3-осевое против 5-осевого фрезерования с ЧПУ: руководство по выбору оптимального решения для точности, эффективности и стоимости.

Выбор 5-осевого или 3-осевого фрезерного станка с ЧПУ — одна из основных трудностей, с которыми сталкиваются производственные компании при изготовлении деталей машин. Например, предположим, что вам необходимо изготовить деталь машины. Это может быть простой монтажный кронштейн или сложная деталь для аэрокосмической отрасли.

В первом случае достаточно высокоэффективного 3-осевого станка с ЧПУ, тогда как во втором случае для реализации задачи на основе цифровой модели достаточно 5-осевой технологии ЧПУ . Для достижения баланса между точностью, эффективностью и стоимостью каждый проект сталкивается с важным решением.

В этом руководстве мы рассмотрим различия между 3-осевыми и 5-осевыми фрезерными станками с ЧПУ, реальную стоимость высокоточной фрезеровки с ЧПУ и то, как определить, когда услуги фрезеровки с ЧПУ в Китае принесут вам наибольшую выгоду.

Краткое изложение основных ответов

Основные выводы

• Выбор между 3-осевым и 5-осевым фрезерованием в большинстве случаев определяется геометрической сложностью , а не обязательно необходимостью обеспечения точности.
• Трехосевое фрезерование с ЧПУ — оптимальное решение для достижения баланса между точностью и стоимостью фрезерования с ЧПУ при соблюдении стандартных требований к допускам.
• Пятиосевая технология позволяет повысить общую точность и качество поверхности таких сложных деталей за счет сокращения количества переналадок.
• Крайне важно отметить, что китайская цепочка поставок имеет потенциал для минимизации производственных затрат на детали, изготовленные на станках с ЧПУ в массовом производстве, и повышения его эффективности.

Почему этому руководству можно доверять? JS Precision: Практическое руководство по 5-осевому фрезерованию на станках с ЧПУ.

За 15 лет профессионального производства в области фрезерования с ЧПУ компания JS Precision уже стала отраслевым стандартом, имея за плечами более 5000 успешных проектов, опыт работы с более чем 200 высококлассными международными клиентами и сертификаты системы качества ISO 9001 и AS9100.

В нашем распоряжении 28 пятиосевых и 45 трехосевых обрабатывающих станков с современными системами ЧПУ и интеллектуальным мониторингом. Эти системы позволяют в режиме реального времени отслеживать износ и размеры инструмента во время обработки.

Кроме того, мы располагаем полностью функциональным испытательным оборудованием, таким как координатно-измерительные машины и профилографы. Это позволяет нам гарантировать точность обработки в пределах ±0,005 мм , что соответствует требованиям высокотехнологичных отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая и медицинская промышленность.

Наша основная команда состоит из экспертов с более чем 10-летним опытом, которые успешно решают множество задач по обработке сложных деталей для различных отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая и медицинская. Наши данные не скрывают правды:

Процент отказов деталей, изготовленных на наших станках с ЧПУ, всегда составляет менее 0,3%, а процент повторных покупок у наших клиентов — 75%. Благодаря оптимизации процессов мы помогаем клиентам снизить производственные затраты в среднем на 20-30%. Именно этот солидный опыт, данные и примеры успешных проектов придают данному руководству практичность и авторитетность.

Хотите избежать ошибок при обработке сложных деталей? Свяжитесь с командой JS Precision прямо сейчас, сообщите им материал детали, требования к допускам и объем производства, и вы получите бесплатное индивидуальное решение по обработке и расчет стоимости, чтобы снизить риски, связанные с выбором.

Что такого может сделать 5-осевая фрезерная обработка на станках с ЧПУ, чего не может 3-осевая?

Ключевое различие в технологиях фрезерования с ЧПУ заключается в количестве осей перемещения, что напрямую определяет возможности и эффективность обработки деталей . По мере того, как конструкции деталей выходят за рамки простых плоских и вертикальных полостей, появляются явные ограничения в отношении 3-осевого фрезерования с ЧПУ.

Главное преимущество 5-осевых фрезерных станков с ЧПУ заключается в наличии двух дополнительных вращающихся осей, позволяющих обрабатывать нестандартные геометрические формы . Они легко справляются со сложными деталями , которые недоступны для 3-осевой обработки, а эффективное повышение эффективности обработки и снижение износа инструмента позволяют дополнительно снизить общие производственные затраты.

