5-осевая обработка на станках с ЧПУ: как выбрать детали для обработки на станках с ЧПУ | JS Precision

5-осевая обработка на станках с ЧПУ устраняет ограничения при изготовлении сложных деталей.

Представьте себе сложную крыльчатку авиационного двигателя, для изготовления которой обычно требуется три установки и несколько корректировок базовых параметров. Теперь все поверхности, задние секции и основание можно точно обработать всего за одну установку. Это не просто прорыв в плане эффективности, но и революция в плане точности и свободы проектирования.

Освоение знаний и навыков использования технологии 5-осевой обработки стало одной из ключевых квалификаций , помогающих инженерам и конструкторам добиваться высочайшего качества, создания самых сложных геометрических форм и кратчайших сроков вывода продукции на рынок.

Это руководство, подготовленное экспертами компании JS Precision, погрузит вас в мир 5-осевого ЧПУ и покажет, как оно может стать лучшим решением для изготовления сложных деталей.

Обзор основного ответа

Как выбрать 5-осевую обработку с ЧПУ? JS Precision анализирует ключевые моменты принятия решений

Практический опыт играет ключевую роль в правильной реализации 5-осевой обработки с ЧПУ. Компания JS Precision активно работает в этой области уже более 10 лет и предоставляет услуги по обслуживанию высококлассных 5-осевых обрабатывающих центров, включая DMG MORI, более чем 500 клиентам в аэрокосмической, медицинской и дроновой отраслях.

Мы выполняем сложную механическую обработку деталей, таких как импеллеры из титанового сплава с допуском ±0,015 мм и медицинские стенты из углеродного волокна. Процесс производства медицинских стентов из углеродного волокна соответствует требованиям законодательства США.gov/current/title-21/chapter-I/subchapter-H/part-820">Управления по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами (FDA) для специальной валидации процесса в 21 CFR 820.70 Правил системы качества медицинских устройств.

Мы знакомы с особенностями обработки алюминия 7075 и Ti6Al4V и помогаем клиентам оптимизировать многокомпонентную сварную обработку деталей в цельную и сэкономить до 30% затрат.

Это подробное руководство, обобщающее наш многолетний опыт реализации проектов, включая такие ключевые моменты, как выбор технологий и контроль затрат, которое поможет вам избежать ошибок и принимать надежные решения.

Хотите проверить, подходят ли ваши детали для 5-осевой обработки с ЧПУ? После того, как вы отправите основную информацию о ваших деталях в JS Precision, наши инженеры проведут бесплатную предварительную оценку, чтобы помочь вам определиться с выбором.

Что такое 5-осевая обработка на станках с ЧПУ? Выход за рамки традиционного производства

5-осевая обработка с ЧПУ — это передовая современная технология обработки с ЧПУ, позволяющая выполнять многонаправленную и сложную обработку путем координации использования трех линейных осей: X, Y и Z, и двух поворотных осей: A и B, или C.

По сравнению с традиционной 3-осевой обработкой, она переходит от «односторонней обработки» к «многонаправленной обработке», что меняет саму основу модели производства сложных деталей.

Больше, чем просто 5 направлений: понимание сути «связей»

Основой 5-осевой обработки является «связь», включающая пять осей движения:

• Ось X: Горизонтальное движение — влево-вправо
• Ось Y: горизонтальное движение назад-вперед
• Ось Z: Вертикальное перемещение (вверх-вниз)
• Ось A: вращение вокруг оси X , обычно вращение заготовки
• Оси B/C: вращение вокруг оси Y (ось B) или оси Z (ось C) (обычно вращение стола или шпинделя)

«Пятиосевая связь» подразумевает одновременное движение всех пяти осей, что позволяет осуществлять непрерывную обработку сложных криволинейных поверхностей, таких как рабочие колеса и полости пресс-форм.

При позиционировании по 3+2 осям заготовка фиксируется под определённым углом сначала по осям A, B/C, а затем по осям X, Y и Z. Это подходит для обработки многогранных деталей, таких как корпуса с наклонными отверстиями. Области применения этих двух методов существенно различаются .

