5-осевая и 3-осевая обработка с ЧПУ: оптимизируйте изготовление нестандартных деталей

5-осевой и 3-осевой ЧПУ машины являются одними из наиболее важных факторов, от которых трудно отказаться, когда речь идет о точном производстве.

Учитывая наличие сложных криволинейных поверхностей, угловых отверстий и многогранных прецизионных элементов в вашей конструкции, вам придется выбирать между выполнением обработки на 3-осном станке с несколькими установками зажима или выполнением ее на 5-осном станке с помощью одной настройки.

Чтобы обеспечить максимальную экономическую эффективность и качество для инженеров и покупателей, первым шагом к принятию правильного решения будет понимание различий и различий между 5- и 3-осевой обработкой с ЧПУ. В следующей статье будет представлен конкретный анализ различий и вариаций между двумя механизмами.

Ключевое резюме ответов

Сравнительные размеры	3-осевая обработка с ЧПУ	5-осевая обработка с ЧПУ	Взгляд JS Precision
Основные возможности	Станок перемещается по трем линейным осям (X, Y и Z), обрабатывая одну поверхность за один зажимной установ.	При 3-осевой обработке включение двух поворотных осей позволяет обрабатывать пять поверхностей и поверхности сложной криволинейной формы за один установ. Не все компоненты подвергаются 5-осевой обработке.	Мы советуем экономически эффективный процесс обработки в соответствии с вашими компонентами.
Распределение затрат	Затраты на станок и рабочую силу снижаются, но дополнительная обработка сложных деталей увеличивает количество процессов зажима и стоимость приспособлений.	5-осевой токарный станок дороги, и программирование тоже дорого, но за счет сокращения обработки и приспособлений стоимость обработки сложных компонентов может быть снижена.	Мы обеспечиваем прозрачную калькуляцию затрат и разбиваем фактическую стоимость 5-осевой обработки с ЧПУ.
Лучшие приложения	Детали, требующие механической обработки в нескольких плоскостях, помимо пластинчатых деталей и призм.	Детали аэрокосмической отрасли, рабочие колеса, турбины, сложные формы, детали медицинских имплантатов и другие детали, обработанные по 5 осям, с непрерывными изогнутыми поверхностями и наклонными элементами.	У нас есть целая матрица станков от 3-х до 5-ти осевой обработки, так что ваша работа может быть выполнена на подходящем станке .

Ключевые выводы

• Существенным преимуществом 5-осевой обработки с ЧПУ можно назвать обработку изделий сложной геометрии за один зажим, что позволяет повысить точность, качество поверхности и сократить количество операций.
• Для простых компонентов 3-осевая обработка является более экономичной, а для сложных компонентов 5-осевая обработка может сократить 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-осевое или 3-осевое ЧПУ: точность JS помогает принять правильное решение

Точное производство, профессионализм 5-осевых станков с ЧПУ становятся 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 ИСО 10791-6:2014 , «Станки. Условия испытаний. Часть 6. Геометрическая точность 5-осевых обрабатывающих центров» точно определяет критерии оценки точности и пределы применения 5-осевых обрабатывающих центров, уделяя особое внимание рациональному выбору .

Компания JS Precision имеет более чем 15-летний практический опыт в области 5- и 3-осевой обработки. JS Precision обслуживает более 500 клиентов в таких высокотехнологичных отраслях, как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная. Компания выполнила более 1000 индивидуальных проектов по обработке сложных деталей.

У нас не только имеется высококачественное 5- и 3-осевое обрабатывающее оборудование производства немецкой DMG MORI и японской Mazak соответственно, но также работает группа инженеров, обладающих навыками CAM-программирования, оптимизации процессов и контроля качества.

Используя нашу собственную базу данных процессов , мы можем сразу найти оптимальное решение для обработки различных деталей.

Например, проект ортопедического имплантата медицинского клиента пострадал от больших колебаний точности и длительных циклов поставки при использовании 3-осевой обработки. Благодаря оптимизации с помощью 5-осевой обработки на станке с ЧПУ допуски формы и положения детали в конечном итоге стабилизировались в пределах ±0,02 мм , цикл поставки сократился на 40 %, что позволило сэкономить 25 % от общей стоимости для клиента.

Наши истории успеха простираются от единичных прототипов до массового производства, и все это поддается проверке и отслеживается с помощью каждого фрагмента данных.

