Услуги 5-осевой обработки: комплексное руководство по точности и экономичности

Услуги по 5-осевой обработке составляют одну из основных технологий в высокотехнологичных обрабатывающих отраслях для решения сложных задач механической обработки.

От 5-осевых аэрокосмических компонентов, парящих в небе, до 5-осевой обработки медицинских устройств для жизненно важных имплантатов: эта технология важна не только для формы, но и для максимальной точности, полной целостности поверхности и предсказуемых затрат.

Однако между непрерывной 5-осевой обработкой и высокоскоростной 5-осевой обработкой, когда приходится сталкиваться со всеми проблемами 5-осевой обработки титана, именно правильная стратегия определяет разницу между успехом и неудачей.

Это руководство раскрывает суть технологии и показывает, как можно использовать возможности точного производства мирового класса для реализации своего дизайнерского замысла.

Рис. 1. Моделирование процесса резания сверл на заготовках в реальном времени.

Сводка основных ответов

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Услуги по 5-осевой обработке с ЧПУ: выигрыш в точности и стоимости благодаря точности JS

Являясь поставщиком услуг с 15-летним опытом работы в области 5-осевой обработки с ЧПУ, компания JS Precision уже зарекомендовала себя в области аэрокосмической промышленности, медицинского оборудования и прецизионных деталей автомобилей.

Мы обработали 5-осевые аэрокосмические компоненты для ведущих мировых аэрокосмических компаний, преодолели проблему тонкостенной деформации кронштейнов из титанового сплава и увеличили процент проходимости со среднего по отрасли с 75 % до 98 %.

В области медицины мы следуем стандарту ISO 13485 и выполнили более 500 заказов на 5-осевую обработку медицинских устройств, включая высокоточные изделия, такие как ортопедические винты и хирургические инструменты.

На данный момент мы выполнили более 8000 заказов на сложную обработку деталей и обслуживали клиентов из более чем 20 стран, накопив обширный опыт обработки различных материалов, таких как алюминиевые сплавы, титановые сплавы и нержавеющая сталь.

Это руководство не представляет собой теоретическую подборку, а является результатом нашего опыта, полученного в ходе многочисленных оптимизаций процессов и решения неожиданных проблем. Каждое слово здесь опробовано на практике, и вы можете полностью на него положиться.

<блок-цитата>

Хотите, чтобы ваш проект по 5-осевой обработке обеспечивал как точность, так и контроль затрат? Укажите материал детали, требования к допускам и объемы производства, и наши инженеры бесплатно предложат подробный план технологического процесса, который поможет вам правильно сбалансировать точность и стоимость.

Каков достижимый стандарт и максимальный допуск при 5-осевой обработке?

Отличный контроль допусков — одна из основных компетенций услуг 5-осевой обработки, а также важный способ завоевать признание клиентов.

Основой для оценки точности могут служить критерии приемлемости точности образцов в ISO 10791-7:2020 стандарте условий проверки обрабатывающих центров, который обеспечивает международно признанный метод оценки комплексной точности 5-осевых станков.

Стандартный диапазон допуска

Начиная со стандартных производственных условий, существуют некоторые ориентиры достижимой точности различных материалов, которые приведены в таблице ниже:

