Услуги 5-осевой обработки с ЧПУ: прецизионные инструменты и индивидуальные решения для шлифования

Услуги 5-осевой обработки с ЧПУ лежат в основе производственных решений, которые позволяют отрасли выйти за рамки ограничений традиционной трехосной обработки.

В современном мире производства, где требуется максимальная точность и сложная геометрия, традиционная трехосная обработка уже достигла потолка своих возможностей. Следует признать, что будь то аэрокосмическая отрасль или медицинские имплантаты, необходим прорыв в производственных технологиях.

Цель этой статьи - систематически ответить на основные вопросы об услугах 5-осевой обработки с ЧПУ, проанализировать, как они становятся окончательным ответом на прецизионные инструменты и индивидуальные решения для шлифования благодаря беспрецедентной степени свободы и точности, а также помочь вам сделать самый мудрый и экономически эффективный выбор для вашего следующего сложного проекта.

Сводка основных ответов

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр>

Основные выводы:

<ул>

Основное преимущество 5-осевого ЧПУ заключается в том, что он может выполнять самую сложную геометрическую обработку за один раз, тем самым идеально решая проблему накопительных ошибок, вызванных несколькими настройками, что является источником точности.

Для 5-осевого обрабатывающего центра важнее иметь хорошую точность позиционирования (например, 0,002 мм), хорошую повторяемость и высокую жесткость станка, чем иметь больше осей.

При 5-осевой обработке сложных деталей сотрудничество с производителем при проектировании технологичности на ранних стадиях может сэкономить до 30 % затрат и времени.

Помимо того, что услуги 5-осевого фрезерования являются одним из самых оригинальных инструментов для прототипирования, они также предоставляют экономичное и эффективное решение для мелко- и среднесерийного производства сложных деталей.

Как добиться точной обработки? Решение JS Precision для 5-осевой обработки с ЧПУ

5-осевая обработка с ЧПУ необходима для сверхвысокой точности обработки, и компания JS Precision разработала комплексную техническую систему на основе этой фундаментальной технологии. Наш 5-осевой обрабатывающий центр может достигать точности допуска до 0,001 мм, что значительно лучше, чем 0,005 мм при традиционной трехосевой обработке.

Такая степень точности находится в пределах стандарта размерных допусков ASME Y14.5-2009. Мы осуществляем очень строгий процесс контроля качества, в рамках которого наши координатно-измерительные машины (КИМ) и оптические сканеры используются для многоэтапного контроля, таким образом, мы можем постоянно поддерживать уровень индекса возможностей процесса (CpK) выше 1,33.

Для сложных компонентов, для которых потребуется пять или более установов при трехосной обработке, наши услуги по 5-осевой обработке с ЧПУ могут выполнить процесс обработки за один или два установа, тем самым экономя от 50 % до 70 % времени на настройку. Помимо снижения вероятности человеческой ошибки, это также приводит к снижению общих производственных затрат на 20–30 %.

В реальных сценариях наши решения позволили клиентам из аэрокосмической отрасли снизить процент брака с 8 % до 2 %, а клиенты медицинского оборудования получили возможность производить сверхвысокоточные детали с допусками всего 0,0005 мм.

Более того, мы собрали многочисленные истории успеха обработки труднообрабатываемых материалов, таких как титановые и никелевые сплавы, что доказывает наш опыт и профессионализм.

<блок-цитата>

Хотите добиться 5-осевой обработки сложных деталей с точностью до микрометра? Немедленно свяжитесь с инженерами JS Precision, отправьте чертежи деталей и получите бесплатное индивидуальное решение по оптимизации точности, позволяющее снизить риски обработки.

Что такое 5-осевая обработка с ЧПУ?

5-осевая обработка с ЧПУ — это комплексная производственная услуга, сочетающая в себе очень точные, очень бесплатные и очень эффективные функции.

В отличие от трехосной обработки, которая ограничивает движение только линейными осями X, Y и Z, эта 5-осевая обработка с ЧПУ использует добавление двух поворотных осей (обычно осей A и C) к трем линейным осям. Таким образом, инструмент можно расположить практически под неограниченным количеством углов к заготовке.

Его два основных применения очень специфичны:

<ул>

Прецизионные инструменты, например. стержни для литьевых форм и вставки для литья под давлением, которые требуют сложных поверхностей и высокой точности.

Изготовление очень сложных деталей, напр. импеллеры, медицинские каркасы и оптические компоненты, которые трудно обрабатывать традиционными способами.

