Obróbka CNC jest istotną częścią nowoczesnej produkcji, rewolucjonizującą sposób wytwarzania części w wielu gałęziach przemysłu. Technologia ta znacznie poprawia wydajność i dokładność obrabianych części, umożliwiając tworzenie bardziej złożonych i precyzyjnych projektów. Istnieją różne typy maszyn CNC o różnych konfiguracjach osi, które są wykorzystywane do określonych celów, zgodnie z projektem i wymaganiami części. W tym przewodniku omówimy wszystko, co musisz wiedzieć o 3-osiowej, 4-osiowej i 5-osiowej obróbce CNC oraz różnicach między nimi.
Główną różnicą pomiędzy obróbką CNC w 3, 4 i 5 osiach jest zakres ruchu. Na 3-osiowych frezarkach CNC orientacja narzędzia tnącego pozostaje stała na całej ścieżce skrawania, natomiast na 4- i 5-osiowych frezarkach przedmiot obrabiany może również się poruszać. AN-Prototype podsumowuje zakres ruchu frezarek 3-, 4- i 5-osiowych:
- 3-osiowy z osiami X, Y, Z
- 4-osiowy z osiami X, Y, Z i A
- 5-osiowy z osiami X, Y, Z, B i C
Co to jest „oś”?
Najbardziej podstawowymi osiami liniowymi obrabiarki CNC są osie X, Y i Z. Maszyny CNC wykorzystują oprogramowanie komputerowe do kontrolowania ruchu narzędzi skrawających wokół przedmiotu obrabianego. Osie służą do opisu ruchu po zadanej ścieżce. Wyobraźmy sobie następującą sytuację: oś X będzie równoległa do przodu ciała i będzie się poruszać od lewej do prawej i ewentualnie od prawej do lewej. Oś Y to kierunek prostopadły do Ciebie (do przodu i do tyłu), natomiast oś Z jest pionowa. Na typowej frezarce CNC stół porusza się w płaszczyźnie X/Y. Wrzeciono, w którym znajduje się narzędzie skrawające, porusza się w osi Z. Należy pamiętać, że narzędzie tnące obraca się we wrzecionie, ale ten ruch obrotowy nie jest uważany za oś ruchu. Te zakresy ruchu definiują trójwymiarową przestrzeń, w której narzędzie tnące CNC wykonuje operację cięcia. Wszystkie maszyny CNC są zbudowane wokół tych podstawowych osi dla każdego otworu, cięcia i obrabianej funkcji. Obecnie bardziej zaawansowane maszyny CNC dodają czwartą lub piątą oś, aby rozszerzyć jeszcze większą obróbkę bez resetowania przedmiotu obrabianego. Tak naprawdę pierwszym krokiem w większości projektów CNC jest „wyzerowanie” osi. Jest to proces informowania maszyny CNC, gdzie ma być zastosowany materiał, aby uzyskać jak najdokładniejszy produkt końcowy.
Co to jest 3-osiowa obróbka CNC？
3-osiowa obróbka CNC jest najprostszym rodzajem obróbki wieloosiowej i pozostaje podstawą nowoczesnej produkcji. Zwykle ma stały przedmiot obrabiany i wrzeciono poruszające się wzdłuż trzech osi (X, Y i Z). Oś X jest równoległa do narzędzia tnącego, co umożliwia ruch głowicy frezarskiej wzdłuż długości przedmiotu obrabianego. Oś Y utrzymuje położenie prostopadłe do narzędzia tnącego, umożliwiając narzędziu tnącemu dotarcie do każdego końca przedmiotu obrabianego. Podobnie podczas regulacji posuwu Z oś Z jest prostopadła do narzędzia, co powoduje skrawanie narzędzia wzdłuż powierzchni przedmiotu obrabianego. 3-osiowa obróbka CNC to najłatwiejsza opcja obróbki wszystkich sześciu stron przedmiotu obrabianego, ale wymaga nowego ustawienia uchwytu dla każdej strony, co może być kosztowne. Przy pojedynczym ustawieniu uchwytu można obrabiać tylko jedną stronę części.
3-osiowa obróbka CNC jest również najtańsza i służy głównie do wykonywania części, które nie wymagają dużej szczegółowości, np. można wiercić otwory, wycinać ostre krawędzie, gwintować otwory, spłaszczać powierzchnie i frezować rowki itp. Jeśli więc masz do czynienia z gładkimi częściami od 2D do 2.5D, wybierz 3-osiową obróbkę CNC. Ponownie przedmiot powinien być płaski i całkowicie nieruchomy.
Co to jest 4-osiowa obróbka CNC?
4-osiowy Obróbka CNC polega na użyciu sterowanej numerycznie frezarki czteroosiowej do tworzenia bardziej skomplikowanych części niż 3-osiowe części CNC. Frezarka 4-osiowa może przesuwać narzędzie w czterech kierunkach dzięki ruchowi czwartej osi. Dodanie czwartej osi obrotu wokół osi X, zwanej osią A, umożliwia wiele nowych możliwości obróbki. Umożliwia ruch wokół osi pionowej, dzięki czemu maszyna może osiągnąć dynamiczny zakres ruchu 360 stopni bez żadnych specjalnych uchwytów.
Dodatkowe osie 4-osiowej frezarki CNC sprawiają, że jest ona bardziej ekonomicznym wyborem niż 3-osiowa frezarka CNC. Dodatkowo 4-osiowe frezowanie CNC zapewnia lepszą ogólną jakość wytwarzanych części niż 3-osiowe frezowanie CNC, ponieważ umożliwia obróbkę czterech stron jednocześnie bez konieczności zmiany położenia przedmiotu obrabianego. Dzięki temu proces ten jest również wolny od ewentualnych błędów ludzkich.
