Услуги по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ: все, что вам нужно знать | JS Precision

Услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ являются центральным решением, позволяющим справиться с проблемой обработки сложных рабочих колес, прецизионных полостей и нерегулярных структур, возникающих при обработке сложных рабочих колес в аэрокосмической отрасли, прецизионных полостей в шарнирах роботов и нерегулярных структур биомедицинских изделий. Это технология, обладающая гибкостью и точностью , превосходящими возможности традиционной механической обработки.

Однако 5-осевая обработка на станках с ЧПУ — это не просто усовершенствование оборудования, а комплексная система оптимизации процесса от проектирования до поставки.

Данная статья не только содержит технический анализ, но и служит своего рода картой ценности, иллюстрирующей, как преимущества 5-осевой обработки на станках с ЧПУ реализуются в улучшении функциональности компонентов, снижении общей стоимости владения и ускорении выхода на рынок.

Таблица основных ответов

Основной вывод:

1. Точность благодаря минимальному вмешательству человека: Единая настройка гарантирует, что допуски высокоточной 5-осевой обработки на станках с ЧПУ остаются свободными от повторяющихся ошибок позиционирования.

2. Истинная стоимость основана на общей стоимости владения (TCO): хотя почасовая стоимость 5-осевого станка, безусловно, выше, исключение технологических процессов, приспособлений и брака часто перевешивает дополнительные затраты на 3-осевую обработку.

3. Для успеха необходима разработка с учетом возможностей аддитивного производства (DFAM): оптимизация позиционирования деталей, подходов к обеспечению доступности режущего инструмента и методов резки на этапе проектирования гарантирует оптимальное использование возможностей 5-осевой обработки.

4. Требуются опытные поставщики: для производства чувствительных компонентов необходимы инженерные знания и опыт в технологических процессах. Компания JS Precision может исключить риски, связанные с методом проб и ошибок.

Выберите услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ от JS Precision: для удовлетворения сложных производственных задач.

В области 5-осевой обработки на станках с ЧПУ опыт является бесценным активом. Компания JS Precision работает в этой сфере уже 12 лет и реализовала более 6000 сложных задач по обработке деталей для четырех высокоточных отраслей промышленности, включая аэрокосмическую, медицинскую, промышленную робототехнику и оптику.

Мы выполнили обработку лопаток турбин с точностью ± 0,008 мм для производителей самолетов, осуществили сложную поверхностную формовку ортопедических устройств для больниц и изготовили запястные суставы со встроенными запястьями для производителей роботов.

Эти примеры включают в себя механическую обработку титановых сплавов, высокотемпературных сплавов и конструкционных пластмасс, что позволяет нам укрепить собственную экспертизу в обработке тонкостенных компонентов, компонентов с глубокими полостями и компонентов нестандартной формы.

В соответствии с требованиями к стабильности обработки, изложенными в международном стандарте ISO 13041-4:2004 «Оценка точности станков с ЧПУ — Часть 4: Пятиосевые станки», стабильность нашего процесса подтверждена этим стандартом.

Каждый пункт и каждый набор данных в этом руководстве основаны на практическом опыте, и здесь нет пустой теории, только опыт.

Хотите оценить, подходит ли наша технология для обработки сложных компонентов? Поделитесь с вами требованиями к вашим компонентам уже сегодня, и JS Precision проведет бесплатный анализ целесообразности в соответствии со стандартами ISO, чтобы вы могли с уверенностью выбрать услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ.

Раскрытие потенциала: как работают услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Знание основ обработки на 5-осевых станках с ЧПУ не является сложным и включает в себя следующие аспекты:

Трехосевая обработка сродни покраске стены под фиксированными углами и ограничена только плоскими поверхностями, в то время как пятиосевая обработка на станках с ЧПУ подобна человеческой руке и также способна двигаться вверх, вниз, влево и вправо (линейное перемещение по осям XYZ), а также вращать запястье и локоть (вращательное движение по осям AC или BC), и, таким образом, может позиционировать «кисть» так, чтобы она касалась любого угла «стены» — что и является сутью работы со сложными компонентами.

