5-teljeline CNC-masin vs 3-teljeline CNC-masin: peamised erinevused täpsuses ja tõhususes

Täpsuse erinevus nr 1: seadistuste arv

Üks suurimaid mõõtmete varieerumise põhjustajaid on korduv seadistamine. Kaaluge alumiiniumist kosmosehoidjat mõõtmetega 180 mm × 120 mm × 80 mm, millel on pealispinna taskud, külgmised augud, nurga all olevad kinnituspinnad ja tagumised tühimikud. 3-teljelisel masinal võivad operaatorid teha neli eraldi seadistust.

Töövoog nõuab ülemise pinna kinnitamist, ülemiste funktsioonide töötlemist, tooriku pööramist,{0}}külgpinna uuesti kinnitamist,-töökoordinaatide süsteemi taastamist ja külgmiste aukude töötlemist. Iga seadistus sisaldab joondusvariante. Isegi kui kinnituse korratavus jääb vahemikku ±0,02 mm, võib kumulatiivne viga mitme toimingu korral suureneda.

5-teljeline masin pöörab töödeldavat detaili automaatselt. Operaator kinnitab komponendi ühe korra ja teostab kõik töötlustoimingud samas koordinaatsüsteemis. Masin säilitab geomeetrilised suhted, kuna toorik jääb fikseerituks.

Täpsuse erinevus nr 2: tööriista läbipaine

Tööriista läbipaine tekib siis, kui lõikejõud painutavad tööriista materjali eemaldamise ajal. Läbipainde suurus suureneb tööriista üleulatuse suurenedes. Näiteks võib 120 mm sügavuse süvend vajada 3-teljelisel masinal pikka otsafreesi. Pikad tööriistad painduvad koormuse all, tekitavad vibratsiooni ja tekitavad kitsenevaid seinu. Roostevaba terase 316 või Ti-6Al-4V titaanisulami töötlemisel muutuvad lõikejõud oluliselt suuremaks kui alumiiniumi puhul.

5-teljeline masin pöörab töödeldavat detaili, et parandada tööriista juurdepääsu. Selle asemel, et pikendada tööriista 120 mm süvendisse, kallutab masin töödeldavat detaili ja võimaldab lühemal lõikuril jõuda samani. Lühem tööriist on vastupidav paindumisele ja säilitab mõõtmete ühtsuse. See struktuurne eelis parandab mõõdetavalt seina sirgust ja kontuuride täpsust.

Täpsuse erinevus nr 3: pinnaviimistluse ühtlus

Pinnaviimistlus sõltub tööriista haardumisnurgast ja lõikestabiilsusest. Kumerate pindade töötlemisel 3-teljelisel masinal võib lõikur puutuda kokku materjaliga pidevalt muutuvas asendis piki tööriista raadiust. See võib tekitada ebaühtlaseid kammkarpe, pinna lainelisust ja täiendavaid poleerimisnõudeid.

5-teljeline masin reguleerib pidevalt tööriista orientatsiooni, et säilitada kontrollitud kontaktnurk materjali eemaldamise ajal. Vabakujulise pinnaga vormiõõnsuse puhul nõuab 3-teljeline töötlemine sageli kuulpea viimistlemist väikeste sammudega-, samas kui 5-teljeline töötlemine võimaldab tööriistal kallutada ja säilitada optimaalset haardumist. See vähendab pinna ebatasasusi ja vähendab viimistlustoiminguid.

Täpsuse erinevus nr 4: geomeetriline täpsus keerulistes funktsioonides

Paljud tööstuslikud komponendid sisaldavad ristuvaid elemente, nagu turbiini labad, tiivikud, meditsiinilised implantaadid ja hallitusseened. Need komponendid sisaldavad mitut pinda, mis peavad säilitama täpsed positsioonisuhted. 3-teljelisel masinal võib iga funktsioon vajada eraldi seadistusi, mistõttu on seadistuste arvu suurenedes keeruline geomeetrilisi seoseid säilitada.

5-teljeline masin säilitab kogu töötlemise jooksul üht koordinaatide referentsi, kontrollides kõiki funktsioonide asukohti ühes sünkroniseeritud liikumissüsteemis. See vähendab akumuleeritud positsioneerimise varieerumist. Komponentide puhul, mis sisaldavad liitnurki ja kumerat geomeetriat, võib paranemine olla märkimisväärne.