Технические проблемы	Ключевые факторы влияния	Техническая философия и решения JS Precision
Контроль точности и допусков	Геометрическая точность станка, термическая стабильность, система оснастки, управление процессом.	"Повторяемое совершенство" — это определение точности. Благодаря цеху с постоянной температурой, станку высокой жесткости и комплексной метрологической науке мы стабильно контролируем допуски до микронного уровня.
Обработка сложных аэрокосмических компонентов	Предотвращение деформации тонкостенных конструкций, многопроцессная интеграция, стратегии удаления материалов и строгие требования к сертификации.	Мы рассматриваем каждый 5-осевой аэрокосмический компонент как проект системного проектирования. От оптимизации траектории инструмента на основе моделирования до компенсации измерений на станке — мы гарантируем успех с первого раза.
Стоимость обработки сложных материалов (титановые сплавы)	Затраты на материалы, износ инструмента, цикл обработки, особые требования к процессу.	Что касается 5-осевой обработки титана, наши преимущества основаны на нашей собственной базе данных процессов. Благодаря оптимизированным параметрам резания, специальным инструментам и охлаждению под высоким давлением мы максимизируем скорость съема материала, одновременно продлевая срок службы инструмента и контролируя общие затраты.
Границы применения непрерывной пятиосной и высокоскоростной обработки	Геометрические характеристики детали, динамические характеристики станка, сложность программирования, требования к качеству поверхности.	В зависимости от характеристик мы выбираем интеллектуальную непрерывную 5-осевую обработку для сложных поверхностей или высокоскоростную 5-осевую обработку для эффективной очистки площади вместо «один размер подходит всем», чтобы получить наилучший баланс между эффективностью и качеством.

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр>

"Невидимые" факторы, влияющие на толерантность

1. Статическая и динамическая точность станка. Точность позиционирования станка и повторяющаяся точность позиционирования являются прямыми определяющими факторами основного допуска, в то время как ошибки отслеживания усиливают отклонения при обработке сложной поверхности, что влияет на эффект формования этой детали.

2. Управление термической деформацией: Высокая скорость вращения шпинделя во время обработки, трение направляющих и колебания температуры окружающей среды могут привести к незначительным деформациям компонентов станка, что приводит к систематическим ошибкам, требующим целевых стратегий компенсации.

3. Общая ошибка системы инструмента: Всего несколько микрон биения в держателе инструмента будут перенесены непосредственно на деталь , а износ самого инструмента увеличивается со временем, затрачиваемым на обработку, что напрямую влияет на стабильность допуска.

Система обеспечения точности JS Precision

<ул>

Мы строго контролируем источники точности, начиная с этапа выбора оборудования: представляем высокотехнологичные 5-осевые станки производства Германии и Японии, с точностью позиционирования до ±0,003 мм.

Тем временем создается цех с постоянной температурой для контроля колебаний температуры окружающей среды в пределах ±2℃.

В процессе обработки оборудование онлайн-обнаружения используется для мониторинга отклонений размеров в режиме реального времени с регулировкой параметров с помощью алгоритмов компенсации процесса.

Именно эта система позволяет нашим службам 5-осевой обработки обеспечивать стабильную и высокую точность результатов.

<блок-цитата>

Хотите, чтобы ваш проект по 5-осевой обработке соответствовал ожидаемым допускам? Отправьте чертежи деталей с необходимыми требованиями к допускам, и наши инженеры бесплатно предоставят вам технико-экономическое обоснование точности, чтобы помочь вам избежать риска ошибки.

Рис. 2. Пятиосевая обработка с ЧПУ позволяет вращать детали и инструменты вокруг нескольких осей, что приводит к более равномерному и точному эффекту резки, что помогает достичь более строгих допусков.

Искусство сложности: как обрабатывать сложные 5-осевые аэрокосмические компоненты?

5-осные компоненты аэрокосмической отрасли обычно характеризуются сложными изогнутыми поверхностями и тонкостенными конструкциями. Следовательно, обработка этих деталей оказалась очень сложной и требует научных методологий планирования процесса и выполнения для достижения успеха.

Планирование процессов: начиная с моделирования

1. Виртуальное производство и обнаружение столкновений:

Структура пятиосных аэрокосмических компонентов сложна. Даже небольшие ошибки в траектории обработки приводят к столкновениям между инструментом, заготовкой и приспособлением.

Мы используем передовое программное обеспечение CAM для создания полноценной виртуальной среды обработки, моделирования траекторий движения станка и заранее выявляем риски столкновений, чтобы избежать дорогостоящих отходов материала и повреждения оборудования.