Почему его «выбрали» для сложных деталей?

5-осевая обработка с ЧПУ естественным образом решает три основные проблемы традиционной обработки:

• Сложная геометрия: детали не требуют разборки, прямая обработка непрерывных криволинейных поверхностей и нерегулярных структур позволяет избежать ошибок соединения.
• Обработка глубоких полостей: поворотная ось регулирует угол наклона заготовки, позволяя инструменту глубоко проникать в стенку полости для обработки, а также устраняет необходимость в удлинении инструмента.
• Предотвращение помех: благодаря скоординированному перемещению осей предотвращается столкновение инструмента, заготовки и приспособления, что снижает риски во время обработки.

Рисунок 1: Пятиосевая обработка на станке с ЧПУ — это метод обработки, при котором режущие инструменты перемещаются по пяти различным осям одновременно.

Раскрытие информации: как 5-осевой ЧПУ обеспечивает революционный «однократный зажим»?

К основным преимуществам 5-осевых станков с ЧПУ относится «однократный зажим». Благодаря согласованной работе поворотного стола и нескольких осей все поверхности детали могут быть обработаны за один зажим, что кардинально меняет традиционную модель многозажимных станков и значительно повышает точность, эффективность и стоимость.

Поворотный стол: от многогранности к «отсутствию мёртвых углов»

В этом случае заготовка может вращаться вокруг осей A, B и C с помощью поворотного стола. Диапазон углов поворота обычно составляет от -120° до 120°, и система работает как «гибкая роботизированная рука».

По сравнению с традиционной 3-координатной обработкой, при выполнении многонаправленных угловых отверстий в коробчатой ​​детали обычно требуются три отдельные операции зажима.Пятиосевой поворотный стол с ЧПУ позволяет регулировать угол наклона заготовки, благодаря чему инструмент может подходить к заготовке с нескольких направлений, включая переднюю, боковую и верхнюю части, без ручного вращения.

Ключ к повышению точности: устранение ошибок преобразования данных

Традиционное многозажимное крепление приводит к «ошибкам преобразования данных». Каждое закрепление требует переустановки данных, и ошибки накапливаются с каждым зажимом . Обычно каждое закрепление имеет погрешность накопления около 0,05 мм.

Пятиосевой станок с ЧПУ может быть настроен на один зажим. Требуется только одна установка точки отсчёта, и вся обработка выполняется относительно этой точки отсчёта. Это полностью исключает ошибки преобразования точки отсчёта и обеспечивает относительную точность позиционирования критически важных элементов, таких как отверстия и контуры криволинейных поверхностей.

Например, при обработке медицинских имплантатов допуск отверстий на различных поверхностях можно контролировать в пределах ±0,02 мм.

Рисунок 2: Пятиосевая обработка упрощает производственный процесс за счет обеспечения синхронного движения пяти осей, что снижает необходимость использования нескольких зажимов.

Как выбрать лучший материал для вашего проекта 5-осевой обработки с ЧПУ?

Выбор материала критически важен для успеха проекта 5-осевой обработки с ЧПУ. Характеристики обработки различных материалов могут существенно различаться. Компания JS Precision хорошо знакома с особенностями обработки различных материалов и может подобрать для вас оптимальное решение.

Король металлов: алюминиевые и титановые сплавы аэрокосмического класса

Алюминиевые сплавы для аэрокосмической промышленности (например, алюминий 7075) и титановые сплавы (например, Ti6Al4V) являются одними из наиболее распространённых материалов для обработки на 5-координатных станках с ЧПУ. При обработке этих материалов 5-координатная обработка даёт очевидные преимущества:

• Алюминий 7075: высокая прочность, малый вес, предел прочности на растяжение около 570 МПа. 5-осевая обработка позволяет точно контролировать его сложную поверхность, что делает его пригодным для деталей дронов и кронштейнов самолетов.
• Титановый сплав Ti6Al4V: устойчив к коррозии и высоким температурам. Благодаря высокоскоростной резке и синергии охлаждения при 5-координатной обработке предотвращается деформация во время обработки, подходит для изготовления имплантируемых медицинских деталей и деталей авиационных двигателей.

