5-осевые промышленные приложения: от автомобильных деталей до производства медицинского оборудования.

" Обработка на 5-осевых станках рядом со мной " — популярный поисковый запрос, который используют производственные компании для поиска современного обрабатывающего оборудования.

Сочетание многократных зажимов с традиционными трехкоординатными обрабатывающими центрами не позволяет достичь допуска ±0,01 мм , однако высокоэффективный пятикоординатный вертикальный обрабатывающий центр представляет собой решение, обеспечивающее прогресс в производстве.

В этой статье будут проанализированы основные области применения 5-осевой обработки в автомобильной и медицинской отраслях, представлено полное руководство — от выбора оборудования и согласования технологических процессов до выбора местных поставщиков, — которое поможет вам получить детали правильно с первого раза.

Обзор основных ответов

Основные выводы

• Точность определяет успех: для медицинских имплантатов требуется точность позиционирования ±0,004 мм, поэтому инженеры должны выбирать для своих проектов 5-осевые вертикальные обрабатывающие центры, оснащенные оптическими энкодерами с замкнутым контуром.
• Одноразовое крепление приносит прибыль: автомобильные подрамники позволяют использовать многоосевую обработку на станках с ЧПУ, что снижает требования к зажимам и обеспечивает точность измерений размеров на уровне 99,8%.
• Услуги местных поставщиков снижают риски: при поиске услуг по 5-осевой обработке деталей поблизости, запросите у поставщиков отчеты о калибровке лазерного интерферометра и примеры обработки аналогичных деталей.

Почему стоит выбрать услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ? Основываясь на опыте компании JS Precision.

В высокотехнологичном производстве 5-осевая обработка на станках с ЧПУ является основополагающей технологической системой. Компания JS Precision работает в этой отрасли уже 15 лет, предоставляя услуги ведущим автомобильным и медицинским предприятиям на более чем 30 мировых рынках.

Наша компания продемонстрировала свою ключевую ценность, используя услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, изготовив более 100 000 сложных деталей.

Кроме того, мы разработали решение для автомобильной отрасли, которое устраняет отклонения в размерах, возникающие в процессе многократной затяжки алюминиевых подрамников, используемых известным производителем оригинального оборудования.

Мы использовали многоосевую обработку на станках с ЧПУ для создания процесса формовки с одним зажимом, что сократило время обработки с 72 часов до 22 часов. Этот процесс обеспечил точность размеров 99,8% , что позволило заказчику выполнить контракт на 10 миллионов единиц в год.

Мы внедрили высокоточную обработку на 5-осевом вертикальном обрабатывающем центре для контроля качества поверхности титановых имплантатов тазобедренного сустава для европейского производителя медицинских изделий, обеспечив шероховатость Ra < 0,3 мкм. В результате этого процесса количество брака в партии сократилось с 8% до 0,5%, при этом полностью соблюдались требования сертификации ISO 13485 для медицинских изделий.

Стандарт ISO 9001:2015 содержит авторитетные отраслевые данные, свидетельствующие о том, что 5-осевая обработка повышает эффективность производства сложных деталей более чем на 40%.

Услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, предоставляемые нашей компанией, обеспечивают преимущества оборудования, а наша команда, занимающаяся исследованиями и разработками технологических процессов, создает индивидуальные решения для обработки, охватывающие все этапы , от выбора инструментов до планирования траекторий и проверки с помощью моделирования .

Наша компания предлагает клиентам три основных преимущества, которые помогают им преодолеть ключевые проблемы, включая недостаточную точность, длительное время обработки и чрезмерные потери материалов при работе со сложными компонентами.

Хотите добиться высокоточной и высокоэффективной обработки деталей для автомобильной или медицинской промышленности? Свяжитесь с инженерами-технологами JS Precision прямо сейчас, сообщите им материал детали и требования к обработке, и вы получите бесплатное индивидуальное решение для 5-осевой обработки на станке с ЧПУ, точно соответствующее вашим производственным потребностям.

Как выбрать наиболее подходящий 5-осевой вертикальный обрабатывающий центр для обработки сложных поверхностей?

