5-осевая и 3-осевая обработка на станках с ЧПУ: оптимизация ваших деталей, изготовленных на заказ.

Сравнение 5-осевых и 3-осевых станков с ЧПУ — один из важнейших факторов, который трудно игнорировать в сфере высокоточного производства.

Учитывая наличие сложных изогнутых поверхностей, угловых отверстий и многогранных прецизионных элементов в вашей конструкции, вам необходимо выбрать между обработкой на 3-осевом станке с использованием нескольких вариантов зажима или на 5-осевом станке с использованием одного варианта зажима.

Для обеспечения оптимального соотношения цены и качества для инженеров и покупателей первым шагом к принятию правильного решения является понимание различий и особенностей 5-осевой и 3-осевой обработки на станках с ЧПУ. В данной статье будет представлен подробный анализ различий и особенностей этих двух типов оборудования.

Краткое изложение ключевых ответов

Основные выводы

• Главное преимущество 5-осевой обработки на станках с ЧПУ заключается в возможности обработки сложных геометрических форм за один цикл зажима, что повышает точность, качество поверхности и сокращает объем операций.
• Для простых деталей 3-осевая обработка более экономична, в то время как для сложных деталей 5-осевая обработка позволяет снизить общие затраты за счет повышения общей эффективности.
• При выборе контрактного производителя в первую очередь следует учитывать опыт внедрения технологий , способность интегрировать процессы и процессы контроля качества, а не марки станков.

5-осевые против 3-осевых станков с ЧПУ: JS Precision поможет вам принять правильное решение.

Высокоточная обработка, профессионализм 5-осевых станков с ЧПУ, становится решающим фактором общей конкурентоспособности продукции, а правильный выбор между 5-осевыми и 3-осевыми станками с ЧПУ имеет решающее значение для оптимизации затрат.

Стандарт Международной организации по стандартизации ISO 10791-6:2014 «Станки — Условия испытаний — Часть 6: Геометрическая точность 5-осевых обрабатывающих центров» точно определяет критерии оценки точности и пределы применения для 5-осевых обрабатывающих центров , подчеркивая важность рационального выбора .

Компания JS Precision заявляет о более чем 15-летнем практическом опыте в области 5-осевой и 3-осевой обработки. JS Precision обслужила более 500 клиентов в высокотехнологичных отраслях, таких как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная промышленность. Компания выполнила более 1000 индивидуальных проектов по механической обработке сложных деталей.

Мы располагаем не только высококачественным 5-осевым и 3-осевым обрабатывающим оборудованием немецкой компании DMG MORI и японской Mazak соответственно, но и командой инженеров, специализирующихся на CAM-программировании, оптимизации процессов и контроле качества.

Благодаря использованию нашей собственной базы данных технологических процессов , мы можем оперативно находить оптимальные решения при обработке различных деталей.

Например, в проекте по изготовлению ортопедических имплантатов для медицинского клиента наблюдались значительные колебания точности и длительные сроки поставки при использовании 3-осевой обработки. Оптимизация с помощью 5-осевой обработки на станках с ЧПУ позволила стабилизировать допуски формы и положения детали в пределах ±0,02 мм , сократить срок поставки на 40% и сэкономить клиенту 25% от общей стоимости.

Наши истории успеха охватывают все этапы — от единичных прототипов до массового производства, и все они поддаются проверке и отслеживанию по каждому фрагменту данных.

Если вы столкнулись с дилеммой выбора между преимуществами 5-осевой и 3-осевой обработки на станках с ЧПУ, или если у вас есть сомнения относительно стоимости и рисков, связанных с поставкой при 5-осевой обработке, не стесняйтесь обращаться в техническую команду JS Precision.

В чём основное различие между 5-осевыми и 3-осевыми станками с ЧПУ?

Крайне важно понимать, что знание различий в размерах перемещения и гибкости при обработке материалов имеет решающее значение для принятия правильного решения о покупке между 5-осевым и 3-осевым станком с ЧПУ.

5-осевые и 3-осевые станки с ЧПУ: в чем разница?

Трехосевой станок с ЧПУ ограничен перемещением только по осям X, Y и Z, что позволяет ему выполнять операции обработки верхней поверхности материала за одну установку.