Анализ основных движений: сочетание линейной оси XYZ и вращательной оси AC/B.

В 5-осевых станках основное преимущество достигается за счет сочетания вращательного и линейного перемещения, которое предпочтительно предлагается в двух конфигурациях:

• Конфигурация с поворотным столом: В этой конфигурации заготовка устанавливается на поворотный стол (вращение по оси А, вращение по оси С), а режущий инструмент фиксируется. Это подходит для обработки многогранных заготовок малого и среднего размера.
• Конфигурация с поворотной головкой: В конфигурации с поворотной головкой режущий инструмент устанавливается на поворотную шпиндельную головку (поворот по оси B, вращение по оси C), а заготовка фиксируется. Это подходит для обработки сложных криволинейных поверхностей крупных заготовок.

Оба этих свойства обеспечивают инструменту легкий доступ к заготовке сбоку, через подрезы и даже сзади, что делает его идеальным для обработки фасок и других труднодоступных мест, типичных для 3-осевой обработки.

От САПР до резки: ключевая роль цифровых двойников и планирования траектории движения инструмента.

Специфика обработки на 5-осевых станках с ЧПУ требует поддержки высокоуровневого программного обеспечения CAD/CAM. Импортированная 3D CAD-модель для создания цифрового двойника включает планирование непрерывных траекторий без столкновений с учетом таких факторов, как длина инструмента и углы резания. Этап виртуального моделирования определяет возможные проблемы предотвращения столкновений и проблемы перерезания.

Команда CAM-программистов компании JS Precision обладает средним опытом работы более 8 лет и способностью оптимизировать траекторию движения сложных компонентов.

За пределами плоскости: противостояние преимуществ точности между 5-осевой и 3-осевой обработкой на станках с ЧПУ.

При обработке одной и той же сложной детали разница в точности между 5-осевой и 3-осевой обработкой на станках с ЧПУ значительна.

Трехосевая обработка включает в себя настройку и изменение ориентации, в том числе ошибки позиционирования в каждой ориентации, тогда как пятиосевая обработка на станках с ЧПУ выполняет всю обработку в пределах одной ориентации с использованием кратчайшей цепочки допусков, включая точность позиционирования более ±0,01 мм и повышение точности контура более чем на 30%.

В соответствии со стандартом ASME B5.54-2020 «Стандарт оценки производительности станков с ЧПУ и обрабатывающих центров», точность пространственного позиционирования для 5-осевых обрабатывающих центров должна соответствовать стандарту ±0,015 мм/м, и все наши станки прошли проверку на соответствие этому стандарту.

«Уничтожитель кумулятивных ошибок»: почему принцип «сделать все правильно с первого раза» более точен?

Основной причиной неточности при 3-осевой обработке являются многочисленные процессы переналадки. Предположим, что погрешность позиционирования составляет ±0,005 мм при каждой переналадке, тогда как суммарная погрешность от четырех переналадок может достигать ±0,02 мм. Для 5-осевой обработки достаточно одной переналадки, поэтому погрешность позиционирования становится незначительной.

В ходе наших экспериментов было установлено, что при обработке кубической детали с тремя пересекающимися отверстиями значение соосности для 3-осевой обработки составляет 0,035 мм, а для 5-осевой обработки — 0,008 мм, что представляет собой повышение точности на 77%.

Значительный прогресс в качестве поверхности — непрерывные следы от инструмента и оптимальные условия резки.

Пятиосевая одновременная обработка позволяет боковой кромке инструмента постоянно контактировать с изогнутой поверхностью под оптимальным углом, благодаря чему на заготовке остаются постоянные следы от инструмента. Значение шероховатости поверхности Ra составляет всего 0,8 мкм или меньше, поэтому требуется минимальная полировка, а в некоторых случаях возможно изготовление готовых изделий.

Хотите узнать о существенной разнице в точности между 5-осевой и 3-осевой обработкой на станках с ЧПУ ? Свяжитесь с нами, чтобы получить наше руководство по сравнительному тестированию, содержащее информацию о точности и фотографии качества обработки различных деталей, которые помогут вам принять решение.