Поиск "5-осевой станок рядом со мной" дает множество результатов. Для успешной обработки автомобильных и медицинских компонентов необходим соответствующий выбор 5-осевого вертикального обрабатывающего центра.

Точность и производительность системы достигаются за счет ее фундаментальной конструкции. В этом разделе представлены основные критерии выбора, которые необходимо оценить.

Как основные технические характеристики влияют на диапазон обработки?

В автомобильной и медицинской промышленности требуются определенные размеры стола и мощность шпинделя для выполнения операций. Для медицинских имплантатов из титановых сплавов подходят столы диаметром 500-600 мм , а для автомобильных подрамников — столы диаметром более 800 мм. Рекомендуемая модель шпинделя — HSK63A с частотой вращения 18 000-20 000 об/мин , которая эффективно обрабатывает титановые и алюминиевые сплавы.

Какие существуют методы для достижения точных результатов?

Автомобильная и медицинская промышленность нуждаются в оборудовании, работающем с абсолютной точностью. Система должна иметь полностью работоспособный механизм обратной связи с замкнутым контуром , включающий как линейные, так и поворотные энкодеры, подключаемые к системам HEIDENHAIN или Siemens 840D, соответствующим стандартам точности ISO 10791-6 .

Какие существуют методы оценки динамических возможностей?

Фактические возможности системы по обработке материалов нельзя определить по ее статическим показателям производительности. Поставщик должен предоставить протоколы испытаний RTCP и отчеты о лазерной интерферометрической проверке, подтверждающие, что точность позиционирования соответствует требованию ≤±0,008 мм.

Основные параметры, необходимые для 5-осевой обработки в различных отраслях промышленности.

В чём заключаются основные преимущества многоосевой обработки на станках с ЧПУ по сравнению с традиционной обработкой?

Основная ценность многоосевой обработки на станках с ЧПУ заключается в усовершенствованной системе управления процессом. Эта система предлагает комплексное решение проблем, возникающих при производстве сложных компонентов.

• Почему «однократное ограничение» представляет собой качественный скачок?

Традиционный процесс трехкоординатной обработки сложных деталей требует трех отдельных операций зажима , что приводит к ошибкам позиционирования. Единая система зажима при многокоординатной обработке на станках с ЧПУ обеспечивает точные размеры, поскольку предотвращает накопление допусков на протяжении всего процесса.

• Как повысить скорость съема материала при использовании трохоидального фрезерования?

Сочетание пятиосевой регулировки положения и технологии Mastercam Dynamic Motion позволяет добиться повышения скорости съема материала на 40%, а также снижения износа инструмента на 30% и уменьшения затрат на обработку.

• Когда следует выбирать между позиционированием по схеме 3+2 и полнофункциональной пятиосевой системой?

Сочетание системы позиционирования 3+2 с пятиосевой системой позволяет снизить риск столкновений станков на 90% . Система позиционирования 3+2 используется для черновой обработки, а пятиосевая система позволяет выполнять чистовую обработку сложных криволинейных поверхностей.

Таблица совместимости параметров распространенных инструментов для 5-осевой обработки

Как выполнить всю обработку за один этап зажима с помощью 5-осевого поворотного стола?

Пятиосевой поворотный стол является основным элементом многоосевого станка с ЧПУ и напрямую влияет на эффективность работы станка. Он особенно важен для однозаходной обработки автомобильных и медицинских деталей.

• Каким образом качество метода передачи влияет на точность?

Для 5-осевого поворотного стола были применены три основных метода передачи потока в различных условиях. Основные различия между ними описаны в таблице ниже. Выбор метода может быть сделан в зависимости от типа обрабатываемых деталей.

• Почему несущая способность и тормозные характеристики имеют решающее значение для успешного выполнения задачи?

Операторам необходимо прикладывать достаточный момент затяжки во время обработки крупных деталей из алюминиевого сплава, изготовленных методом литья под давлением для автомобильной промышленности . Многопластинчатая тормозная система обеспечивает момент затяжки 1200 Н·м, что предотвращает перемещение и вибрацию заготовки.

• Как обеспечить стабильную работу в течение длительного времени?

В производственной зоне происходит интенсивное воздействие стружки, характерное для обработки медицинских деталей. Пятиосевой поворотный стол должен соответствовать уровню защиты IP67, поскольку требует герметичной конструкции, обеспечивающей стабильную работу в течение длительного времени.