Пятиосевой станок с ЧПУ добавляет две дополнительные вращательные оси , A и C, что позволяет инструменту подходить к заготовке под разными углами, обеспечивая, таким образом, обработку пяти поверхностей и сложных, изогнутых поверхностей за одну установку. Это огромный шаг вперед в качестве, эффективности и даже свободе проектирования, поэтому обработка сложных деталей на пятиосевых станках с ЧПУ пользуется большой популярностью.

Зачем "сокращать количество настроек"?

Одним из ключевых преимуществ 5-осевых станков с ЧПУ по сравнению с 3-осевыми является сокращение количества переналадок . Многократные операции зажима приводят к ошибкам позиционирования и влияют на точность деталей. 5-осевая обработка завершает многогранную обработку за один зажим, устраняя эту ошибку непосредственно в источнике , экономя время зажима и трудозатраты, а также снижая риск повреждения деталей.

Рисунок 1. Трехосевой станок перемещается вдоль трех линейных осей, тогда как пятиосевой станок добавляет вращательное движение.

Разбираемся в стоимости: ценовые факторы при обработке на 3-осевых и 5-осевых станках с ЧПУ.

Распространенное заблуждение заключается в том, что 5-осевая обработка на станках с ЧПУ всегда дороже, чем 3-осевая. Это не так. На стоимость 5-осевой обработки на станках с ЧПУ влияет множество факторов. Дело не только в расчете почасовой стоимости.

Сравнение цен на 3-осевую и 5-осевую обработку на станках с ЧПУ.

К преимуществам 3-осевых станков с ЧПУ можно отнести снижение стоимости приобретения и эксплуатации станка, а также простоту программирования. Однако сложные детали требуют многочисленных зажимов, что может привести к снижению точности.

Хотя 5-осевые станки с ЧПУ могут потребовать значительных затрат на приобретение станка и его программирование , технология «односторонней фиксации» делает их менее затратными по сравнению с изготовлением сложных деталей с помощью 3-осевых станков с ЧПУ.

Какие ключевые факторы влияют на окончательную стоимость 5-осевого станка с ЧПУ?

Цена на 5-осевой станок с ЧПУ корректируется в зависимости от проекта и основных факторов, влияющих на него:

• Сложность детали.
• Тип обрабатываемого материала (если это труднообрабатываемый материал, например, титановый сплав, то это усложнит задачу и повысит стоимость).
• Требуемая точность.
• Размер партии (небольшие партии сложных заготовок).

Когда следует использовать обработку с 3+2-осевым позиционированием?

Существует взаимосвязь между 3-осевой и 5-осевой обработкой на станках с ЧПУ . 3+2-осевая позиционирующая обработка подходит для прямоугольных деталей с различными дискретными наклонными поверхностями.

Наклонные поверхности можно обрабатывать, фиксируя заготовку под постоянным углом для ее вращения и выполняя 3-осевую обработку, что позволяет использовать 3+2-осевое позиционирование и получить основное преимущество в виде меньшего зажимного усилия . Это осуществимый подход для определения стоимости 5-осевого станка с ЧПУ.

Хотите узнать, какой метод обработки и стоимость следует выбрать для вашего компонента? Свяжитесь с JS Precision, чтобы получить точную стоимость обработки на 5-осевом или 3-осевом станке, а также подходящий план обработки на станке с ЧПУ. Запишитесь на консультацию, чтобы получить бесплатный подробный отчет об анализе затрат.

Рисунок 2. Учитывая сложность пятиосевой обработки, сложность ее программирования также будет выше, а значит, и стоимость программирования.

Как выбрать: 5-осевой или 3-осевой станок для вашего проекта?

Когда приходит время выбирать между 5-осевой и 3-осевой обработкой на станках с ЧПУ, нет необходимости просто искать наилучший вариант. Важно помнить о потребностях проекта. Это можно сделать, задав себе несколько простых вопросов:

• Имеется ли в детали несколько точно соединенных между собой обрабатываемых поверхностей? Да → Предпочтительно 5-осевая обработка .
• Имеет ли она глубокие полости, наклонные поверхности и изогнутые поверхности? Да → Лучше подходит для 5-осевой обработки.
• Деталь представляет собой простую пластину или призму? Да → 3-осевая обработка — более экономичный вариант.
• Для небольших прототипов/сложных компонентов 5-осевая обработка обеспечивает высокую гибкость. Для крупных простых компонентов подойдет 3-осевая обработка или специализированные станки.