2. Прогнозирование силы резания и деформации:

Тонкостенная конструкция деталей аэрокосмической промышленности обычно имеет толщину менее 2 мм и легко деформируется под действием силы резания. Мы прогнозируем тенденцию деформации деталей при различных параметрах резания с помощью конечно-элементного анализа, оптимизируем последовательность резки и скорость подачи, а также активно контролируем величину деформации.

Стратегия реализации: стабильность превыше всего

1. Выбор метода зажима:

В соответствии с характеристиками 5-осевых компонентов аэрокосмической отрасли мы гибко подбираем метод механической обработки. Детали сложной структуры следует подвергать непрерывной 5-осевой обработке, чтобы выполнить все процессы за один зажим. В случае деталей с низкой жесткостью следует использовать 3+2-ориентированную обработку для повышения стабильности обработки.

2. Специальные приспособления и система быстрой замены с нулевой точкой:

Сведите к минимуму влияние силы зажима на детали, одновременно повышая жесткость зажима с помощью разработанных нами приспособлений. Система быстрой замены с нулевой точкой позволяет быстро перенастраивать, сокращая время подготовки при массовом производстве и повышая общую эффективность.

<блок-цитата>

Возникли трудности со сложной обработкой 5-осевых компонентов аэрокосмической отрасли? Запишитесь на консультацию к нашим инженерам-технологам сегодня, предоставьте структуру детали и требования к точности, а также получите бесплатное персонализированное технологическое решение для более стабильной и эффективной обработки сложных деталей.

Понимание факторов затрат при сложной 5-осевой обработке титана

5-осевая обработка титана всегда была дорогостоящей из-за его уникальных свойств материала. Таким образом, только когда структура затрат хорошо понята, можно найти эффективные стратегии снижения затрат.

Структура затрат: углубленный анализ

Стоимость 5-осевой обработки титана в основном состоит из трех частей в следующих пропорциях:

Тип материала	Обычный диапазон допуска	Высокоточный диапазон допуска	Применимые сценарии
Алюминиевый сплав	±0,025 мм	±0,005 мм	Автозапчасти, общее оборудование
Сталь	±0,030 мм	±0,008 мм	Промышленное оборудование, детали пресс-форм
Титановый сплав	±0,035 мм	±0,010 мм	Аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр>

Подход к снижению затрат и повышению эффективности с помощью JS Precision

1. Библиотека оптимизации параметров процесса:

Мы разработали специальную библиотеку параметров на основе тысяч экспериментов по 5-осевой обработки титана, которая может соответствовать требованиям резки для различных точно использовать титановые сплавы, такие как Ti-6Al-4V, чтобы достичь лучшего баланса между скоростью съема материала и сроком службы инструмента.

2. Применение HPCT:

Мы внедрили систему охлаждения высокого давления, которая с помощью струи высокого давления преодолевает тепловой барьер, образующийся при обработке титанового сплава, оперативно удаляя стружку и охлаждая режущую кромку.

Это значительно улучшило условия выполнения резки: продлил срок службы инструмента более чем на 30 %, что пропорционально снизило затраты на потребляемые инструменты.

Эффективность раскрыта: когда и как непрерывная 5-осевая обработка экономит время?

Непрерывная 5-осевая обработка — очень эффективный способ 5-осевой обработки, но применимый не во всех случаях. Хотя в некоторых особых случаях это может значительно сократить время производства.

Какая реальная экономия времени?

1. Уменьшает количество настроек и преобразований исходных данных:

Обычная обработка сложных деталей требует нескольких процессов настройки и выравнивания, что не только отнимает много времени, но и приводит к накоплению ошибок. Непрерывная 5-осевая обработка позволяет выполнить обработку всех деталей за один установ. Время, необходимое для настройки, выравнивания и повторной проверки, можно сэкономить, избежав возможных совокупных ошибок.

2. Оптимизация доступности инструмента:

Для глубоких полостей и сложных изогнутых поверхностей непрерывная 5-осевая обработка позволяет регулировать положение станка и использовать более короткие инструменты для обработки. Жесткость более коротких инструментов выше, что обеспечивает более высокие параметры резания, что значительно улучшает скорость съема металла и сокращает цикл обработки.

