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 инструмента на изогнутых поверхностях или задержки в доставке после поставки детали?

Основной причиной обычно являются не чертежи, а стратегия обработки — технические различия между обработкой с позиционированием по 3+2 осям и одновременной обработкой по 5 осям, которые влияют на вашу точность и эффективность.

Целью этой статьи является раскрытие важнейших различий между этими двумя технологиями и объяснение того, как узкие места при производстве сложных деталей можно легко решить с помощью экспертных многоосных обрабатывающих станков с ЧПУ. Кроме того, в нем также обсуждаются облегченные сценарии применения настольного 5-осевого ЧПУ.

Краткий обзор основных ответов

Основные вопросы	Ключевые ответы	Ценность, принесенная вам
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 криволинейные поверхности.	Примите быстрое решение о том, какой путь обработки выбрать для вашего типа детали.
Оптимизация точности и времени доставки	Выбор профессиональных услуг по 5-осевой обработке с ЧПУ включает в себя возможность единой настройки для сложных функций, повышение точности может достигать 30%, а сокращение времени доставки может достигать 40%.	Поймите всестороннюю ценность многоосной связи для сложных деталей и избегайте повторного зажима и потери точности, вызванной неправильным выбором процесса.

Ключевые выводы:

• Разница в точности может быть даже в 5 раз:

Шероховатость поверхности при 5-осевой обработке рычажным механизмом для 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.

• 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, обработанных по индивидуальному заказу.

• Оснастка устанавливает нижний предел эффективности:

Используя специальные 5-осевые тиски и 5-осевой зажим Решения позволяют сократить время наладки сложных деталей 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 работ 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 прослеживаемость нашего процесса обработки. Например, в медицинской промышленности мы помогли компании выполнить обработку поверхности 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 одним зажимом, 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 чем 5-летний опыт 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 не только гарантируем 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.

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, учитывающего фундаментальное различие между 3+2-осевой и 5-осевой обработкой. По сути, их кинематические принципы объясняют разницу в уровне возможностей обработки и точности , которую может достичь каждый из них. Чтобы уточнить:

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.

5-осевая обработка (вращение во время резки)

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

Разница в источниках точности

В соответствии с Стандарты ИСО 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 не допускает ошибок 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

Индикаторы параметров	3+2-осевая обработка	5-осевая обработка рычагов	Применимые типы деталей	Шероховатость поверхности	Количество циклов зажима
Режим движения	Резка после позиционирования	Соединение во время резки	Плоская/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)	Укорочено на 40-60%	Прецизионные детали для аэрокосмической и медицинской промышленности	Ra 0,3 мкм и ниже	Только 1 раз

Все еще 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.

Рисунок 1: Диаграмма, сравнивающая схемы движения при 3+2-осевой и 5-осевой обработке с ЧПУ, с указанием пошагового и одновременного 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?

Изготовленные на заказ детали 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:

Проблема со следами инструмента по осям 3+2.

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

Особенности 5-осевого непрерывного положения инструмента

Постоянное 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.

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 балансировку производительности и точности.

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

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

Оптимизация зажима

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%.

Удаление скрытых расходов

Время переноса 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 позволяет полностью избежать этого, таким образом, общее время обработки может быть сокращено на 40–60%.

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 для нестандартных деталей с глубокими полостями и выступами лучше использовать 5-осевую обработку?

Когда дело доходит до изготовленные на заказ детали 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-осная связь, основные особенности см. ниже:

• Проблемы с жесткостью оси 3+2. 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 проблемы жесткости. Кроме того, инструмент сохраняет оптимальный угол резания , что помогает продлить срок его службы в 2-3 раза.
• 5 осей против 3+2. Доступность: ось 3+2 не позволяет формировать сложные внутренние полости и подрезы за один прием. С другой стороны, 5-осевое соединение имеет преимущество полной доступности инструмента , что обеспечивает свободу проектирования.

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

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

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

Стандартный риск столкновения с тисками

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 необходимо будет выполнять новые зажимы для тех углов, которые недоступны при первой операции.

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, благодаря чему время зажима сокращается с 15 минут до 2 минут .

Гибкая система инструментов

JS Precision использует 5-осевые тиски в качестве центра, вместе с быстросменными кулачками и позиционированием нулевой точки, что делает его чрезвычайно быстрым при смене различных деталей и идеально подходит для мелкосерийной обработки различных видов деталей.