Услуга 5-осевой обработки — это больше, чем просто метод обработки, это комплексное решение, которое охватывает оптимизацию конструкции, программирование, обработку и проверку.

<блок-цитата>

Хотите знать, могут ли услуги 5-осевой обработки с ЧПУ решить ваши потребности в точной оснастке или сложной обработке деталей? Сообщите нам требования к материалу детали и точности, чтобы получить бесплатный отчет о технико-экономическом обосновании.

Как работает 5-осевой обрабатывающий центр?

Координация осей движения: танец X, Y, Z, A, C

5-осевой обрабатывающий центр состоит из трех линейных осей (X, Y, Z) и двух поворотных осей (A, C). Ось A — это вращение вокруг оси X, а ось C — это вращение вокруг оси Z. Скоординированное движение этих осей позволяет инструменту иметь любое положение и угол на заготовке.

Обычно при трехосевой обработке требуется несколько раз перемещать заготовку, но при пятиосевой обработке можно обрабатывать несколько поверхностей детали всего за одну настройку. Это основное преимущество 5-осевой обработки с ЧПУ.

Основной мозг: высокотехнологичные системы управления с ЧПУ

Высококлассные системы управления ЧПУ, такие как Siemens SINUMERIK ONE и Heidenhain TNC 640, являются основой 5-осевых обрабатывающих центров. Эти системы управления используют сложные алгоритмы интерполяции с пятью осями для преобразования модели САПР в плавную и точную траекторию инструмента. Они также осуществляют обнаружение столкновений в реальном времени, чтобы избежать повреждения инструмента и станка во время обработки.

Конструктивные формы: двойной поворотный стол и поворотный стол с поворотной головкой

5-осевой вертикальный обрабатывающий центр обычно имеет два основных типа конструкции:

<ул>

Двойной поворотный стол: Две поворотные оси расположены со стороны рабочего стола. Это правильный выбор для небольших многогранных деталей. Рабочего пространства меньше, но точность обработки выше.

Поворотный стол с поворотной головкой. Одна поворотная ось находится на рабочем столе, а другая — на шпиндельной головке. Это хорошее решение для больших деталей с глубокими полостями. Диапазон обработки больше, однако требуется большая жесткость шпинделя.

Рис. 1. Анимированная диаграмма, показывающая линейное и вращательное движение инструмента вокруг заготовки, иллюстрирующая принцип многоосной обработки.

Как выбрать высокопроизводительный 5-осевой вертикальный обрабатывающий центр?

Фундамент точности: точность и повторяемость позиционирования

Два основных критерия, используемые для оценки точности 5-осевого вертикального обрабатывающего центра:

<ул>

Точность позиционирования. Она измеряет, насколько далеко фактическое местоположение инструмента от теоретического. Станки высшего уровня обычно могут достигать 0,003 мм.

Повторяемость. Это относится к ошибке, когда инструмент помещается в одно и то же место несколько раз. Обычно 0,0015 мм.

Эти два параметра производительности обеспечивают точность размеров и чистоту поверхности продукции.

Гарантия стабильности: жесткость станка, термическая стабильность и динамические характеристики

<ул>

Жесткость станка: Станка из минерального литья эффективно гасит вибрацию, тем самым повышая стабильность во время процесса обработки.

Термическая стабильность: Технология компенсации теплового расширения шпинделя помогает поддерживать точность обработки за счет снижения влияния колебаний температуры.

Динамическая производительность. С помощью линейных двигателей и роликовых направляющих достигается высокая скорость движения, поэтому максимальная скорость шпинделя может составлять 30 000 об/мин, что является идеальной скоростью резки алюминиевых сплавов.

Поддержка высокоэффективного производства: оснастка и система инструментальных магазинов

<ул>

Вместимость магазина инструментов: Магазин инструментов с более 60 инструментами может удовлетворить потребности производства сложных компонентов и, таким образом, значительно сократить время требуется для смены инструмента.

Скорость смены инструмента: время автоматической смены инструмента (ATC) составляет менее 2 секунд, что повышает эффективность производства.

Специализированные инструменты. Инструменты с длинной шейкой, разработанные специально для 5-осевой обработки и технологии динамической балансировки, используются для обработки глубоких полостей, чтобы избежать взаимодействия инструментов.

