6-осевая ЧПУ обработка: простое объяснение
Количество осей на станке с ЧПУ может сильно повлиять на то, какие проекты вы можете обрабатывать на своем ЧПУ.
В ЧПУ либо инструмент, либо заготовка перемещаются по разным осям для выполнения желаемой операции обработки.
3-осевые станки с ЧПУ являются самыми простыми ЧПУ и самыми популярными.
Но вы можете найти 4-, 5- и даже 6-осевые станки с ЧПУ для различных промышленных применений.
6-осевые станки с ЧПУ относительно редки, но они существуют и используются для чрезвычайно точных операций обработки.
В этой статье я подробно расскажу о 6-осевой обработке с ЧПУ.
6-осевая обработка с ЧПУ
6-осевая обработка с ЧПУ обеспечивает свободу перемещения режущего инструмента по 6 осям: трем линейным осям (X, Y, Z) и трем осям вращения (A, B, C). Это обеспечивает гибкость доступа к заготовке со всех 6 сторон и выполнение сложных операций обработки с высокой точностью и коротким временем цикла.
Однако разработка 6-осевых станков не происходила в одночасье и состояла из ряда последовательных разработок в виде 3-х, 4-х и 5-ти осевых систем.
6-осевая обработка с ЧПУ – чем она отличается
Обработка с ЧПУ — это процесс использования станка с компьютерным управлением для получения желаемых надрезов в материале.
Типичные станки с ЧПУ имеют 3-осевую систему, в которой режущий инструмент перемещается по осям X, Y и Z для выполнения требуемой операции обработки.
Эти станки ограничены доступом только к одной грани заготовки за раз и поэтому идеально подходят для обработки плоских поверхностей.
Однако 3-осевой станок с ЧПУ также можно использовать для изготовления сложных форм путем изменения ориентации заготовки для обработки каждой стороны заготовки.
Внедрение 4-осевых станков с ЧПУ улучшило возможности обработки, предоставив свободу перемещения инструмента или заготовки вдоль дополнительной оси.
Таким образом, помимо трех линейных осей (XYZ), 4-осевое ЧПУ может перемещаться либо по оси А (вращение по оси X), либо по оси B (вращение по оси Y).
Эта поворотная ось обеспечивает возможность работы с цилиндрическими заготовками, такими как ручки, валы и т. д., без необходимости останавливать процесс и менять ориентацию заготовки.
Кроме того, внедрение 5-осевых станков с ЧПУ добавило в систему еще одну дополнительную ось, что позволило режущему инструменту перемещаться вокруг плоскости XYZ и вращаться вокруг любых двух из этих трех осей.
В результате эти станки могли получать доступ к заготовке с нескольких сторон и изготавливать сложные формы с выступающими элементами без необходимости останавливать и переориентировать заготовку.
Хотя 5-осевые станки могут выполнять сложные операции обработки, внедрение 6-осевых станков с ЧПУ произвело революцию в обрабатывающей промышленности, сократив время цикла и повысив точность.
Эти великолепные машины обеспечивают возможность линейного перемещения в плоскости XYZ и вращения по осям A, B и C.
В результате 6-осевая обработка с ЧПУ еще больше расширяет возможности эффективного, быстрого и точного изготовления очень сложных форм с непревзойденной точностью.
6-осевые станки с ЧПУ могут выполнять практически любую операцию обработки без необходимости остановки процесса для переориентации заготовки.
Например, 6-осевой токарный станок с ЧПУ с вращающимся инструментом может выполнять токарные и фрезерные операции на цилиндрических заготовках, что делает их идеальными для нарезания зубчатых колес из цилиндрической заготовки.
Такие отрасли, как аэрокосмическая, автомобильная и альтернативная энергетика, используют преимущества 6-осевой обработки с ЧПУ в своем производстве.
С таким количеством переменных в работе трудно представить себе работу 6-осевого станка с ЧПУ.
Посмотрите это видео от Zimmermann, в котором показан 6-осевой станок с ЧПУ в действии и сравнивается время его обработки с 5-осевым станком с ЧПУ.
Преимущества 6-осевой обработки с ЧПУ
6-осевой процесс обработки с ЧПУ предлагает различные преимущества по сравнению с 3-, 4- и 5-осевыми процессами.
Скорость
6-осевые станки с ЧПУ работают с молниеносной скоростью и могут изготавливать детали с высочайшим уровнем точности за минимальное время. Вы можете сократить время производства до 75%, используя 6-осевую обработку с ЧПУ.
Это связано с тем, что каждая ось X, Y и Z имеет свою ось вращения, что позволяет обрабатывать разные стороны заготовки на одном приспособлении.
6-осевое производство с ЧПУ может быть чрезвычайно дорогим, но позволяет производить детали за меньшее время, что снижает производственные затраты.