Рисунок 1. Трехосевая обработка может привести к появлению следов инструмента и заусенцев на поверхности заготовки, в то время как пятиосевая обработка позволяет получить более гладкую поверхность.

Инвестиции в сложность: ключевые факторы, определяющие стоимость обработки на 5-осевых станках с ЧПУ.

Некоторые опасения клиентов связаны со стоимостью 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, но стоимость в основном зависит от плана и требований к обработке. Прозрачность затрат помогает создавать рациональные проекты и избегать дополнительных расходов. Кроме того, стоимость обработки сложных деталей на 5-осевых станках зависит от геометрической сложности, материала и допусков.

Основные факторы, влияющие на стоимость: время программирования, цикл обработки и материалы.

Основные составляющие стоимости 5-осевой обработки на станках с ЧПУ:

• Затраты времени на программирование: планирование маршрутов для сложных компонентов занимает у опытных инженеров от нескольких часов до нескольких дней . Для компонентов с глубокими полостями и подрезами требуется многократное моделирование столкновений, и это влияет на стоимость работ.
• Стоимость цикла обработки: скорость резания на 5-осевых станках с ЧПУ не ниже, чем на 3-осевых, но непрерывная обработка сложных криволинейных поверхностей занимает больше времени, а стоимость машино-часа в 1,5-2 раза выше , чем на 3-осевых станках.
• Стоимость материалов: Специальные материалы, такие как титановые сплавы, в 3-5 раз дороже обычных сталей, а их низкая обрабатываемость еще больше увеличивает время обработки.

Оптимизация проектирования и расходов: совместная работа и ее важность.

Оптимизация конструкции может привести к значительному сокращению затрат.

Например, деталь заказчика имела внутренний радиус скругления углов 0,5 мм, что требовало использования специальных микроинструментов и 8-часового цикла обработки. Мы предложили улучшить его до 1,5 мм с помощью обычных инструментов, сократив циклы до 3 часов и снизив затраты на 40%.

Улучшение соотношения сторон при сохранении правильных размеров (не превышающих 5:1) было бы полезно для снижения затрат, помимо правильного выбора заготовки.

Хотите снизить затраты, сохранив при этом точность моделирования сложных компонентов? Тогда поделитесь своим проектом с JS Precision, и наши инженеры бесплатно предложат вам рекомендации по снижению стоимости 5-осевой обработки на станках с ЧПУ.

Как можно добиться повышения общей экономической эффективности при использовании 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Многие видят только более высокую почасовую ставку 5-осевых станков, но игнорируют их преимущества в плане снижения себестоимости всего процесса . Преимущества 5-осевой обработки на станках с ЧПУ проявляются не только в точности и эффективности, но и в снижении общей стоимости владения (TCO). Общая экономичность обработки сложных деталей значительно превосходит показатели 3-осевой обработки.

Прямое снижение затрат: оборудование, трудозатраты и площадь торгового зала.

Системы 5-осевой обработки напрямую снижают затраты следующими способами:

• Снижение стоимости оборудования: для 3-осевой обработки требуется несколько сложных приспособлений, стоимость проектирования и изготовления которых исчисляется тысячами долларов. Для 5-осевой обработки необходимы универсальные приспособления, что позволяет снизить затраты более чем на 70%.
• Снижение трудозатрат: при интеграции различных процессов, если для некоторых деталей требуется 3 процесса на 3-осевом станке, все эти процессы можно выполнить одновременно на 5-осевом станке, что повышает эффективность на 40-60%.
• Уменьшение занимаемой площади: один 5-осевой станок может заменить 2-3 3-осевых станка, что позволяет сократить производственные площади и инвестиции в оборудование.

Косвенное повышение ценности: упрощение проектирования, ускорение и управление рисками.

Пятиосевая обработка также обеспечивает существенные косвенные преимущества:

• Упрощение конструкции: объединение нескольких деталей в единую конструкцию снижает стоимость сборки и соединительных элементов, а также повышает жесткость.
• Сокращение сроков поставки: производственный цикл сокращается на 30-50%, что позволяет клиенту быстрее осваивать рыночные возможности.
• Меньший риск: благодаря однократному зажиму исключаются ошибки со стороны операторов, что обеспечивает показатель успешности изготовления первого изделия более чем в 98%.

