Услуги по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ: полное руководство и решения.

Услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ позволяют решить множество проблем, связанных с обработкой сложных деталей. Традиционная 3-осевая обработка на станках с ЧПУ становится недостаточной, когда ваша конструкция включает сложные поверхности, многоугольные элементы или сложные интегрированные элементы.

Выполнение всей обработки за одну установку, обеспечивающее геометрическую свободу, граничащую с бесконечностью, — в этом заключается революционный потенциал 5-осевой обработки на станках с ЧПУ. Однако для эффективного использования этой высокотехнологичной технологии необходимо решить ряд системных задач, от стратегий программирования до предотвращения столкновений и управления затратами.

В этом руководстве объединены опыт компании JS Precision в разработке подробного обзора основных преимуществ, логики точности и философии проектирования услуг 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, а также показано, как сотрудничать с действительно опытным поставщиком, чтобы воплотить ваши самые амбициозные проекты в надежную реальность.

Краткое изложение ключевых ответов

Основные выводы:

• Главное преимущество 5-осевой обработки заключается в «комплексной интеграции», поскольку она обеспечивает меньшее время зажима, более высокую точность сложных поверхностей и возможность обработки сложных поверхностей, что делает ее самым передовым решением в области механической обработки.
• Успех начинается с «проектирования с учетом технологичности производства»: раннее сотрудничество с поставщиками для анализа DFM (проектирование с учетом технологичности производства) является ключом к оптимизации процессов, предотвращению ошибок программирования и контролю затрат.
• В DFM-анализе: точность определяется качеством системы, а не количеством осей. Высокоточный 5-осевой обрабатывающий центр с высокой стабильностью и строгими требованиями к процессу являются основой, гарантирующей высокую точность деталей, изготовленных на 5-осевых станках с ЧПУ.
• Выбор партнера основан на опыте. Наиболее важно оценивать примеры успешного выполнения аналогичных проектов (например, 5-осевой роботизированный манипулятор), а не просто сравнивать затраты.

Почему стоит выбрать 5-осевую систему? Практическое руководство и решения от JS Precision.

Компания JS Precision обладает обширным 15-летним опытом работы в сфере 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, обслуживая более 5000 клиентов в 12 ключевых секторах: аэрокосмической, медицинской и энергетической отраслях, а также в других.

Наша работа включала проектирование интегрированных шасси для ведущих мировых компаний по производству дронов, обработку имплантатов с точностью до 0,005 мм для фирм, производящих медицинские изделия, а также серийное производство 5-осевых роботизированных манипуляторов из титанового сплава. В одном из наших проектов по разработке аэрокосмических деталей нам даже удалось снизить вес на 35%, проведя при этом 200 000 испытаний на усталость без поломок.

Наша команда разработала более 100 000 чертежей сложных деталей, решив множество задач в различных отраслях промышленности, таких как глубокая обработка полостей, проблемы деформации и предотвращение столкновений.

Данное руководство не является сборником теорий и мнений, а представляет собой обобщение опыта, накопленного в ходе тысяч успешных проектов, при этом каждая рекомендация проверена на практике.

Стандарт ISO 10791-1:2015 «Фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры — Проверка точности — Часть 1: Геометрическая точность» является основой калибровки точности 5-осевых станков и одним из важнейших стандартов, которым мы следуем для обеспечения точности станка.

Ищете быстрое решение для обработки сложных деталей на 5-осевом станке с ЧПУ? Поделитесь с нами требованиями к деталям и техническими характеристиками, и мы предоставим вам БЕСПЛАТНЫЙ отчет о целесообразности и индивидуальный технологический план, который сделает обработку сложных деталей проще и надежнее!

Почему для изготовления сложных деталей следует выбирать 5-осевую обработку на станках с ЧПУ?

Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ — это больше, чем просто интеграция двух вращающихся осей, поскольку она революционизирует и переосмысливает концепции свободы проектирования и производства, которые ранее делали обработку сложных деталей неэффективной.

Ключевое преимущество 1: Полное покорение геометрической сложности

• Непрерывная обработка сложных поверхностей: чистовая обработка рабочих колес и деталей турбин за одну операцию без следов обработки, что исключает необходимость последующей шлифовки.
• Формирование элементов под разными углами: уменьшает необходимость в нескольких этапах зажима, как это требуется для угловых отверстий, скосов и т. д.

Ключевое преимущество 2: Комплексное повышение качества, эффективности и возможностей.