Рекомендации по совместному проектированию от компании JS Precision:

Инженеры компании JS Precision вступают в процесс составления коммерческого предложения с помощью анализа технологичности производства . Оптимизируя параметры конструкции, например, значение угла наклона наклонной плоскости, сложные компоненты также могут быть изготовлены с помощью 3-осевой обработки, что приводит к экономии средств.

Оценка производителей 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ.

Выбор качественных производителей 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ имеет решающее значение для обеспечения качества и скорости обработки на этих станках. Недостаточно сосредотачиваться только на модели 5-осевого обрабатывающего центра. Необходимо также учитывать потребности пользователей и возможности оборудования.

При отборе поставщиков 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ следует учитывать следующие возможности:

• Технический опыт и программные возможности: Оцените опыт команды CAM-программистов в области планирования сложных траекторий движения инструмента.
• Интеграция технологической цепочки: могут ли они предложить услуги по всему спектру технологических процессов, включая механическую обработку, измерения и обработку поверхности?
• Контроль качества и сертификация: Предлагают ли они онлайн-оборудование для тестирования и системы сертификации ISO 9001, AS 9100 ?
• Коммуникация и прозрачность: Могут ли они подробно объяснить свой процесс и предоставить отчеты по проектированию, технологичности и сборке (DFM)?

Важные детали, на которые следует обратить внимание во время экскурсии по заводу.

При посещении предприятий, производящих 5-осевые обрабатывающие центры с ЧПУ, следует обратить внимание на следующие важные аспекты:

• Условия работы в мастерской и техническое обслуживание.
• Качество контрольно-измерительного оборудования, такого как координатно-измерительные машины .
• Текущие работы, включая управление ходом работ в области станкостроения.

Ценность комплексного подхода и объективности

Компании, способные предложить высококачественную 5-осевую обработку, а также эффективную 3-осевую обработку ( например, JS Precision ), могут предложить оптимальный выбор технологического процесса с учетом комплексного проекта и интересов заказчика.

JS Precision — профессиональный производитель 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ, обладающий первоклассным оборудованием, квалифицированным техническим персоналом и комплексной системой контроля качества. Ищете надежного поставщика решений для 5-осевой обработки? Давайте сегодня же организуем экскурсию на завод, и мы назначим вам менеджера по работе с клиентами для удовлетворения ваших потребностей в обслуживании.

Необходимые детали: область применения 5-осевых станков с ЧПУ.

Для изготовления сложных компонентов используется 5-осевая обработка на станках с ЧПУ. К основным категориям типичных деталей, обрабатываемых с помощью 5-осевой обработки, относятся изделия премиум-класса , такие как конструкционные детали аэрокосмической отрасли, рабочие колеса, турбины, сложные пресс-формы, сложные сердечники пресс-форм, прецизионные медицинские приборы и высококачественные автомобильные детали.

Пятиосевой токарный станок — это тип пятиосевого токарного и фрезерного станка, превосходящий другие станки в категории пятиосевой обработки, поскольку он специализируется на обработке вращающихся деталей с эксцентриковыми или радиальными поверхностями (таких как валы и фланцы), обеспечивая однократную настройку и комплексную обработку.

Необходимо обработать вышеупомянутые детали на 5-осевом станке или вы не уверены в совместимости деталей? Обратитесь в JS Precision за комплексным обслуживанием, основанным на их обширном опыте в 5-осевой обработке сложных деталей. Отправьте свои требования, чтобы получить бесплатную оценку возможности обработки.

Рисунок 3. Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ имеет особые преимущества в высокоточных отраслях промышленности, таких как производство сложных компонентов, например, лопаток турбин и деталей двигателей для аэрокосмической отрасли.

Пример из практики: от трудностей с 3-осевой обработкой к успеху с 5-осевой – модернизация корпуса турбины.

Что касается сравнения преимуществ 3-осевой и 5-осевой обработки на практике, то эффективнее всего это показать на примере. Вот пример того, как компания JS Precision помогла клиенту преодолеть трудности, связанные с 3-осевой обработкой, с помощью 5-осевой обработки:

Мотивация клиентов

Корпус небольшой турбины из нержавеющей стали от определенного производителя энергетического оборудования был первоначально изготовлен с использованием 3-осевого станка с ЧПУ с 4 процессами зажима.

Эта деталь содержит 8 наклонных каналов для жидкости и неровные фланцы, и в процессе 3-осевой обработки возникают очевидные узкие места: время обработки одной детали достигает 28 часов, а сроки поставки значительно задерживаются.