Преодоление микронных ограничений: достижение системной инженерии с жесткими допусками при 5-осевой обработке на станках с ЧПУ.

Для достижения строгих допусков при 5-осевой обработке на станках с ЧПУ (например, ± 0,01 мм) требуется нечто большее, чем просто высокоточные станки. Это системная инженерия, включающая в себя множество этапов, и Компания JS Precision внедрила всеобъемлющую систему гарантий , которая обеспечивает соблюдение необходимых допусков при 5-осевой обработке сложных деталей.

Станки — это лишь основа: термостойкость, калибровка и управление инструментом.

Ключ к высокоточной обработке заключается в стабильных условиях эксплуатации и оборудования.

• Мастерская с постоянной температурой. Температура поддерживается на уровне 20±0,5℃ для предотвращения расширения и сжатия, вызванных изменением температуры.
• Периодическая калибровка: калибровка с помощью лазерного интерферометра проводится ежеквартально, а экспресс-проверка — ежемесячно для обеспечения точности станка.
• Управление инструментом: Использование гидравлических или термоусадочных держателей инструмента с точностью зажима менее 0,002 мм, наличие индикатора износа инструмента, обеспечивающего постоянный контроль.

Природа процесса и программирования: специализированные подходы к преодолению конкретных препятствий

Для обработки различных сложных компонентов требуются специализированные стратегии:

• Обработка тонкостенных деталей: низкие значения силы резания, несколько небольших срезов материала и устройства для уменьшения деформации.
• Глубокая обработка полостей: использование длинных держателей в сочетании с динамическим фрезерованием для гашения вибраций и оптимизации траектории обработки с целью предотвращения ошибок.
• Порядок обработки: черновая обработка перед чистовой, внешняя обработка перед внутренней, основные элементы перед второстепенными, снятие напряжений после черновой обработки.

Требуется точность до микронного уровня для обработки деталей на 5-осевых станках с ЧПУ? Тогда обратитесь к экспертам по диагностике процессов в JS Precision, и наша команда разработает для вас индивидуальный план обеспечения точности обработки сложных деталей на 5-осевых станках.

Рисунок 2. Измерительный щуп координатно-измерительной машины измеряет металлическую заготовку, зажатую в тисках станка.

Преодоление сложности: уникальные проблемы и способы их решения при обработке сложных деталей на 5-осевых станках.

Обработка сложных деталей на 5-осевых станках часто сталкивается с экстремальными трудностями, такими как узкие зазоры в рабочих колесах, сложные каналы потока в вихревых оболочках и деформация тонкостенных компонентов. Для таких деталей требуются высокая точность, скорость и стабильность обработки , и услуги 5-осевой обработки могут решить эти проблемы.

«Танец» инструмента и заготовки: интеллектуальные траектории движения инструмента для предотвращения столкновений.

Столкновения являются одним из основных рисков при обработке сложных деталей. В процессе программирования CAM мы предоставляем полную 3D-модель (заготовка, приспособление, инструмент, шпиндель) с «послойной резкой + оптимизацией траектории» и используем коротколезвийные инструменты или специально разработанные держатели инструмента в труднодоступных местах, чтобы полностью исключить риск столкновений.

Обеспечение прочности и точности: деформация и вибрация при механической обработке.

Сложные компоненты подвержены деформации и вибрации. Мы предлагаем:

• Контроль деформации: пошаговая черновая и чистовая обработка, снятие напряжений после черновой обработки, а также небольшие объемы резания и высокая скорость вращения шпинделя при чистовой обработке.
• Контроль вибрации: высокопрочные станки и фрезы, оптимизация параметров резания и виброгасители в держателях инструмента для глубоких полостей или тонких конструкций.

Рисунок 3: 5-осевой станок подходит для обработки сложных геометрических деталей, таких как рабочие колеса, ортопедические имплантаты, пресс-формы для литья под давлением и аэрокосмические кронштейны.