Tõhususe erinevus nr 1: seadistamise aeg

Tootmise efektiivsust ei määra ainult spindli kiirus; häälestusaeg kulutab sageli suure osa kogu tootmisajast. Mõelge väikesele-kahekümnest vormitükist koosnevale partiile, kus iga sisetükk nõuab nelja kinnitust, kolme joondamist ja mitut sondeerimistsüklit. 3-teljeline masin võib töödeldava detaili ettevalmistamiseks kulutada rohkem aega kui metalli lõikamine. 5-teljeline masin vähendab seadistustoiminguid. Kuna masin pöörab töödeldavat detaili automaatselt, kulutavad operaatorid vähem aega kinnituste paigaldamisele, toorikute joondamisele ja koordinaatsüsteemide loomisele. See vähendamine muutub prototüüpide tootmise ja suure-madalamahulise{9}}tootmise jaoks üha olulisemaks.

Tõhususe erinevus nr 2: kinnitusnõuded

Kinnitused lisavad kulusid ja keerukust. 3-teljeline masin nõuab erinevate tooriku pindade paljastamiseks sageli kohandatud kinnitusvahendeid, nagu hauakivide kinnitused, nurgaplaadid ja kohandatud kinnitussüsteemid. Iga kinnitus peab toetama töödeldavat detaili, taluma lõikejõude ja säilitama joonduse. 5-teljeline masin vähendab kinnitusdetailide keerukust. Paljudes rakendustes toetab üks kinnitus kõiki töötlustoiminguid. See vähendab kinnitusdetailide tootmiskulusid, ladustamisnõudeid ja hooldustöökoormust. Hankeinsenerid peaksid kaaluma seadmetesse investeerimist osana masina omamise kogukuludest.

Tõhususe erinevus nr 3: tsükli aeg

Tsükliaeg koosneb seadistusajast, tööriistavahetustest, lõikamisajast ja kontrolliajast. 3-teljeline masin võib materjali eemaldamise kiiresti lõpule viia, kuid nõuab siiski lisatoiminguid. Näiteks kuut nurga all olevat auku sisaldav osa võib vajada eraldi kinnitusde vahetamist, käsitsi ümberpaigutamist ja täiendavaid puurimistoiminguid. 5-teljeline masin puurib neid funktsioone töötlemistsüklit katkestamata. Osade keerukuse suurenedes muutub tsükliaja erinevus märgatavamaks, eriti kosmose- ja meditsiinikomponentide tootmisel.

Tõhususe erinevus nr 4: tööriista kasutamine

Tööriistakasutus mõjutab nii tootlikkust kui ka tööriistade maksumust. Sügavate õõnsuste töötlemisel 3-teljelisel masinal on sageli vajalikud pikad lõikurid, mis nõuavad vähendatud ettenihke kiirust, väiksemat lõikesügavust ja täiendavaid viimistluskäike. 5-teljeline masin parandab tööriista juurdepääsu. Lühemad tööriistad võivad materjali agressiivsemalt eemaldada, säilitada lõikestabiilsust ja vähendada vibratsiooni. Masin kasutab saadaolevat spindlivõimsust tõhusamalt, kuna tööriista painutamisel läheb vähem energiat kaotsi.

Alumiiniumkomponendid (6061, 7075)

Mõlemat tüüpi masinatel on võimalik saavutada vastuvõetavad mõõtmete tolerantsid. Tootlikkuse erinevused ilmnevad mitme pinna töötlemisel. Komplekssed kosmosesõiduki kronsteinid saavad tavaliselt kasu 5-teljelisest töötlemisest, samas kui lihtsad plaadid ja korpused jäävad 3-teljeliste seadmete puhul sageli ökonoomseks.

Roostevabast terasest komponendid (304, 316)

Materjalid tekitavad suuremaid lõikejõude, muutes tööriista läbipainde kriitiliseks teguriks. 5-teljelise masina võime vähendada tööriista üleulatust parandab oluliselt mõõtmete stabiilsust.

Titaankomponendid (Ti-6Al-4V)

Titaanisulamid koondavad kuumuse lõikeserva lähedale, seega on stabiilsed lõiketingimused kriitilised. Lühem tööriist, mida võimaldab 5-teljeline positsioneerimine, aitab kontrollida vibratsiooni ja lõikekoormust, vähendades tööriista kulumist ja parandades järjepidevust pikkade töötlemistsüklite ajal.

Valige 3-teljeline masin, kui osad sisaldavad:

• Lamedad pinnad
• Vertikaalsed seinad
• Standardsed augud
• Piiratud külgtöötlus

Näited:Alusplaadid, kinnitusklambrid ja standardkorpused.

Valige 5-teljeline masin, kui osad sisaldavad:

• Liitnurgad
• Vabakujulised pinnad
• Sügavad õõnsused
• Alamlõiked
• Mitme näo töötlemise nõuded

Näited:Lennunduses kasutatavad tiivikud, turbiinilabad, meditsiinilised implantaadid, survevaluvormi südamikud ja robotliigeste komponendid.