Изготовление деталей на 5-осевом станке с ЧПУ: высокоточное производство компонентов с полным соблюдением допусков и требований к размерам, а также сертификацией материалов.

В сценариях обработки деталей на 5-осевых станках с ЧПУ трехосевая обработка больше не подходит при проектировании кронштейнов для датчиков со сложными органическими криволинейными поверхностями в аэрокосмической отрасли или при разработке прецизионных компонентов, требующих геометрических допусков ±0,005 мм в медицинских устройствах.

В таких сценариях 5-осевая обработка на станках с ЧПУ становится ключевой технологией для преодоления производственных барьеров. Это не просто модернизация станка с двумя дополнительными вращающимися осями, это целая система, включающая в себя высокоточное программирование, применение геометрических допусков и размеров (GD&T) и сквозную отслеживаемость материалов.

В статье будет изложена основная ценность профессиональных услуг по пятиосевой обработке, показано, как компания JS Precision, сочетая преимущества услуг фрезерования с ЧПУ с точки зрения стоимости, предоставляет клиентам по всему миру точные производственные решения по ценам, превосходящим их ожидания.

Краткое изложение основных ответов

Основные выводы

• В основе пятиосевой обработки лежит наличие «угла» в процессе обработки, что позволяет инструменту всегда резать в оптимальном положении, обеспечивая тем самым лучшее качество поверхности (Ra ≤ 0,8 мкм), увеличивая срок службы инструмента более чем на 30% , а также обеспечивая лучшие возможности глубокой обработки.
• GD&T — это «язык проектирования» для пятиосевой обработки. Его наличие необходимо для определения потенциала точности станка.
• Сертификация материалов является ключом к надежности: в аэрокосмической и медицинской отраслях документация, подтверждающая прослеживаемость материалов, так же важна, как и документация, подтверждающая операции механической обработки.
• Оптимизация затрат достигается за счет интеграции процессов: объединение нескольких трехкоординатных процессов и минимизация потребности в специальной оснастке имеют важное значение для оптимизации стоимости сложных деталей.

Почему стоит выбрать JS Precision? Мы специализируемся на профессиональной обработке деталей на пятиосевых станках с ЧПУ.

Компания JS Precision, обладающая 15-летним опытом в области высокоточного производства, использует 5-осевую обработку на станках с ЧПУ в качестве своей основной компетенции для завоевания доверия клиентов , руководствуясь тремя принципами построения доверия.

Оснащен 20 современными пятиосевыми станками DMG Mori и Mazak с функцией следования за кончиком инструмента RTCP, позволяющей позиционировать вращающуюся ось с точностью ±2 угловые секунды, что позволяет точно обрабатывать сложные детали с допусками ≤±0,003 мм .

Мы также сертифицированы по стандарту системы качества аэрокосмической отрасли AS9100 и стандарту для медицинских изделий ISO13485 . Решения для нашего программного обеспечения автоматизированного производства варьируются от высокотехнологичных инструментов, таких как Siemens NX и Hypermill, до высокоточных координатно-измерительных машин (КИМ), что гарантирует соответствие всей нашей продукции требованиям геометрических допусков и размеров (GD&T).

В течение последних 15 лет мы предлагаем персонализированные услуги по 5-осевому производству более чем 500 клиентам по всему миру, обеспечивая коэффициент выхода годной продукции 99,7% в авиационном сегменте и 100% своевременную доставку в медицинском сегменте.

Клиент, занимающийся поставкой автозапчастей, сталкивался с 12% брака, обусловленным многоступенчатым зажимом при 3-осевой обработке. Однако с внедрением новой 5-осевой технологии однократного зажима процент брака снизился до 0,8% , а общие затраты уменьшились на 22%.

Если вы ищете партнера для решения конфликта между точностью и стоимостью при изготовлении сложных деталей, предоставьте чертежи ваших деталей, и мы бесплатно проведем анализ целесообразности внедрения GD&T на 5-осевом станке с ЧПУ, что позволит разработать профессиональные решения для защиты ваших проектов.

Что действительно меняется при переходе от 3-осевого к 5-осевому фрезерованию на станках с ЧПУ?

Переход от трехкоординатной к пятикоординатной обработке — это не просто увеличение количества осей, а общее изменение стратегии обработки . Общая стратегия модернизации услуг фрезерования с ЧПУ для высокотехнологичных задач строится вокруг этих изменений.

Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ преодолевает пространственные ограничения трехосевой обработки и позволяет эффективно изготавливать сложные детали.