Сравнительная таблица точности 5-осевого обрабатывающего центра:

Ваши основные проблемы	5-осевое решение JS Precision	Основная ценность для вас
Обработка сверхсложной геометрии	Мы установили 5-осевой обрабатывающий центр с высокими динамическими характеристиками, позволяющий обрабатывать пять граней и полностью изогнутые поверхности за один раз. настройка.	Таким образом, устраняются многопроцессные ошибки, повышается свобода и точность проектирования, а производственная цепочка сокращается.
Обеспечение микронной точности и превосходного качества поверхности	Благодаря использованию 5-осевого вертикального обрабатывающего центра с высокой жесткостью и прецизионным поворотным столом, а также передовых процессов качество гарантировано.	Производство высококачественных деталей, подходящих для функциональных испытаний или мелкосерийного производства, что позволяет снизить затраты и риски.
Контроль затрат и циклов для сложных деталей	Мы можем помочь вам: от индивидуальной оптимизации конструкции 5-осевой обработки до эффективного программирования, с прозрачными ценами.	Таким образом, производственные риски сводятся к минимуму с самого начала проекта, общая стоимость владения оптимизируется, а сроки поставки остаются конкурентоспособными.

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <блок-цитата>

Ищете высокопроизводительный и экономичный 5-осевой вертикальный обрабатывающий центр? Свяжитесь с JS Precision, чтобы получить бесплатный сравнительный список станков и избежать рисков при закупках.

Рис. 2. Компактный промышленный 5-осевой вертикальный обрабатывающий центр с сине-серым корпусом и подвесным пультом управления сбоку.

Какие проблемы могут решить услуги 5-осевого фрезерования, а 3-осевые не могут?

Проблема 1: обработка сложных поверхностей с высокой гладкостью

Если вы посмотрите на лопатку турбины и гребной винт, услуги 5-осевого фрезерования могут удерживать инструмент точно перпендикулярно поверхности на протяжении всего процесса обработки, таким образом, это не «эффект ступеньки» при 3-осевой обработке, и он получит высокую чистоту поверхности (Ra 0,2, 0,8 м). Сложную 5-осевую обработку деталей этого типа можно эффективно выполнить только за счет 5-осевого соединения.

Проблема 2: глубокие полости, подрезы и недоступные элементы

В случае пресс-форм с угловыми выталкивателями и медицинских имплантатов с подрезами трехосная обработка не позволяет достичь зон обработки из-за ограниченной доступности. Услуги 5-осевого фрезерования могут изменить угол инструмента по оси вращения для обработки боковых стенок, днища и областей с отрицательным углом, таким образом, свобода проектирования деталей значительно расширяется.

Задача 3: Одиночный набор «Комплексная обработка» многогранных деталей

Например, головки цилиндров двигателей имеют особенности в пяти разных направлениях. В этом случае для трехосной обработки потребуется пять установов, что займет несколько часов. Услуги 5-осевого фрезерования позволяют выполнить всю обработку за один установ, таким образом, время настройки сокращается до нескольких минут и устраняются ошибки, вызванные несколькими установами.

Модель	Точность позиционирования (мм)	Повторяемость (мм)	Применимые отрасли
Модель начального уровня	±0,005	±0,002	Общее оборудование
Модель среднего класса	±0,003	±0,0015	Автозапчасти
Премиум-модель	±0,001	±0,0005	Аэрокосмическая промышленность, медицина

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Рис. 3. Техническая диаграмма в разрезе с обозначением всех осей (X, Y, Z, B, C) и компонентов 5-осевого обрабатывающего центра.

Как получить расценки на услуги индивидуальной 5-осевой обработки?

Шаг 1. Предоставьте четкую и полную техническую документацию

Предоставление полного пакета технической документации необходимо для подготовки для точного индивидуального расчета стоимости 5-осевой обработки. Ожидается, что клиенты предоставят подробную 3D-модель (предпочтительно в формате STEP) вместе с 2D-чертежами, на которых будут указаны основные размеры, допуски и характеристики качества поверхности.

Шаг 2. Получите смарт-цену, включая отзыв DFM

После загрузки документов в JS Precision система автоматически составит предварительную стоимость с учетом материалов, времени и процессов. В течение 4 часов специалист по проектированию технологичности (DFM) предоставит подробный отчет с указанием потенциальных точек оптимизации, которые могут дополнительно снизить затраты.

Шаг 3. Подтверждение и прозрачное отслеживание проекта

После подтверждения заказа клиенты могут отслеживать ход производства в режиме реального времени через специальный портал. На критических этапах, таких как первая проверка изделия, будут переданы отчеты о проверке и фотографии, что делает весь процесс управляемым и отслеживаемым.

<блок-цитата>

Хотите получить прозрачное ценовое предложение на 5-осевую обработку? Отправьте техническую документацию и получите подробное предложение, включая отзыв DFM, в течение 4 часов.