Инженерные пластики и композиты: от ПЭЭК до углеродного волокна

Инженерные пластики, такие как ПЭЭК, и композиты, такие как углеродное волокно, широко применяются в медицине и высокотехнологичных отраслях. При 5-координатной обработке этих материалов на станках с ЧПУ следует учитывать следующее:

• ПЭЭК: термостойкость (длительная рабочая температура 260°C), хорошая биосовместимость. Скорость резания во время обработки необходимо контролировать (рекомендуемая скорость 300–500 м/мин), чтобы избежать плавления материала.
• Углеродное волокно: высокопрочное, легкое, при обработке требует использования специальных режущих инструментов, например, алмазных, чтобы избежать расслоения, для применения в медицинских стентах и ​​корпусах высокотехнологичного оборудования.

Умный дизайн для оптимизации затрат на детали 5-осевого ЧПУ: три стратегии

Стоимость 5-осевой обработки с ЧПУ можно значительно снизить за счёт оптимизации деталей на этапе проектирования. JS Precision предлагает три практических способа , которые помогут вам контролировать бюджет и при этом удовлетворять ваши потребности в производительности.

Стратегия 1: избегайте глубоких полостей и длинных выступов

Глубокие полости, глубина которых более чем в 3 раза превышает диаметр, и длинные выступы, при которых вылет инструмента более чем в 5 раз превышает диаметр, увеличивают сложность обработки:

• Требуются специальные удлиненные инструменты , которые На 50–100 % дороже обычных инструментов.
• Низкая жесткость инструмента может стать причиной вибрации, что снизит эффективность обработки более чем на 30%.
• Сложность контроля точности может привести к необходимости многочисленных переделок , что потребует увеличения временных затрат.

Стратегия 2: стандартизировать внутренний радиус угла

Неправильные внутренние радиусы углов увеличивают частоту смены инструмента:

• Каждая смена инструмента требует переустановки и регулировки, что занимает около 15–30 минут.
• Стандартизированные радиусы, например, все настроенные на R1,5, сокращают количество типов инструментов и существенно экономят время обработки, тем самым снижая затраты на обработку на 20–30 %.

Стратегия 3: понимание углов уклона, «совместимых с 5-осевой осью»

Даже при наличии больших возможностей 5-осевой обработки соответствующий угол уклона ( рекомендуемый 1°-3° ) все равно имеет преимущества:

• Уменьшение трения инструмента о заготовку позволяет улучшить качество поверхности , а шероховатость можно снизить с Ra1,6 до Ra0,8.
• Снижение сопротивления резанию, увеличение срока службы инструмента и сокращение затрат на замену инструмента.

Рисунок 3: Отказ от обработки глубоких отверстий при проектировании станков с ЧПУ — это не только хорошая спецификация процесса, но и ключ к контролю затрат и обеспечению постоянства производства.

3-осевой против 5-осевого ЧПУ: решающее состязание точности и возможностей

Выбор между 3- и 5-осевым ЧПУ напрямую влияет на качество обработки детали. Между ними существует огромная разница в производительности и точности обработки. Понимание ограничений их применения поможет вам сделать правильный выбор.

Неоспоримый король точности: почему 5-осевая система побеждает на старте?

Однократный зажим — основа точного преимущества 5-осевой обработки.

• Традиционные процессы 3-осевой обработки включают в себя несколько зажимов, каждый из которых вносит погрешность приблизительно 0,05 мм , что в совокупности затрудняет обеспечение точности.
• Однократный зажим при 5-осевой обработке позволяет контролировать допуск деталей из алюминиевого сплава в пределах ±0,025 мм , а деталей из титанового сплава — в пределах ±0,03 мм.