Переход от «сегментной обработки» к «непрерывной обработке»

При трехкоординатной обработке сложных криволинейных поверхностей с использованием шаровой концевой фрезы, которая «ползет» и фрезерует с коротким шагом менее 0,1 мм , эффективность низка, а обработанная поверхность имеет грубую текстуру.

При пятиосевой обработке, регулируя угол опережения/отставания режущего инструмента, можно задействовать боковую кромку в процессе резки, тем самым увеличивая шаг резания до 0,5-1 мм, повышая эффективность в 3-5 раз и получая гладкую текстуру обработанной поверхности.

Основные преимущества: компактный инструмент, повышенная жесткость, возможность проникновения в полости.

Пятиосевая обработка, изменяя положение заготовки, позволяет использовать инструменты, длина которых на 40% меньше, а диаметр на 25% больше, при обработке глубоких полостей или боковых стенок, что снижает вибрацию инструмента.

Это преимущество особенно важно при фрезеровании деталей на станках с ЧПУ , поскольку позволяет эффективно избегать отклонений размеров, вызванных колебаниями, и обеспечивать стабильную чистоту поверхности Ra 0,8 мкм для деталей с глубокими полостями.

Интеллектуальная оснастка: решения для 5-осевых зажимных приспособлений.

Мы используем модульные электронно-управляемые приспособления, а также универсальные системы поддержки для обеспечения стабильного усилия сцепления независимо от помех со стороны инструмента, что позволяет обрабатывать более 90% элементов компонентов за одну установку. Эта интеллектуальная инструментальная система повышает точность обработки деталей на 5-осевых станках с ЧПУ на 40%.

Почему GD&T (допуски и размеры) не являются просто примечанием на чертеже для деталей, обработанных на 5-осевой станке?

GD&T (геометрические размеры и допуски) — это основной язык коммуникации для обработки на 5-осевых станках с ЧПУ. GD&T выходит за рамки простого обозначения на чертеже, представляя собой «технологический план» , который управляет всей операцией 5-осевой обработки, определяя точность фрезерного станка с ЧПУ.

DRF: «Центр управления» 5-осевой обработкой

Исходные данные для проектирования необходимо, в свою очередь, преобразовать в базовые данные для обработки и контроля на станке. Этот процесс называется установлением базовой системы. Одноэтапная процедура 5-осевого зажима обеспечивает точное сохранение этой базовой системы, а также предотвращает ошибки при переносе базовых данных во время многократного зажима, поскольку все элементы обрабатываются с использованием одной базовой точки.

Геометрические допуски являются отражением значений по 5 осям.

Допуски на позиционирование, профиль и наклон являются основными показателями при оценке пространственной точности 5-осевого станка. Например, если чертеж требует точности позиционирования φ0,05 мм , достичь этого при трехкоординатной обработке сложно из-за смещения базовой точки. Однако при пятикоординатной обработке погрешность позиционирования находится в пределах ±0,005 мм.

Были ли проверены аннотации GD&T на ваших чертежах для пятиосевой обработки? Загрузите свою 3D-модель и чертежи, и команда экспертов по GD&T компании JS Precision бесплатно проверит ваши аннотации и предоставит вам рекомендации по улучшению, чтобы ваши услуги по пятиосевой обработке соответствовали вашим проектным требованиям.

Рисунок 1. В этой таблице перечислены различные эталонные характеристики, способы ограничения степеней свободы и способы отображения аннотаций эталонных характеристик на технических чертежах.

Какие скрытые препятствия существуют при внедрении геометрических параметров и размеров для сложных геометрических фигур?

Преобразование обозначений GD&T на чертежах в детали, пригодные для обработки на 5-осевом станке с ЧПУ, требует от инженеров преодоления двух основных трудностей , что и является ключевым отличием между профессиональными поставщиками услуг пятиосевой обработки и обычными компаниями, занимающимися механической обработкой.

В таблице ниже показаны сложности внедрения и соответствующие затраты на геометрические допуски и размеры на разных уровнях сложности:

Доступность измерения: Может ли ваш измерительный щуп координатно-измерительной машины получить доступ к целевой области?

Труднодоступные внутренние элементы на круглых поверхностях встречаются часто и создают препятствия для измерений. Без надлежащего планирования сложно проверить допуск при обработке детали. Оценка контрольно-измерительных инструментов проводится в процессе проектирования с учетом технологичности производства, где мы подбираем специализированные инструменты контроля, например, при необходимости используем лазеры.

Определение на основе модели (MBD) и передача данных

Определение на основе моделей (MBD) также стало тенденцией в высокотехнологичном производстве, требующей 3D-моделей PMI, способных напрямую передавать информацию о геометрических допусках и размерах (GD&T) .