Если вы столкнулись с дилеммой относительно выбора между преимуществами, предлагаемыми 5-осевой или 3-осевой обработкой с ЧПУ, или если у вас есть те же сомнения относительно стоимости и рисков доставки, связанных с 5-осевой обработкой, не стесняйтесь связаться с технической командой JS Precision.

В чем основная разница между 5-осевым и 3-осевым ЧПУ?

Очень важно понимать, что знание о различиях в размерах движения и гибкости обработки необходимо для принятия правильного решения о покупке 5-осевого или 3-осевого ЧПУ.

5-осевой и 3-осевой ЧПУ: в чем разница?

А 3-осевой станок с ЧПУ ограничен перемещением только по осям X, Y и Z, что позволяет ему выполнять операции обработки верхней поверхности материала за один установ.

5-осевой ЧПУ добавляет две дополнительные оси вращения , A и C, что позволяет инструменту приближаться к заготовке под разными углами, что позволяет обрабатывать пять поверхностей и сложные изогнутые участки поверхности за один установ. Это огромный шаг вперед в качестве, эффективности и даже свободе проектирования, поэтому 5-осевая обработка с ЧПУ стала популярной для сложных деталей.

Зачем "уменьшать количество настроек"?

Одним из ключевых преимуществ 5-осевого ЧПУ по сравнению с 3-осевым ЧПУ является сокращение количества наладок . Многократные операции зажима приводят к ошибкам позиционирования и влияют на точность деталей. 5-осевая обработка завершает многогранную обработку за один зажим и устраняет эту ошибку прямо от ее источника , экономя время зажима и трудозатраты, а также снижая вероятность повреждения детали.

Рисунок 1. Трехосный станок работает по трем линейным осям, а пятиосный станок добавляет вращательное движение.

Расшифровка стоимости: ценовые факторы 3-осевой и 5-осевой обработки с ЧПУ

Распространено заблуждение, что 5-осевая обработка с ЧПУ всегда дороже, чем 3-осевая обработка. Это неправда. Очень многое зависит от определения Цена на 5-осевой станок с ЧПУ . Речь не идет о расчете стоимости часа.

3-осевая и 5-осевая обработка с ЧПУ: сравнение цен

Сравнительные размеры	3-осевая обработка с ЧПУ	5-осевая обработка с ЧПУ
Стоимость приобретения станка	От 50 000 до 150 000 долларов США	От 200 000 до 800 000 долларов США
Почасовая ставка	40-80 долларов США/час	80-150 долларов США/час
Количество зажимов	Многочисленные, требуют специализированных приспособлений	Одиночный, не требует сложных приспособлений

Преимущества, связанные с 3-осевым ЧПУ, могут включать более низкую стоимость приобретения и эксплуатации станка, а также простоту программирования. Однако сложные детали требуют многочисленных зажимов, что может привести к потере точности.

Хотя 5-осевой станок с ЧПУ может потребовать больших затрат на приобретение станка и программирование , метод «единственного зажима» делает его менее дорогим по сравнению с производством сложных деталей с помощью 3-осевого ЧПУ.

Каковы ключевые факторы, влияющие на окончательную цену на 5-осевой станок с ЧПУ?

Цена 5-осевого станка с ЧПУ корректируется в зависимости от проекта и основных влияющих факторов:

• Сложность детали.
• Тип обрабатываемого материала (если это труднообрабатываемый материал, например титановый сплав, то это сложнее. Это увеличивает стоимость).
• Требуемая точность.
• Размер партии (небольшие партии сложных заготовок).

Когда использовать 3+2-осевую позиционирующую обработку?:

Существует связь между 3-осевой и 5-осевой ЧПУ механическая обработка. 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, чтобы обеспечить возможность обработки с позиционированием по 3+2 осям, чтобы получить основное преимущество меньшего зажима . Это реальный подход для определения цены 5-осевого станка с ЧПУ.

Хотите понять, какую технологию обработки и стоимость заложить в бюджет для вашего компонента? Пожалуйста, свяжитесь с JS Precision, чтобы получить точную цену обработки для ваших требований к 5- или 3-осевой обработке, а также подходящий план обработки с ЧПУ. Запишитесь на консультацию и получите бесплатный подробный отчет по анализу затрат.