Стабильно обеспечить перпендикулярность и точность расположения отверстий на различных поверхностях сложно, при этом процент дефектов достигает 8% . Многократное зажимание приводит к низкой однородности деталей, что влияет на эффективность последующей сборки.

JS Precision Solution

Получив требования, компания JS Precision провела всесторонний анализ структуры детали и исходного метода обработки. Мы пришли к выводу, что именно в сложности структуры детали преимущества 3-осевой обработки на станках с ЧПУ по сравнению с 5-осевой очевидны. 5-осевая обработка на станках с ЧПУ позволяет в основном решить проблему ошибок при зажиме и повысить эффективность.

Наше решение заключается в следующем:

• Переоценка процесса: Переоценка процесса обработки деталей выявила наклонные каналы для жидкости и неровные фланцы как основные трудности обработки, в результате чего были разработаны соответствующие стратегии.
• Выбор оборудования: Для нашего проекта мы выбрали немецкий 5-осевой обрабатывающий центр с ЧПУ DMG MORI. Выбранное оборудование позволяет с высокой точностью обрабатывать сложные детали .
• Оптимизация зажима: Для однократного зажима детали была разработана специальная оснастка, позволяющая исключить проблему ошибок при многократном зажиме.
• Программирование: Это было достигнуто путем оптимизации траектории движения инструмента с помощью программного обеспечения CAM. Для обработки наклонных поверхностей использовалось боковое фрезерование. Этапы сверления и фрезерования каналов охлаждения были объединены в одну программу для сокращения времени переналадки процесса.

Сравнение данных

Результаты

Благодаря использованию 5-осевых станков с ЧПУ заказчик смог повысить качество собираемых деталей, а также улучшить возможности по выполнению ежегодных производственных задач без каких-либо инвестиций.

Заказчику удалось снизить производственные затраты на 22% , срок поставки на 64%, а также значительно повысить конкурентоспособность на рынках.

Если вы также сталкиваетесь с подобными проблемами обработки и хотели бы повысить качество, сократить сроки выполнения и снизить затраты с помощью 5-осевой обработки, пожалуйста, свяжитесь с JS Precision . Мы разработаем индивидуальное решение для 5-осевой обработки, полностью основанное на требованиях вашего проекта. Пожалуйста, предоставьте информацию о вашем проекте, чтобы получить бесплатные рекомендации по оптимизации процесса и смету затрат на 5-осевую обработку.

Рисунок 4. Корпус малой турбины из нержавеющей стали.

Можете ли вы разработать для нас индивидуальное решение для 5-осевой обработки на станках с ЧПУ?

Компания JS Precision специализируется на удовлетворении индивидуальных потребностей в 5-осевой обработке. Главное преимущество компании – всесторонняя техническая поддержка, обеспечиваемая благодаря обширным инженерным знаниям. Начиная с загрузки 3D-чертежей, мы сопровождаем процесс на всех этапах, преобразуя проектные требования в эффективные и экономичные решения для реализации .

Основные обязанности проектной команды:

• Анализ технологичности изготовления позволяет заблаговременно выявлять труднообрабатываемые детали и точки, приводящие к потерям средств.
• Моделирование нескольких технологических маршрутов (симулятор для процессов с использованием только 3 осей, 3+2 осей и 5 связанных осей).
• Предлагаем прозрачные решения.
• Интеграция других дополнительных услуг, таких как координатные измерения и неразрушающий контроль .

Наш процесс персонализации

• Согласованность во взглядах на производительность, бюджет и применение.
• Конкурентная оптимизация технологических решений.
• Четкий процесс выполнения и обмен информацией о ходе выполнения в режиме реального времени .
• Оптимизация непрерывных параметров для снижения затрат за счет повышения эффективности после начала массового производства.

Начните свой проект сегодня!

Нужна работа на заказ? Просто пришлите чертежи деталей и основную информацию, и мы свяжемся с вами в течение 24 часов или меньше, предоставив профессиональную рекомендацию, включающую исследование технологичности обработки на 5-осевом станке, рекомендации по выбору между 5-осевым и 3-осевым ЧПУ, а также ценовое предложение.

Часто задаваемые вопросы

В1: Может ли 5-осевой станок с ЧПУ всегда обеспечивать лучшее качество обработки поверхности, чем 3-осевой?

