• Capacità di produzione su larga scala: una fabbrica può facilmente programmare numerose macchine utensili per soddisfare ordini di produzione su larga scala.
• Esperienza nell'ottimizzazione dei processi: gli ingegneri hanno una notevole esperienza nel miglioramento dei costi e dell'efficienza per produzioni su larga scala (ad esempio, gestione della durata degli utensili e programmazione) e hanno lavorato costantemente per ridurre i costi per unità.

Stai pianificando la produzione in serie di componenti fresati CNC? Contatta JS Precision per scoprire i nostri servizi di produzione in serie, usufruire di preventivi economici per la fresatura CNC di precisione e garanzie di consegna stabili, rendendo i tuoi prodotti più competitivi sul mercato.

Caso di studio: Raggiungere una precisione di 0,05 mm: come far risparmiare ai produttori di droni il 30% sui costi complessivi

Cliente e sfida

Un'azienda leader europea nella produzione di droni aveva bisogno di supporti motore in lega di alluminio 7075 leggera. Si tratta di un componente fresato CNC dalla struttura complessa, con numerosi fori inclinati e superfici curve, che devono essere altamente bilanciati dinamicamente ; pertanto, la tolleranza per questo componente è molto critica, ±0,05 mm.

Per questo motivo, il prototipo iniziale è stato lavorato in numerose fasi utilizzando una fresatura CNC a 3 assi locale, a un costo che ha raggiunto gli 85 dollari a pezzo. Inoltre, a causa delle molteplici operazioni di serraggio, l'accumulo di errori ha portato a una scarsa uniformità del prodotto, con un tasso di difettosità superiore al 5% , incidendo pesantemente sui piani di produzione in serie.

Soluzione di precisione JS

1.Riprogettazione del processo: tutte le forme esterne, le cavità e le filettature vengono lavorate mediante la tecnologia di fresatura CNC a 5 assi utilizzata in un'unica operazione di serraggio.

2. Ottimizzazione dei parametri: per migliorare la velocità di taglio e l'avanzamento, superando le elevate proprietà di resistenza e incrudimento della lega di alluminio 7075. È stato utilizzato uno speciale fluido da taglio per ridurre efficacemente le bave di lavorazione e ottenere una finitura superficiale, Ra < 0,8 μm, per soddisfare dinamicamente i requisiti di bilanciamento.

3.Avviamento della produzione di massa: dopo la convalida dei campioni iniziali, sono state realizzate le attrezzature speciali nella catena di fornitura nazionale, il che ha migliorato il percorso di elaborazione nel flusso di lavoro, riducendo così il tempo di produzione per ogni pezzo da 45 minuti a 28 minuti .

Risultati e dati

Infine, sono stati realizzati complessivamente 10.000 prodotti con un tasso di difettosità inferiore allo 0,2%. Grazie alla logistica integrata e alla produzione di massa, il prezzo unitario di ciascun prodotto è stato ridotto a 59,5 dollari . Inoltre, il costo totale sostenuto è stato inferiore del 30% rispetto al piano originale del cliente.

Successivamente il cliente ha affidato a JS Precision l'attività di lavorazione di altre serie di prodotti e abbiamo instaurato un rapporto di collaborazione a lungo termine.

Vuoi ottenere risultati simili in termini di risparmio sui costi e miglioramento dell'efficienza per il tuo cliente? Condividi i dettagli del componente di fresatura CNC che stai utilizzando per il cliente e JS Precision progetterà per te una strategia simile di risparmio sui costi e miglioramento della precisione.

Figura 4 sede del motore in lega di alluminio per drone

Collaborazione con JS Precision China: la tua tabella di marcia per una fresatura CNC di successo

Per trasformare i tuoi progetti in pezzi fresati CNC di alta qualità è necessario un partner affidabile.

JS Precision, azienda cinese con esperienza in soluzioni di fresatura CNC, sfrutta la nostra tecnologia di fresatura CNC ad alta precisione , l'esperienza progettuale e le misure di controllo qualità per fornire soluzioni complete, dall'ottimizzazione del progetto alla produzione su larga scala. Ogni fase del processo è monitorata da esperti.