Для этого необходима надежная совместимость между системами CAM-программирования и программным обеспечением для контроля качества. В этом случае мы обеспечиваем передачу данных без ошибок между системой Siemens NX и программным обеспечением Hexagon для контроля качества, чтобы гарантировать эту характеристику экспертных услуг по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ .

На рисунке 2 показано, что GD&T позволяет встраивать CAD-модели, и при проведении проверок и измерений, при наличии соответствующего программного обеспечения, GD&T автоматически оценит их.

Как полная отслеживаемость материалов способствует повышению доверия к каждой изготовленной на заказ детали, обработанной на 5-осевой станке?

В таких высокотехнологичных областях, как аэрокосмическая и медицинская промышленность, надежность материалов напрямую определяет безопасность продукции. Полнота системы отслеживания материалов незаменима в услугах 5-осевой обработки и является одним из ключевых факторов , благодаря которому компания JS Precision смогла завоевать доверие клиентов.

По каким причинам важна сертификация материалов?

Свойства материала являются основой функциональности детали: прочность, твердость, коррозионная стойкость и другие.

Сертификация материалов, например, MTC/MTR, служит «идентификационной картой» материалов , гарантирующей их соответствие международным стандартам, таким как ASTM и ASME. Она также предотвращает использование некачественных партий материалов и гарантирует, что каждая партия материала соответствует проектным требованиям.

От номера печи до готового продукта: отслеживаемость всего процесса.

• Закупка у поставщиков, имеющих международные сертификаты качества, с получением оригинальных сертификатов на используемые материалы.
• Экспресс-анализ химического состава с использованием спектрометра при поступлении товара на склад для проверки соответствия сертификатам.
• Управление партиями запасов, регистрация номеров партий материалов в процессе обработки.
• Окончательная поставка должна сопровождаться полным комплектом материалов, включающим номер печи , химический состав и механические свойства.

Как однородность материала влияет на стабильность процесса обработки?

Сертифицированный материал обладает более стабильным процессом термообработки и механическими свойствами, что позволяет использовать более агрессивные параметры резки, обеспечивая тем самым повышение эффективности обработки на станках с ЧПУ более чем на 20% и предотвращая повреждение инструмента из-за мягких участков в материале.

Вам нужен поставщик услуг с полной прослеживаемостью материалов для проектов с высокими требованиями? Пожалуйста, сообщите нам марку вашего материала (например, 7075-T7351, титановый сплав Ti-6Al-4V), и JS Precision предоставит вам соответствующие образцы для сертификации материалов и инструкции по процессу прослеживаемости, чтобы обеспечить надежность деталей, изготовленных на заказ с помощью 5-осевой обработки.

От проектирования до поставки: каков путь изготовления детали на заказ с помощью 5-осевой обработки?

Изготовление высококачественных деталей на заказ с помощью 5-осевой обработки начинается со стандартизированного и командного производственного процесса. Компания JS Precision использует три этапа для обеспечения точности на протяжении всего процесса, от проектирования до поставки.

Шаг 1: Сотрудничество в области проектирования с учетом технологичности производства (DFM) и подтверждение геометрических допусков и размеров (GD&T).

Проведение анализа технологичности изготовления на основе 3D-моделей и требований геометрических допусков и размеров (GD&T) совместно с нашими клиентами для проверки первоначальных решений, рационализации допусков и стратегий тестирования, поскольку это помогает предотвратить любые противоречия между проектированием и производством.

Шаг 2: Виртуальное производство и проверка программы.

С помощью программного обеспечения Vericut моделируется полное движение станка в процессе обработки, проверяется скорость удаления материала и оптимизируется траектория движения инструмента. Эта технология виртуального производства позволяет заблаговременно выявлять 99% всех потенциальных проблем, обеспечивая тем самым безопасное и эффективное выполнение процесса.

Шаг 3: Проверка первого образца в замкнутом цикле и серийное производство.

Сначала производится механическая обработка детали, после чего выполняется контроль с помощью координатно-измерительной машины (КИМ) для проверки соответствия всех размеров требованиям геометрических допусков и размеров (GD&T), на основании чего составляется отчет FAIR. После подтверждения параметров процесса и данных программирования, деталь фиксируется для серийного производства.

Хотите узнать точный процесс от проектирования до поставки вашей детали с использованием наших возможностей 5-осевой обработки? Просто предоставьте требования к детали, и JS Precision разработает для вас производственный план с нашими услугами отслеживания хода работ, чтобы вы могли видеть процесс 5-осевой обработки.

