5-осевая и 3+2-осевая обработка с ЧПУ: сравнение стоимости, точности и времени выполнения заказа

Услуги 5-осевой обработки с ЧПУ всегда были основным решением для производства высокоточных и сложных деталей. Вы когда-нибудь замечали следы инструментов на изогнутых поверхностях или задержки в доставке после поставки детали?

Основной причиной обычно являются не чертежи, а стратегия обработки - технические различия между 3+2-осевой позиционной обработкой и 5-осевой одновременной обработкой, которые влияют на вашу точность и эффективность.

Эта статья призвана раскрыть принципиальные различия между этими двумя технологиями и объяснить, как можно легко решить узкие места в производстве сложных деталей с помощью профессиональных многоосных обрабатывающих станков с ЧПУ. Кроме того, здесь также обсуждаются облегченные сценарии применения настольного 5-осевого ЧПУ.

Краткий обзор основных ответов

<тело>

Основные выводы:

<ул>

Разница в точности может быть даже в 5 раз:

шероховатость поверхности при 5-осевой обработке непрерывных криволинейных поверхностей может составлять всего Ra 0,4 мкм, тогда как при 3+2-осевой обработке можно достичь только Ra 1,6 мкм, поскольку следы инструмента видны.

<ул>

Одна установка = большая надежность:

5-осевая обработка позволяет объединить несколько комплектов сложных деталей в одну, тем самым устраняя возникающие ошибки и делая ее лучшим выбором для деталей, изготовленных по индивидуальному заказу.

<ул>

Инструменты задают нижний предел эффективности:

При использовании специальных 5-осевых тисков и решений 5-осевого крепления время установки сложных деталей можно сократить более чем на 70 %.

Зачем доверять этому сравнению? Опыт JS Precision в сфере 5-осевой обработки с ЧПУ

JS Precision уже более десяти лет является крупным игроком в отрасли 5-осевой обработки с ЧПУ, поставляя более 10 000 деталей для аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности, изготовленных по индивидуальному заказу.

Наша многоосевая система обработки с ЧПУ может полностью удовлетворить требования к 5-осевой обработке с ЧПУ, эффективно решая проблемы недостаточной точности и длительного времени выполнения при 3+2-осевой обработке. Кроме того, мы можем настроить настольные 5-осевые станки с ЧПУ для производства мелких деталей.

Сертификация качества AS9100D для аэрокосмической отрасли была внедрена, чтобы гарантировать полную отслеживаемость нашего процесса обработки. Например, в медицинской промышленности мы помогли компании улучшить поверхность хирургических имплантатов, улучшив шероховатость поверхности с Ra 2,0 мкм при 3+2-осевой обработке до Ra 0,3 мкм, и в то же время вдвое сократили время поставки.

В рамках проекта для аэрокосмической компании мы облегчили обработку корпусов гидравлических клапанов с помощью одного зажима, что позволило избежать накопления ошибок из-за различных операций зажима и снизить процент брака с 18 % до 0,3 %.

Каждый член нашей технической команды имеет более 5 лет опыта работы с 5-осевой обработкой на станках с ЧПУ. Мы можем адаптировать обработку деталей, требующих механической обработки из различных материалов и конструкций.

Благодаря новейшему оборудованию от ведущих производителей 5-осевых обрабатывающих центров в Германии и Швейцарии мы гарантируем не только качество обработки, но и стабильность. Кроме того, мы предлагаем услуги по подбору и вводу в эксплуатацию настольных 5-осевых станков с ЧПУ в соответствии с требованиями заказчика.

<блок-цитата>

Хотите быстро решить проблемы обработки деталей, изготовленных по индивидуальному заказу? Свяжитесь с инженерами по применению JS Precision прямо сейчас, предоставьте основную информацию о деталях, и вы получите бесплатный индивидуальный отчет об оценке процесса 5-осевой обработки с ЧПУ. Точно прогнозируйте результаты обработки и затраты, что дает вам конкурентное преимущество в высокоэффективном производстве.