Например, при обработке редуктора с наклонными отверстиями допуск отверстия после 3-координатной обработки может достигать ±0,1 мм, а при 5-координатной обработке он может контролироваться до ±0,02 мм, что соответствует высоким требованиям точности.

Разрыв в возможностях: некоторые детали вообще невозможно обработать методом 3-осевой обработки.

Следующие два типа деталей могут быть обработаны только методом 5-координатной обработки:

• Поднутрения: Например, в случае корпусов с внутренними канавками, 3-координатный инструмент не может достичь нужного положения канавок. При 5-координатной обработке, регулируя угол поворота оси, инструмент может глубже проникать в канавку.
• Непрерывные сложные криволинейные поверхности: например, импеллеры и пропеллеры, 3-осевая обработка. Обработка по одной оси требует разделения нескольких поверхностей, что приводит к появлению следов стыков. 5-осевой ЧПУ обеспечивает непрерывную обработку, обеспечивая гладкие поверхности.

Хотите узнать, какой станок с ЧПУ лучше всего подходит для вашей детали: 3-осевой или 5-осевой? Свяжитесь с JS Precision сегодня, и мы порекомендуем вам наиболее экономичное решение с учётом сложности и точности ваших деталей.

Представлено основное оборудование: как выбрать инструменты для вашего 5-осевого обрабатывающего центра?

По сравнению с традиционным оборудованием, требования к инструменту для 5-осевого обрабатывающего центра значительно выше . Правильный выбор инструмента может повысить точность и эффективность обработки. Компания JS Precision имеет богатый опыт в подборе инструментов и готова предоставить вам профессиональные консультации.

Ценность держателей короткого конуса: жесткость и контроль вибрации

Короткие конические держатели инструментов (например, держатели инструментов HSK и CAPTO) идеально подходят для 5-осевых обрабатывающих центров.

• Традиционные держатели инструмента BT имеют длинный конус, который может легко создавать вибрацию при высокодинамичном движении, что влияет на точность.
• Держатели инструмента HSK имеют короткий конус (обычно 1:10), большую площадь контакта со шпинделем, повышенную жесткость и способны снизить вибрацию более чем на 90%.
• Держатель инструмента CAPTO имеет полигональный интерфейс с более высокой точностью позиционирования (точность повторного позиционирования ± 0,001 мм), что подходит для высокоточной обработки.

Искусство балансировки длины и диаметра инструмента

При 5-осевой обработке с ЧПУ баланс между длиной и диаметром инструмента оказывает непосредственное влияние на эффект обработки:

• Слишком длинный инструмент (более чем в 5 раз больше диаметра) не обладает жёсткостью и будет вибрировать. По возможности уменьшите длину инструмента до минимально возможной для обрабатываемой детали.
• Инструмент слишком большого диаметра может создавать помехи для деталей и приспособлений. Рекомендуется выбирать диаметр в зависимости от площади обрабатываемой поверхности и при необходимости использовать инструменты с длинной шейкой.

Хотите выбрать инструменты для вашего 5-осевого обрабатывающего центра? Сообщите JS Precision обрабатываемые материалы и конструкцию детали, и мы порекомендуем подходящие держатели инструментов и модели инструментов, чтобы контролироватьцену 5-осевого станка с ЧПУ и одновременно повысить стабильность обработки.

Пример использования: 5-осевой ЧПУ помогает снизить вес крепления сервопривода дрона на 40%

Болевые точки клиентов

Компании, производящей дроны, требовалось прочное и лёгкое металлическое крепление для сервопривода. Существующее трёхосное решение имело две серьёзные проблемы:

• Деталь была сварена из трех компонентов и весила 200 г, что повлияло на время полета дрона.
• Сварные соединения имели низкую прочность, что приводило к их легкому разрушению во время полетов на высоте и снижению надежности.

