Förord
5-axis CNC-bearbetning är en extremt mångsidig bearbetningsprocess som använder subtraktiva bearbetningstekniker. Arbetsstycket skärs till den sista delen med hjälp av ett skärverktyg som arbetar på 5 axlar. CNC-bearbetning är mycket populär på grund av hög precision, hög effektivitet och repeterbarhet.
Processen börjar med användningen av rå datorstödd design (CAD)-filer för att hjälpa till att programmera skärverktygsbanorna, som hanteras av numerisk datorstyrning (CNC). När dessa verktygsdelar är programmerade till ett språk som CNC-bearbetningsmaskinen förstår, kan processen automatiseras helt.
Den här artikeln fokuserar på egenskaperna hos 5-axis CNC-bearbetning och varför den skiljer sig från 3-axis- eller 2-axis-bearbetning, samt fördelarna med att använda en5-axel CNC-bearbetningmaskin.
På grund av det större antalet axlar har 5-axis CNC-bearbetningsfräsmaskiner större kapacitet än 3-axel- och 2-axelfräsmaskiner. Maskinen är konfigurerad på ett sådant sätt att den minskar behovet av kontinuerlig övervakning. Effektiviteten i att tillverka delar och en enda installation är de främsta anledningarna till att industrin väljer att implementera 5-axelbearbetning.
Hur fungerar 5-Axis CNC-bearbetning?
Vid CNC-bearbetning formas delar med hjälp av skärverktyg och subtraktiva bearbetningstekniker, som skärs av på arbetsstycket för att bilda önskad form. Formen är förutbestämd av den ursprungliga CAD-filen (Computer Aided Design). Ett program genereras sedan i G-kodformat som matar instruktionerna direkt till CNC-bearbetningsmaskinen.
För närvarande har CNC-bearbetningsfräsmaskiner oftast 3 axlar, X, Y och Z. Men CNC-bearbetningsmaskiner med 5-axlar använder fler axlar för att implementera skärprocessen från andra vinklar. Som ett resultat kan axlarna A, B och C införas. Dessa axlar arbetar med X, Y och Z i rotationsvinklar för att ge en 5-axelskärare som kan utföra komplexa konstruktioner samtidigt som den behåller en mycket hög kvalitet på den färdiga produkten. A-, B- och C-axlarna rör sig på ett roterande sätt oberoende av X-, Y- och Z-axlarna. Maskinens specifika konfiguration eller CAD-design avgör vilken av de 3 ytterligare rotationsaxlarna som används. Denna 5-axelkonfiguration kostar mer på grund av den högre nivån av kalibrering och automatisering som krävs för att köra CNC-bearbetningsmaskiner och inmatningskommandon.
När det gäller precisionsteknik ger 5-axelbearbetning de bästa lösningarna för precisionsteknik, och det är en branschledande ingenjörsprocess inom fordons-, flyg- och medicinindustrin.
5-axelbearbetningskonfiguration
3-axeln X, Y och Z fungerar och är kalibrerad på samma sätt som en 3-axel CNC-maskin. Rörelsen av de ytterligare 2 axlarna som arbetar i 5-axelbearbetning styrs alltid av ett CNC-bearbetningsprogram som matar in kommandon till maskinen.
Det finns i princip två typer av CNC-bearbetning som använder 5-axeldrift:
Trunnion stil
Maskinen med axeltappstyp 5- roterar runt X-axeln med A-axeln och C-axeln runt Z-axeln. Rotationsaxeln representeras av bordets rörelse. Denna typ är mer lämplig för större arbetsbelastningar, eftersom det inte finns något behov av att kompensera för utrymmet som upptas av det roterande handtaget.
Rotationsstil
När den roterande 5-axelmaskinen är igång, roterar B-axeln runt Y-axeln och C-axeln roterar runt Z-axeln. Skillnaden är att bordet alltid är plant under kapningsprocessen, vilket gör att det kan stödja tyngre delar. Rotationsaxeln representeras av en roterande skärarm.
Vad kostar CNC 5-axelbearbetning?
Kostnaden beror på det aktuella projektet och antalet producerade delar. Förutom den högre kostnaden för att köpa en 5-axelmaskin, kräver 5-axis CNC-bearbetning en högre inställningsnivå innan du kan börja tillverka delar. De högre initiala installationskostnaderna under förproduktion kan resultera i att mindre partier eller engångsdelar blir dyrare jämfört med motsvarande delar som produceras på en 3-axel CNC-bearbetningsmaskin.
Detta är förståeligt eftersom 5-axis CNC-bearbetningsmaskiner i sig är mer komplexa och dynamiska än andra typer av CNC-bearbetningsmaskiner med färre axlar. 5-axelfräsmaskiner är också mer tidsbesparande, eftersom de är kalibrerade för att slutföra delen utan ingrepp. I allmänhet kan arbetsstycket färdigställas i en enda operation, så stilleståndstiden reduceras avsevärt. Minskade fixeringskrav, vilket är särskilt fördelaktigt för organiska, komplexa delar.
Varför finns det färre fixturer för 5-axis CNC-bearbetning?
Rörelseomfånget som kan uppnås med skärhuvudet och ytterligare rotationsaxel gör att dessa maskiner kan nå upp till 5 sidor av delen. Till exempel, om flygindustrin kräver geometriskt komplexa delar, skulle en CNC-maskin med 5-axlar vara den mest kapabla att uppnå detta på grund av dess förmåga att nå komplexa vinklar och svåråtkomliga skärområden, såsom sammansatta kurvor.
Fördelar med 5-axis CNC-bearbetning
Finish av hög kvalitet
En finish av högre kvalitet kan uppnås tack vare de avancerade funktionerna i skärverktygen som fungerar med 5-axis CNC-bearbetning. Detta beror på att verktygen på en 5-axel CNC-bearbetningsmaskin kan vara kortare. Detta minskar verktygets vibrationer, vilket minskar "fladder"-märken och säkerställer en jämnare ytfinish för den sista delen.
Snabbare bearbetning
På grund av den höga hastigheten och ökade graden av automatisering av 5-axis CNC-bearbetning, finns det lite eller inga ingrepp eller manuell process. Detta hänvisas ofta till som "finish i ett stycke" och "engångsbearbetning". Fleraxlig betyder att hela arbetsstycket kan skäras på en gång, snarare än att det krävs flera operationer för att slutföra det slutliga arbetsstycket. Detta leder i sin tur till snabbare produktionskapacitet.
Mer komplexa former kan produceras
5-axis CNC-bearbetning kan producera mycket komplexa geometrier. Förr i tiden krävde exempelvis bearbetning av gjutgods och delar med många olika egenskaper en hel del inställningar för att bearbeta och färdigställa den önskade formen. Men i de flesta fall, med en enda inställning, kan 5-axel CNC-bearbetning användas med bara en fixtur för att färdigställa ett arbetsstycke som uppfyller dess exakta krav.