В чем основная разница между 3+2-осевой и 5-осевой обработкой?

Выбор подходящего процесса обработки зависит от ключевого фактора, заключающегося в признании фундаментального различия между 3+2-осевой и 5-осевой обработкой. По сути, их кинематические принципы объясняют разницу в уровне возможностей обработки и точности , которых может достичь каждый из них. Чтобы уточнить:

1. 3+2-осевая обработка (резка после позиционирования):

Две поворотные оси используются только для установки угла заготовки и удержания ее в неподвижном состоянии. Станок перемещает заготовку только по линейным осям X, Y и Z. Это похоже на настройку заготовки перед ее фактическим изготовлением.

2. 5-осевая обработка (вращение во время резки):

Три линейные оси синхронизируют свои движения с двумя поворотными осями во время резки, постоянно меняя свои относительные положения и углы в зависимости от угла резания. Это основной аспект многоосевой обработки с ЧПУ.

3. Разница в источниках точности:

В соответствии с стандартами ISO 230-2, обработка по 3+2 осям требует нескольких регулировок угла, которые накапливаются в погрешности контакта инструмента в диапазоне от 0,02 до 0,05 мм. 5-осевая обработка исключает ошибки репозиционирования из-за одного зажима, что является ее основным преимуществом в точности.

Сравнение основных параметров для обработки с 3+2 осями и 5-осевой рычажной обработкой

Основные вопросы	Основные ответы	Приносимая вам ценность
Основные различия между 5-осевой и 3+2-осевой обработкой	3+2-осевая обработка — это обработка после позиционирования, тогда как 5-осевая обработка — это одновременная обработка. Первый подходит для плоской обработки, а второй способен обрабатывать очень сложные изогнутые поверхности.	Примите быстрое решение о том, какой путь процесса выбрать для вашего типа детали.
Оптимизируйте точность и время доставки	Выбор профессиональных услуг по 5-осевой обработке с ЧПУ включает в себя возможность единой настройки для сложных элементов, повышение точности может достигать 30 %, а сокращение времени поставки – 40 %.	Понимайте всю ценность многоосной связи для сложных деталей и избегайте повторного зажима и потери точности, вызванных неправильным выбором процесса.

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

До сих пор неясно, какой процесс обработки подходит для детали? Загрузите свои 3D-чертежи и укажите основные требования к деталям. Инженеры JS Precision бесплатно проанализируют для вас осуществимость, подберут подходящие решения для обработки и предоставят рекомендации по выбору настольного 5-осевого станка с ЧПУ, чтобы помочь вам избежать рисков при выборе процесса.

Рис. 1. Диаграмма, на которой сравниваются схемы движения при 3+2- и 5-осевой обработке с ЧПУ, показаны пошаговые и одновременные движения, а также ключевые технические различия.

Какие преимущества в точности дает 5-осевая многоосевая обработка с ЧПУ по сравнению с 3+2 при обработке контуров?

Детали, изготовленные по индивидуальному заказу с изогнутыми поверхностями, такие как рабочие колеса и лопатки турбин, являются примерами, когда ограничения точности по осям 3+2 очень очевидны. Услуги 5-осевой обработки с ЧПУ, использующие многоосную обработку с ЧПУ, могут обеспечить более высокий уровень точности, особенно, как показано ниже:

1. Проблема со следами инструмента по осям 3+2:

При регулировке угла оси вращения несколько раз на стыке траектории обработки могут появиться следы инструмента (высотой 0,02–0,05 мм) из-за накопленных ошибок, что повлияет на производительность детали.

2. Особенности 5-осевого непрерывного положения инструмента:

Непрерывное изменение положения инструмента, плавная траектория точки контакта инструмента, отсутствие следов соединений, контур непрерывной изогнутой поверхности 0,01 мм и шероховатость поверхности, достигающая Ra 0,4 мкм.