Processo in tre fasi per una collaborazione di successo:

• Comunicazione dei requisiti: abbiamo bisogno di modelli 3D completi o disegni 2D che descrivano le specifiche di tolleranza più importanti nella designazione del materiale, nel processo di superficie o nel numero di componenti necessari.
• Lavorare con il feedback ingegneristico: gli ingegneri di JS Precision eseguiranno studi di producibilità e proporranno raccomandazioni per lo spessore delle pareti, il raccordo e l'ingegneria delle tolleranze per ridurre al minimo i costi.
• Iniziare con piccoli lotti: si consiglia di iniziare la produzione di prova in piccoli lotti per convalidare un processo e la qualità e poi procedere alla produzione in serie.

Domande frequenti

D1: Devo fornire i file di programmazione a 5 assi?

No. Tutto ciò che dovete fornirci sono file 3D standard e disegni 2D e noi di JS Precision eseguiremo tutta la programmazione, garantendo precisione ed efficienza durante i processi di lavorazione.

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

La finitura superficiale della lavorazione a 5 assi dipenderà dal materiale in lavorazione, ma è possibile ottenere una finitura con Ra compresa tra 0,4 μm e 0,8 μm . Tuttavia, se è richiesta una finitura più fine, è possibile ottenere una finitura a specchio tramite lucidatura.

D3: Qual è la dimensione minima della caratteristica che può essere lavorata?

Nella lavorazione meccanica, JS Precision utilizza microutensili per realizzare scanalature o fori di larghezza pari a 0,1 mm . Le dimensioni di lavorazione vengono adattate in base al livello di durezza del materiale e alla profondità di lavorazione.

D4: Come si garantisce la coerenza in grandi lotti di componenti?

Controlliamo rigorosamente ogni processo produttivo attraverso molteplici misure , quali procedure operative standardizzate, ispezione completa del primo articolo, campionamento in corso d'opera e controllo statistico del processo per garantire la coerenza dei componenti di fresatura CNC su larga scala.

D5: I tempi di consegna sono lunghi quando si acquista dalla Cina?

Il tempo medio di spedizione è di 2-4 settimane . Tuttavia, JS Precision offre anche servizi di produzione rapida o trasporto aereo per soddisfare le esigenze urgenti dei vostri progetti.

D6: Quali rapporti di ispezione qualità fornite?

Siamo in grado di fornire report di ispezione del primo pezzo, report di ispezione dimensionale completa e report di ispezione per la certificazione dei materiali , secondo le esigenze del cliente . Disponiamo di strumenti e attrezzature di prova, come macchine di misura a coordinate e profilometri, per garantire l'accuratezza dei risultati dei test.

D7: Come gestite i trattamenti superficiali complessi?

JS Precision è un punto di riferimento unico per trattamenti superficiali come anodizzazione, galvanica, sabbiatura e verniciatura. Tutti questi servizi possono essere eseguiti prima della spedizione , senza richiedere un coordinamento aggiuntivo da parte del cliente.

D8: Come vengono garantite la comunicazione e la gestione del progetto?

Forniamo a ogni cliente un project manager e un supporto completo per la comunicazione in inglese. Vi teniamo aggiornati tramite e-mail e messaggistica istantanea.

Riepilogo

Garantire che la decisione di scegliere tra fresatura CNC a 3 assi e a 5 assi sia ben informata e tenga conto della migliore sinergia possibile tra costi di progetto e tempi di completamento . La fresatura CNC a 3 assi sta rafforzando il cuore dell'industria manifatturiera grazie alla sua impareggiabile convenienza, mentre la fresatura CNC a 5 assi sta alimentando l'innovazione all'avanguardia grazie alla sua elevata potenza di elaborazione geometrica.

Qualunque siano le vostre esigenze, accedere al processo di produzione cinese, soprattutto attraverso una partnership con JS Precision, che gestisce l'intera filiera, dalla prototipazione di precisione alla produzione in serie, può offrirvi notevoli potenzialità in termini di efficienza e risparmio sui costi.

I vostri progetti meritano di essere implementati alla perfezione con processi ottimali.

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