Основные особенности 5-осевой обработки на станках с ЧПУ для роботизированных манипуляторов.

К основным компонентам робототехнической отрасли предъявляются возросшие требования: легкость, прочность, точность и единая конструкция. 5-осевая обработка на станках с ЧПУ для роботизированных манипуляторов безупречно отвечает всем этим требованиям и стала наиболее распространенным решением, причем преимущества 5-осевой обработки на станках с ЧПУ особенно очевидны в этой области.

Парадигма интегрированной обработки: от множества узлов к единому сложному компоненту.

Традиционные роботизированные детали представляют собой в основном сборные конструкции, состоящие из большой вес, недостаточная жесткость и значительные суммарные ошибки.

Пятиосевая обработка позволяет создавать цельные изделия методом литья под давлением. Например, компонент роботизированного запястья, который традиционно состоит из девяти отдельных деталей весом 2,5 кг, может быть изготовлен из аналогичного компонента, выполненного из одной детали, при общем весе станка всего 2,1 кг и повышенной жесткости на 40%.

Точность имеет значение: точность критически важных посадочных мест подшипников и интерфейсов передачи.

Для критически важных компонентов, таких как посадочные места подшипников шарниров робота и поверхности крепления шестерен, требуются гораздо более высокие уровни точности, а именно: соосность отверстия подшипника в пределах ±0,01 мм, а перпендикулярность торцевой поверхности составляет 0,005 мм/м. Использование 5-осевого однозажимного механизма обеспечивает точность позиционирования с учетом геометрических погрешностей указанных компонентов.

Повышена степень интеграции на 300%, снижена стоимость на 28%: интегрированное интеллектуальное производство запястных модулей для коллаборативных роботов.

В контексте 5-осевой обработки на станках с ЧПУ для роботизированных манипуляторов это весьма показательная область, в которой всесторонне демонстрируется ценность услуг по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ.

Проблема клиента

Заказчик разрабатывал новое поколение компактных модулей запястья для коллаборативных роботов. В первоначальном решении использовалось 9 собранных алюминиевых компонентов, и с этими компонентами возникли три проблемы:

Соосность отверстия подшипника составляла всего 0,03 мм, что затрудняло достижение точного перемещения; внутри имелись неорганизованные провода, вызывавшие трудности и частые отказы; а соединительные компоненты добавляли вес и моменты инерции, замедляя тем самым скорость динамического отклика.

JS Precision Solution

Наша инженерная команда тесно сотрудничала с заказчиком, чтобы предложить следующее комплексное решение:

Оптимизация топологии конструкции: Путем проведения конечно-элементного анализа функциональные возможности 9 компонентов были объединены в один. Высокоточные монтажные полости для датчиков, легкие полости и интегрированные кабельные каналы были выточены непосредственно в одном компоненте , что позволило обеспечить его достаточную прочность при малом весе.

Пятиосевая прецизионная формовка: Благодаря использованию пятиосевого обрабатывающего центра, осуществляется обработка всех монтажных поверхностей, криволинейных поверхностей и даже внутренних деталей. Сборка завершается за одну операцию зажима, что исключает возможность ошибок при сборке.

Оптимизация процесса: с учетом качества обработки алюминиевых листов были выбраны соответствующие режущие инструменты и параметры обработки, а также использована технология высокоскоростной резки.

Итоговые результаты успеха

Полностью интегрированное интеллектуальное производство обеспечивает комплексную модернизацию, в результате чего количество компонентов сократилось с 9 до 1, что повысило интеграцию на 300%, уменьшило вес на 18% и улучшило гибкость на 40%, при этом значение коаксиальности подшипниковых отверстий составляет 0,008 мм, общая себестоимость производства снизилась на 28%, а цикл сборки сократился на 80%.

Хотите узнать больше об успешных примерах 5-осевой обработки на станках с ЧПУ для роботизированных манипуляторов? Пожалуйста, укажите вашу отрасль и тип детали, и компания JS Precision предоставит вам подробную информацию о подобных примерах.

Рисунок 4. Компактный робот с полым запястьем.

