3-х, 4-х, и 5-и осевое фрезерование. В чем разница?
Для инженера крайне важно понимать, на каком станке будет производиться деталь, чтобы обеспечить её оптимальный дизайн. Возможно, вы не задумывались о том, какой именно ЧПУ-станок будет задействован в процессе, однако выбор оборудования напрямую влияет на сложность возможной геометрии. Так, конструктивные возможности 3-осевого, 4-осевого и 5-осевого фрезерования зависят от числа степеней свободы, с которыми могут двигаться заготовка и инструмент. Чем больше осей в движении, тем сложнее формы можно создавать. 6-осевое фрезерование находится на вершине этих возможностей, но об этом я расскажу отдельно.
3-осевое фрезерование
Данный метод фрезеровки является самым базовым: заготовка неподвижна, а шпиндель движется по осям X, Y и Z в линейном направлении.
3-осевые фрезерные станки часто используют для создания простых 2D и 2,5D деталей. Хотя теоретически можно обработать все шесть сторон детали, это требует несколько установок, что удлиняет процесс и повышает расходы. За одну установку возможна обработка лишь одной стороны детали.
Несмотря на простоту, 3-осевая обработка способна создавать довольно сложные детали, особенно при использовании высококачественного оборудования. Она идеальна для плоских профилей, сверления и нарезания резьбы вдоль одной оси. Для создания подрезов применяются фрезы с Т-образным или «ласточкиным» профилем.
Однако, когда конструкция становится сложной, 3-осевая обработка может оказаться неэффективной или попросту невозможной, тогда на помощь приходят 4- или 5-осевые системы.
Детали, которые нельзя изготовить на 3-осевых станках, обычно включают элементы, находящиеся под углом к осям XYZ. Даже плоские детали могут потребовать иной обработки, если их элементы расположены под углом.
Угловые элементы
Эти элементы обрабатываются под углом к одной из осей X, Y или Z. Например, плоская поверхность, наклонённая под углом 45° к оси X, может быть создана за счет вращения оси A.
СОСТАВНОЙ УГОЛ
Этот элемент характеризуется углами относительно двух осей. Например, поверхность может иметь наклон 45° по оси X и 30° по оси Z.
Составные угловые элементы, как и обычные угловые, не подлежат обработке на 3-осевых ЧПУ-станках.
4-осевое фрезерование
В 4-осевом фрезеровании к стандартным осям XYZ добавляется вращение вокруг оси X, известное как ось A. Шпиндель перемещается по трём координатам, в то время как заготовка может вращаться вокруг оси A. Такое расположение позволяет обрабатывать до четырёх сторон детали за одну установку.
Четырёхосевая обработка часто становится более экономичной альтернативой 3-осевой. Например, одна из деталей могла бы потребовать две установки на 3-осевом станке стоимостью 10 000 и 8800 рублей соответственно. Однако при 4-осевой обработке использовалась только одна установка за 10 000 рублей, что сократило расходы и устранило необходимость смены креплений. Это также снизило риск человеческих ошибок и позволило добиться более строгих допусков между элементами.
Существует два варианта 4-осевой обработки: индексируемая и непрерывная.
Индексируемая обработка предусматривает остановку вращения оси A на время резки. Заготовка вращается, затем фиксируется в нужной позиции для дальнейшей обработки.
Непрерывная 4-осевая обработка предполагает одновременное вращение заготовки и её обработку, что особенно полезно для создания таких сложных форм, как кулачки или спирали.
Четырёхосевая обработка даёт возможность выполнять работы с элементами под углом, что недоступно для 3-осевых систем. Однако важно понимать, что каждая установка приспособления позволяет вращение лишь вокруг одной оси. Поэтому все угловые элементы должны быть спроектированы в одной системе координат. Если это условие не соблюдается, может потребоваться несколько установок.
5-осевая обработка
5-осевые фрезерные станки с ЧПУ используют две из трёх возможных осей вращения. В зависимости от конструкции станка это могут быть оси A и C, либо оси B и C. Вращение может осуществляться за счёт шпинделя или заготовки, в зависимости от конфигурации.
Существует два основных типа 5-осевых станков: 3+2 осевые станки и непрерывные 5-осевые системы.
Станки с 3+2 обработкой позволяют вращать заготовку под любым углом к инструменту. Однако это делается пошагово, и одновременно вращать две оси невозможно. Такой метод применяют для обработки сложных трёхмерных форм. В отличие от этого, непрерывные 5-осевые системы обеспечивают одновременное вращение двух осей и движение инструмента по координатам XYZ, что позволяет обрабатывать ещё более сложные детали.
Непрерывная 5-осевая обработка даёт возможность создания сложнейших 3D-геометрий, включая как угловые, так и изогнутые поверхности. Это открывает возможности для создания деталей, которые раньше можно было произвести лишь методом формования.
5-осевые станки значительно расширяют возможности проектировщиков при создании сложных трёхмерных объектов. Знание того, как использовать потенциал 5-осевой обработки, даёт конкурентное преимущество. Если ваша конструкция требует применения 5 осей, используйте это по полной! Какие ещё функции вашего изделия могут извлечь выгоду из этого?