Рисунок 1: Пятиосевой вертикальный обрабатывающий центр выполняет точную фрезеровку сложной алюминиевой матрицы при наличии потока охлаждающей жидкости и металлической стружки.

Как оптимизировать 5-осевое крепление заготовок, чтобы раскрыть весь потенциал 5-осевого оборудования?

Для достижения максимальной производительности высококачественное оборудование должно сочетаться с соответствующими 5-осевыми зажимными приспособлениями. Использование неправильных приспособлений в процессе производства снизит возможности станка и создаст опасные ситуации , которые могут привести к столкновениям.

• Как устранить помехи и добиться максимальной близости?

Для решения проблемы помех, возникающих при обработке различных компонентов, необходимы отдельные приспособления. В процессе производства требуются приспособления типа «ласточкин хвост» для выполнения сложных операций по обработке с подрезом . Технология вакуумной адсорбции помогает уменьшить изгиб, возникающий при изготовлении тонких деталей.

• Как система быстрой смены с нулевой точкой может повысить эффективность?

Система быстрой смены нулевой точки интерфейса HSK позволяет в серийном производстве достигать времени замены заготовки в восемь секунд. Точность работы станка составляет ±0,005 мм .

• Что следует учитывать при модернизации системы автоматизации?

При модернизации автоматизированного оборудования на производственной линии следует учитывать совместимость5-осевого зажимного устройства и роботизированной загрузки/выгрузки. Пневматическая система обнаружения позволяет исключить столкновения и повысить стабильность.

Хотите оптимизировать решение для зажима заготовок на 5-осевом станке? Ознакомьтесь с примерами использования зажимных приспособлений от JS Precision, чтобы получить идеи по проектированию приспособлений, подходящих для ваших деталей, и повысить эффективность зажима.

Рисунок 2: Металлическое 5-осевое зажимное приспособление с зелеными и серыми зажимами надежно удерживает оранжевую деталь для точной многоосевой обработки.

Как найти надежных местных поставщиков услуг 5-осевой обработки в пределах моего бюджета?

После поиска оборудования для 5-осевой обработки поблизости, ключевым моментом является отбор надежных местных поставщиков. Надежный поставщик сможет обеспечить поддержку на протяжении всего процесса.

• Как проверить квалификацию и оборудование?

Процесс квалификации поставщика и проверки оборудования требует от вас убедиться в том, что их оборудование соответствует заявленным характеристикам, а также проверить наличие у них отраслевых сертификатов соответствия, включая IATF 16949 для автомобильной промышленности и ISO 13485 для медицинского оборудования .

• Как провести углубленный анализ дела?

Процесс отбора местных поставщиков требует получения от них документов, подтверждающих их способность обрабатывать идентичные детали, а также отчетов о проверке качества обработки и размеров.

• Как оценить качество коммуникации и реакцию на неё?

Ключевое преимущество местного поставщика — быстрая реакция. Необходимо обеспечить прозрачность поставок и круглосуточное реагирование на технические вопросы.

Как оценить, соответствуют ли технические возможности услуг 5-осевой обработки на станках с ЧПУ требованиям трех ключевых компонентов?

Поставщики услуг, предлагающие 5-осевую обработку на станках с ЧПУ, должны доказать свою способность изготавливать детали, поскольку эта возможность является их ключевой компетенцией. Для компании JS Precision доступны стандартизированные решения для следующих типов основных деталей:

Автомобильные запчасти: Подрамник/Рычаг подвески

Автомобильные подрамники включают в себя сложные изогнутые поверхности, которые должны выдерживать более 150 000 циклов усталости во время испытаний. Оптимизированные по 5 осям траектории и устранение следов от инструмента позволяют удовлетворить эти требования.

Медицинские изделия: ортопедические имплантаты (тазобедренные/коленные суставы)

Для изготовления медицинских ортопедических имплантатов необходимы материалы из титановых сплавов , которые являются дорогостоящими, требуют качества поверхности менее 0,4 мкм и должны оставаться безопасными для контакта с человеческим телом . Эти требования могут быть выполнены с помощью единой установки, использующей 5-осевую технологию онлайн-измерения.

