Som en professionell leverantör av precisionsmekaniska komponenter får vårt ingenjörsteam ofta förfrågningar från kunder som: "Kräver denna del absolut 5-axlig bearbetning, eller kan det göras billigare på en 4-axlig maskin?" eller "Om vi väljer 3-axlig bearbetning för att spara pengar, men det kräver sex ompositions- och fastspänningsoperationer, kommer detta att påverka den färdiga produkten avsevärt?" Inom området precisionstillverkning är valet av rätt typ av verktygsmaskin inte bara en teknisk fråga utan också en fråga om kostnadseffektivitet.
Med hjälp av sin omfattande tillverkningserfarenhet inom precisionstillverkning ger Hansheng dig en-djupgående jämförelse av 3-axlig, 4-axlig och 5-axlig CNC-bearbetning när det gäller kostnad, precision, geometri och satsstorlek, vilket hjälper dig att göra det lämpligaste valet.
För vidare läsning fokuserar denna artikel främst på jämförelser. Om du vill lära dig mer om detaljerna för en specifik teknik, vänligen se våra dedikerade artiklar:
Vad är 4-axlig CNC-bearbetning?
Vad är 5-axlig CNC-bearbetning?
Kärnjämförelse
För att göra jämförelsen mellan de tre alternativen tydligare har vi sammanställt en omfattande jämförelsetabell för snabb referens.
| Dimensionera | 3-axlig CNC-bearbetning | 4-axlig CNC-bearbetning | 5-axlig CNC-bearbetning |
|---|---|---|---|
| Rörelseprincip | Linjär rörelse i X-, Y-, Z-axlar. Skärverktyget är alltid vinkelrätt mot arbetsstycket. | Linjär rörelse i X-, Y-, Z-axeln + A--axeln (arbetsstycket roterar runt X--axeln). | Linjär rörelse i X-, Y-, Z-axlar + A/B/C-axlar (arbetsstycket kan rotera/luta i alla riktningar). |
| Kärnkapacitet | Kan endast bearbeta den övre ytan eller ett enda utgångsplan. | Kan bearbeta fyra sidor i en enda installation; lämplig för cylindriska delar och spiralformade detaljer. | Kan bearbeta fem ansikten i en enda installation; kapabel att bearbeta mycket komplexa kontinuerliga ytor och underskärningar. |
| Bearbetningskostnad | Lägst (t.ex. lägre timpriser). | Måttlig (kostnads-effektiv, minskar kostnaderna för manuell installation). | Högst (dyr utrustning, komplex programmering). |
| Programmeringskomplexitet | Enkel, kan ställas in av en vanlig operatör. | Måttlig, kräver hänsyn till roterande axelinterferens. | Mycket hög, kräver avancerad CAM-mjukvara och erfarna ingenjörer. |
| Lämpliga delar | Platta plattor, enkla hus, delar med enkel-sidig borrning. | Axlar, kugghjul, hus med sidohål, cylindrisk gravyr. | Turbinblad, strukturella komponenter för flygindustrin, ortopediska implantat. |
| Huvudsakliga begränsningar | Flera inställningar krävs för fler-bearbetning, vilket leder till ackumulerade fel och låg effektivitet. | Kan inte bearbeta vinklade hål som inte är vinkelräta mot den roterande axeln; döda zoner finns fortfarande. | Hög kostnad; extremt höga krav på armaturens design. |
Hur väljer man utifrån ditt projekt?
Hansheng Automation hjälper dig att utvärdera antalet axlar som krävs för ditt projekt ur två perspektiv.
Geometriska egenskaper och komplexitet hos projektdelar
1. Om delarna huvudsakligen är plana, med egenskaper (hål, slitsar, håligheter) koncentrerade i en eller två motsatta riktningar, eller om delen kräver bearbetning på högst två ytor och toleranskraven tillåter manuell vändning (t.ex. +/- 0.05mm eller mer), så är 3-axlig bearbetning det mest ekonomiska alternativet.
2.Om projektdelarna är cylindriska, eller om funktionerna är fördelade runt en central axel (som växlar eller bussningar med sidohål), eller om dina fyrkantiga delar kräver omfattande bearbetning på sidorna, kan 4-axlig bearbetning slutföra arbetet på fyra ytor i en enda uppsättning, vilket undviker problem med referensförlust i samband med upprepade inställningar på en 3-axlig maskin.
3. Om din design inkluderar komplexa organiska ytor (som impeller), rumsligt komplexa vinklade hål (icke-vertikala, icke-horisontella), eller djupa håligheter och smala spår som kräver verktygslutning för att bibehålla styvheten, eller om du behöver upprätthålla extremt höga positionsnoggrannhetstoleranser på endast fem yta på en yta på{6}}, då 5-axlig bearbetning kan möta dina behov.