Рисунок 3. Процесс прототипирования на станках с ЧПУ можно разложить на ряд логических этапов, начиная с первоначальной идеи и заканчивая моментом получения конечного продукта.

Может ли использование современных 5-осевых станков действительно снизить ваши общие затраты?

Многие клиенты считают, что 5-осевое производство имеет высокую себестоимость единицы продукции, но на самом деле 5-осевая обработка на станках с ЧПУ может значительно снизить общие затраты за счет интеграции процессов, что является основной логикой оптимизации затрат на фрезерные станки с ЧПУ.

В таблице ниже представлены данные сравнения затрат на трехкоординатную и пятикоординатную обработку деталей различных типов:

Экономия на стоимости специального оборудования

Если для обработки заготовки необходимо просверлить несколько наклонных отверстий, то для трехкоординатной обработки потребуется спроектировать и изготовить три комплекта специальных угловых приспособлений, стоимость которых может достигать 8000 долларов, а время на отладку — значительное. Для пятикоординатной обработки достаточно стандартных тисков. Это напрямую экономит затраты на приспособления и сокращает время, затрачиваемое на их проектирование. Разница в цене может быть компенсирована меньшим количеством производственных циклов.

Комбинация процессов

Трехосевая обработка крупных деталей предполагает перемещение деталей трижды на трех станках, что занимает приблизительно 8 часов на обработку и переналадку, а также существует риск столкновения. Пятиосевая обработка позволяет выполнять обработку поверхности за одну установку, экономя более 60% времени на обработку, сводя риск столкновения к нулю и снижая процент брака, что приводит к общему снижению затрат на 15-25%.

Как выбрать профессионального партнера для обработки на 5-осевых станках с ЧПУ: технический контрольный список

Выбор надежного партнера по услугам 5-осевой обработки и решениям для 5-осевой фиксации заготовок требует сосредоточения внимания на технических и управленческих компетенциях. Следующий контрольный список поможет вам точно оценить их возможности:

Марка и конфигурация станка

Система обеспечения качества и программная экосистема

• Имеет ли оно сертификаты AS9100 / ISO13485?
• Какое программное обеспечение CAM используется? (Профессиональное: Siemens NX, Hypermill)
• Можете ли вы предоставить полные отчеты об измерениях по геометрическим допускам и размерам, а также документы, подтверждающие прослеживаемость материалов?

Пример из практики: Снижение затрат на 25%: как пятиосевая интегрированная обработка меняет конструкцию кронштейнов для авиационных датчиков.

Испытание

Крепление датчика, разработанное для аэрокосмического заказчика, изготовлено из титанового сплава Ti-6Al-4V и содержит три интерфейса для установки под разными углами , а также облегченную полость размерами 120 мм в глубину.

Традиционный трехкоординатный процесс включал обработку четырех деталей, которые затем необходимо было сварить. Процесс сварки вносил значительные погрешности в плоскостность и точность позиционирования критически важных монтажных поверхностей (всего 0,2 мм), что напрямую влияло на производительность, составляющую всего 75%. Стоимость процесса корректировки составляла 500 долларов за деталь.

JS Precision Solution: Интеграция проектирования

Интеграция конструкции: перепроектирование сварных компонентов как единой цельной детали, оптимизация внутренних ребер за счет топологического проектирования и снижение веса на 10% при сохранении прочности.

Инновационный процесс: Обработка элементов осуществлялась на 5-осевом обрабатывающем центре Mazak, специализирующемся на титановых сплавах. Вся обработка элементов выполнялась за одну операцию. Высокоэффективная черновая обработка (скорость резания 150 м/мин) достигается за счет одновременного 5-осевого фрезерования с одной стороны, а завершающая обработка – контурная чистовая обработка.

5-осевая обработка на станке с ЧПУ, контроль геометрических допусков и размеров : в чертежах строго соблюдены требования к точности позиционирования φ0,05 мм. Контроль размеров с помощью геометрических допусков и размеров проводился на координатно-измерительной машине Hexagon, а отчет FAIR был составлен после обработки.

Исход

Точность позиционирования критически важных точек крепления остается в пределах постоянного отклонения 0,05 мм, что повышает точность на 300% , исключает операции сварки и выравнивания, тем самым сокращая производственный цикл с 12 часов до 7,8 часов (сокращение на 35%) и снижая общую стоимость производства на 25%, увеличивая выход годной продукции до 99,7%, а также предоставляя сертифицированную историю обработки сырья.