Таким образом, 6-осевая обработка с ЧПУ, как правило, выгодна для крупносерийного производства деталей, где желательна высокая точность с коротким временем цикла.
Механические операции
6-осевые станки с ЧПУ способны вращать как станину, так и режущий инструмент. Это означает, что вы можете выполнять операции сверления, фрезерования, шлифования, токарной обработки, обработки канавок и отрезки на одном станке.
Геометрия сложности обработки
На 6-осевых станках с ЧПУ можно изготавливать детали большой формы и сложной геометрии.
Независимо от того, производите ли вы искусственную кость, детали автомобилей, военного оружия или самолетов, 6-осевая обработка с ЧПУ обеспечивает чрезвычайно высокую точность с коротким временем цикла даже для сложных геометрических форм.
Производительность
6-осевая обработка с ЧПУ обеспечивает высокую скорость резания и наилучшее качество поверхности при изготовлении деталей, тем самым увеличивая рабочий процесс, производительность и эффективность.
Дополнительные степени свободы также обеспечивают плавное перемещение станины и режущего инструмента, тем самым облегчая высококачественную обработку гибких кривых, таких как S-образные кривые.
Недостатки 6-осевой обработки с ЧПУ
Хотя 6-осевые станки с ЧПУ являются универсальными и могут выполнять практически любые операции обработки, у этих станков есть ряд недостатков.
Расходы
Добавление еще одной оси к 5-осевой системе, безусловно, расширяет ее возможности, но также резко увеличивает ее стоимость.
Эти затраты включаются в виде дополнительных деталей, необходимых для повышения подвижности, и специальных систем управления, необходимых для дополнительной оси.
Кроме того, эти машины не всегда доступны на рынке и обычно изготавливаются по заказу для удовлетворения особых требований, что еще больше увеличивает общую стоимость машины.
Помимо стоимости оборудования, для этих станков требуется специальное программное обеспечение для управления ЧПУ, которое может стоить намного дороже, чем обычное программное обеспечение, используемое для типичных 3-осевых станков с ЧПУ.
В результате эти машины ограничены высокотехнологичными промышленными приложениями, где точность и скорость имеют первостепенное значение.
Потребность в экспертизе
6-осевой станок с ЧПУ может перемещаться по 3 линейным осям и 3 осям вращения, что увеличивает сложность системы.
Эта повышенная сложность также отражается на этапе проектирования процесса обработки.
Подготовка проекта 6-осевого процесса обработки с ЧПУ требует, чтобы опытный машинист разрабатывал траектории такого сложного станка.
Кроме того, важно запускать каждую конструкцию с помощью программного обеспечения для моделирования, чтобы избежать столкновений и предотвратить риск повреждения дорогостоящей машины.
Обслуживание
С увеличением сложности и деталей машины увеличивается и объем технического обслуживания.
6-осевые станки с ЧПУ имеют сложную структуру, для которой требуются специальные инструменты и квалифицированный оператор для выполнения рутинных операций по техническому обслуживанию.
Кроме того, замена некоторых деталей или ремонт таких сложных машин могут стоить почти столько же, сколько стоимость небольшого станка с ЧПУ.
Поэтому важно проводить профилактическое обслуживание 6-осевых станков с ЧПУ, чтобы свести к минимуму риск поломки.
Применение 6-осевой обработки с ЧПУ
6-осевые станки с ЧПУ — это универсальные станки, которые могут выполнять почти все операции обработки за один установ.
Эти станки идеально подходят для сложных операций обработки с трехмерными контурами, которые играют жизненно важную роль в производительности детали.
Как правило, 6-осевые станки используются в аэрокосмической, медицинской и гидроэнергетической отраслях, где точность геометрии деталей играет жизненно важную роль.
Эти машины используются для производства важнейших деталей, таких как блоки двигателей, гидротурбины, кабины пилотов и крылья самолетов.
6-осевые станки с ЧПУ
ЦИММЕРМАНН FZ100
Zimmermann FZ100 — это 6-осевой портальный фрезерный станок с ЧПУ производства компании Zimmermann Milling Solutions. Это промышленный станок с ЧПУ, предназначенный для сложного производственного процесса.
Этот 6-осевой фрезерный станок с ЧПУ подходит для изготовления деталей для альтернативной энергетики, автомобильной, аэрокосмической и судостроительной промышленности.
Его площадь основания составляет 48 x 10 метров. Стол станка FZ100 прочно соединен с основанием станка и имеет продольные Т-образные пазы на расстоянии примерно 25 см друг от друга.
Эти Т-образные пазы достаточно жесткие, чтобы удерживать самые разнообразные и размеры заготовок с максимальным весом 5 тонн.
Он имеет фиксированные боковые стенки с обеих сторон для поддержки подвесного портала. Портал перемещается с помощью реечной передачи, приводимой в действие серводвигателями промышленного класса.