Энергетическое оборудование: Корпус клапана/корпус насоса

Корпуса энергетических клапанов/корпуса насосов имеют глубокие полости, которые трудно обрабатывать. Сочетание врезного и трохоидального фрезерования может решить проблему удаления стружки. Пятиосевая система координат обеспечивает точность обработки уплотнительной поверхности.

Хотите проверить, могут ли наши услуги по 5-осевой обработке на станках с ЧПУ изготовить ваши детали? Загрузите чертежи ваших деталей в JS Precision, чтобы получить бесплатный анализ возможности обработки и оценку точности.

Рисунок 3: Две синие детали сложной формы с множеством отверстий, изготовленные с высокой точностью для промышленного применения, вероятно, с помощью многоосевой обработки на станках с ЧПУ.

Пример из практики JS Precision: Преодоление узкого места в эффективности пятиосевой обработки блоков цилиндров тяжелых дизельных двигателей.

Испытание

Европейскому заказчику потребовалось изготовить на станке тестовый блок цилиндров для мощного дизельного двигателя HT250 из серого чугуна. Размеры блока цилиндров составляют 600x400x300 мм, он имеет множество расположенных под углом масляных отверстий, водяные каналы неправильной формы и прецизионные отверстия в шпинделе .

Традиционный процесс требует 4 комплектов оборудования для 8 циклов зажима, время обработки составляет 42 часа. Отклонение соосности приводит к проценту брака в 12%. Заказчику срочно необходимо сократить срок поставки, и он ищет возможности сотрудничества с местными предприятиями , предоставляющими услуги 5-осевой обработки на станках с ЧПУ .

Решение

Компания JS Precision предоставляет индивидуальные решения, позволяющие клиентам получать услуги, адаптированные под их потребности. Ниже описаны основные конфигурации и процессы:

1. Оборудование:

Оборудование, установленное в компании JS Precision, включает в себя наш 5-осевой вертикальный обрабатывающий центр, работающий с немецким электрическим шпинделем Kessler, использующим инструментальный держатель HSK-A100, который вращается со скоростью 15000 об/мин и обеспечивает крутящий момент 250 Нм.

Система работает с 5-осевым поворотным столом с моментным двигателем, что позволяет осуществлять 5-осевую обработку блока цилиндров за счет перемещения по оси B на ±110° и непрерывного вращения по оси C на 360° . Станок работает с одной настройкой для обработки всех пяти поверхностей блока цилиндров, обеспечивая точность позиционирования в пределах ±0,005 мм.

2. Процесс:

Для черновой обработки слоистых поверхностей используется трохоидальное фрезерование, обеспечивающее глубину резания 2-3 мм при сохранении радиальной ширины на уровне 25% от диаметра инструмента.

В процессе используется шпиндель высокого давления 70 бар, который охлаждается изнутри, обеспечивая скорость удаления стружки 80 л/ч, что решает проблему удаления стружки из блока цилиндров. Пятиосевая система расточки с рычажным механизмом обеспечивает точность обработки отверстий, поскольку погрешность соосности остается ниже 0,008 мм, что удовлетворяет требуемому допуску.

3. Моделирование:

Полномасштабное моделирование работы станка в программном обеспечении VERICUT позволяет пользователям моделировать траектории резания, когда инструменты выдвигаются на 150 мм за пределы своей обычной зоны досягаемости во время моделирования.

Система предотвратила три различных проблемы , которые могли возникнуть в любой момент времени. Моделирование показало, что погрешности оставались ниже 0,003 мм, а система предотвратила любые столкновения оборудования на этапе пакетной обработки.

Результаты

• Эффективность: скорость производства одной единицы продукции снизилась до 15 часов, при этом эффективность работы системы увеличилась на 180% , а тестовые компоненты доставлялись в пункт назначения через семь рабочих дней вместо трех недель.
• Точность: Отверстие для шпинделя имело стабильную соосную точность, составляющую 0,008 мм, при непосредственной сборке уплотнительной поверхности.
• Стоимость: В результате производственного процесса удалось снизить процент брака до 1,5% , и заказчик решил передать все работы по серийной обработке этой модели блока цилиндров компании JS Precision.