Типичные особенности деталей, которые выходят за рамки возможностей 3-осевой обработки:

• Многогранная обработка: обработка пяти граней детали за одну установку с точным позиционированием граней без многократных этапов позиционирования.
• Сложные криволинейные поверхности: Примерами таких поверхностей являются лопасти импеллеров, пропеллеры и автомобильные пресс-формы, для получения гладких непрерывных поверхностей которых требуется постоянное изменение угла наклона инструмента.
• Глубокие полости и особенности боковых стенок: обработка глубоких полостей короткими инструментами под углом позволяет устранить проблему столкновения инструментов, повысить жесткость процесса обработки и уменьшить ошибки, вызванные вибрацией.
• Неправильные отверстия и зазубрины: создание отверстий, не перпендикулярных плоскости отсчета, или неровных поверхностных элементов вогнутой формы без необходимости использования специального инструмента.

Рисунок 1. Схематическое изображение конструкции пятиосевого станка с ЧПУ, иллюстрирующее взаимосвязь между поворотным столом по оси AB, шпиндельным блоком и различными осями перемещения.

Правда о точности: достаточно ли точности 3-осевого фрезерования с ЧПУ?

Точность не означает абсолютное значение, она означает соответствие требуемой точности. Согласно стандарту ISO 286-1 , достаточность точности зависит от требований к допускам, указанных на чертеже детали , а не от теоретического предела точности самого оборудования. Будь то 3-осевое или 5-осевое фрезерование на станках с ЧПУ, по-настоящему ценной является только точность, соответствующая требованиям детали.

Фактические характеристики точности по 3 осям

В действительности точность современных 3-осевых фрезерных станков с ЧПУ может достигать точности позиционирования ±0,025 мм или даже лучше . При использовании прецизионных режущих инструментов и стандартизированных процедур обработки такая точность может быть реально достигнута.

Для подавляющего большинства деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, таких как механические кронштейны, корпуса и комплектующие, это полностью соответствует общепринятым требованиям к допуску ± 0,1 мм и является надежным и экономичным решением . Такой уровень точности уже удовлетворяет основным требованиям многих отраслей промышленности, таких как производство бытовой электроники и машиностроение.

Когда необходимо стремиться к высокой точности в 5-осевом проектировании?

В случае деталей со сложными пространственными углами, требующими жестких допусков, таких как +/− 0,025 мм, накопленные отклонения от нескольких процессов зажима представляют собой серьезную проблему для 3-осевого фрезерования с ЧПУ.

В данной ситуации 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ обладают функцией выполнения многогранной обработки с однократным зажимом, что исключает повторяющиеся ошибки позиционирования и играет важную роль в достижении высокоточной обработки на станках с ЧПУ.

Применение 5-осевой технологии особенно важно для прецизионных деталей с очень строгими требованиями к динамической балансировке и точности позиционирования, что повышает точность обработки.

Необходимо проверить, соответствует ли точность фрезерования на станках с ЧПУ по 3 или 5 осям вашим требованиям? Закажите индивидуальную консультацию с инженером из команды JS Precision. Мы предоставим вам отчеты о проверке аналогичных деталей, которые позволят вам наглядно оценить точность обработки.

Дешевая высокоточная фрезеровка на станках с ЧПУ. Действительно дешево? Истинная стоимость.

Стремление к «дешевой высокоточной детали» — заблуждение. Реальная стоимость должна представлять собой «общую стоимость одной качественной детали», а не скорость обработки на станке. В данном контексте общая стоимость включает в себя не только затраты на обработку, но и стоимость оснастки, затраты на персонал и управление, а также потери от брака.

Кроме того, не следует упускать из виду затраты, связанные с невыполнением заказов и накоплением запасов из-за сбоев в поставках. Различные типы технологий фрезерования с ЧПУ сопряжены с существенно разными затратами. Остерегайтесь негативных последствий, которые могут возникнуть в результате слепого стремления к самому дешевому варианту.

Структура затрат на обработку отдельных изделий

Экономические преимущества продукции, произведенной в Китае.