Не всегда лучшее решение

Непрерывная 5-осевая обработка также имеет множество ограничений: сложность программирования намного выше, чем при традиционной обработке, для этого требуются профессиональные инженеры CAM, которые тратят больше времени на программирование. Между тем, многоосная связь станка увеличивает динамическую нагрузку, поэтому точность и стабильность оборудования нуждаются в дальнейшем повышении.

В некоторых случаях высокоточной обработки с малыми припусками высокоскоростная 5-осевая обработка может обеспечить более высокую эффективность за счет более высоких скоростей подачи и более плавных движений резания.

<блок-цитата>

Хотите узнать, подходят ли ваши детали для непрерывной 5-осевой обработки? Просто загрузите свою 3D-модель и требования к обработке, и мы проведем бесплатную оценку процесса, чтобы помочь вам выбрать наиболее эффективный метод обработки и сэкономить время производства.

Укрощение тепла: передовые стратегии управления температурным режимом при обработке титана

Кроме того, основная причина быстрого износа инструмента и снижения точности деталей, заключающаяся в накоплении тепла, является существенной при 5-осевой обработке титана, поэтому эффективное управление температурным режимом становится очень важным.

Дилемма тепловыделения и проводимости

Теплопроводность титанового сплава составляет всего около 1/4 теплопроводности железа и около 1/16 теплопроводности алюминия. В процессе обработки, поскольку тепло, выделяемое при резке, нелегко отвести, более 90 % тепла собирается в острие инструмента.

Это не только ускорит износ инструмента и уменьшит срок его службы, но также приведет к чрезмерно высоким локальным температурам в детали, термической деформации и неточности допусков.

Решения систематического отвода тепла

1. Внутреннее охлаждение инструмента. Мы используем специализированные инструменты с несколькими внутренними каналами охлаждения. Охлаждающая жидкость проходит через них непосредственно к режущей кромке, таким образом точно охлаждая тепловыделяющую область сердцевины и не допуская рассеивания тепла.

2. Выбор и давление охлаждающей жидкости: используется высокоэффективная смазочно-охлаждающая жидкость, специально разработанная для 5-осевой обработки титана, с отличным охлаждающим и смазывающим эффектом, в то же время используется система охлаждения сверхвысокого давления (>70 бар) для повышения проницаемости охлаждающей жидкости для быстрого удаления стружки и тепла.

3. Оптимизация параметров и траекторий резания с учетом температур: Циклоидное фрезерование и спиральная подача используются, чтобы избежать непрерывного трения и выделения тепла на одной и той же области, в то время как скорость резания и скорость подачи разумно регулируются одновременно, чтобы уменьшить количество тепла, выделяемого в единицу времени.

Рис. 3. Пятиосевая обработка с ЧПУ может уменьшить накопление тепла и свести к минимуму износ инструмента, эффективно усложняя обработку титана.

Раздвигая границы: каковы практические ограничения высокоскоростной 5-осевой обработки?

Высокоскоростная 5-осевая обработка может значительно повысить эффективность обработки, но из-за ограничений физических условий и инженерных технологий скорость не будет бесконечной. Однако в некоторых областях у него есть незаменимое преимущество.

Физические и инженерные ограничения скорости

1. Ограничения динамики станка:

Ускорительная способность шпинделя и скорость реакции сервосистемы определяют максимальную скорость подачи при высокоскоростной 5-осевой обработке. В наших высокотехнологичных шпинделях станков максимальная скорость может достигать 24 000 об/мин, а максимальная скорость подачи по каждой оси — 60 м/мин для большинства задач высокоскоростной обработки.

2. Границы инструментальной технологии:

Уровень динамической балансировки очень важен при высокоскоростном вращении, несбалансированный инструмент может сломаться. Для обеспечения стабильности и точности при высокоскоростном вращении используются инструменты с уровнем динамической балансировки G2,5 и высокоточной системой зажима.

