3+2 оси срещу истинско 5-осно CNC фрезоване: Практическо инженерно сравнение

Когато производителите започнат да обработват сложни триизмерни части, дискусията често се измества от основно 3-осно CNC фрезоване към по-сложни конфигурации.

На този етап възниква един често срещан въпрос: Достатъчен ли е 3+2-осен CNC рутер или е необходима истинска 5-осна обработка?

Въпреки че и двете системи включват пет оси на движение, те работят коренно различно. Разграничението не е семантично – то пряко влияе върху качеството на повърхността, ефективността на производството, сложността на програмирането и дългосрочната стабилност на процеса.

Тази статия предоставя практическо, инженерно базирано сравнение между 3+2 оси и истинско 5-осно CNC фрезоване. Целта е да се изясни къде всеки подход се представя добре, къде се появяват ограничения и как да се определи коя конфигурация е съобразена със специфичните производствени изисквания.

Дефиниране на 3+2 оси и истинско 5-осно CNC фрезоване

Какво е 3+2-осно CNC фрезоване?

3+2-осен CNC рутер включва три линейни оси (X, Y, Z) и две ротационни оси. По време на обработка обаче, само три оси се движат едновременно.

Ротационните оси се използват за позициониране на шпиндела или детайла под фиксиран ъгъл преди началото на рязането. След позициониране, машината извършва стандартна 3-осна обработка по наклонената ориентация.

Този метод понякога се нарича позиционна 5-осна обработка.

Какво е истинско 5-осно CNC фрезоване?

Истинското 5-осно CNC фрезоване позволява едновременно движение на всичките пет оси по време на рязанеОриентацията на инструмента се променя непрекъснато, докато машината отстранява материал.

Тази непрекъсната интерполация позволява на режещия инструмент да следва сложни повърхности, като същевременно поддържа оптимални ъгли на контакт.

От кинематична гледна точка, това е значително по-сложно от 3+2-осната обработка и поставя по-големи изисквания към твърдостта на машината, системите за управление и CAM софтуера.

Основни механични и кинематични разлики

Синхронизация на осите

3+2 осиРотационните оси се движат само по време на настройка, а не по време на рязане.
Истински 5-осенЛинейните и ротационните оси се движат непрекъснато и едновременно

Това разграничение пряко влияе върху постижимата геометрия и непрекъснатостта на повърхността.

Контрол на ориентацията на инструмента

При 3+2-осна обработка, ориентацията на инструмента остава фиксирана по време на рязане. Това ограничава възможността за адаптиране към променящата се кривина на повърхността.

При истинска 5-осна обработка, ориентацията на инструмента непрекъснато се адаптира, поддържайки оптимално взаимодействие в сложни геометрии.

Изисквания към конструкцията на машината

Истинските 5-осни CNC рутери изискват:

По-висока структурна твърдост
По-прецизни компоненти на въртящите се оси
Разширена синхронизация на сервоусилватели
Усъвършенствана компенсация на грешки

3+2 осните системи са механично по-прости и като цяло по-лесни за поддръжка.

Качество на повърхността и геометрична точност

Повърхностна непрекъснатост

Върху извити или свободно оформени повърхности, истинската 5-осна обработка води до по-плавни преходи, защото инструментът остава перпендикулярен на повърхността.

За разлика от това, 3+2-осната обработка апроксимира криви чрез сегментирани траектории на инструмента. Това може да доведе до:

Ефекти на фасетиране
Следи от инструменти
Непоследователна текстура на повърхността

За приложения, където целостта на повърхността пряко влияе върху функционалността или естетиката, тази разлика е значителна.

Точност върху множество повърхности

И двете системи намаляват необходимостта от ръчно повторно затягане в сравнение с 3-осната обработка. Истинските 5-осни системи обаче поддържат непрекъсната координатна система през целия процес.

Това подобрява:

Подравняване между елементите
Позиционна точност
Повторяемост в сложни части

Съображения за програмиране и CAM софтуер

Сложност на CAM

3+2 осното програмиране е разширение на стандартните 3-осни работни процеси. Много CAM системи го поддържат с умерени усилия за конфигуриране.

Истинското 5-осно програмиране изисква:

Разширени стратегии за траектории на инструмента
Откриване на сблъсък
Машинно-специфични постпроцесори

Времето за програмиране обикновено е по-дълго, но това се компенсира от намалено време за настройка и подобрени резултати от обработката в подходящи приложения.

Риск от сблъсък

Истинската 5-осна обработка води до по-висок риск от колизии поради непрекъснатото движение на множество оси. Точната симулация и проверката на траекторията на инструмента са от съществено значение.

3+2-осната обработка представлява по-нисък риск от колизия, тъй като ориентацията на инструмента е фиксирана по време на рязане.