Рисунок 2. Учитывая сложность пятиосной обработки, сложность ее программирования также будет выше, а стоимость программирования будет выше.

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

Когда пришло время выбирать между 5-осевой и 3-осевой обработкой с ЧПУ, нет необходимости просто искать наилучший вариант. Здесь важно учитывать потребности проекта. Все это можно сделать, задав несколько простых вопросов:

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

Рекомендации по совместному проектированию от JS Precision:

Инженеры JS Precision делают свои записи в процессе составления предложения с помощью анализа технологичности . Оптимизируя параметры конструкции, например, величину угла наклона наклонной плоскости, сложные детали также можно изготавливать трехосной обработкой, что приводит к экономии средств.

Оценка производителей 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ

Выбор хорошего производители 5-осевых обрабатывающих центров с чпу очень важен для обеспечения качества и скорости 5-осевой обработки. Недостаточно сосредоточиться только на модели 5-осевого обрабатывающего центра. Также необходимо учитывать пользователей и возможности оборудования.

Возможности, которые следует учитывать при отборе поставщиков 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ:

• Технический опыт и возможности программного обеспечения: оцените опыт команды программистов CAM в отношении сложного планирования траектории движения инструмента,
• Интеграция технологической цепочки: могут ли они предлагать услуги для всего диапазона процессов, таких как механическая обработка, измерения и обработка поверхности?
• Тестирование и сертификация контроля качества: предлагают ли они оборудование для онлайн-тестирования и соответствие стандарту ISO 9001? АС 9100 , системы сертификации?
• Коммуникация и прозрачность: Могут ли они подробно объяснить свой процесс и поделиться отчетами DFM?

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

При посещении производителей 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ необходимо сосредоточиться на следующих важных областях:

• Условия и техническое обслуживание мастерской.
• Качество контрольного оборудования, такого как координатно-измерительные машины .
• Незавершенное производство, в том числе управление незавершенным производством станочного направления.

Ценность универсальности и объективности

Компании, способные предложить высококачественную 5-осевую обработку, а также эффективную 3-осевую обработку ( например, JS Precision ), могут затем предложить оптимальный выбор процесса с точки зрения интегрированного проекта с должным учетом интересов клиентов.

JS Precision — профессиональный производитель 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ, обладающий первоклассным оборудованием, техническим персоналом и комплексной системой контроля качества. Ищете надежного поставщика решений для 5-осевой обработки? Давайте сегодня запланируем экскурсию по фабрике и наймем менеджера по работе с клиентами, который будет отвечать вашим потребностям в обслуживании.

Детали, необходимые для обработки: сфера 5-осевого ЧПУ

Некоторые сложные компоненты требуют 5-осевой обработки с ЧПУ для сложного производства. Основными категориями типичных 5-осевых деталей являются отрасли премиум-класса , которые включают в себя детали аэрокосмической отрасли, рабочие колеса, турбины, сложные пресс-формы, сложные сердечники пресс-форм, прецизионные медицинские приборы и автозапчасти премиум-класса.

5-осевой токарный станок — это тип 5-осевого токарно-фрезерного станка, который превосходит другие в категории 5-осевой обработки, уделяя особое внимание вращающимся деталям с эксцентричными или радиальными поверхностями (например, валы и фланцы), выполняя однократную настройку и комплексную обработку.

Необходимо обработать вышеупомянутое 5-осевые обработанные детали или не уверены в совместимости деталей? Свяжитесь с JS Precision, чтобы получить комплексное обслуживание, основанное на их обширном опыте 5-осевой обработки сложных деталей. Отправьте свои требования, чтобы получить бесплатную оценку возможности механической обработки.

Рисунок 3. Пятиосевая обработка с ЧПУ имеет особые преимущества в высокоточных отраслях, таких как производство сложных компонентов, таких как лопатки турбин и детали двигателей для аэрокосмической промышленности.

Практический пример: от трехосной борьбы к пятиосному успеху – модернизация корпуса турбины

Что касается сравнения преимуществ 3-осевого и 5-осевого ЧПУ в практической работе, то оно более эффективно выражено в форме примеров. Вот пример того, как JS Precision помогает клиенту преодолеть трудности 3-осевой обработки с помощью 5-осевой обработки:

Мотивация клиента

Маленькая турбина нержавеющая сталь корпус от определенного производителя энергетического оборудования изначально был обработан с использованием 3-осевого станка с ЧПУ с 4 процессами зажима.