Да. В случае поверхностной обработки, например, 5-осевая обработка на станках с ЧПУ позволяет режущему инструменту оставаться в оптимальном положении для резания , предотвращая тем самым дефекты обработки в диапазоне низких линейных скоростей вокруг центра шаровой концевой фрезы и обеспечивая превосходное качество обработки. Это одно из наиболее заметных отличий в качестве обработки по сравнению с 3-осевой обработкой на станках с ЧПУ.

В2: Мой проект предполагает сложную работу, но у меня ограниченные средства. Есть ли какие-либо промежуточные варианты?

Да. Наилучшим экономическим компромиссом будет обработка с позиционированием по 3+2 осям (также известная как индексирующая обработка). Она включает в себя вращение заготовки на определенный угол и ее обработку при фиксации, после чего выполняется обработка в 3-осевом режиме. Это может быть не непрерывная резка, но она в значительной степени помогает снизить стоимость 5-осевого станка с ЧПУ.

В3: Какой минимальный размер партии для 5-осевого станка?

В 5-осевой обработке нет ограничений по минимальному размеру партии . Даже для изготовления единичных прототипов, если геометрия достаточно сложная, 5-осевая обработка часто может быть лучшим выбором, поскольку она исключает затраты времени на проектирование и изготовление инструмента и, следовательно, предпочтительна для быстрого изготовления прототипов и мелкосерийного опытного производства.

Вопрос 4: Как определить, действительно ли поставщик обладает возможностью обработки на 5-осевом оборудовании?

Это можно определить по трем параметрам: во-первых, спросите, есть ли у них физические образцы или видеозаписи, подтверждающие точность обработки типичных деталей на 5-осевых станках; во-вторых, какие методы и оборудование они используют для измерения точности своих изделий; в-третьих, каков цикл калибровки точности их станка и как осуществляется процесс контроля качества.

В5: В чем разница между 5-осевым токарно-фрезерным станком и вертикальным 5-осевым обрабатывающим центром?

Основные сценарии использования различны. Пятиосевой токарный станок в основном используется для токарной обработки и хорошо подходит для обработки вращающихся деталей, пятиосевой вертикальный обрабатывающий центр в основном используется для фрезерования и хорошо подходит для обработки деталей коробчатого типа и деталей пресс-форм, выбор следует определять в соответствии с основными характеристиками детали.

В6: Гарантируются ли сроки поставки и связь при выполнении 5-осевой обработки на станках с ЧПУ в Китае?

Гарантировано. Это становится возможным благодаря командам управления проектами и коммуникациям глобальных поставщиков, таких как JS Precision. Процессы более или менее прозрачны благодаря использованию стандартизированных онлайн-платформ для отслеживания проектов. Сроки выполнения и коммуникационный процесс будут такими же, как у глобальных поставщиков, но с большими преимуществами в плане снижения затрат.

В7: Какие форматы проектных файлов вы принимаете?

Мы поддерживаем множество распространенных форматов файлов проектов, но для 2D и 3D проектов мы принимаем только форматы STEP, IGES, SLDPRT или X_T. Для 2D проектов мы также принимаем файлы в форматах DXF или DWG. Наиболее распространенным нейтральным форматом для проектов является STEP.

В8: Может ли 5-осевой станок с ЧПУ обрабатывать композитные материалы или пластмассы помимо металлов?

Да. Обработка высокоэффективных композитных материалов, таких как углеродное волокно, конструкционные пластмассы, например PEEK, и полимерные блоки при изготовлении прототипов также осуществляется на 5-осевых станках с ЧПУ. Это также включает высокоточное формование сложных форм.

Краткое содержание

Выбор между 5-осевой и 3-осевой обработкой на станках с ЧПУ включает в себя гораздо больше, чем просто сравнение «высококачественного» и «низкокачественного» вариантов. Хотя 3-осевая обработка может оставаться экономически незаменимым вариантом при изготовлении простых компонентов, сильной стороной 5-осевой обработки является «выполнение сложных операций за одну установку», что обеспечивает оптимальное соотношение цены и качества .

При выборе 5-осевого обрабатывающего центра всегда важно знать уровень сложности обрабатываемой детали. Выбор хороших производителей 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ всегда имеет большое значение.

Компания JS Precision , обладающая полным спектром возможностей для обработки деталей по 3, 5 осям, а также для фрезерно-токарной обработки , по-прежнему стремится предоставлять вам объективный анализ производительности процесса и производства без ограничений, накладываемых нашим оборудованием. Мы можем воплотить ваши проекты в жизнь, обеспечив точность, производительность и экономичность.