Хотите добиться прорыва в эффективности и точности обработки сложных деталей? Свяжитесь с JS Precision прямо сейчас , указав в теме письма «решение для обработки блоков цилиндров», чтобы получить бесплатный пример процесса обработки на 5-осевом станке с ЧПУ для аналогичных деталей.

Рисунок 4: Блок цилиндров двигателя из серого чугуна HT250, изготовленный методом высокоточной механической обработки, с наклонными масляными отверстиями и нерегулярными полостями, полученный с помощью 5-осевой обработки.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какова возможная экономия затрат при 5-осевой обработке автомобильных деталей?

Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ позволяет снизить себестоимость автомобильных деталей, поскольку уменьшает потребность в приспособлениях и зажимных операциях, сокращает количество отходов и износ инструмента, что приводит к общей экономии затрат на детали в размере 20-30% .

В2: Какова точность позиционирования 5-осевого вертикального обрабатывающего центра?

Система обратной связи с замкнутым контуром на основе решетчатой ​​линейки, установленная в высокопроизводительном 5-осевом вертикальном обрабатывающем центре, позволяет станку достигать точности позиционирования ±2 мкм во время стабильных операций обработки.

В3: Как выбрать червячный редуктор и моментный двигатель для 5-осевого поворотного стола?

Червячная передача лучше всего подходит для крупных автомобильных компонентов, требующих значительной механической обработки, тогда как система с моментным двигателем подходит для компонентов медицинской промышленности, имеющих небольшие изогнутые формы.

Вопрос 4: Как проверить динамическую точность 5-осевого станка?

Самое важное — потребовать от поставщика предоставления протокола испытаний RTCP , иначе протокол не будет отражать истинную динамическую точность обработки 5-осевого механизма.

В5: В чем заключается самая большая сложность при механической обработке автомобильных подрамников?

Основная проблема заключается в создании изделия, способного выдерживать не менее 150 000 циклов усталости . 5-осевые системы обработки с рычажным механизмом удаляют следы инструмента с поверхностей, предотвращая при этом накопление напряжений в изготавливаемых компонентах.

В6: Какова минимальная остаточная высота (шероховатость поверхности), достижимая при 5-осевой обработке?

Для 5-осевых вертикальных обрабатывающих центров можно получить зеркальную поверхность с шероховатостью (Ra) 0,2 мкм для инструментальной стали и 0,1 мкм для алюминиевых сплавов.

В7: Какой минимальный диаметр инструмента можно использовать для 5-осевой обработки глубоких полостей?

Система требует удлиненного держателя инструмента, что позволяет выполнять стабильную микроглубокую обработку элементов на 5-осевых станках с ЧПУ с использованием инструментов диаметром 0,5 мм , достигающих глубины, в пять раз превышающей их диаметр.

В8: Каков срок доставки продукции JS Precision?

Срок выполнения заказов на изготовление прототипов автомобильных и медицинских деталей составляет 5-7 рабочих дней. Срок выполнения заказов на серийное производство составляет от 12 до 15 рабочих дней . Компания принимает заказы, требующие немедленной обработки.

Краткое содержание

Потребность в легких автомобильных компонентах и ​​медицинском оборудовании, требующих точного изготовления, предполагает использование 5-осевой обработки на станках с ЧПУ для решения сложных задач производства деталей сложной формы. Начиная с выбора 5-осевого вертикального обрабатывающего центра и заканчивая подбором оптимального решения, каждый этап определяет точность и эффективность обработки .

На протяжении пятнадцати лет мы поставляли клиентам решения для 5-осевой обработки, прежде чем превратиться в поставщика полного спектра услуг, понимающего, почему компаниям необходимо правильно проектировать свою продукцию с самого начала, чтобы удовлетворить потребности в модернизации оборудования или аутсорсинге комплектующих.

Действуйте прямо сейчас!

Нажмите кнопку ниже, чтобы загрузить свои чертежи САПР и получить бесплатный анализ технологичности изготовления (DFM) и очень выгодное предложение. Нам нужно объединить усилия, потому что мы должны превратить сложные промышленные детали из их текущего состояния в готовые изделия.