4-осевая обработка: изготовление прецизионных деталей на заказ.

Технология многоосевой обработки широко используется в современных цехах обработки на станках с ЧПУ. Четырехосевая обработка — одна из таких технологий. Но подходит ли ваша деталь для этой обработки? В конце концов, различные технологии многоосевой обработки напрямую влияют на стоимость обработки. Прочитайте это руководство, чтобы понять, что такое четырехосевая обработка, какие станки подходят для ваших деталей.

Что такое 4-осевая обработка?

Четырехосевая обработка — это передовой тип обработки на станках с ЧПУ. Она имеет дополнительную вращательную ось, которая вращается вокруг оси X. Четырехосевой станок позволяет инструменту свободно перемещаться в трехмерном пространстве, вращаясь вокруг оси A. Это обеспечивает доступ с нескольких сторон. Поскольку четырехосевая обработка не требует частого ручного позиционирования, она минимизирует ошибки выравнивания. Таким образом, криволинейные поверхности, угловые элементы, канавки и пазы могут быть легко изготовлены за одну установку. Четырехосевая обработка также идеально подходит для осесимметричных геометрических форм.

Сколько осей в станке с ЧПУ?

Наиболее распространенный тип станков с ЧПУ имеет всего 3 оси. Однако, как правило, более совершенные станки с ЧПУ имеют больше осей. Например, 4-осевые станки имеют 4 оси. В руководствах по наведению мы представили следующее: Различия между 3-осевой и 5-осевой обработкойДавайте сравним их с 4-осевой обработкой.

Какие типы 4-осевых станков с ЧПУ различаются по конструкции?

Четырехосевые станки с ЧПУ бывают нескольких типов. Их классификация основана на конструкции и ориентации. Каждый тип имеет свои области применения. Производители станков с ЧПУ выбирают типы станков, исходя из своего бюджета, занимаемой площади и сложности конструкции.

Вертикальные 4-осевые фрезерные станки с ЧПУ

Вертикальные 4-осевые станки с ЧПУ — наиболее распространенный тип. Они компактны и недороги. Их отличительной особенностью является вертикальный шпиндель и поворотный стол. Обычно они используются для обработки призматических деталей со следующими характеристиками:

• Плоские поверхности
• Внешние профили
• Карманы
• Боковые отверстия

Это объясняется тем, что четвертая вращательная ось позволяет поворачивать заготовку для обработки различных сторон.

Горизонтальный 4-осевой фрезерный станок с ЧПУ

Аналогично вертикальным 4-осевым станкам с ЧПУ, горизонтальный тип имеет горизонтальный шпиндель и поворотный стол. Благодаря своей ориентации, горизонтальные 4-осевые станки с ЧПУ могут обрабатывать заготовки больших размеров. Они подходят для обработки деталей со следующими характеристиками:

• Многослойная обработка поверхностей
• Глубокие полости
• Необходимо удалить большое количество материала.

По сравнению с вертикальными 4-осевыми фрезерными станками с ЧПУ, этот фрезерный станок с ЧПУ лучше подходит для удаления стружки из глубоких полостей.

4-х осевой токарный станок с ЧПУ

Четырехосевые токарные станки объединяют операции токарной и фрезерной обработки в одном станке. Дополнительная четвертая ось позволяет обрабатывать симметричные относительно оси компоненты, такие как валы, фитинги, клапаны и соединители. Благодаря минимизации переналадок, эта технология четырехосевой обработки позволяет значительно сэкономить производственное время. Одна переналадка позволяет выполнить множество операций.

Типы 4-осевых станков по программированию

Четырехосевые станки также можно классифицировать по типу программирования.

Индексированные 4-осевые станки

Четырехосевые станки с индексацией также называются станками 3+1. Координаты по осям X, Y и Z позиционируют инструмент в соответствии с траекторией движения. Четвертая ось вращается для позиционирования заготовки.

Однако это вращение не происходит одновременно с операцией резки. Четырехкоординатные станки с индексацией не могут обрабатывать детали такой сложности, как на четырехкоординатных станках непрерывного действия. Но их предпочитают в основном из-за низкой стоимости и более простого программирования. Четвертая ось по-прежнему обеспечивает большое удобство. Вместо того чтобы полностью прерывать операции для повторной фиксации и регулировки, четвертая ось делает это удобно.

Непрерывные 4-осевые станки

Четырехкоординатные станки непрерывного действия обеспечивают высокую производительность обработки. Поворотный стол позволяет осуществлять непрерывное вращение в синхронизации с режущим инструментом. В результате можно легко обрабатывать сложные элементы, такие как винтовые канавки, кулачки, компоненты турбин и цилиндрические поверхности. Однако четырехкоординатная обработка непрерывного действия требует высокой сложности программирования. Кроме того, она дороже, чем четырехкоординатные станки с индексацией.