Как оптимизировать проектирование для экономичной 5-осевой обработки сложных деталей?

Золотые правила проектирования: предотвращение помех от инструментов и ограничение параметров

<ул>

Радиус внутреннего угла должен составлять не менее 1/3 диаметра инструмента, следует избегать использования сверхмалых инструментов.

Отношение глубины к ширине не должно быть больше 8:1, чтобы свести к минимуму вибрацию и отклонение инструмента.

Следует избегать функций, для доступа к которым требуется слишком длинный или тонкий инструмент. Это приводит к сокращению времени обработки, меньшему износу инструмента и обеспечению соответствия ASME. Стандарты B5.54-2011.

Совместное использование материалов и процессов: от титановых сплавов до PEEK

Тип обрабатываемой детали	Погрешность обработки при 5-осном фрезеровании (мм)	Погрешность 3-осевой обработки (мм)	Время обработки единичной детали (мин)	Дневная производительность (штук)	Стоимость обработки единичной детали (доллары США)
Лопасти турбины	±0,002	±0,015	45	12	185
Головка блока цилиндров двигателя	±0,003	±0,020	80	8	290
Медицинский имплантат	±0,001	±0,010	35	15	220
Поддержка оптических компонентов	±0,0008	±0,008	30	18	160
Угловой выталкиватель пресс-формы	±0,0025	±0,012	50	10	145

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Различные материалы имеют разные характеристики резки. Выбор подходящих параметров процесса может повысить эффективность обработки и снизить затраты.

Ценность предварительного моделирования: избежание реальных ошибок с помощью виртуальной обработки

На этапе программирования CAM необходимо использовать такое программное обеспечение, как VERICUT, для комплексного моделирования траектории инструмента и обнаружения столкновений, которое может предотвратить потери станка от столкновений стоимостью в десятки тысяч долларов и оптимизировать время обработки. При 5-осевой обработке сложных деталей моделирование может сократить время пробной резки более чем на 50%.

Пример: кронштейн двигателя из титанового сплава для аэрокосмической отрасли: срок службы сокращен с 18 до 5 часов, вес снижен на 35 %

Задача: дилеммы производства топологически оптимизированных компонентов

Клиент разработал топологию опоры двигателя из титанового сплава (Ti6Al4V). Форма была очень сложной, напоминала топологию органической сетки с изогнутой поверхностью и неравномерной толщиной стенок (самая тонкая часть всего 1,2 мм).

Многодетальная сварка традиционным способом была тяжелой и слабой, а трехосная механическая обработка не позволяла обрабатывать сложные изогнутые поверхности. Единственным действенным методом была 5-осевая обработка с ЧПУ.

Прецизионное решение JS

1. Совместная оптимизация DFM:

После объединения функций 5-осевой обработки сложных деталей инженеры предложили увеличить некоторые очень острые внутренние углы с R2 до R3. Они проверили с помощью программного обеспечения для анализа допусков, чтобы сделать зоны допуска в некритических областях равными. Это облегчило обработку, снизило риск помех инструмента и в то же время сохранило производительность продукта.

2. Специальные инструменты и высокоскоростная стратегия:

Чтобы обеспечить соответствие характеристикам резки титанового сплава Ti6Al4V, было разработано специальное вакуумное приспособление. Давление вакуума было точно отрегулировано на уровне 0,08 МПа, чтобы сохранить жесткость тонкостенной детали.

Для значительного сокращения рабочего времени и сохранения термической деформации в пределах 0,005 мм был использован метод циклоидального фрезерования с высокой скоростью (12000 об/мин), малой глубиной резания и быстрой подачей.

3. Непрерывная пятиосная чистовая обработка:

Была применена твердосплавная концевая фреза диаметром 6 мм с покрытием. Для обработки всех криволинейных поверхностей использовался алгоритм непрерывной пятиосной интерполяции, который также позволил обеспечить постоянное качество поверхности и, таким образом, добиться точности контура. Последующая полировка вручную отпала необходимость, что значительно снизило трудозатраты и риск вторичного повреждения.

Результаты

Деталь была выфрезерована из единой титановой заготовки, таким образом был успешно изготовлен первый функциональный прототип, отвечающий всем требованиям конструкции.

Время обработки единичной детали сократилось с предполагаемых 18 часов до 5 часов, таким образом, затраты были снижены на 45 %. Деталь выдержала испытание на усталость под нагрузкой 150 % и оказалась 35 % легче , чем исходное сварочное решение, что побудило клиента сделать небольшой серийный заказ.

