3+2 осі проти справжнього 5-осьового фрезерування з ЧПК: практичне інженерне порівняння

Коли виробники починають обробляти складні тривимірні деталі, обговорення часто зміщується від базового 3-осьового фрезерування на ЧПК до більш складних конфігурацій.

На цьому етапі виникає поширене питання: Чи достатньо 3+2-осьового фрезерного верстата з ЧПК, чи потрібна справжня 5-осьова обробка?

Хоча обидві системи передбачають п'ять осей руху, вони працюють принципово по-різному. Різниця не є семантичною — вона безпосередньо впливає на якість поверхні, ефективність виробництва, складність програмування та довгострокову стабільність процесу.

У цій статті наведено практичне, інженерно обґрунтоване порівняння між 3+2 осями та справжнім 5-осьовим фрезеруванням на ЧПК. Мета полягає в тому, щоб з'ясувати, де кожен підхід працює добре, де виникають обмеження та як визначити, яка конфігурація відповідає конкретним виробничим вимогам.

Визначення 3+2-осьового та справжнього 5-осьового фрезерування на ЧПК

Що таке 3+2-осьовий фрезерний верстат з ЧПК?

3+2-осьовий фрезерний верстат з ЧПК включає три лінійні осі (X, Y, Z) та дві осі обертання. Однак під час обробки лише три осі рухаються одночасно.

Осі обертання використовуються для позиціонування шпинделя або заготовки під фіксованим кутом перед початком різання. Після позиціонування верстат виконує стандартну 3-осьову обробку вздовж похилої орієнтації.

Цей метод іноді називають позиційна 5-осьова обробка.

Що таке справжнє 5-осьове фрезерування з ЧПК?

Справжнє 5-осьове фрезерування на верстаті з ЧПК дозволяє одночасний рух усіх п'яти осей під час різанняОрієнтація інструменту постійно змінюється під час видалення матеріалу верстатом.

Ця безперервна інтерполяція дозволяє ріжучому інструменту повторювати складні поверхні, зберігаючи оптимальні кути контакту.

З кінематичної точки зору, це значно складніше, ніж 3+2-осьова обробка, і ставить більші вимоги до жорсткості верстата, систем керування та програмного забезпечення CAM.

Основні механічні та кінематичні відмінності

Синхронізація осей

3+2 осіОсі обертання рухаються лише під час налаштування, а не під час різання.
Справжня 5-осьоваЛінійні та обертальні осі рухаються безперервно та одночасно

Ця відмінність безпосередньо впливає на досяжну геометрію та безперервність поверхні.

Контроль орієнтації інструменту

При обробці по 3+2 осях орієнтація інструменту залишається фіксованою протягом усього різання. Це обмежує можливості адаптації до зміни кривизни поверхні.

При справжній 5-осьовій обробці орієнтація інструменту постійно адаптується, підтримуючи оптимальне зчеплення зі складними геометріями.

Вимоги до конструкції машини

Справжні 5-осьові фрезерні верстати з ЧПК вимагають:

Вища жорсткість конструкції
Більш точні компоненти поворотних осей
Розширена синхронізація сервоприводів
Складна компенсація помилок

Системи з 3+2 осями механічно простіші та, як правило, легші в обслуговуванні.

Якість поверхні та геометрична точність

Неперервність поверхні

На криволінійних або довільноформних поверхнях справжня 5-осьова обробка забезпечує плавніші переходи, оскільки інструмент залишається перпендикулярним до поверхні.

На відміну від цього, 3+2-осьова обробка апроксимує криві за допомогою сегментованих траєкторій інструменту. Це може призвести до:

Ефекти огранювання
Сліди інструменту
Нерівномірна текстура поверхні

Для застосувань, де цілісність поверхні безпосередньо впливає на функціональність або естетику, ця різниця є суттєвою.

Точність на кількох поверхнях

Обидві системи зменшують потребу в ручному повторному затисканні порівняно з 3-осьовою обробкою. Однак справжні 5-осьові системи підтримують безперервну систему координат протягом усього процесу.

Це покращує:

Вирівнювання між елементами
Точність позиціонування
Повторюваність у складних деталях

Міркування щодо програмування та CAM-програмного забезпечення

Складність CAM

3+2-осьове програмування є розширенням стандартних 3-осьових робочих процесів. Багато CAM-систем підтримують його з помірними зусиллями з налаштування.

Справжнє 5-осьове програмування вимагає:

Розширені стратегії траєкторії інструменту
Виявлення зіткнень
Машинно-специфічні постпроцесори

Час програмування зазвичай довший, але це компенсується скороченим часом налаштування та покращеними результатами обробки у відповідних випадках.

Ризик зіткнення

Справжня 5-осьова обробка створює підвищений ризик зіткнень через безперервний рух кількох осей. Точне моделювання та перевірка траєкторії інструменту є надзвичайно важливими.

Обробка по 3+2 осях має менший ризик зіткнень, оскільки орієнтація інструменту фіксується під час різання.