Co to jest 5-osiowa obróbka CNC?
5-osiowa obróbka CNC to wszechstronna i popularna metoda wytwarzania części o złożonej konstrukcji. Polega na docięciu materiału do pożądanego kształtu za pomocą pięcioosiowej maszyny CNC. Warto zaznaczyć, że liczba osi w maszynie CNC z reguły decyduje o orientacji narzędzia i stołu podczas obróbki. Jednak 5-osiowa obróbka CNC oferuje znaczne zalety w porównaniu z 3-osiową obróbką ze względu na większą liczbę osi i możliwości 5-osiowej obróbki CNC. Maszyny 5-osiowe umożliwiają obrót w dwóch płaszczyznach, a narzędzie skrawające może poruszać się w trzech kierunkach. Co więcej, 5-osiowe frezarki CNC radzą sobie bezbłędnie z bardzo złożonymi zadaniami.
5-osiowa maszyna CNC wykorzystuje te trzy osie liniowe oraz dwie dodatkowe osie – A i B. Oś A reprezentuje oś obrotu wzdłuż osi X, natomiast oś B reprezentuje obrót/ruch wokół osi Y. Czasami jednak mechanicy przesuwają się na oś C zamiast na oś B. Oś C reprezentuje obrót wzdłuż osi Z.
Istnieją dwa główne typy 5-osiowych maszyn CNC: 3+2 5-osiowe maszyny CNC i w pełni ciągłe maszyny 5-osiowe.
W obróbce CNC 3+2 osie dwie osie obrotu działają niezależnie od siebie, co oznacza, że przedmiot obrabiany można obrócić pod dowolnym złożonym kątem względem narzędzia tnącego w celu obróbki elementu. Jednakże jednoczesny obrót obu osi podczas obróbki nie jest możliwy. Obróbka 3+2 może wytwarzać bardzo złożone kształty 3D. Pełna, ciągła obróbka 5-osiowa umożliwia jednoczesne obracanie dwóch osi obrotowych podczas obróbki, a narzędzie porusza się liniowo we współrzędnych XYZ. Obróbka 5-osiowa zapewnia projektantom ogromną elastyczność w projektowaniu bardzo złożonych geometrii 3D i może również wytwarzać części o skomplikowanych zakrzywionych powierzchniach 3D.
Jaka jest różnica pomiędzy obróbką CNC w 3, 4 i 5 osiach?
Konieczne jest zrozumienie zalet i zastrzeżeń trzech rodzajów obróbki CNC. Pomaga zachować równowagę pomiędzy takimi czynnikami, jak koszt, jakość produktu i czas. Porównując możliwości obróbki 3-, 4- i 5-osiowej, 5-osiowa obróbka CNC, choć bardziej wydajna niż obróbka CNC 4- i 3-osiowa, nie zawsze jest odpowiednia dla wszystkich części. Ponadto nie wszystkie części nadające się do 3-osiowej i 4-osiowej obróbki CNC nadają się do obróbki 5-osiowej. Jeśli jednak części obrobione w 3 osiach zostaną przetworzone w 5-osiowym CNC, koszt produkcji wzrośnie astronomicznie.
1. Dokładność i precyzja
Wysoka precyzja i wysokie tolerancje to tylko niektóre z głównych cech obróbki CNC. Chociaż 3-osiowa obróbka CNC zapewnia dobrą precyzję, mogą wystąpić błędy ludzkie ze względu na ciągłe przemieszczanie przedmiotu obrabianego. Jednak w przypadku większości zastosowań ten margines błędu jest nieistotny. Mimo to najmniejsze odchylenie może prowadzić do słabej wydajności we wrażliwych zastosowaniach lotniczych.
Jednocześnie 4-osiowe i 5-osiowe maszyny CNC nie wymagają wielokrotnych repozycjonowań; dlatego też na ogół nie występują w nich błędy niewspółosiowości, które występują w 3-osiowej obróbce CNC. Te 4-osiowe i 5-osiowe maszyny CNC mogą zwiększać możliwości obróbki detali w wielu płaszczyznach/lokalizacjach przy użyciu jednego uchwytu. Jednak konsekwentne repozycjonowanie w 3-osiowej obróbce CNC jest czynnikiem wpływającym na odchyłki obróbki.
2. Kosztować
Koszt wyprodukowanej części to kolejny ważny parametr odróżniający obróbkę 3-osiową, 4-osiową i 5-osiową. Ogólnie rzecz biorąc, 3-osiowe maszyny CNC są najbardziej ekonomiczną opcją zakupu i konserwacji oraz produkcji prostych części. Jednakże czynniki takie jak operator maszyny i dostępność osprzętu często wpływają na koszt obsługi maszyny 3-osiowej w hali produkcyjnej.
Jednocześnie maszyny 4- i 5-osiowe są bardzo zaawansowane i posiadają ulepszone funkcje, co czyni je stosunkowo drogimi. Jednak ich zaawansowane funkcje czynią je idealnym wyborem w wyjątkowych warunkach.
3. Aplikacja
Wymaganie lub złożoność projektu części decyduje o tym, jaki rodzaj usługi obróbki CNC wybrać. Za pomocą 3-osiowej maszyny CNC możesz tworzyć proste komponenty lotnicze. Jednak opracowywanie złożonych komponentów dla innych dziedzin można wykonać przy użyciu 4-osiowej lub 5-osiowej obróbki CNC.
Skorzystaj z usług obróbki CNC w AN-Prototype
Jeśli Twój projekt CNC wymaga outsourcingu, AN-Prototyp to idealny warsztat CNC oferujący niezawodne usługi obróbki CNC. Dysponujemy najnowocześniejszymi 3, 4, 5-osiowymi frezarkami CNC, które są w stanie spełnić wszystkie wymagania projektów CNC.