Точное решение JS

• Первый шаг — оптимизация DFM. Наши инженеры преобразовали исходную трёхкомпонентную конструкцию в единую, оптимизированную по топологии структуру, удалив лишние материалы и сохранив области критических напряжений.
• Второй этап — 5-осевая обработка. Используя 5-осевой обрабатывающий центр DMG MORI, оснащённый держателями инструмента HSK и твёрдосплавным инструментом, мы выполнили прецизионную 5-осевую обработку на станке с ЧПУ всех сложных поверхностей и лёгких полостей за один установ, контролируя точность в режиме реального времени с помощью измерительных приборов.

Наш результат успеха

Конечный продукт весил всего 120 г, что на 40% легче исходного решения. Испытания на разрыв показали увеличение прочности конструкции на 15%, что полностью исключило проблемы с разрывами при сварке.

Одновременно с этим сокращение количества этапов сборки увеличило эффективность производства на 50%, сократив срок поставки деталей с 10 до 5 дней, что помогло заказчику успешно увеличить дальность полета на 25%.

Хотите повторить аналогичные примеры снижения веса и повышения эффективности? Немедленно отправьте свои требования к деталям в JS Precision, и наш онлайн-сервис ЧПУ поможет вам усовершенствовать продукцию.

Рисунок 4: Металлический кронштейн сервопривода дрона с ЧПУ

Изготовление сложных деталей: услуги 5-осевой обработки с ЧПУ от JS Precision на протяжении всего процесса

Услуги компании JS Precision по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ охватывают весь процесс от чертежей до готовых изделий с профессиональным контролем на каждом этапе для обеспечения эффективной и точной реализации проекта.

Шаг 1: Анализ DFM — ваш бесплатный консультант по оптимизации дизайна

Прежде чем предоставить коммерческое предложение, наши инженеры DFM тщательно изучат предоставленные вами чертежи детали:

• Проверьте конструкцию на наличие трудностей при обработке, таких как слишком глубокие полости, слишком маленькие галтели.
• Предложения по оптимизации, такие как стандартизация радиусов скруглений, корректировка углов уклона.
• Оцените рациональность выбора материалов , чтобы сократить расходы.

Этот шаг абсолютно бесплатный и поможет вам избежать возможных рисков перед обработкой, он может уберечь вас от переделок, вызванных ошибкой проектирования.

Шаг 2: Точное программирование — идеальный обзор цифрового мира

На этапе программирования используется профессиональное CAM-программное обеспечение, такое как Mastercam. Инженеры выполняют следующие три основные задачи:

• Планирование траектории инструмента: определение наилучшего пути на основе структуры детали с целью сокращения времени простоя и повышения эффективности.
• Обнаружение столкновений: возможность моделировать процесс обработки в виртуальной среде для выявления любого возможного риска столкновения инструмента с деталью/приспособлением и заблаговременного внесения необходимых корректировок.
• Настройка параметров: скорость резания и подача задаются в зависимости от свойств материала. Например, при обработке титанового сплава Ti6Al4V скорость резания устанавливается в диапазоне 80–120 м/мин.

Шаг 3: Измерение на станке — обеспечение качества во время обработки

Все 5-осевые обрабатывающие центры оснащены интегрированной высокоточной системой датчиков:

• После обработки первой детали датчик автоматически определяет основные размеры, такие как диаметр отверстия и контур поверхности, и сравнивает их с проектными значениями.
• При наличии незначительных ошибок система автоматически компенсирует траекторию инструмента , чтобы последовательность деталей имела постоянную точность.
• Процедура также включает периодические выборочные проверки в ходе процесса для исключения дефектов партии.

Хотите воспользоваться услугами 5-осевой обработки на станках с ЧПУ от JS Precision? Загрузите чертежи деталей, чтобы воспользоваться комплексным обслуживанием, которое мы предлагаем: от анализа DFM до поставки готовой продукции — всё полностью прозрачно и контролируемо.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какой минимальный допуск можно получить при 5-осевой обработке на станке с ЧПУ?

В JS Precision, благодаря высокопроизводительному 5-осевому обрабатывающему центру и цеху с контролируемой температурой, мы можем добиться точности обработки ±0,025 мм для деталей из алюминиевого сплава и ±0,03 мм для деталей из титанового сплава. При особых требованиях мы можем достичь точности обработки до ±0,015 мм .