3. Проблемы программирования и управления:

При высокоскоростной обработке возможности упреждающей обработки системы ЧПУ становятся особенно важными. Наше оборудование оснащено высокопроизводительной системой ЧПУ, которая может заранее анализировать более 1000 сегментов кода обработки, избегая пауз или перерезок в углах и, следовательно, обеспечивая плавную обработку.

Изысканное применение в обработке медицинского оборудования

5-осевая обработка медицинских устройств требует чрезвычайно высокой точности и качества поверхности, высокоскоростная 5-осевая обработка прекрасно отвечает таким требованиям.

Учитывая небольшой размер и геометрическую сложность некоторых ортопедических имплантатов, таких как искусственные суставы или хирургические инструменты, высокоскоростная 5-осевая обработка может выполняться при высоких скоростях подачи и небольшой глубине резания. Это не только повышает эффективность, но и уменьшает следы резки на поверхности детали, достигая превосходного качества поверхности, отвечающего требованиям биосовместимости.

Пример: с 18 до 6 часов: как мы сократили время выполнения заказа на титановый кронштейн для аэрокосмической отрасли на 67 %

Задание

Наш клиент — ведущий мировой поставщик компонентов для аэрокосмической отрасли, которому требуется обработка легких кронштейнов из титанового сплава, и он занимается изготовлением 5-осевых компонентов для аэрокосмической отрасли. Размер детали 320×210×160 мм, основная проблема в том, что имеются три тонкостенные конструкции толщиной всего 1,2 мм.

Клиент использовал традиционный трехосный процесс обработки с несколькими этапами зажима, что приводило к 18-часовому времени обработки одной детали и серьезной тонкостенной деформации, что приводило к прохождению продукта всего в 70 %. Он не может удовлетворить потребности массового производства.

Решение JS Precision

Мы сформировали специализированную техническую команду и разработали комплексное решение для проекта 5-осевой обработки титана.

1. Во-первых, мы приняли стратегию непрерывной 5-осевой обработки и разработали несколько специальных приспособлений для полной обработки всех деталей за один установ, что позволило бы избежать ошибок позиционирования и рисков деформации, вызванных несколькими установами.

2. На основе нашей собственной базы данных по 5-осевой обработке титана оптимизируйте параметры резания, чтобы увеличить скорость съема материала в процессе черновой обработки, и внедрите метод метод высокоскоростной 5-осевой обработки тонкостенные участки с небольшой глубиной резания и высокими подачами для снижения силы резания.

3. Наконец, на протяжении всего процесса производства мы также внедрили систему измерения на станке, позволяющую измерять все важные размеры в режиме реального времени, автоматически компенсируя износ инструмента и ожидаемую деформацию.

Результаты:

Благодаря этому решению время обработки одной детали этого кронштейна из титанового сплава было сокращено с 18 часов до 6 часов, при этом эффективность производства увеличилась на 200 %, деформация тонкостенных стенок контролировалась в пределах ±0,015 мм, а пропускная способность изделия увеличилась до 98 %.

Всего за один год мы сэкономили клиенту более 150 000 долларов США на производственных затратах, помогая им успешно завершить массовое производство и доставку.

<блок-цитата>

Хотите ли вы воссоздать экономию средств и повышение эффективности, наблюдаемые при использовании этих 5-осевых компонентов для аэрокосмической отрасли? Позвоните на нашу горячую линию технической поддержки, сообщите тип детали и задачи обработки и получите индивидуальное решение по оптимизации 5-осевой обработки титана.

Рис. 4. Легкий кронштейн из титанового сплава для авиации

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Какие форматы файлов вам нужны для расчета стоимости 5-осевой обработки?

Мы предпочитаем твёрдотельные 3D-модели, такие как файлы STEP или IGES, которые могут полностью отображать структуру детали. Для получения точного предложения также прикрепите чертежи в формате PDF, в которых указаны критические размеры, требования к допускам и информация о материалах.

Вопрос 2: Можете ли вы справиться как с прототипом, так и с крупносерийным производством?