• Значительный скачок в точности: уменьшает количество повторных позиционирований, исключает накопление ошибок и обеспечивает скачок в точности более чем на 30% по сравнению с традиционным методом.
• Революция в повышении эффективности: это улучшает положение инструмента благодаря использованию жестких инструментов с короткой кромкой. Это позволяет выполнять большие объемы резки с сокращением времени цикла на 40-60%.
• Прорыв в запретную зону: легко обрабатывайте глубокие полости и узкие швы, недоступные для трехкоординатной обработки, без необходимости разборки деталей.

Демонстрация высочайшей точности: каким стандартам соответствуют высокоточные детали, изготовленные на 5-осевых станках с ЧПУ?

Точность при изготовлении деталей на 5-осевых станках с ЧПУ всегда оставалась систематической инженерной процедурой, включающей в себя станки, процессы, условия окружающей среды и измерения, при этом любой фактор влияет на результат.

Две ключевые системы, которые, как было установлено, влияют на точность.

• Встроенная точность станка: благодаря функции RTCP, обеспечивающей точные траектории движения инструмента, линейные и вращательные оси имеют точность на уровне микронов , а температурная деформация корректируется с помощью термокомпенсации.
• Стабильность технологической цепочки: плавность траектории инструмента влияет на качество поверхности, а соответствующие параметры резания и рациональные приспособления поглощают вибрации.

Подтверждаемая точность доставки

• Стандартная сертификация: Строгое соответствие спецификациям ASME Y14.5 или ISO 1101 , в соответствии с системами ISO 9001/AS9100, а также предоставление полного отчета о проверке.
• Методы контроля: Использование высокоточных координатно-измерительных машин и лазерных трекеров для проверки сложных размеров в пространстве.

Рисунок 1. Измерение точности деталей, обработанных на 5-осевом станке с ЧПУ, с помощью координатно-измерительной машины Zeiss.

С какими сложными материалами могут справиться профессиональные услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Главное преимущество предлагаемых услуг 5-осевой обработки на станках с ЧПУ заключается не только в обработке сложных форм, но и в возможности работы с различными труднообрабатываемыми материалами в соответствии с требованиями отрасли.

Стратегии обработки высокопрочных металлов и сплавов с использованием 5-осевых станков.

• Аэрокосмические сплавы: титановый сплав Ti-6Al-4V обладает высокой прочностью и низкой теплопроводностью, что позволяет снизить тепловыделение при резке, охлаждении под высоким давлением и циклоидальной обработке.
• Пресс-формовочная сталь: При обработке пресс-форм с глубокими полостями, таких как H13, оптимальный вылет инструмента помогает достичь точности боковых стенок и качества поверхности.

Обработка неметаллов и композитных материалов

• Неметаллы и композиты: В случае конструкционных пластмасс и углепластиков, склонных к образованию заусенцев и дефектов, высококачественная обработка выполняется с помощью специализированных инструментов и вакуумных адсорбционных приспособлений.

Стратегии адаптации 5-осевой обработки для распространенных материалов

Требуется обработка труднообрабатываемых материалов? Сообщите нам, какие материалы у вас есть и что нужно обработать, и мы адаптируем наше решение к услугам 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, чтобы вы могли получать детали, сертифицированные по стандарту AS9100D .

Как в принципе избежать столкновений при сложной 5-осевой обработке на станках с ЧПУ?

Наиболее серьезным риском при обработке на 5-осевых станках с ЧПУ являются столкновения. Они могут привести к повреждению инструментов и заготовок. Станок также может быть поврежден. Профилактика лучше лечения.

Несколько мер защиты на программном уровне:

• Современное моделирование CAM- процессов с использованием программного обеспечения Vericut для имитации движения на фрезерном станке с ЧПУ на уровне, сопоставимом с программированием станков с ЧПУ, с целью анализа потенциальных помех.
• Модель инструмента VM: Создание точной копии 5-осевого обрабатывающего центра в масштабе 1:1 на основе его конструкции и перемещений.

Управление процессом и на месте:

• Стандартизированная библиотека зажимных приспособлений: использование имитационной проверки стандартных приспособлений для снижения вероятности столкновений с нестандартными приспособлениями.
• Процедура пробной резки: Первая резка компонента выполняется на более низких скоростях под наблюдением старших инженеров.

Рисунок 2. Программисты должны научиться использовать параметры управления столкновениями, которые ограничивают угол наклона и направление инструмента.