3. Пример изогнутой поверхности:

Медицинские имплантаты требуют высокой биосовместимости, а следы инструмента по 3+2 осям могут привести к чрезмерному коэффициенту трения. 5-осевая связь позволяет выполнять обработку без инструментов, обеспечивая баланс производительности и точности.

Как много времени на выполнение заказа можно сэкономить, выбрав услуги 5-осевой обработки с ЧПУ для мелкосерийных сложных деталей?

Срок выполнения заказа остается серьезной проблемой при производстве сложных деталей мелкими партиями. Услуги 5-осевой обработки с ЧПУ могут помочь значительно сократить время производства благодаря преимуществам процесса, в том числе:

<ул>

Оптимизация ограничения:

В то время как 3+2-осевая обработка обычно требует 5-6 операций зажима, 5-осевая обработка с ЧПУ может выполнять всю обработку за одну операцию зажима, тем самым сокращая время зажима на 70%.

<ул>

Устранение скрытых расходов:

Время перемещения и выравнивания, которое неочевидно и вызвано многочисленными операциями зажима при обработке по 3+2 осям, составляет 40% от общего времени обработки. Внедрение 5-осевой обработки может полностью избежать этого , таким образом, общее время обработки может быть сокращено на 40%-60%.

<ул>

Пример:

JS Precision — компания, предоставляющая детали для ортопедических имплантатов медицинской компании. Обработка по 3+2 осям длилась 3 недели, а обработка по 5 осям с ЧПУ позволила достичь требуемой точности всего за 5 рабочих дней.

Почему 5-осевой вариант лучше для нестандартных деталей с глубокими полостями и выступами?

Когда дело доходит до деталей, обработанных по индивидуальному заказу с глубокими полостями и поднутрениями, ось 3+2 немного ограничена с точки зрения доступности инструмента и жесткости. Чтобы преодолеть эти проблемы, лучшим выбором будет 5-осевая связь, см. основные особенности ниже:

<ул>

Проблемы с жесткостью по 3+2 осям: Увеличение вылета инструмента является обязательным условием при обработке глубоких полостей. Следовательно, с увеличением вылета на каждые 10 мм жесткость снижается на 30 %, что приводит к вибрациям и, как следствие, к ухудшению качества.

Предотвращение препятствий по 5 осям: Функция наклона инструмента означает, что области с глубокими полостями можно обрабатывать коротким инструментом, что позволяет избежать даже проблем с жесткостью. Кроме того, инструмент сохраняет оптимальный угол резания, что продлевает срок его службы в 2–3 раза.

5 осей против 3+2. Доступность: ось 3+2 не способна формировать сложные внутренние полости и подрезы за один этап. С другой стороны, 5-осевое соединение имеет преимущество полной доступности инструмента, что обеспечивает свободу проектирования.

Рис. 2. Многоосевой обрабатывающий центр с ЧПУ активно режет большую сложную металлическую заготовку с цилиндрическими элементами.

По сравнению со стандартными тисками, как специальные 5-осевые тиски обеспечивают быстрое позиционирование и зажим сложных деталей?

Приспособления играют важную роль в достижении точных и эффективных операций обработки. Преимущества 5-осевых тисков и 5-осевого зажима включают в себя:

1. Риск зацепления стандартных тисков:

Обычно обычные тиски могут ограничивать движение шпинделя и инструмента при 5-осевой ротационной обработке, поскольку они довольно высокие. Это означает, что углы обработки будут ограничены и потребуются новые зажимы для тех углов, которые недоступны при первой операции.

2.Преимущества конструкции 5-осевых тисков:

Он очень мал по высоте (50-70 мм), что позволяет иметь высокую силу зажима, позволяет избежать помех, обеспечивает стабильный зажим и поддерживает быструю смену, таким образом время зажима сокращается с 15 минут до 2 минут.

3.Гибкая система инструментов:

JS Precision использует 5-осевые тиски в качестве центра, а также быстросменные кулачки и позиционирование нулевой точки, что делает его чрезвычайно быстрым при смене различных деталей и идеально подходит для мелкосерийной обработки различных деталей.