В Китае, благодаря развитой производственной цепочке и крупным производственным мощностям, услуги по фрезерованию с ЧПУ как по 3-осевому, так и по 5-осевому фрезерованию с ЧПУ предлагаются по очень конкурентоспособным ценам.

Это делает поиск недорогих услуг по высокоточной фрезеровке на станках с ЧПУ в Китае жизнеспособной стратегией в глобальном масштабе , особенно когда требуются комплексные услуги, такие как постобработка анодированием и термообработка, что снижает затраты на координацию цепочки поставок.

Востребованные отрасли: Кому необходимы услуги высокоточной фрезерной обработки на станках с ЧПУ?

В некоторых отраслях промышленности требования к качеству продукции настолько высоки, что это естественным образом стимулирует использование высокоточной фрезеровки с ЧПУ. В перечисленных выше отраслях для компонентов, изготовленных методом фрезеровки с ЧПУ, предъявляются строгие требования к точности, свойствам и качеству поверхности , и в большинстве случаев необходимо обеспечить устойчивость к сложным условиям эксплуатации.

Они также предъявляют чрезвычайно высокие требования к сроку службы деталей и надежности. Преимущества 5-осевой технологии фрезерования с ЧПУ в полной мере используются в этих областях, точно удовлетворяя потребности высокотехнологичных применений.

• Аэрокосмическая отрасль: лопатки двигателей, конструкционные детали (титановые сплавы, высокотемпературные сплавы), требующие очень малого веса, очень высокой прочности и строгих допусков по размерам .
• Медицинские изделия: ортопедические изделия, хирургические инструменты. В данном случае биосовместимые материалы и эргономичные поверхности требуют точности, тесно связанной с безопасностью пациента.
• Автомобильные гонки и автомобили премиум-класса: детали двигателей, легкие элементы подвески, с упором на скорость и долговечность, с очень высокими требованиями к точности обработки.
• Оптика и полупроводники: корпуса и тубусы линз, а также корпуса полупроводниковых устройств, требующие сверхвысокой стабильности размеров и качества поверхности для предотвращения ухудшения оптических характеристик.

Если вы работаете в одной из вышеперечисленных отраслей и нуждаетесь в высокоточных услугах фрезерования на станках с ЧПУ, ознакомьтесь с примерами из практики компании JS Precision, чтобы понять, как мы выполняем операции механической обработки для аналогичных клиентов.

Рисунок 2. 5-осевая обработка на станке с ЧПУ лопатки аэрокосмического двигателя.

Матрица принятия окончательного решения: 3-осевое против 5-осевого фрезерования с ЧПУ

Выбор не должен основываться на догадках, а на четкой логике принятия решений. Только путем сочетания характеристик деталей, требований к точности и бюджета можно выбрать наиболее подходящую технологию фрезерования с ЧПУ , которая не приведет к нерациональному расходованию ресурсов и не повлияет на качество продукции.

Ниже приведено сравнение основных параметров двух методов обработки, которое поможет вам сделать более интуитивное заключение:

Ситуации, когда необходим четкий выбор по трем осям:

• Геометрия изделий преимущественно призматическая, с простыми неизогнутыми поверхностями и неглубокими боковыми сторонами, обработка которых осуществляется только в плоскостном и вертикальном направлениях.
• Большие объемы партий и специализированные приспособления для эффективной многоступенчатой обработки и контроля кумулятивной погрешности.
• Бюджет проекта имеет решающее значение, а требуемая точность достаточна (±0,1 мм).

Следует серьезно рассмотреть ситуацию с 5-осевой системой:

• Она имеет изогнутые поверхности или углы, требующие обработки с разных направлений. Для 3-осевой обработки требуется многократное зажимание.
• Чем реже происходит зажимание, тем важнее становится соблюдение критически важных допусков .
• Несмотря на кажущуюся простоту конструкции компонентов, 5-осевая обработка позволяет сократить время и затраты на обработку за счет однократного зажима.

Рисунок 3. Структурные и координатные различия между левым трехкоординатным вертикальным станком (с маховиком) и правым пятикоординатным станком (включая вращающуюся ось).

Обладает ли Китай преимуществом в производстве деталей, изготовленных на станках с ЧПУ в больших объемах?

В сфере массового производства деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, выгоды для Китая выходят далеко за рамки первоначальной цены за единицу продукции . Благодаря полной производственной цепочке, крупномасштабным производственным мощностям и богатому опыту в области технологических процессов, услуги фрезерования на станках с ЧПУ в Китае стали предпочтительным партнером для глобального массового производства.