Различные параметры производительности ядра 5-осевых тисков

5-осевая модель тисков	Высота зажима (мм)	Максимальная сила зажима (кН)	Время зажима (мин)	Совместимый тип детали	Поддержка быстрой замены?
SC5X	65	50	2	Большой и сложный корпус клапана	Да
C5X	70	40	3	Детали кронштейна среднего размера	Нет
грепос-5X	55	40	1,5	Маленькие прецизионные валы	Нет
С2.0	60	50	2,5	Многовариантные, мелкосерийные детали	Да
С3	50	16	1	Миниатюрные медицинские детали	Да

Ищете оптимальное 5-осевое решение для крепления сложных деталей? Свяжитесь с JS Precision за бесплатный выбор приспособлений и советы 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.

• 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 исключить 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 зажима по 5 осям составляет всего 50 долларов США, что дает экономию 75%.
• Преимущество времени выполнения заказа: хотя почасовая ставка для 5-осевых станков на 30–50 % выше, за счет отсутствия необходимости ожидания между процессами общий цикл обработки короче, что обеспечивает лучшую цену и время 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:

Геометрия детали

Если вы имеете дело с плоскими деталями или деталями с простым контуром, лучше использовать ось 3+2, чтобы снизить затраты. Когда речь идет о поверхностях свободной формы, глубоких полостях и деталях с подрезами , 5-ось — это способ обеспечить точность, для небольших легких деталей настольный 5-осевой с ЧПУ это хороший выбор.

Размер партии

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

Твердость материала

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

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

Важно выбрать надежный производители 5-осевых обрабатывающих центров если вы хотите гарантировать точность. Ниже приведены основные аспекты, которые следует учитывать при оценке:

Функция RTCP

Сердце настоящей 5-осевой обработки: центральная точка инструмента остается неизменной. Без этой особенности невозможно достичь высокой точности при обработке рычажных механизмов.

Прецизионные индикаторы

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

Различия в оборудовании

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

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.

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

Испытание

Одна из частей корпуса гидравлического клапана для аэрокосмической отрасли представляет собой высокоточную деталь, изготовленную по индивидуальному заказу. Он сделан из Алюминиевый сплав 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 , в результате чего процент дефектов составил 15% , а доставка была отложена на 8 недель».

Решение

Воспользовавшись опытом, полученным в ходе 5-осевой обработки с ЧПУ, команда JS Precision изменила технологический процесс многоосной обработки с ЧПУ для детали следующим образом:

1. Инструментальная революция:

Чтобы закрепить все обрабатываемые поверхности одним зажимом и исключить ошибки, возникающие из-за 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:

Используя стратегии программирования высокого уровня для многоосевая обработка с ЧПУ Для обработки глубоких полостей использовалось трохоидальное фрезерование с наклоном инструмента , в результате чего вылет инструмента был уменьшен со 120 мм до 60 мм, а его жесткость была повышена.

3. Внутримашинный осмотр:

Используя станочный датчик, 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 полностью повысить производительность обработки:

• Точность положения отверстия была улучшена 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 недель до 3 недель.
• Уровень дефектов снизился с 15% до 0,5%, а общие затраты на обработку детали снизились на 42%.

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 производительность станка при 5-осевой обработке примерно на 30-50% выше, чем при 3+2-осевой обработке, однако она способна полностью устранить скрытые затраты и, таким образом, общие затраты на обработку сложных деталей могут быть снижены на 20-40%, что в основном приводит к повышению экономической эффективности.

В2: Сложно ли программировать 5-осевое оборудование?

Да, это умеренно сложно и требует глубокого понимания стратегий векторного управления осями многоосного инструмента. JS Precision способна обеспечить анализ DFM, который поможет оптимизировать проектирование и упростить процесс программирования.

В3: Какие марки 5-осевых станков вы используете?

Чтобы гарантировать точность и стабильность одновременной многоосевой обработки, мы в основном используем продукцию таких брендов, 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.

В5: 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.

В6: 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.

В7: Можете ли вы 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 вы обеспечиваете согласованность партий?

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

Краткое содержание

Соединение осей 3+2 и 5 осей — 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 проектных чертежей в реальные объекты.

JS Precision, благодаря оборудованию мирового класса, отработанным процессам и многолетнему опыту, может решить большинство, если не все, ваши проблемы с механической 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 специалистов обеспечить безопасность обработки ваших деталей!