3+2 osé vs. skutečné 5osé CNC frézování: Praktické inženýrské srovnání

Když výrobci začnou obrábět složité trojrozměrné díly, diskuse se často přesouvá od základního tříosého CNC frézování k pokročilejším konfiguracím.

V této fázi vyvstává častá otázka: Stačí 3+2osá CNC frézka, nebo je nutné skutečné 5osé obrábění?

Ačkoli oba systémy zahrnují pět os pohybu, fungují zásadně odlišně. Rozdíl není sémantický – přímo ovlivňuje kvalitu povrchu, efektivitu výroby, složitost programování a dlouhodobou stabilitu procesu.

Tento článek poskytuje praktické, inženýrsky podložené srovnání mezi 3+2 osami a skutečným 5osým CNC frézováním. Cílem je objasnit, kde každý přístup funguje dobře, kde se objevují omezení a jak určit, která konfigurace odpovídá specifickým výrobním požadavkům.

Definování 3+2osého a skutečného 5osého CNC frézování

Co je 3+2osé CNC frézování?

CNC frézka s 3+2 osami obsahuje tři lineární osy (X, Y, Z) a dvě rotační osy. Během obrábění však pouze tři osy se pohybují současně.

Rotační osy se používají k nastavení polohy vřetena nebo obrobku do pevného úhlu před zahájením řezání. Po nastavení polohy stroj provádí standardní tříosé obrábění podél nakloněné orientace.

Tato metoda se někdy nazývá poziční 5osé obrábění.

Co je to skutečné 5osé CNC frézování?

Skutečné 5osé CNC frézování umožňuje simultánní pohyb všech pěti os během řezáníOrientace nástroje se během odebírání materiálu strojem neustále mění.

Tato kontinuální interpolace umožňuje řeznému nástroji sledovat složité povrchy a zároveň zachovat optimální kontaktní úhly.

Z kinematického hlediska je to výrazně složitější než 3+2osé obrábění a klade to větší nároky na tuhost stroje, řídicí systémy a CAM software.

Základní mechanické a kinematické rozdíly

Synchronizace os

3+2 osyRotační osy se pohybují pouze během nastavení, nikoli během řezání
Pravých 5 osLineární a rotační osy se pohybují plynule a současně

Toto rozlišení přímo ovlivňuje dosažitelnou geometrii a kontinuitu povrchu.

Řízení orientace nástroje

Při obrábění 3+2 os zůstává orientace nástroje po celou dobu řezu pevná. To omezuje schopnost přizpůsobit se měnícímu se zakřivení povrchu.

Při skutečném 5osém obrábění se orientace nástroje neustále přizpůsobuje a udržuje tak optimální záběr napříč složitými geometriemi.

Požadavky na konstrukci stroje

Pravé 5osé CNC frézky vyžadují:

Vyšší strukturální tuhost
Přesnější komponenty rotačních os
Pokročilá synchronizace serv
Sofistikovaná kompenzace chyb

Systémy 3+2 os jsou mechanicky jednodušší a obecně se snáze udržují.

Kvalita povrchu a geometrická přesnost

Povrchová kontinuita

Na zakřivených nebo volně tvarovaných plochách vytváří skutečné 5osé obrábění plynulejší přechody, protože nástroj zůstává kolmý k povrchu.

Naproti tomu obrábění ve 3+2 osách aproximuje křivky pomocí segmentovaných drah nástroje. To může vést k:

Fasetovací efekty
Stopy po nástrojích
Nekonzistentní textura povrchu

U aplikací, kde celistvost povrchu přímo ovlivňuje funkčnost nebo estetiku, je tento rozdíl významný.

Přesnost napříč více plochami

Oba systémy snižují potřebu ručního upnutí ve srovnání s tříosým obráběním. Skutečné pětiosé systémy si však v průběhu celého procesu udržují nepřetržitý souřadnicový systém.

Toto zlepšuje:

Zarovnání mezi prvky
Poziční přesnost
Opakovatelnost u složitých dílů

Úvahy o programování a CAM softwaru

Složitost CAM

Programování 3+2 os je rozšířením standardních 3osých pracovních postupů. Mnoho CAM systémů jej podporuje s mírnými konfiguračními nároky.

Skutečné 5osé programování vyžaduje:

Pokročilé strategie pro dráhy nástroje
Detekce kolize
Strojově specifické postprocesory

Doba programování je obvykle delší, ale to je kompenzováno zkrácenou dobou nastavení a lepšími výsledky obrábění ve vhodných aplikacích.

Riziko kolize

Skutečné 5osé obrábění představuje vyšší riziko kolize kvůli nepřetržitému pohybu více os. Přesná simulace a ověření dráhy nástroje jsou nezbytné.

Obrábění ve 3+2 osách představuje nižší riziko kolize, protože orientace nástroje je během řezání pevně daná.