Как контролировать бюджет при использовании услуг 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Эффективность и точность обработки на 5-осевых станках с ЧПУ не обязательно должны стоить дорого. Все зависит от выбора правильного и наиболее эффективного решения, а не обязательно самого дешевого.

Оптимизация, предполагающая принятие решающего решения.

• Консультационные услуги по проектированию с учетом технологичности производства (DFM): Наши инженеры оптимизируют радиусы скругления деталей, углы уклона и соотношение сторон, уменьшая области, требующие использования сверхдлинных режущих инструментов или крайне неэффективной обработки.
• Интегрированная конструкция деталей: В сочетании с преимуществами 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, множество сборочных деталей объединены в единый блок для снижения затрат на сборку и веса.

Программирование и оптимизация процессов

• Гибридная технологическая стратегия: она оптимально сочетает в себе обработку с позиционированием по схеме 3+2 и одновременную обработку по 5 осям на разных участках заготовки, обеспечивая повышение эффективности без ущерба для точности.
• Оптимизация траектории движения инструмента: Использование высокоскоростных методов фрезерования с меньшим перекрытием ступеней, более высокими скоростями вращения шпинделя и более высокой скоростью подачи позволило улучшить качество поверхности при сокращении времени обработки.

В чём принципиальное различие между превосходным 5-осевым обрабатывающим центром и традиционным трёхосевым станком?

Станки являются основой 5-осевой обработки. Специализированные 5-осевые обрабатывающие центры значительно отличаются от 3-осевых станков с поворотными приспособлениями по своим возможностям, точности и жесткости.

Жесткость конструкции и система привода

• Технология управления движением и привода: Встроенная чугунная конструкция обеспечивает большую жесткость и точность по сравнению с другими моделями, включающими поворотный стол, а моментные двигатели обеспечивают быстрое перемещение, высокую точность и работу без необходимости технического обслуживания.
• Системы ЧПУ: Высококлассные системы ЧПУ, такие как Heidenhain и Siemens 840D, оснащены возможностью выполнения операций по 5 осям в сочетании с использованием круговой дифракционной решетки и обратной связи по замкнутому контуру.

Экосистема систем и программного обеспечения ЧПУ

• Высокопроизводительные системы ЧПУ: Такие высокопроизводительные системы ЧПУ, как Heidenhain и Siemens 840D, поддерживают встроенную расширенную 5-осевую функциональность, которая ориентирована на улучшенное прямое управление и возможности компенсации.
• Система обратной связи с замкнутым контуром: высокоточные круглые решетки на осях вращения обеспечивают точную обратную связь о положении движения, гарантируя истинную точность системы обратной связи с замкнутым контуром.

Хотите узнать об условиях применения 5-осевого обрабатывающего центра ? Позвоните на нашу горячую линию, сообщите нам о ваших требованиях, и мы бесплатно предложим вам варианты конфигурации станка.

Руководство по проектированию: Как сделать вашу CAD-модель удобной для изготовления деталей на 5-осевом станке с ЧПУ?

Опытные дизайнеры понимают взаимосвязь функциональности и возможностей производства, используя созданные CAD-модели при изготовлении деталей для 5-осевых станков с ЧПУ.

Золотые правила геометрического дизайна

• Избегайте труднодоступных острых углов , выполняйте скругления, доступные для инструмента.
• Учитывайте соотношение длины и диаметра инструмента, предусмотрите достаточно места в конструкциях с глубокими полостями или выберите конические боковые стенки.
• Используйте стандартные элементы , чтобы свести к минимуму применение специализированного оборудования.

Изготовлено для точности и эффективности.

• Предоставьте средства для создания системы координат , которую можно легко выравнивать и измерять.
• Оптимизируйте конструкцию тонкостенных ребер, чтобы предотвратить вибрацию или деформацию при механической обработке.

Рисунок 3. При пятиосевой обработке на станках с ЧПУ обеспечивается большая гибкость в моделировании деталей. Следовательно, можно проектировать более сложные детали, не беспокоясь о трудностях производства.

С какими уникальными проблемами приходится сталкиваться при производстве 5-осевого роботизированного манипулятора с высокими динамическими характеристиками?

Пятиосевой роботизированный манипулятор отличается облегченной конструкцией, жесткостью и сложными внутренними полостями. Можно сказать, что это составляет саму суть возможностей пятиосевой обработки, поскольку они представляют собой довольно сложные задачи в производстве.