Эта деталь содержит 8 наклонных каналов для жидкости и неровные фланцы, а также очевидные узкие места в 3-осевой обработке: время обработки одной детали составляет до 28 часов, а время поставки сильно задерживается.

Перпендикулярность и точность расположения отверстий на различных поверхностях трудно обеспечить стабильно, процент дефектов достигает 8% . Повторный зажим приводит к ухудшению целостности деталей, что влияет на последующую эффективность сборки.

Прецизионное решение JS

Получив требование, компания JS Precision провела комплексный анализ структуры детали и исходного метода обработки. Мы понимаем, что сложность конструкции детали проявляется в том, что преимущества 3-осевой и 5-осевой обработки с ЧПУ очевидны. 5-осевая обработка с ЧПУ может в основном решить проблему ошибок при зажиме и эффективности.

Наше решение заключается в следующем:

• Переоценка процесса. Переоценка процесса обработки детали выявила наклонные каналы для жидкости и неровные фланцы как основные трудности обработки, в результате чего стратегии были адаптированы соответствующим образом.
• Выбор оборудования: Для нашего проекта мы выбрали DMG MORI немецкого производства. 5-осевой обрабатывающий центр с ЧПУ . Выбранное оборудование позволяет точно обрабатывать сложные детали .
• Оптимизация зажима: для однократного зажима детали был разработан специальный инструмент, позволяющий устранить проблему множественных ошибок зажима.
• Программирование: Это было достигнуто за счет оптимизации траектории инструмента с помощью программного обеспечения CAM. Для вырезания наклонных поверхностей производилось боковое фрезерование. Для сокращения времени переналадки этапы сверления и фрезерования каналов охлаждения были объединены в одну программу .

Сравнение данных

Индикаторы	Оригинальное решение для 3-осевой обработки	Решение JS Precision для 5-осевой обработки
Время обработки	28 часов/шт.	10 часов/шт.
Количество попыток зажима	4 раза	1 раз
Ключевая точность (перпендикулярность поверхности)	±0,1 мм	±0,025 мм
Уровень дефектов	8%	Ниже 0,5%
Общая стоимость (включая амортизацию материалов, труда и оборудования)	$1200/шт.	$936/шт.

Результаты

Используя решения для 5-осевой обработки с ЧПУ, заказчик смог повысить качество собираемых деталей, а также улучшить способность ежегодно удовлетворять производственные требования без каких-либо инвестиций.

Заказчику удалось сократить затраты на производство на 22% , цикл поставки на 64%, а конкурентоспособность рынков – на значительный запас.

Если вы тоже столкнулись с аналогичными проблемами обработки и хотели бы повысить качество, время выполнения заказа и снизить затраты с помощью 5-осевой обработки, не стесняйтесь свяжитесь с JS Precision . Мы создадим индивидуальное решение для 5-осевой обработки, полностью основанное на требованиях вашего проекта. Поделитесь информацией о своем проекте, чтобы получить бесплатные рекомендации по оптимизации процесса и смету затрат на 5-осевую обработку.

Рисунок 4. Корпус небольшой турбины из нержавеющей стали.

Можете ли вы адаптировать для нас решение для 5-осевой обработки с ЧПУ?

JS Precision специализируется на удовлетворении индивидуальных требований к 5-осевой обработке. Основным преимуществом здесь является комплексная техническая поддержка, предлагаемая благодаря обширным инженерным ноу-хау. Начиная с загрузки 3D-чертежей, отслеживайте весь процесс, чтобы превратить проектные требования в эффективные и недорогие решения для реализации .

Основные обязанности проектной команды:

• Анализ технологичности для заблаговременного выявления труднообрабатываемых деталей и точек потери затрат.
• Моделирование нескольких маршрутов процесса (симулятор чисто 3-осевых, 3+2-осевых и 5-осевых связанных процессов).
• Предлагаем прозрачные решения.
• Интеграция других дополнительных услуг, таких как измерение координат и неразрушающий контроль .

Наш процесс настройки

• Согласование в понимании производительности, бюджета и применения.
• 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 массового производства.