Ефективност на производството и намаляване на настройката

Време за настройка

3+2 осиНамалява настройките, но все пак може да изисква множество стъпки за препозициониране
Истински 5-осенМаксимизира обработката с единична настройка

Когато времето за настройка доминира в производствените разходи, истинската 5-осна обработка предлага ясни предимства.

Време на цикъла

Сравненията на времето за цикъл зависят от геометрията на детайла:

Простите ъглови елементи могат да се обработват по-бързо на 3+2 осни системи
Сложните непрекъснати повърхности обикновено се обработват по-бързо и по-чисто на истински 5-осни системи

Ефективността трябва да се оценява на ниво на процеса, а не за отделна операция.

Живот на инструмента и динамика на рязане

Оптимизация на ъгъла на рязане

Истинската 5-осна обработка позволява на режещия инструмент да поддържа оптимални ъгли на зацепване. Това подобрява:

Евакуация на чипове
Разсейване на топлината
Живот на инструмента

При 3+2-осна обработка, ъглите на рязане са фиксирани и може да не са оптимални по цялата повърхност.

Вибрация и стабилност

По-добрата ориентация на инструмента намалява силите на рязане и вибрациите. При дълги производствени серии това допринася за по-постоянни резултати и по-ниски изисквания за поддръжка.

Сравнение, базирано на приложения

Кога е достатъчно 3+2-осно CNC фрезоване

Ъглови равнинни повърхности
Части с ограничена кривина
Ниска до средна сложност
Бюджетни или квалификационни ограничения

3+2 осните системи често са ефикасен етап към многоосна обработка.

Когато е необходимо истинско 5-осно CNC фрезоване

Непрекъснати извити повърхности
Подкосени черти
Високи изисквания за повърхностна обработка
Тесни многостранни допуски
Сложни форми или прототипи

В тези случаи, 3+2 осните системи достигат своите практически граници.

Компромиси между разходи, умения и оперативни решения

Оборудване и оперативни разходи

Истинските 5-осни CNC рутери включват:

По-висока първоначална инвестиция
По-сложна поддръжка
Разширено обучение на оператори

Въпреки това, за подходящи приложения, общата цена на притежание може да е по-ниска поради намалените настройки и преработка.

Изисквания за умения

Истинската 5-осна обработка изисква:

CAM експертиза
Разбиране на многоосната кинематика
Умения за планиране на процеси

Без тях, възможностите на машината може да не бъдат използвани напълно.

Рамка за вземане на решения за производителите

Когато избирате между 3+2 оси и истинско 5-осно CNC фрезоване, вземете предвид:

Сложност на геометрията
Изисквания за качество на повърхността
Ограничения за настройка и подравняване
Обем на производство и повторяемост
Налична техническа експертиза

Ако ограниченията ви са геометрични и свързани с процеса, истинската 5-осна схема може да е оправдана. Ако те са предимно позиционни, 3+2 осна схема може да е достатъчна.

Често задавани въпроси

3+2 осна обработка същото ли е като 5-осна обработка?

№ 3+2 осната обработка използва пет оси, но само три се движат едновременно по време на рязане.

Истинската 5-осна обработка винаги ли подобрява качеството на повърхността?

Подобрява повърхностното покритие на сложни криви, но може да не покаже предимства при прости геометрии.

По-трудна ли е за програмиране истинска 5-осна обработка?

Да. Изисква усъвършенстван CAM софтуер и опитни програмисти.

Могат ли 3+2-осните машини да обработват подрязвания?

Възможни са ограничени подрязвания, но сложните подрязвания обикновено изискват истинска 5-осна обработка.

Кое е по-добро за изработка на калъпи?

Сложните кухини на формите обикновено се възползват от истинска 5-осна обработка поради непрекъснатостта на повърхността и достъпа до инструмента.

3+2 оси добър преходен вариант ли е?

Да. Много производители въвеждат 3+2 осни системи, преди да преминат към пълна 5-осна функционалност.

Заключение

3+2-осно и истинско 5-осно CNC фрезоване не са конкуриращи се технологии, а инструменти, подходящи за различни нива на сложност. Разбирането на техните механични, кинематични и оперативни различия позволява на производителите да вземат информирани решения въз основа на реалните производствени изисквания.

Изборът на правилната конфигурация осигурява ефективна обработка, постоянно качество и устойчива дългосрочна производствена производителност.

Категории продукти

Наскоро новини

Защо да изберете нас

1. Опитен производител на CNC машини.

2. Силни научноизследователска и развойна дейност и иновации.

3. Висококачествени машинни компоненти.

4. Налични са персонализирани решения.

5. Строг контрол на качеството.

6. Бързо производство и доставка.

7. Професионална техническа поддръжка.

8. Конкурентни фабрични цени.

9. Доверен от глобални клиенти.

10. CNC решения на едно гише.