Проблемы, связанные с интегрированными конструкциями и облегчением конструкции.

• Интеграция и снижение веса: Благодаря оптимизации топологии биомиметических ребер достигается сочетание снижения веса и повышения жесткости , а сложные каналы для потока, обработанные в едином куске, исключают утечки.
• Точная и динамическая балансировка: отверстия в подшипниках шарниров должны иметь геометрические допуски на уровне микрон, а балансировка массы вращающихся деталей гасит вибрации на высоких скоростях.

Баланс между точностью и динамическими характеристиками

• Точный контроль ключевых сопряженных интерфейсов: геометрический допуск отверстий для крепления подшипников шарниров должен контролироваться в микронах, иначе это снизит гибкость и точность 5-осевого роботизированного манипулятора .
• Вопросы динамической балансировки: В вращающихся деталях необходимо обеспечить равенство масс, поэтому оптимизацию динамической балансировки следует проводить на этапах проектирования и изготовления, чтобы предотвратить вибрацию при движении на высоких скоростях.

Как преодолеть сложности, связанные с производством 5-осевого роботизированного манипулятора? Приглашаем вас обсудить ваши требования.

Пример из практики: как 5-осевая обработка позволяет снизить вес на 35% и повысить прочность шасси беспилотного летательного аппарата.

Будучи одним из несущих конструктивных элементов, шасси БПЛА должно быть легким и обладать сверхвысокой прочностью. Традиционные технологии не позволяют одновременно обеспечить все эти свойства.

«Узкое место» первоначальной конструкции: дилемма производительности и стоимости, вызванная многокомпонентной сборкой.

Традиционное решение предполагает сварку и сборку из алюминиевого сплава, в результате чего получается 28 автономных деталей общим весом 2,1 кг.

Основные проблемы: После более чем 50 000 циклов испытаний на посадку возникают проблемы с растрескиванием сварных швов. Сборка различных деталей приводит к накоплению погрешностей, превышающих ±0,3 мм , что создает проблемы с функциональной надежностью системы развертывания и взлета. Сборка комплекта занимает 4 часа.

Интегрированное 5-осевое решение от JS Precision: реструктуризация конструкции и высокоточное производство.

• Конструктивная часть: Мы будем использовать топологическую оптимизацию и генеративное проектирование для перепрофилирования основного конструктивного элемента и создания в целом облегченной модели из титанового сплава (Ti-6Al-4V) и биомиметических ребер.
• Завершение производства: Благодаря использованию 5-осевой обработки на станках с ЧПУ , становится возможным фрезерование сложных поверхностей, монтажных поверхностей неправильной формы и отверстий для снижения веса за одну установку со 100% соответствием геометрии.

Количественные результаты: повышение производительности и оптимизация затрат на протяжении всего жизненного цикла.

• Интеграция: Благодаря сочетанию проектирования и механической обработки количество деталей сокращается с 28 до всего одной, при этом исключаются ошибки сборки.
• Снижение веса: Вес уменьшен до 1,37 кг, что приводит к значительному уменьшению веса на 35%, тем самым увеличивая время выносливости.
• Высокая надежность: срок службы при испытаниях на усталость > 200 000 циклов, повышение надежности > 300%.
• Высокая эффективность: время сборки сократилось до 0,5 часа на комплект, эффективность повысилась на 85%, а стоимость значительно снизилась.

Хотите добиться прорыва в производительности ваших компонентов? Пожалуйста, опишите ваши требования к продукции и проблемные моменты, и мы разработаем для вас индивидуальное решение для 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, обеспечивающее снижение веса, повышение эффективности и сокращение затрат, что позволит повысить конкурентоспособность вашей продукции.

Рисунок 4. Шасси дрона.

Почему стоит доверять услугам 5-осевой обработки на станках с ЧПУ от JS Precision?

Решение о сотрудничестве с поставщиком услуг по обработке на 5-осевых станках с ЧПУ зависит от реализации его технологического потенциала. Компания JS Precision обладает обширным опытом и надежной сервисной поддержкой.

От технического оборудования до аналитических центров по поиску талантов.

В нашем распоряжении полностью замкнутая группа высокотехнологичных станков, оснащенная системами прямого привода и термокоррекции для обеспечения стабильности обработки, а также команда высококвалифицированных инженеров, занимающихся техническим обслуживанием на всех этапах технической цепочки, от проектирования до серийного производства.