Различные параметры производительности ядра 5-осевых тисков

Индикаторы параметров	3+2-осевая обработка	5-осевая обработка	Применимые типы деталей	Шероховатость поверхности	Количество циклов зажима
Режим движения	Вырезка после позиционирования	Связывание во время резки	Плоскость/Простая система отверстий	Ra 1,6 мкм и выше	До 5-6 раз
Ошибка позиционирования	0,02–0,05 мм	≤0,005 мм	Поверхность произвольной формы/глубокая полость	Ra 0,4 мкм и ниже	Только 1 раз
Срок службы инструмента	Обычный (склонен к вибрации)	Увеличено в 2–3 раза	Подрез/сложная внутренняя полость	Ra 0,8 мкм и ниже	Только 1 раз
Цикл обработки	Длинный (включая неявное время)	Сократено на 40–60%	Точные детали аэрокосмической/медицинской отрасли	Ra 0,3 мкм и ниже	Только 1 раз

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

Ищете оптимальное 5-осевое решение для крепления сложных деталей? Свяжитесь с JS Precision для бесплатного выбора приспособления и рекомендаций по оптимизации зажима.

Рис. 3. Специальные 5-осевые тиски с симметричными губками надежно зажимают металлическую заготовку внутри обрабатывающего центра.

Как выбор между осью 3+2 и осью 5 влияет на заявленное время и стоимость выполнения заказа?

Выбор между 3+2 осями и 5 осями влияет на цену, время выполнения заказа и стоимость деталей, изготовленных по индивидуальному заказу.

<ул>

Скрытые затраты. Затраты на время, проверку и брак, вызванные несколькими операциями зажима по осям 3+2, могут увеличить общие затраты на обработку на 30–50 %.

Ценность на операцию зажима: Одной операции зажима на 5-осном станке достаточно, чтобы устранить скрытые затраты. Таким образом, если в качестве примера взять сложную деталь кронштейна, трудозатраты на зажим по осям 3+2 составляют 200 долларов США, а стоимость 5-осевого зажима составляет всего 50 долларов США, что дает экономию 75%.

Преимущество во времени выполнения заказа: Хотя почасовая ставка для 5-осевых станков на 30–50 % выше, за счет отсутствия необходимости ждать между процессами общий цикл обработки короче, что приводит к более выгодным ценам и времени выполнения заказа.

Когда мне следует выбирать услуги 5-осевой обработки с ЧПУ вместо 3+2?

Решающим фактором между осью 3+2 и 5-осевой связью в основном является ваша деталь и ее характеристики, размер партии и материал. Основными моментами должны быть:

1. Геометрия детали:

Если вы имеете дело с плоскими деталями или деталями с простым контуром, лучше использовать ось 3+2, чтобы снизить затраты. Когда дело доходит до поверхностей свободной формы, глубоких полостей и деталей с подрезом, 5-ось — это способ обеспечить точность, для небольших легких деталей настольный 5-осевой ЧПУ — хороший выбор.

2. Размер пакета:

Если вы изготавливаете одну деталь или небольшую партию (<100 штук), выберите 5-осевую, чтобы избежать затрат на несколько приспособлений, а для больших партий необходима оценка компромисса между временем машинного цикла и стоимостью приспособления.

3.Твердость материала:

При работе с труднообрабатываемыми материалами, такими как закаленная сталь и титановые сплавы, 5-осевое соединение само по себе может обеспечить постоянный контроль нагрузки стружки, что значительно снижает износ инструмента.

Как оценить точность рычажного механизма производителей 5-осевых обрабатывающих центров?

Очень важно выбирать надежных производителей 5-осевых обрабатывающих центров, если вы хотите гарантировать точность. Ниже приведены основные аспекты, которые следует учитывать при оценке:

<ул>

Функция RTCP:

Сердце настоящей 5-осевой обработки — сохранение центральной точки инструмента неизменной. Без этой функции невозможно достичь высокой точности при обработке рычажных механизмов.