Портал оснащен динамической фрезерной головкой M3ABC, что делает FZ100 первым в мире 6-осевым портальным фрезерным станком с ЧПУ.
M3ABC — это универсальная 3-осевая фрезерная головка, которая поворачивается по осям A, B и C с диапазонами ±100°, ±14° и ±300° соответственно.
Этот широкий диапазон поворотных фрезерных головок обеспечивает хорошую гибкость для сложной обработки с ЧПУ, такой как фрезерование конических деталей для аэрокосмической промышленности.
Zimmermann предлагает два различных варианта шпинделя для фрезерных головок.
Один шпиндель имеет номинальную мощность 80 л.с. и работает с максимальной скоростью 22 000 об/мин. Другой — шпиндель мощностью 99 л.с. с полной скоростью 30 000 об/мин.
Эти шпиндели предназначены для высокоскоростной резки черных металлов, таких как сталь и чугун.
Оба шпинделя имеют держатель инструмента HSK-A63 с пружинным зажимом инструмента.
BACCI Artist.TGV
Artist.TGV — это 6-осевой фрезерный станок с ЧПУ производства Bacci. Он предназначен для производства крупногабаритных изделий, таких как двери, окна, стулья и многое другое.
Благодаря неограниченному вращению вокруг оси А он обеспечивает вращение на 400° по оси С.
Он имеет два независимых рабочих стола шириной около 35 дюймов. Это столы с изменяемой геометрией (TGV), которые позволяют обрабатывать изогнутую мебель и длинные изогнутые элементы.
Столы TGV интегрированы с системой автоматической подачи, которая одновременно загружает и выгружает заготовки для обработки.
Каждый стол оснащен стальными направляющими для обеспечения жесткости при тяжелой обработке с ЧПУ.
Конструкция стальных направляющих помогает сохранить вакуумный отсос внутрь, чтобы удерживать заготовки на столе с криволинейной поверхностью. Кроме того, он имеет отверстия М8 для фиксации заготовки.
Другой стол имеет стальные приспособления, оснащенные регулируемыми по высоте зажимами. Эти зажимные приспособления имеют выдвижные эталонные упоры для удержания длинных изогнутых шаблонов.
Вы можете выбрать стол TGV с токарной операцией для дополнительной функциональности токарного станка, идеально подходящего для деревообрабатывающих операций.
Он позволяет выполнять индексацию и непрерывную механическую обработку для вырезания сложных узоров на круглых деревянных заготовках.
На поворотном столе можно удерживать круглую заготовку максимальной длиной 51 дюйм и диаметром около 8 дюймов.
Artist.TGV оснащен рабочей головкой типа Т2+2. T2+2 означает, что он имеет два шпинделя, и каждый шпиндель может вращать два режущих инструмента в противоположных направлениях.
Фрезерная головка оснащена электрическими шпинделями мощностью 10 л.с. с цангой ER32 для удержания режущего инструмента, а независимые электронные инверторы регулируют скорость вращения шпинделей.
Последние мысли
3-осевые станки с ЧПУ имеют простые операции и являются основной формой обработки с ЧПУ.
Добавление оси вращения вокруг осей X, Y и Z увеличивает скорость производства и позволяет станку с ЧПУ обрабатывать различные формы для обработки.
Однако добавление осей вращения также увеличивает сложность конструкции и управления операцией обработки.
Хотя 5-осевая обработка с ЧПУ широко используется для производства деталей сложной формы и угловых элементов, 6-осевая обработка с ЧПУ является благом для обрабатывающей промышленности, поскольку обеспечивает молниеносную скорость, производительность, точность и эффективность.
Технология 6-осевой обработки с ЧПУ постоянно развивается и в ближайшем будущем будет широко использоваться в крупномасштабных производственных отраслях.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Можете ли вы предложить недорогое программное обеспечение контроллера ЧПУ для 6-осевой обработки с ЧПУ?
Вы можете использовать программное обеспечение контроллера ЧПУ UCCNC. Он прост в использовании и безотказно работает с 6-осевой обработкой с ЧПУ. Это программное обеспечение будет стоить вам около 60 долларов.
Каковы ограничения 6-осевой обработки с ЧПУ?
6-осевая обработка с ЧПУ — очень сложная операция, требующая для работы опытного и умелого оператора. Проектирование и управление процессом 6-осевой обработки включают ряд переменных, что увеличивает общую сложность процесса. Кроме того, 6-осевые станки с ЧПУ сравнительно дороги и поэтому ограничены только высокотехнологичными промышленными приложениями.
Какие операции может выполнять 6-осевой станок с ЧПУ?
6-осевая обработка с ЧПУ отличаются высокой универсальностью и могут выполнять практически любые операции обработки при наличии соответствующих режущих инструментов. Некоторые 6-осевые станки с ЧПУ могут вращать режущий инструмент и заготовку, что делает их комбинацией фрезерных и токарных станков.