Культура качества и обеспечение качества проектов

Мы внедряем замкнутый цикл цифрового контроля качества с полной отслеживаемостью данных . Наши менеджеры проектов также контролируют каждый сложный проект для обеспечения бесперебойной коммуникации по вопросам сдачи проекта.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каков минимальный размер партии для пятиосевой обработки, и можно ли его использовать для прототипирования?

Прототипирование можно осуществлять на 5-осевом станке. Мы специализируемся на прототипировании и мелкосерийном и среднесерийном производстве, начиная с единичных изделий. При создании сложных прототипов 5-осевая обработка позволяет завершить проектирование за меньшее время, избегая сборки и отладки различных простых компонентов.

В2: Какое качество поверхности можно получить при 5-осевой обработке?

Благодаря технологиям быстрой чистовой обработки и стабильной работе станков, обычное значение Ra качества поверхности при 5-осевой обработке может достигать 0,4-0,8 мкм , а при определенных условиях может быть обеспечено даже лучшее качество, удовлетворяющее требованиям к прецизионным деталям.

В3: Каковы максимальные и минимальные размеры деталей, обрабатываемых на 5-осевом оборудовании?

Наши возможности 5-осевой обработки охватывают широкий спектр задач: от изготовления микромедицинских костных пластин миллиметрового размера до обработки конструкционных деталей аэрокосмической отрасли диаметром до 2000 мм . Для некоторых размеров необходимо подтверждение соответствия чертежам и возможностям станка.

В4: Существуют ли существенные различия в стоимости или сроках выполнения заказов при 5-осевой обработке деталей из алюминия и стали?

Разница довольно существенная. По сравнению с обработкой деталей из стали и титановых сплавов, обработка деталей из алюминия занимает меньше времени и обходится значительно дешевле. Для принятия решения потребуется конкретная оценка с учетом свойств материала.

В5: Какие меры вы принимаете для обеспечения согласованности между CAD-моделью и обработанной заготовкой на сложных криволинейных поверхностях?

Мы обеспечиваем достижение высокого уровня точности в процессе обработки за счет точного CAM-программирования в сочетании с высокой динамичностью станка. Кроме того, мы используем измерения на станке или постобработку путем сравнения результатов сканирования координат для обеспечения соответствия между обработанной заготовкой и CAD-моделью.

В6: Как бы вы решили проблему удаления стружки и охлаждения компонентов с глубокими полостями?

Мы используем инструменты с внутренним охлаждением и систему охлаждения высокого давления, в которой вода подается через центр шпинделя. Траектория движения инструмента также оптимизирована таким образом, чтобы способствовать удалению стружки, предотвращая поломку инструмента из-за выделения тепла и запутывания стружки.

В7: Как проверить, подходит ли моя должность для 5-осевой обработки?

Пригодность детали для 5-осевой обработки зависит от того, включает ли она многократные процессы зажима, имеет ли она наклонные элементы, сложные криволинейные поверхности или требует предельно малого веса. Вы можете прислать нам чертежи для профессиональной оценки.

В8: Я планирую выполнять обработку на 5-осевом станке. С чего мне начать?

На начальном этапе запуска проекта по 5-осевой обработке вы можете предоставить нам 3D-модель в формате STEP/IGES и основные технические требования к материалам, количеству и другим деталям конструкции. Мы бесплатно окажем вам помощь в проведении DFM-анализа и разработке проектных решений.

Краткое содержание

Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ — это не просто технологическое усовершенствование, а инновация в изготовлении сложных компонентов. Она не только преодолевает ряд препятствий с точки зрения формы, материалов и точности, позволяя точно реализовать концепцию дизайна, но и снижает затраты благодаря комплексной обработке.

Выбор профессионального партнера и использование ключевых компетенций, предлагаемых 5-осевой обработкой, обеспечит двойную выгоду для вашей продукции как с точки зрения производительности, так и затрат. Компания JS Precision может предложить вам не просто часы работы станка, а проверенные инженерами, надежные и высокопроизводительные решения для изготовления деталей.

Пришло время перейти от стадии разработки инновационных проектов к высокоэффективному и предсказуемому производственному процессу.

→ Загрузите модель вашей сложной детали , чтобы получить от наших инженеров экспертный анализ DFM и рекомендации по технологическому процессу.

→ Организуйте техническое обсуждение, в ходе которого наша команда экспертов по 5 направлениям проанализирует ваш проект и поможет разработать стратегию внедрения, адаптированную к вашим потребностям.