<блок-цитата>

Хотите значительно повысить эффективность обработки сложных деталей? Свяжитесь с JS Precision, расскажите о задачах своего проекта и получите бесплатное индивидуальное решение для 5-осевой обработки с ЧПУ.

Рис. 4. Легкий и сложный кронштейн для аэрокосмической отрасли из титанового сплава с решетчатой структурой, демонстрирующий возможности прецизионного многоосного фрезерования.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Насколько дороже 5-осевая обработка с ЧПУ, чем 3-осевая?

Обычно это на 30–100 % дороже. Однако для сложных деталей он может объединить несколько процессов, сократить время на оснастку и приспособление и, таким образом, в конечном итоге снизить затраты. Таким образом, это действительно экономит деньги и повышает эффективность.

Вопрос 2. Какова максимально достижимая точность?

В контролируемой среде первоклассный 5-осевой обрабатывающий центр может надежно обеспечить точность контура 0,01 мм и точность позиционирования 0,002 мм. Такая точность подходит для высокотехнологичного производства.

Вопрос 3: Какую самую большую деталь можно обработать?

Это определяется ходом станка. Как правило, 5-осевой вертикальный обрабатывающий центр JS Precision рассчитан на работу в диапазоне XYZ 800x600x500 мм и имеет диаметр поворотного стола 500 мм, что позволяет выполнять подавляющее большинство требований к обработке.

Вопрос 4: Каково типичное время выполнения заказа от предложения до доставки?

Обычно для алюминиевых деталей стандартной сложности от подтверждения документа до отгрузки требуется около 5–10 рабочих дней, для стальных деталей или более сложных компонентов — 10–15 рабочих дней, что на самом деле быстрее, чем в среднем по отрасли.

Вопрос 5: Как обеспечить единообразие при работе с большими партиями деталей?

Мы достигаем единообразия, выполняя первую полноразмерную проверку детали, проводя отбор проб критических размеров SPC во время производства и регулярно выполняя точную калибровку станков. Таким образом, мы уверены, что каждая партия деталей будет соответствовать установленным стандартам качества.

В6: Подходит ли он для мелкосерийного производства?

Конечно. Наши услуги по 5-осевой обработке обеспечивают гибкость и эффективность, поэтому они идеально подходят для мелко- и среднесерийного производства сложных деталей. Благодаря этому вы всегда будете готовы удовлетворить требования рынка.

В7: Существует ли требование к минимальному объему заказа (MOQ)?

В случае индивидуальной 5-осевой обработки мы можем запустить небольшое серийное производство, начиная с одного прототипа и заканчивая сотнями деталей. Не существует фиксированного требования к минимальному объему заказа, что позволяет нам соответствующим образом реагировать на потребности различных клиентов.

Вопрос 8: Как защищена интеллектуальная собственность моего дизайна?

JS Precision принимает множество мер, таких как подписание соглашений о неразглашении с клиентами, шифрование передаваемых файлов на протяжении всего процесса и внедрение управления конфиденциальностью в производственной зоне, чтобы гарантировать 100 % безопасность ваших проектов, поэтому вам больше не о чем беспокоиться.

Сводка

5-осевая обработка с ЧПУ превратилась из передовой технологии в фундаментальный стратегический ресурс, способствующий инновациям в продукции.

Речь идет не только об обработке деталей, но и об основных средствах преобразования сложных концепций проектирования в надежную физическую реальность с высочайшей эффективностью и оптимальными затратами. Освоив технологические границы и бизнес-логику, можно понять конкурентный ключ к высокотехнологичному производству.

Давай, заставь сложность работать на тебя!

Поделитесь своими чертежами сложных деталей с командой экспертов JS Precision, и мы свяжемся с вами в течение 24 часов с индивидуальным решением для 5-осевой обработки, углубленным анализом DFM и конкурентным ценовым предложением, что позволит вам сделать первый шаг на пути превращения чертежей в точные объекты.

Featured Blogs

No data

Тип материала	Скорость резания (об/мин)	Скорость износа инструмента	Требования к охлаждению	Применимые сценарии
Применимые сценарии	30000	Низкий	Воздушное охлаждение	Компоненты аэрокосмической конструкции
Нержавеющая сталь 316L	15000	Средний	Эмульсионное охлаждение	Медицинские устройства
Титановый сплав Ti6Al4V	12000	Высокий	Охлаждение под высоким давлением	Детали двигателя
PEEK	10000	Средний	Воздушное охлаждение	Медицинские имплантаты