Если вы тоже сталкиваетесь с проблемами низкой точности и высокими затратами на обработку сложных деталей, расскажите о своих проблемах. Компания JS Precision разработает для вас индивидуальное решение, которое позволит вам получать точные и экономичные детали, изготовленные на 5-осевых станках с ЧПУ.

Рисунок 4. Обработка кронштейна из авиационного титанового сплава на станке с ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какой минимальный размер партии продукции можно обрабатывать на 5-осевом станке? Можно ли использовать его для изготовления прототипов?

Пятиосевая обработка полностью подходит для изготовления прототипов с минимальным размером партии всего в 1 деталь . Ее гибкость позволяет снизить потребность в специализированной оснастке, что ускоряет создание сложных прототипов. При этом точность прототипа соответствует точности деталей серийного производства и может быть непосредственно использована для испытаний сборки.

В2: Какова ваша производительность по обработке поверхности по пяти осям (Ra)?

Чистота поверхности Ra 0,8 мкм может быть достигнута путем оптимизации траекторий движения инструмента и условий резания в алюминиевых сплавах, тогда как Ra 1,6 мкм может быть достигнута в труднообрабатываемых материалах, таких как титановые сплавы, путем изменения переменных в зависимости от характеристик материала.

В3: Как бороться с вибрацией инструмента при обработке?

Мы используем алгоритм динамического программирования фрезерования в сочетании с анализатором вибрации шпинделя в реальном времени. Регулируя скорость резания, скорость подачи и вылет заготовки, мы устраняем вибрацию, возникающую при обработке. Это делает наши станки очень стабильными и обеспечивает получение точных поверхностей.

В4: Какие виды сертификационных документов на материалы вы предлагаете?

В качестве форматов протоколов испытаний могут быть предоставлены протоколы испытаний материалов (MTR/CMTR), соответствующие стандартам AMS, ASTM и/или GB , которые содержат важные сведения, такие как номер печи, химический состав, механические свойства и состояние термической обработки.

В5: Если в моем проекте отсутствуют какие-либо обозначения, связанные с геометрическими допусками и размерами (GD&T), можете ли вы помочь мне их добавить?

Да. Наша инженерная команда предоставит профессиональные рекомендации по аннотациям GD&T, учитывая функциональность и сценарий использования детали. Одновременно команда проверит технологичность изготовления, чтобы убедиться в логичности и технологичности внесенных аннотаций.

В6: Как избежать технических недоразумений при дистанционном общении?

Мы используем в процессе проверки 3D-модели PDF-файлы или платформы для совместной работы Teamcenter. Все технические требования, а также предложения по внесению изменений отмечаются на 3D-модели, и обе стороны подтверждают согласованность в отношении проектирования и производства со своей стороны.

В7: Какую поддержку вы окажете клиентам в случае возникновения проблем во время сборки деталей?

Во-первых, мы немедленно приступим к анализу первопричин, получим технологические карты, результаты контроля геометрических допусков и размеров, а также сертификаты на материалы для данной партии деталей, а также направим инженеров для совместной работы с заказчиком над анализом проблемы, чтобы проект мог беспрепятственно продолжаться.

В8: В чем ваши преимущества по сравнению с местными поставщиками 5-осевых станков в Европе и Америке?

Мы располагаем столь же современными станками, инженерными технологиями и системами контроля качества, но, используя преимущества эффективности цепочки поставок в китайском производстве , мы можем снизить стоимость фрезерных станков с ЧПУ на 20-30% за счет сокращения производственных циклов.

Краткое содержание

Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ и контроль качества — это не просто усовершенствование технологий в станках, а философия производства, обеспечивающая точное выполнение сложных проектов.

Мощная база JS Precision в области высококлассных 5-осевых станков, преодоление разрыва в коммуникации между проектированием и производством благодаря использованию геометрических допусков и размеров, а также платформа надежности, созданная за счет отслеживания материалов в производственном процессе, обеспечивают идеальное сочетание точности, скорости и стоимости.

Ваши сложные детали заслуживают соответствующих профессиональных производственных возможностей.

Пожалуйста, пришлите нам проекты ваших ключевых компонентов . Вы получите не только коммерческое предложение на услуги фрезерования на станках с ЧПУ, но и «Отчет об анализе целесообразности пятиосевого производства и внедрении геометрических допусков», подготовленный нашими ведущими инженерами-технологами, в котором четко показаны оптимальный путь и потенциальное пространство для оптимизации для достижения ваших проектных целей.

Давайте вместе превратим точность в неоспоримое преимущество для вашей продукции.