Часто задаваемые вопросы

В1: Может ли 5-осевая обработка заменить 3-осевую?

Не совсем. Пятиосевая обработка разработана для сложных деталей и позволяет обрабатывать детали сложной формы, такие как многоповерхностные детали с глубокими полостями, которые трудно изготовить с помощью трехосевой обработки. Но когда речь идет о простых плоских поверхностях и отверстиях, трехосевая обработка считается более экономичной и подходящей.

В2: Можно ли полагаться на 5-осевую обработку для получения допуска ±0,025 мм?

Исключительная надежность. Благодаря цеху с постоянной температурой, прецизионному станочному оборудованию и профессиональной гарантии на технологический процесс, точность +/-0,025 мм является стандартной для 5-осевых станков с ЧПУ, и даже самые высокие требования могут быть легко выполнены.

В3: Ожидается ли, что время программирования будет довольно длительным?

Программирование 5-осевых станков действительно занимает больше времени, чем программирование 3-осевых, но у нас есть опытные инженеры и отлаженная библиотека процессов, позволяющая эффективно выполнять работу по программированию. Фактически, выполнение работы по программированию оправдывается тем, что оно ускоряет время обработки и сборки.

В4: Предлагаете ли вы консультации по решениям в области механической обработки моих деталей?

Безусловно. Это одна из наших основных услуг. Все, что вам нужно, это ваша 3D-модель и требования к обработке, и мы предоставим вам бесплатный анализ технологической осуществимости и оптимизацию производства. Это делает наша команда экспертов по 5-осевой обработке.

В5: Можно ли использовать технологию 5-осевой обработки при мелкосерийном производстве (из

Очень подходит. Пятиосевая обработка не требует сложной механической обработки, компоненты легко заменяются с помощью автоматического отключения программы, что не предполагает использования других обрабатывающих инструментов. Это наиболее эффективная технология обработки при производстве небольших партий компонентов сложной конструкции.

Вопрос 6: Вы работали над аналогичными проектами в нашей отрасли (например, в медицинской/оптической сфере)?

Наш опыт и квалификация охватывают несколько высокотехнологичных отраслей, таких как аэрокосмическая промышленность, медицина, робототехника и оптика (для различных компонентов). Пожалуйста, укажите отрасль, в которой вы работаете, и мы предоставим вам неконфиденциальные примеры успешных проектов для ознакомления.

В7: Насколько удобны логистические и коммуникационные аспекты выполнения процесса 5-осевой обработки в Китае?

Это очень удобно. Наша организация располагает профессиональной командой управления проектами, которая обеспечивает постоянное информирование о ходе работ посредством мгновенных сообщений. Кроме того, мы сотрудничаем с авторитетными логистическими компаниями, чтобы гарантировать безопасную и своевременную доставку компонентов.

В8: С чего начать проект по 5-осевой обработке?

Просто пришлите нам 3D-модель вашей детали, необходимые материалы, допуски и количество. Наша команда экспертов оперативно подготовит для вас отчет об анализе процесса, коммерческое предложение и сроки поставки. После этого проект может начаться.

Краткое содержание

Услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ — это не недоступная высокотехнологичная разработка, а практичный инструмент для решения сложных задач обработки, снижения общих затрат и повышения конкурентоспособности продукции.

Она обеспечивает более высокую точность при меньшем количестве помех, позволяет преодолевать сложные структуры благодаря интеллектуальным процессам и повышает экономическую эффективность за счет всестороннего взаимодействия. Независимо от вашей отрасли — будь то аэрокосмическая, медицинская, робототехническая или любая другая высокоточная отрасль — JS Precision может предложить вам экспертные услуги по 5-осевой обработке.

Изучите возможности вашего проекта уже сегодня:

Пожалуйста, пришлите нам 3D-файлы ваших сложных деталей, чтобы получить бесплатный отчет о технологичности изготовления деталей на основе их 3D-файлов, а также прозрачную смету, подготовленную нашим экспертом по 5-осевой обработке. Объединим наши усилия, чтобы превратить ваши инновационные разработки в высококонкурентные продукты.