Ефективність виробництва та скорочення налаштувань

Час налаштування

3+2 осіЗменшує кількість налаштувань, але все ще може вимагати кількох кроків переміщення
Справжня 5-осьоваМаксимізує обробку за один набір

Коли час налаштування домінує у виробничих витратах, справжня 5-осьова обробка пропонує очевидні переваги.

Час циклу

Порівняння часу циклу залежить від геометрії деталі:

Прості кутові елементи можуть оброблятися швидше на 3+2-осьових системах
Складні безперервні поверхні зазвичай обробляються швидше та чистіше на справжніх 5-осьових системах

Ефективність слід оцінювати на рівень процесу, а не за окрему операцію.

Термін служби інструменту та динаміка різання

Оптимізація кута різання

Справжня 5-осьова обробка дозволяє ріжучому інструменту підтримувати оптимальні кути зачеплення. Це покращує:

Евакуація стружки
Розсіювання тепла
Термін служби інструменту

При обробці по 3+2 осях кути різання фіксовані та можуть бути не оптимальними по всій поверхні.

Вібрація та стабільність

Краща орієнтація інструменту зменшує сили різання та вібрацію. При тривалих виробничих циклах це сприяє більш стабільним результатам та знижує вимоги до технічного обслуговування.

Порівняння на основі застосування

Коли достатньо 3+2-осьового фрезерування на ЧПК

Кутові плоскі поверхні
Деталі з обмеженою кривизною
Низька або середня складність
Бюджетні або кваліфікаційні обмеження

3+2-осьові системи часто є ефективним кроком до багатоосьової обробки.

Коли необхідне справжнє 5-осьове фрезерування з ЧПК

Безперервні криволінійні поверхні
Риси підрізання
Високі вимоги до обробки поверхні
Жорсткі допуски для кількох граней
Складні форми або прототипи

У цих випадках системи з 3+2 осями досягають своїх практичних меж.

Компроміси між витратами, навичками та операційними можливостями

Обладнання та експлуатаційні витрати

Справжні 5-осьові фрезерні верстати з ЧПК включають:

Вищі початкові інвестиції
Більш складне обслуговування
Розширене навчання операторів

Однак, для відповідних застосувань загальна вартість володіння може бути нижчою завдяки зменшенню кількості налаштувань та переробок.

Вимоги до навичок

Справжня 5-осьова обробка вимагає:

Експертиза CAM
Розуміння багатоосьової кінематики
Навички планування процесів

Без них можливості машини можуть бути використані недоцільно.

Структура прийняття рішень для виробників

Вибираючи між 3+2-осьовим та справжнім 5-осьовим фрезеруванням з ЧПК, враховуйте:

Геометрична складність
Вимоги до якості поверхні
Обмеження налаштування та вирівнювання
Обсяг виробництва та повторюваність
Доступна технічна експертиза

Якщо ваші обмеження геометричні та пов'язані з процесом, справжня 5-осьова структура може бути виправданою. Якщо ж вони переважно позиційні, може бути достатньо 3+2-осьової структури.

Часті запитання

Чи є обробка по 3+2 осях тим самим, що й обробка по 5 осях?

№ 3+2 осна обробка використовує п'ять осей, але під час різання одночасно рухаються лише три.

Чи завжди справжня 5-осьова обробка покращує якість поверхні?

Це покращує якість обробки поверхні на складних кривих, але може не показувати переваг на простих геометріях.

Чи складніше програмувати справжню 5-осьову обробку?

Так. Це вимагає передового програмного забезпечення CAM та досвідчених програмістів.

Чи можуть верстати з 3+2 осями обробляти підрізи?

Можливі обмежені підрізи, але складні підрізи зазвичай вимагають справжньої 5-осьової обробки.

Що краще для виготовлення форм?

Складні порожнини прес-форм зазвичай виграють від справжньої 5-осьової обробки завдяки безперервності поверхні та доступу до інструменту.

Чи є 3+2 осі хорошим перехідним варіантом?

Так. Багато виробників використовують 3+2-осьові системи, перш ніж перейти на повну 5-осьову підтримку.

Висновок

3+2-осьовий та справжній 5-осьовий фрезерний верстат з ЧПК не є конкуруючими технологіями, а інструментами, що підходять для різних рівнів складності. Розуміння їхніх механічних, кінематичних та експлуатаційних відмінностей дозволяє виробникам приймати обґрунтовані рішення на основі реальних виробничих вимог.

Вибір правильної конфігурації забезпечує ефективну обробку, стабільну якість та стабільну довгострокову виробничу продуктивність.

Категорії продуктів

Нещодавні новини

Чому варто обрати нас

1. Досвідчений виробник ЧПУ.

2. Сильні дослідження та розробки та інновації.

3. Високоякісні компоненти машини.

4. Доступні індивідуальні рішення.

5. Суворий контроль якості.

6. Швидке виробництво та доставка.

7. Професійна технічна підтримка.

8. Конкурентні заводські ціни.

9. Довіра клієнтів по всьому світу.

10. Універсальні рішення для ЧПК.