Projektekonomi och produktionsskala
1. För prototyper och mycket små partier (ungefär 1-10 stycken) är 3-axlig bearbetning vanligtvis det föredragna valet på grund av dess lägsta initiala kostnad. Om inte geometrin tvingar dig att använda fleraxlig bearbetning, försök att förenkla designen så att den passar 3-axlig bearbetning.
2.För medium-volymproduktion (10-500 stycken) erbjuder 4-axlig bearbetning den bästa kostnadseffektiviteten. Även om timpriset för en 4-axlig maskin är något högre än en 3-axlig maskin, sparar det en betydande mängd manuell inställningstid. Till exempel kan en del som kräver tre vändningar på en 3-axlig maskin slutföras i en enda installation på en 4-axlig maskin, vilket resulterar i en betydande minskning av den totala kostnaden.
3. För stor-volymproduktion med höga precisionskrav och behovet av att garantera extremt hög positionsnoggrannhet, eller om delarna är extremt komplexa, är vår rekommendation att även om 5-axlig bearbetning har en högre enhetskostnad, eliminerar det väntetider och skrotrisker i arbetsflöden med flera-processer, och kan vara mer kostnadseffektivt i termer av det totala projektet.
Vanliga missuppfattningar om bearbetning med flera-axlar
Missuppfattning 1: "Ju fler axlar en maskin har, desto bättre blir bearbetningskvaliteten."
Denna förståelse är inte helt korrekt. Bearbetningskvalitet beror på flera faktorer, såsom verktygsmaskinens styvhet, valet av skärande verktyg och ingenjörernas skicklighetsnivå. Vi bör inte blint sträva efter högteknologi genom att välja fem-axliga maskiner; vi bör överväga projektets faktiska behov.
Missuppfattning 2: "Femaxlade verktygsmaskiner kan göra vad som helst."
Sanningen är att fem-axliga maskiner också har begränsningar. De har en mycket hög risk för fixturstörningar och verktygslängden är begränsad. Dessutom är programmerings- och felsökningstiden för fem-axlars bearbetning mycket längre än för tre-axlars bearbetning. För enkla delar är att använda en femaxlad maskin som "att använda en superbil för att leverera avhämtning"-det är möjligt, men det är ett enormt slöseri med resurser.
Avslutningsvis
På Hansheng Automation följer vi en filosofi om "praktisk tillverkning." Vi kommer inte att försöka sälja dyra processer till dig bara för att vi har hög-utrustning. Istället är vi angelägna om att hitta den optimala balansen mellan kvalitet och kostnad genom DFM-analys (Design for Manufacturability).
FAQ
F: Om min del kan bearbetas på en 3-axlig maskin, kan jag fortfarande begära 5-axlig bearbetning?
S: Tekniskt sett är det möjligt, men det är oftast ett onödigt slöseri. Såvida du inte har extremt höga krav på detaljens ytfinish (t.ex. kräver 5--axlig bearbetning för att minska skärmärken från en kul-pinnfräs), rekommenderar vi att du följer den "enklaste processprincipen" och använder 3-axlig bearbetning för bästa kostnadseffektivitet.
F: Ur ett designperspektiv, hur kan jag minska kostnaderna för fler-axlar?
S: Maximera radien för inre filéer (undvik att använda verktyg med extremt liten diameter).
Minska antalet funktioner med extremt snäva toleranser (ange endast strikta toleranser på parningsytor).
Designfunktioner med standardmått när det är möjligt för att tillåta användning av standardverktyg istället för anpassade verktyg.
F: Vilka filformat accepterar du för utvärdering?
S: För att exakt avgöra om en del är lämplig för 3-axlig, 4-axlig eller 5-axlig bearbetning kräver vi en 3D CAD-modell (.STEP- eller .IGES-format). Inkludera även en 2D PDF-ritning för att specificera eventuella hål med toleranser, gängspecifikationer och krav på ytjämnhet.
F: Kommer 5-axlig bearbetning att ha längre ledtid?
S: Detta beror på delens komplexitet. Den initiala programmeringen (CAM) och kollisionssimuleringstiden för 5-axlig bearbetning är verkligen längre än för 3-axlig. Men när bearbetningen väl börjar är den faktiska produktionshastigheten ofta snabbare eftersom det minskar överföringen och väntetiden mellan processerna. För brådskande och komplexa prototyper är 5-axlar vanligtvis det snabbare alternativet.
Referenser
Machinery's Handbook (31:a upplagan) – Industrial Press, 2020
ISO 10791-serien: Testförhållanden för bearbetningscentra – International Organization for Standardization