3-х, 4-х, и 5-и осевое фрезерование. В чем разница?

Как проектировщик, понимание того, на каком типе станка будет изготавливаться ваша деталь, имеет решающее значение для оптимизации вашей конструкции. При проектировании детали, обработанной с ЧПУ, вы, возможно, не задумывались о том, на каком типе станка будет обрабатываться ваша деталь, но сложность и тип геометрии, которую вы можете спроектировать, будут разными для разных типов станков. 3-осевое, 4-осевое и 5-осевое фрезерование отличаются друг от друга сложностью перемещения заготовки и режущего инструмента относительно друг друга. Чем сложнее движение двух деталей, тем сложнее может быть геометрия окончательно обработанной детали. Вершиной много осевой обработки является 6- осевое фрезерование, но о нем я расскажу отдельно.

3-х осевое фрезерование

Самый простой вид обработки, при котором заготовка фиксируется в одном положении. Движение шпинделя доступно в линейных направлениях X, Y и Z.

3-осевые станки обычно используются для обработки геометрии 2D и 2,5D. При трехосевой обработке возможна обработка всех 6 сторон детали, но для каждой стороны требуется новая установка крепления, что может быть дорогостоящим (подробнее об этом ниже). При установке одного приспособления можно обрабатывать только одну сторону детали.

Многие сложные и практичные формы могут быть изготовлены с помощью 3-х осевого фрезерования с ЧПУ, особенно когда это находится в руках обрабатывающего оборудования мирового класса. Трехосевая обработка лучше всего подходит для изготовления плоских фрезерованных профилей, сверления и резьбовых отверстий на одной оси. Возможны подрезы с использованием фрез с Т-образным пазом и фрез типа «ласточкин хвост».

Однако иногда конструктивная деталь физически не может быть изготовлена ​​на 3-осевом станке, или эта особенность может быть более экономически выгодной для обработки на 4 или 5-осевом станке.

Элементы, недоступные при 3-осевом фрезеровании, включают любые элементы, расположенные под углом к ​​системе координат XYZ, даже если сам элемент является плоским. Вы можете разработать два типа угловых элементов, и понимание различия между ними важно при разработке деталей для фрезерования с ЧПУ.

УГЛОВОЙ ЭЛЕМЕНТ

Это элемент, обрабатываемый под углом к одной из осей X, Y или Z. Например, плоская фрезерованная поверхность ниже находится под углом 45 ° к оси X, например, вращение оси A.

СОСТАВНОЙ УГОЛ

Это элемент, обработанный под углом к двум осям. Например, плоская фрезерованная поверхность ниже обрабатывается под углом 45 ° к оси X и под углом 30 ° к оси Z.

Как угловые, так и составные угловые элементы нельзя обрабатывать на 3-осевых станках с ЧПУ.

4-х осевое фрезерование

4-осевая обработка добавляет вращение вокруг оси X, называемое осью A. Шпиндель имеет 3 линейные оси движения (XYZ), как и при 3-осевой обработке, плюс ось A возникает при вращении заготовки. Есть несколько различных устройств для 4-х осевых станков, но обычно они относятся к типу «вертикальной обработки», когда шпиндель вращается вокруг оси Z. Заготовка установлена ​​по оси X и может вращаться вместе с приспособлением по оси A. При установке одного приспособления можно обрабатывать 4 стороны детали.

4-х осевое фрезерование может использоваться как более экономичный способ обработки деталей, теоретически возможный на 3-осевом станке. Например, для детали, которую мы недавно обработали, мы обнаружили, что для использования 3-осевого станка потребовалось бы два уникальных приспособления по цене 10000 и 8800. При использовании возможности 4-осевой обработки по оси A потребовалось только одно приспособление стоимостью 10000. Это также устранило необходимость в замене приспособлений, что еще больше снизило затраты. Устранение риска человеческой ошибки означало, что мы обработали деталь до высокого качества без необходимости проведения дорогостоящих исследований по обеспечению качества. Отсутствие необходимости в замене приспособлений дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что можно выдерживать более жесткие допуски между элементами на разных сторонах детали. Устранена потеря точности из-за фиксации и перенастройки.

Существует два типа 4-осевой обработки с ЧПУ: индексирующая и непрерывная.

Индекс 4-осевой обработки с ЧПУ — это когда 4-я ось (ось A) вращается, когда станок не режет материал. После выбора правильного вращения включается тормоз, и машина возобновляет резку.

При непрерывной 4-осевой обработке станок может резать материал одновременно с вращением по оси A. Это позволяет обрабатывать сложные дуги, такие как профиль кулачков и спиралей.

4-х осевое фрезерование дает нам возможность обрабатывать детали под углом, что невозможно на 3-осевом станке. Имейте в виду, что 4-осевая обработка допускает одну ось вращения для каждой установки приспособления, поэтому все элементы, расположенные под углом, должны быть расположены под углом относительно одних и тех же осей, или дополнительные приспособления должны быть установлены на место.

5-и осевая обработка

Эти фрезерные станки с ЧПУ используют 2 из 3 возможных осей вращения, в зависимости от типа станка. Машина будет либо использовать вращение в А-оси и оси С, или поворот в B-оси и оси С. Вращение происходит либо за счет заготовки, либо за счет шпинделя.

Есть два основных типа 5-осевых станков с ЧПУ, 3 + 2 станки и 5-осевые станки непрерывного действия.

При обработке по схеме 3 + 2 две оси вращения работают независимо друг от друга, что означает, что заготовку можно повернуть на любой составной угол по отношению к режущему инструменту для обработки деталей. Однако вращение двух осей одновременно с обработкой невозможно. Обработка 3 + 2 позволяет создавать очень сложные 3D-формы. Полностью непрерывная 5-осевая обработка может вращать две оси вращения, одновременно с обработкой и линейным движением режущего инструмента в координатах XYZ.

Непрерывная 5-осевая обработка позволяет создавать очень сложные трехмерные формы, не только плоские составные угловые элементы, но и сложные криволинейные трехмерные поверхности, что дает нам возможность изготавливать детали, обычно предназначенные для процессов формования.

5-осевая обработка дает конструкторам огромную гибкость при проектировании очень сложной трехмерной геометрии. Понимание возможностей каждого типа обработки с ЧПУ имеет важное значение при проектировании деталей с ЧПУ. Если ваш дизайн требует использования 5-осевого ЧПУ, извлеките из него максимум пользы! Какие еще функции могут выиграть от 5-осевой обработки?

Статья переведена с сайта https://cloudnc.com/