Конечно, для прототипов у нас есть быстрое реагирование и услуги по ускоренной обработке для удовлетворения ваших потребностей в испытаниях, а для заказов на массовое производство у нас есть зрелые, стабильные процессы и решения по автоматизации, гарантирующие эффективность и последовательность.

Вопрос 3: Как вы обеспечиваете качество поверхности медицинских имплантатов?

Мы гарантируем, что имплантаты соответствуют требуемым стандартам качества поверхности для биосовместимости за счет тщательного планирования траектории движения инструмента, оптимизации параметров резки и специальных методов последующей обработки, таких как вибрационная полировка или пескоструйная обработка.

Вопрос 4. Какой максимальный размер детали могут обрабатывать ваши 5-осевые станки?

Размеры нашего рабочего стола варьируются в зависимости от 5-осевого обрабатывающего оборудования в диапазоне от 600 мм до 1500 мм. Просто укажите длину, ширину и высоту вашей детали, и мы подберем вам наиболее подходящее обрабатывающее оборудование.

Вопрос 5: Предоставляете ли вы сертификацию материалов и полные отчеты о проверке?

Да, мы можем предоставить оригинальные сертификаты производителя на материалы, чтобы обеспечить отслеживание материалов. Также будут предоставлены полные отчеты о проверке, которые включают размеры, шероховатость и другие показатели либо для первой детали, либо для наиболее важных деталей в каждой партии.

Вопрос 6. Каков ваш опыт применения стандарта ISO 13485 для обработки медицинского оборудования?

Мы создали полную систему контроля качества в соответствии со стандартом ISO 13485. Контроль жесткий: от проверки сырья до доставки готовой продукции и обеспечения отслеживаемости и контроля всего процесса 5-осевой обработки медицинских устройств.

Вопрос 7. Как соотносятся затраты на обработку алюминия и титана по 5 осям?

При пятиосной обработке стоимость титанового сплава обычно 3-5 раз выше по сравнению с алюминиевым сплавом. Основной причиной этого является низкая теплопроводность титанового сплава, что приводит к увеличению циклов обработки и износу инструмента, а также к удорожанию самого сырья.

Вопрос 8. Каково типичное время выполнения сложного 5-осевого прототипа?

Обычно мы доставляем товар в течение 5–10 рабочих дней после получения одобренных вами данных. Ввиду разного уровня сложности деталей и наличия материалов от этого зависит точный срок поставки. Точное расписание мы в любом случае сообщим заранее.

Сводка

Услуги по 5-осевой обработке — это не просто совокупность технологий, а искусство точного управления, оптимизации процессов и балансирования затрат. Опираясь на 15-летний практический опыт, компания JS Precision доказала, что, приняв правильный подход, можно достичь беспроигрышной ситуации "высокой точности" и "низкой стоимости" при сложной обработке деталей.

Независимо от того, нужно ли вам обрабатывать 5-осевые компоненты аэрокосмической отрасли, 5-осевую обработку медицинских устройств или решать проблемы управления температурным режимом при 5-осевой обработке титана, мы можем предложить вам индивидуальные решения. Выберите JS Precision, и пусть 5-осевая обработка станет движущей силой конкурентоспособности вашего продукта.

Пришло время дать новую жизнь вашим детальным проектам в производстве.

→ Предоставьте данные о своей детали, чтобы получить индивидуальный отчет о решении, включающий подробный технический анализ.

→ Организуйте видеоконференцию один на один с нашими экспертами по 5-осевой обработке сегодня, чтобы глубже изучить детали вашего проекта.

Featured Blogs

No data

Тип стоимости	Процентный диапазон	Основные влияющие факторы
Прямая стоимость материала	30%-40%	Высокая цена заготовок из титанового сплава, использование материала напрямую влияет на стоимость.
Затраты времени на обработку станка	40%-50%	Низкая теплопроводность титанового сплава приводит к низкой скорости резания и длительному циклу обработки.
Стоимость потребления инструмента	10%-20%	Высокая цена на специализированные инструменты, быстрый износ, более частая замена.