<ул>

Показатели точности:

Оборудование промышленного класса должно соответствовать следующим критериям: точность позиционирования ≤0,005 мм, повторяемость ≤0,003 мм и разрешение оси вращения ≤0,001°.

<ул>

Различия в оборудовании:

Настольный 5-осевой станок может иметь точность только 0,01–0,02 мм и поэтому подходит для деталей низкой точности, а оборудование промышленного класса, которое может достигать точности ≤0,005 мм, подходит для высокоточной обработки.

<ул>

Жесткость станка:

Чем тяжелее сам станок, тем с большей вероятностью станина изготовлена из минерального литья, а направляющие с большей вероятностью будут закаленными, тем выше жесткость, что делает станок более подходящим для обработки труднообрабатываемых материалов.

<блок-цитата>

Хотите узнать о методах выбора оборудования ведущих производителей 5-осевых обрабатывающих центров? Загрузите «Информационный документ по выбору 5-осевого станка» компании JS Precision, чтобы освоить профессиональные методы оценки и ключевые моменты выбора.

Пример JS Precision: 5-осевое соединение превращает 17 циклов зажима корпусов аэрокосмических гидравлических клапанов в 1 цикл зажима

Вызов

Одна из частей корпуса гидравлического клапана для аэрокосмической отрасли представляет собой высокоточный компонент, изготовленный по индивидуальному заказу. Он изготовлен из алюминиевого сплава 7075-T6. Деталь имеет 36 прецизионных отверстий, 4 пересекающихся масляных канала и 2 глубокие полости.

Первый поставщик использовал 3+2-осевой процесс с 17 зажимами и 5 машинными циклами. Точность положения отверстия составляла ±0,05 мм, но шероховатость внутренней стенки глубокой полости составляла всего Ra 3,2 мкм, что привело к проценту дефектов 15% и задержке доставки на 8 недель."

Решение

Используя опыт, полученный при 5-осевой обработке с ЧПУ, команда JS Precision изменила технологический процесс многоосевой обработки с ЧПУ для детали следующим образом:

1.Инструментальная революция:

Чтобы обеспечить единый зажим всех обрабатываемых поверхностей и исключить ошибки, возникающие в результате многократного зажима, было реализовано специальное 5-осевое решение для крепления заготовки с использованием 5-осевых тисков малой высоты в сочетании с системой быстрой смены нулевой точки.

2.Оптимизация траектории:

Благодаря использованию стратегий программирования высокого уровня для многоосевой обработки с ЧПУ, трохоидальное фрезерование с наклоном инструмента использовалось для глубокой полости особенности: вылет инструмента был уменьшен со 120 мм до 60 мм, а жесткость инструмента была улучшена.

3.Внутренний осмотр:

Используя датчик станка, команда выполнила компенсацию обратной связи по замкнутому контуру для всех критических размеров за одну операцию зажима. Этот процесс помог исправить ошибки обработки в режиме реального времени и обеспечил точность заготовки.

Результаты

После обработки на 5-осном станке с ЧПУ корпус гидравлического клапана смог достичь полного повышения производительности обработки:

<ул>

Точность положения отверстия повышена с ±0,05 мм до ±0,01 мм.

Шероховатость внутренней стенки глубокой полости была уменьшена с Ra 3,2 мкм до Ra 0,8 мкм.

Общее время обработки было значительно сокращено с 35 часов до 12 часов, а время поставки сократилось с 10 до 3 недель.

Процент дефектов снизился с 15 % до 0,5 %, а общие затраты на обработку детали снизились на 42 %.

<блок-цитата>

У вас похожие потребности в сложной обработке деталей и вы хотите быстрое решение? Позвоните на горячую линию сервисного обслуживания JS Precision прямо сейчас, чтобы записаться на индивидуальную консультацию с инженером. Используя преимущества технологии многоосевой обработки с ЧПУ, мы подберем для вас индивидуальное решение по обработке, эффективно решая ваши задачи обработки.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Насколько дороже 5-осевая обработка, чем 3+2-осевая обработка?