В2: Какие типы деталей подходят для 5-осевой обработки на станке с ЧПУ?

Его лучше всего применять для деталей со сложными криволинейными поверхностями, глубокими полостями, наклонными отверстиями или для деталей, требующих многогранной обработки в одном процессе формования, например, импеллеров, медицинских имплантатов, сложных опор беспилотных летательных аппаратов и прецизионных полостей пресс-форм.

В3: Значительно ли выше стоимость 5-осевой обработки на станке с ЧПУ, чем 3-осевой?

Почасовая ставка для 5-осевой обработки выше, примерно в диапазоне 100–150 долларов США, а для 3-осевой — 50–80 долларов США. Однако при обработке более сложных деталей общая стоимость детали может быть на 20–30% ниже за счёт меньшего количества зажимов и приспособлений, а также меньшего количества вторичных операций. Однако для простых деталей 3-осевая обработка более экономична.

В4: В чем разница между обработкой «3+2» и «одновременной 5-осевой обработкой»?

«3+2» означает сначала определение угла, а затем обработку по 3 осям. Подходит для многогранных деталей. «Одновременная 5-осевая обработка» означает, что все 5 осей движутся одновременно, что подходит для деталей, представляющих собой непрерывные сложные криволинейные поверхности. JS Precision предлагает оба режима обработки.

В5: Какие форматы файлов вы поддерживаете?

Да, мы поддерживаем все основные форматы, включая STEP, IGES, SLDPRT, X_T и PARASOLID. Мы предпочитаем формат STEP из-за его хорошей совместимости.

В6: Каково типичное время выполнения заказа от расчета стоимости до доставки?

Для стандартных материалов, таких как алюминий 7075 и ПЭЭК, этап создания прототипа займёт 3–5 рабочих дней , а мелкосерийное производство от 10 до 50 изделий — около 7–10 рабочих дней. Мы предоставим точную дату поставки.

В7: Какие операции постобработки может выполнять 5-осевой станок с ЧПУ?

Мы предлагаем полный спектр услуг постобработки, включая анодирование, пескоструйную обработку, гальванопокрытие, покраску и лазерную гравировку. Это позволяет вам осуществлять комплексную поставку от механической обработки до постобработки, избавляя вас от необходимости сотрудничать с несколькими поставщиками.

В8: Как вы обеспечиваете качество во время обработки?

Все проверки первой детали и процесса производства проводятся с помощью внутримашинных датчиков, а для окончательной проверки качества также доступна КИМ, позволяющая гарантировать, что каждая деталь в процессе производства соответствует проектным критериям.

В9: Почему стоит выбрать JS Precision в качестве поставщика услуг по 5-осевой обработке с ЧПУ?

Благодаря передовому оборудованию DMG MORI, команде инженеров с более чем 10-летним опытом работы в данной отрасли, строгой системе контроля качества и удобному онлайн-сервису мы можем предложить вам надежные услуги по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ.

Краткое содержание

5-осевая обработка на станках с ЧПУ вывела производственные возможности на новый, ранее невообразимый уровень. Это уже не просто «продвинутая опция» , а ключевая технология для решения современных инженерных задач, направленных на создание инновационных продуктов и достижение прорывных показателей производительности.

Обладая более чем 10-летним опытом, передовым оборудованием и комплексным онлайн-обслуживанием ЧПУ, компания JS Precision поможет решить проблему обработки сложных деталей: от снижения веса до повышения эффективности, от обеспечения точности до настоящего расширения возможностей вашего продукта с помощью 5-осевой обработки.

Не позволяйте сложным проектам оставаться на бумаге.

Зайдите на онлайн-платформу обслуживания ЧПУ JS Precision, загрузите свой 3D-файл и воспользуйтесь профессиональными, быстрыми и прозрачными услугами 5-осевой обработки с ЧПУ. Получите мгновенное предложение за 30 секунд и воплотите в реальность следующую отличную идею!