Начните свой проект сегодня

Нужна работа на заказ? Только пришлите чертежи вашей детали и основную информацию, и мы свяжемся с вами с профессиональной рекомендацией в течение 24 часов или меньше, включая исследование технологичности 5-осевой обработки, рекомендации по 5-осевой или 3-осевой ЧПУ и ценовое предложение.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Может ли 5-осевой станок с ЧПУ всегда обеспечивать лучшее качество поверхности, чем 3-осевой?

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

В2: Мой проект предполагает сложную работу, но у меня ограничены средства. Есть ли промежуточные варианты?

Да. Лучшим экономическим компромиссом будет обработка с позиционированием по 3+2 осям (также известная как обработка с индексацией). Он предполагает поворот заготовки на определенный угол и обработку ее с фиксацией, в дальнейшем обработка осуществляется в 3-х осном режиме. Возможно, это не непрерывная резка, но она в значительной степени помогает снизить цену на 5-осевой станок с ЧПУ.

В3: Каков минимальный размер партии 5-осевого станка?

При 5-осевой обработке нет ограничений на минимальный размер партии . Даже для производства единичных прототипов, если геометрия достаточно сложна, 5-осевая обработка часто может быть лучшим выбором, поскольку она исключает проектирование инструмента и время изготовления и, таким образом, предпочтительна для быстрого изготовления прототипов и мелкосерийного пробного производства.

Вопрос 4: Как определить, действительно ли у поставщика есть возможности 5-осевой обработки?

Это можно определить по трем параметрам: во-первых, спросите, есть ли у них физические образцы или видео, которые могут подтвердить типичные 5-осевые детали, которые они обрабатывали, во-вторых, какие методы и оборудование они используют для измерения точности своих изделий, в-третьих, каков цикл калибровки точности их станка, как проходит процесс контроля качества.

Q5: В чем разница между 5-осевым токарно-фрезерным станком и вертикальным 5-осевым обрабатывающим центром?

Сценарии использования ядра разные. Пятиосевой токарный станок в основном используется для токарной обработки и хорошо подходит для обработки вращающихся деталей. Пятиосевой вертикальный обрабатывающий центр, в основном используемый для фрезерования, хорошо подходит для обработки деталей коробчатого типа и деталей пресс-формы, должен определяться в соответствии с основными характеристиками детали.

В6: Гарантированы ли время доставки и связь при выполнении 5-осевой обработки с ЧПУ в Китае?

Гарантировано. Это стало возможным благодаря командам по управлению проектами и связям с общественностью таких глобальных поставщиков, как JS Precision. Процессы более или менее прозрачны благодаря использованию стандартизированных онлайн-платформ для отслеживания проектов. Время выполнения заказа и процесс коммуникации будут такими же, как и у глобальных поставщиков, но с большими преимуществами, связанными с затратами.

В7: Какие форматы файлов дизайна вы принимаете?

Мы поддержка многих распространенных форматов файлов проектов , но для 2D- и 3D-проектов мы поддерживаем только проекты в форматах STEP, IGES, SLDPRT или X_T. Мы также принимаем проекты в формате DXF или DWG для 2D-проектов. Наиболее распространенным нейтральным форматом проектов является STEP.

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

Да. Обработка высокопроизводительных композитов, таких как углеродное волокно, конструкционных пластиков, таких как PEEK, и полимерных блоков при производстве прототипов, также осуществляется с помощью 5-осевой обработки с ЧПУ. Сюда же относится и высокоточное формование сложных форм.

Краткое содержание

Решение о выборе между 5-осевой или 3-осевой обработкой с ЧПУ подразумевает гораздо больше, чем просто качество «высокого» и «низкого» качества. Хотя 3-осевая обработка по-прежнему может оставаться экономически незаменимым вариантом, когда дело доходит до изготовления простых компонентов, сильная сторона 5-осевой обработки — «выполнение сложной обработки за один установ» — обеспечивает оптимальное соотношение цены и производительности .

При выборе 5-осевого обрабатывающего центра всегда важно знать уровень сложности детали, которую необходимо обработать. Выбор хороших производителей 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ всегда важен.

JS Точность , обладая всеми возможностями для выполнения 3-осевых, 5-осевых и токарно-фрезерных работ , по-прежнему стремится предоставить вам объективный анализ производительности процесса, а также производство без ограничений, налагаемых нашими станками. Мы можем реализовать ваши проекты, чтобы обеспечить точность, производительность и экономичность.