Efektivita výroby a snížení počtu nastavovacích kroků

Čas nastavení

3+2 osySnižuje počet nastavení, ale stále může vyžadovat několik kroků přemístění
Pravých 5 osMaximalizuje obrábění na jednom upnutí

Pokud je doba přípravy dominantní nad výrobními náklady, nabízí skutečné 5osé obrábění jasné výhody.

Doba cyklu

Porovnání časů cyklu závisí na geometrii součásti:

Jednoduché úhlové prvky se mohou na 3+2 osých systémech obrábět rychleji.
Složité spojité povrchy se obvykle obrábějí rychleji a čistěji na skutečných 5osých systémech

Účinnost by měla být hodnocena na úroveň procesu, nikoli za každou jednotlivou operaci.

Životnost nástroje a dynamika řezu

Optimalizace úhlu řezu

Skutečné 5osé obrábění umožňuje řeznému nástroji udržovat optimální úhly záběru. To zlepšuje:

Odstraňování třísek
Odvod tepla
Životnost nástroje

Při obrábění 3+2 os jsou úhly řezu pevné a nemusí být optimální po celé ploše.

Vibrace a stabilita

Lepší orientace nástroje snižuje řezné síly a vibrace. V dlouhých výrobních sériích to přispívá ke konzistentnějším výsledkům a nižším nárokům na údržbu.

Porovnání na základě aplikací

Kdy je 3+2osé CNC frézování dostačující

Úhlové rovinné povrchy
Části s omezeným zakřivením
Nízká až střední složitost
Rozpočtová nebo dovednostní omezení

Systémy 3+2 os jsou často efektivním odrazovým můstkem k víceosému obrábění.

Kdy je nutné skutečné 5osé CNC frézování

Spojité zakřivené plochy
Podříznuté prvky
Vysoké požadavky na povrchovou úpravu
Přísné tolerance pro více ploch
Složité formy nebo prototypy

V těchto případech dosahují systémy 3+2 os svých praktických limitů.

Kompromisy mezi náklady, dovednostmi a provozem

Náklady na vybavení a provoz

Pravé 5osé CNC frézky zahrnují:

Vyšší počáteční investice
Složitější údržba
Pokročilé školení operátorů

U vhodných aplikací však mohou být celkové náklady na vlastnictví nižší díky menšímu počtu nastavení a oprav.

Požadavky na dovednosti

Skutečné 5osé obrábění vyžaduje:

Odbornost v oblasti CAM
Pochopení víceosé kinematiky
Dovednosti plánování procesů

Bez nich nemusí být kapacita stroje dostatečně využita.

Rozhodovací rámec pro výrobce

Při výběru mezi 3+2 osami a skutečným 5osým CNC frézováním zvažte:

Geometrická složitost
Požadavky na kvalitu povrchu
Omezení nastavení a zarovnání
Objem výroby a opakovatelnost
Dostupné technické znalosti

Pokud jsou vaše omezení geometrická a procesní, může být opodstatněné použití skutečných 5 os. Pokud jsou primárně polohová, může stačit 3+2 osy.

Často kladené otázky

Je obrábění 3+2 os totéž jako obrábění 5 os?

Obrábění č. 3+2 os používá pět os, ale během řezání se současně pohybují pouze tři.

Zlepšuje skutečné 5osé obrábění vždy kvalitu povrchu?

Zlepšuje kvalitu povrchu na složitých křivkách, ale nemusí vykazovat výhody na jednoduchých geometriích.

Je skutečné 5osé obrábění obtížnější na programování?

Ano. Vyžaduje to pokročilý CAM software a zkušené programátory.

Zvládnou 3+2 osé stroje podřezávání?

Omezené podřezání je možné, ale složité podřezání obvykle vyžaduje skutečné 5osé obrábění.

Co je lepší pro výrobu forem?

Složité dutiny forem obvykle těží ze skutečného 5osého obrábění díky kontinuitě povrchu a přístupu k nástrojům.

Je osa 3+2 dobrou přechodnou možností?

Ano. Mnoho výrobců nejprve zavádí 3+2osé systémy, než přejde na plnou 5osou kapacitu.

Závěr

3+2osé a skutečné 5osé CNC frézování nejsou konkurenční technologie, ale nástroje vhodné pro různé úrovně složitosti. Pochopení jejich mechanických, kinematických a provozních rozdílů umožňuje výrobcům činit informovaná rozhodnutí na základě skutečných výrobních požadavků.

Výběr správné konfigurace zajišťuje efektivní obrábění, konzistentní kvalitu a udržitelný dlouhodobý výrobní výkon.

Kategorie produktů

Nedávné zprávy

Proč si vybrat nás

1. Zkušený výrobce CNC.

2. Silný výzkum, vývoj a inovace.

3. Vysoce kvalitní strojní součásti.

4. K dispozici jsou vlastní řešení.

5. Přísná kontrola kvality.

6. Rychlá výroba a dodání.

7. Profesionální technická podpora.

8. Konkurenceschopné ceny z výroby.

9. Důvěra globálních zákazníků.

10. Komplexní CNC řešení.