Это позволяет предоставлять клиентам более стабильные и эффективные услуги по механической обработке, а также оперативно реагировать на изменения объемов заказов и удовлетворять потребности клиентов в итерациях проектирования.

Преимущества, выходящие за рамки цены за единицу:

• Устойчивость цепочки поставок: Быстрый доступ к сырью, распространенным деталям, режущим инструментам и услугам по обработке поверхности, что предотвращает риски, связанные с перебоями в производстве.
• Крупномасштабные производственные мощности: Завод легко может организовать работу множества станков для выполнения крупномасштабных производственных заказов.
• Опыт оптимизации процессов: Инженеры обладают значительным опытом в повышении эффективности и снижении затрат при крупномасштабном производстве (например, управление сроком службы инструмента и планирование), а также постоянно работают над уменьшением себестоимости единицы продукции.

Планируете серийное производство деталей, изготовленных на станках с ЧПУ? Свяжитесь с JS Precision, чтобы узнать о наших услугах по серийному производству, получить выгодные предложения по высокоточной фрезеровке на станках с ЧПУ и гарантированные сроки поставки, что повысит конкурентоспособность вашей продукции на рынке.

Пример из практики: Достижение точности 0,05 мм: как сэкономить производителям дронов 30% от общих затрат.

Клиент и проблема

Одной из ведущих европейских компаний по производству дронов потребовались легкие крепления для двигателей из алюминиевого сплава 7075. Это сложная деталь, изготовленная на станке с ЧПУ, с множеством наклонных отверстий и изогнутых поверхностей, которые должны быть высокодинамически сбалансированы , поэтому допуск на эту деталь очень критичен и составляет ±0,05 мм.

Для этого первоначальный прототип был изготовлен в несколько этапов с использованием локального 3-осевого фрезерного станка с ЧПУ, стоимость которого достигала 85 долларов за деталь. Кроме того, из-за многократных операций зажима накапливались ошибки, что приводило к низкой стабильности качества продукции, с уровнем брака более 5% , что серьезно влияло на планы массового производства.

JS Precision Solution

1. Перепроектирование процесса: Все внешние формы, полости и резьбы обрабатываются с помощью 5-осевой фрезерной станочной системы с ЧПУ за одну операцию зажима.

2. Оптимизация параметров: Для повышения скорости резания и подачи с целью преодоления высоких прочностных характеристик и упрочнения алюминиевого сплава 7075 была использована специальная смазочно-охлаждающая жидкость , эффективно уменьшающая образование заусенцев и обеспечивающая чистоту поверхности Ra < 0,8 мкм, что позволяет динамически соответствовать требованиям баланса.

3. Наращивание объемов производства: После проверки первоначальных образцов были изготовлены специальные шаблоны на основе отечественной цепочки поставок, что улучшило технологический процесс и сократило время изготовления каждой детали с 45 минут до 28 минут .

Результаты и данные

В итоге было произведено в общей сложности 10 000 изделий с процентом брака менее 0,2%. Благодаря интегрированной логистике и массовому производству, цена за единицу продукции была снижена до 59,5 долларов . Кроме того, общие затраты были ниже на 30% по сравнению с первоначальным планом клиента.

Впоследствии заказчик передал компании JS Precision обработку большего количества серий продукции, и мы установили долгосрочные партнерские отношения.

Хотите добиться аналогичных результатов в плане экономии затрат и повышения эффективности для своего клиента? Расскажите ему о детали, которую вы обрабатываете на станке с ЧПУ, и компания JS Precision разработает для вас аналогичную стратегию экономии затрат и повышения точности.

Рисунок 4. Моторное сиденье из алюминиевого сплава для дрона.

Сотрудничество с JS Precision China: ваш путь к успешному фрезерованию на станках с ЧПУ.

Для превращения ваших проектов в высококачественные детали, изготовленные на станках с ЧПУ, необходим надежный партнер.

Компания JS Precision, являясь опытным китайским поставщиком решений для фрезерования с ЧПУ, использует свои высокоточные технологии фрезерования с ЧПУ , многолетний опыт работы над проектами и меры контроля качества для предоставления комплексных решений — от оптимизации конструкции до полномасштабного производства. Каждый этап процесса контролируется экспертами.