Почасовая оплата станка по 5-осевой обработке примерно на 30–50 % выше, чем по 3+2 осям, однако она способна полностью устранить скрытые затраты, и, таким образом, общая стоимость обработки сложных деталей может быть снижена на 20–40 %, что в основном приводит к повышению экономической эффективности.

Вопрос 2: Сложно ли программировать 5-осевое сканирование?

Да, это умеренно сложно и требует глубокого понимания стратегий векторного управления осью многоосного инструмента. JS Precision может выполнять анализ DFM, который помогает оптимизировать проектирование и упростить процесс программирования.

Вопрос 3: Какие марки 5-осевых станков вы используете?

Чтобы гарантировать точность и стабильность одновременной многоосной обработки, мы в основном используем такие бренды первого уровня, как Hermle (Германия), Mikron (Швейцария) и Mazak (Япония).

В4: Существует ли минимальный объем заказа?

У нас нет минимального количества заказа. Будучи специалистами в области мелкосерийной сверхточной обработки деталей, мы можем принимать единичные заказы, при этом у вас по-прежнему будет доступ к профессиональным услугам одновременной 5-осевой обработки

.

Вопрос 5: Какого уровня точности можно достичь при 5-осевой обработке?

Он может стабильно обеспечивать точность позиционирования ±0,005 мм и повторяемость ±0,003 мм, что достаточно для обработки высокоточных деталей по индивидуальному заказу.

Вопрос 6: Каково типичное время выполнения 5-осевой обработки?

Время выполнения одного образца обычно составляет около 5–7 рабочих дней, а время выполнения партии составляет 2–4 недели, что значительно короче, чем обработка по осям 3+2. Если вам нужна более быстрая обработка, просто спросите, и мы сделаем все возможное, чтобы помочь.

Вопрос 7: Можно ли обрабатывать закаленную сталь?

Мы обладаем возможностями твердого фрезерования и можем непосредственно обрабатывать закаленную сталь HRC58-62, тем самым сокращая последующий процесс электроэрозионной обработки и повышая эффективность нашей обработки.

Вопрос 8: Как обеспечить согласованность партий?

С помощью системы позиционирования нулевой точки и управления процессом SPC мы контролируем весь процесс обработки. Следовательно, мы можем быть уверены, что погрешность партии индивидуальных деталей не превышает 0,01 мм.

Сводка

3+2-осевое и 5-осевое соединение — это больше, чем просто модернизация процесса. Это пара решений, каждое из которых адаптировано к разным частям. Выбор правильного процесса играет решающую роль в достижении баланса точности, времени выполнения заказа и стоимости.

Если детали сложные, следует воспользоваться услугами 5-осевой обработки с ЧПУ, чтобы быстро реализовать преобразование чертежей в реальные объекты.

JS Precision благодаря оборудованию мирового класса, отработанным процессам и многолетнему опыту может решить большинство, если не все, ваши проблемы с обработкой.

Не позволяйте неправильному выбору процесса снизить эффективность вашего производства. Отправьте свои 3D-чертежи в JS Precision прямо сейчас, и вы получите профессиональную оценку процесса в течение 4 часов. Позвольте нашей команде экспертов обеспечить безопасность обработки ваших деталей!

Featured Blogs

No data

Модель 5-осевых тисков	Высота зажима (мм)	Максимальная сила зажима (кН)	Время зажима (мин)	Совместимый тип детали	Поддержка быстрого изменения?
SC5X	65	50	2	Большой и сложный корпус клапана	Да
C5X	70	40	3	Детали кронштейна среднего размера	Нет
grepos-5X	55	40	1,5	Малые прецизионные валы	Нет
C2.0	60	50	2.5	Разнообразные детали, мелкосерийные	Да
C3	50	16	1	Миниатюрные медицинские детали	Да