Трехэтапный процесс успешного сотрудничества:

• Передача требований: Нам необходимы подробные 3D-модели или 2D-чертежи, описывающие наиболее важные допуски в отношении материала, процесса обработки поверхности или необходимого количества компонентов.
• Работа с учетом инженерной обратной связи: Инженеры компании JS Precision проведут исследования технологичности изготовления и предложат рекомендации по толщине стенок, скруглениям и допускам для минимизации затрат.
• Начинайте с небольших партий: рекомендуется начинать с мелкосерийного пробного производства для проверки процесса и качества, а затем переходить к массовому производству.

Часто задаваемые вопросы

В1: Нужно ли мне предоставлять файлы программирования для 5-осевого станка?

Нет. Все, что вам нужно предоставить, это стандартные 3D-файлы и 2D-чертежи , а мы, в JS Precision, выполним все программирование, обеспечив точность и эффективность в процессе обработки.

В2: Какого качества обработки поверхности можно достичь при 5-осевой обработке?

Качество обработки поверхности при 5-осевой обработке будет зависеть от обрабатываемого материала, но возможно достижение чистоты поверхности Ra 0,4 мкм - 0,8 мкм . Однако, если требуется более тонкая обработка, зеркальная поверхность может быть достигнута путем полировки.

В3: Каков минимальный размер обрабатываемого элемента?

При механической обработке компания JS Precision использует микроинструменты для создания канавок или отверстий шириной 0,1 мм . Размер обрабатываемой детали корректируется в зависимости от твердости материала и глубины обработки.

Вопрос 4: Как обеспечить единообразие при производстве больших партий деталей?

Мы строго контролируем каждый производственный процесс с помощью множества мер, таких как стандартизированные рабочие процедуры, полная проверка первого образца, выборочный контроль в процессе производства и статистический контроль процесса, чтобы обеспечить стабильность качества крупномасштабных компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ.

В5: Долго ли доставлять товары из Китая?

В среднем доставка занимает от 2 до 4 недель . Однако компания JS Precision также предоставляет услуги ускоренного производства или авиаперевозок для удовлетворения срочных потребностей ваших проектов.

В6: Какие отчеты о проверке качества вы предоставляете?

Мы можем предоставить отчеты о проверке первого образца, отчеты о проверке полных размеров и отчеты о сертификации материалов в соответствии с требованиями заказчика . Для обеспечения точности результатов испытаний мы располагаем необходимым оборудованием, таким как координатно-измерительные машины и профилометры.

В7: Как вы справляетесь со сложными видами обработки поверхностей?

Компания JS Precision предоставляет полный спектр услуг по обработке поверхностей, включая анодирование, гальваническое покрытие, пескоструйную обработку и покраску. Все эти услуги могут быть выполнены до отгрузки без необходимости дополнительного согласования со стороны заказчика.

В8: Каким образом обеспечивается коммуникация и управление проектом?

Мы предоставляем каждому клиенту менеджера проекта и полную поддержку в общении на английском языке. Мы будем держать вас в курсе событий посредством электронной почты и мессенджеров.

Краткое содержание

Важно принимать взвешенное решение о выборе между 3-осевым и 5-осевым фрезерованием с ЧПУ, учитывающее оптимальное сочетание стоимости проекта и сроков его выполнения . 3-осевое фрезерование с ЧПУ укрепляет основу обрабатывающей промышленности благодаря своей непревзойденной экономической эффективности, а 5-осевое фрезерование с ЧПУ стимулирует передовые инновации благодаря своей высокой геометрической производительности.

Вне зависимости от ваших потребностей, доступ к китайским производственным процессам, особенно через партнерство с компанией JS Precision, которая охватывает всю технологическую цепочку от высокоточного прототипирования до серийного производства, может открыть для вас значительные возможности повышения эффективности и экономии средств.

Ваши проекты заслуживают безупречной реализации с использованием оптимальных процессов.

Загрузите свои CAD-файлы в нашу онлайн-систему расчета стоимости JS Precision уже сегодня и получите четкое ценовое предложение с анализом процесса и рекомендациями в течение 24 часов. Мы не только помогаем в производстве деталей, но и содействуем созданию надежной продукции.