Гибридное программирование 4-осевых станков

Четырехосевые станки с гибридным программированием сочетают в себе преимущества индексированных и непрерывных станков. Для простых конструкций можно использовать индексированный вариант с более простым программированием. Для сложных поверхностей можно использовать ресурсоемкий непрерывный вариант. Четырехосевые станки с гибридным программированием обеспечивают баланс между производительностью, сложностью программирования и возможностями обработки. Таким образом, оптимизируется время цикла.

Почему стоит использовать 4-осевую обработку?

Хотя технология 5-осевой обработки более совершенна, это не означает, что ваши детали всегда должны обрабатываться именно ею. Выбор 4-осевой обработки может быть экономически выгодным решением, если этого достаточно для ваших деталей. Давайте рассмотрим ее преимущества.

Сократите время настройки

Четырехосевая обработка значительно сокращает время цикла. Вместо ручной переустановки заготовки для обработки различных поверхностей, четырехосевые станки могут автоматически вращать заготовку, позволяя обрабатывать несколько поверхностей без снятия детали. Такой подход с одной настройкой значительно экономит время, позволяя клиентам получать детали в короткие сроки.

Способность обрабатывать сложные элементы.

Четырехосевая обработка позволяет выполнять высококачественную обработку деталей сложной конструкции, таких как изогнутые поверхности, спиральные элементы, неровные канавки и т. д. Если ваша деталь представляет собой цилиндрическую деталь с непрерывными элементами, четырехосевая обработка — хороший выбор.

Улучшить точность

Поскольку 4-осевая обработка выполняет многие задачи автоматически, ошибки, связанные с ручным позиционированием, сводятся к минимуму. В отличие от 3-осевой обработки, которая всегда требует ручной регулировки положения зажима, 4-осевая обработка позволяет повысить точность, поскольку уменьшает ошибки повторного зажима. (4-осевая обработка позволяет обрабатывать несколько поверхностей заготовки за один шаг.)

Повысить продуктивность

Четырехосевая обработка повышает производительность. Она сокращает время цикла, минимизирует ошибки и максимизирует использование оборудования. Таким образом, увеличивается объем производства, снижаются затраты на рабочую силу и сокращаются сроки выполнения заказов.

Как работает 4-осевая обработка

Принцип работы 4-осевого станка с ЧПУ не сильно отличается от других станков с ЧПУ. Он создает изделие в соответствии с CAD-моделями. Все происходит автоматически. Траектории движения инструмента создаются программным обеспечением CAM. Небольшое отличие заключается в наличии поворотного стола, который обеспечивает четвертую ось. Но это небольшое отличие значительно повышает производительность.

Поворотный стол с ЧПУ-управлением

Ключевой особенностью 4-осевого станка является поворотный стол с ЧПУ. Этот поворотный стол перемещает заготовку в заданное угловое положение. Это позволяет обрабатывать как несколько поверхностей, так и цилиндрические элементы за одну установку.

Перемещения инструментов и координаты

При 4-осевой обработке инструмент следует траекториям, созданным программным обеспечением CAM. Это хорошо скоординированное движение. Инструмент может позиционироваться в координатных пространствах X, Y и Z. Поворотный стол движется синхронно с инструментом. Именно поэтому даже сложные элементы могут быть точно обработаны за короткое время.

Типичный рабочий процесс механической обработки

Как правило, обработка по 4 осям выполняется в указанной ниже последовательности шагов:

1. Конструкция детали
2. CAM-программирование
3. Настройка заготовки
4. Калибровка машины
5. Автоматическое поворотное позиционирование
6. Непрерывная обработка
7. Отделка
8. Инспекция

Требования к оснастке для 4-осевой обработки

Четырехосевая обработка предъявляет такие же высокие требования к инструменту, как и сам процесс. Ввиду уникальных эксплуатационных характеристик, четырехосевая обработка требует жестких, прочных и удлиненных инструментов. Некоторые операции даже требуют использования инструментов с различной геометрией.

Длина инструмента

Как правило, 4-осевая обработка включает в себя сложные элементы и обработку по окружности. Это обуславливает необходимость в инструменте большей длины. Фактически, следует отдавать предпочтение инструменту наименьшей длины, который может быть использован для обработки. Инструменты большей длины часто создают такие проблемы, как деформация, вибрация и дребезжание. Поэтому, когда требуются более длинные инструменты, операторы станков выбирают жесткие и прочные инструменты.

Типы и геометрия инструментов

Для 4-осевой обработки доступны различные типы инструментов. Каждый инструмент выполняет определенную функцию.

Например, шаровидные инструменты используются для обработки криволинейных поверхностей и гладких контуров. Другой пример — инструменты с закругленными углами, используемые для обработки сложных профилей. К другим распространенным типам инструментов относятся: плоские концевые фрезы, шаровидные концевые фрезы, концевые фрезы с закругленными углами, сверла и резьбофрезы.

Следует помнить об одном: только правильно подобранный инструмент обеспечит желаемые результаты. От него зависят такие важные параметры, как эффективность резки, качество поверхности, удаление стружки и срок службы инструмента.

Инструментальные материалы

Материалы для инструментов играют очень важную роль в производительности 4-осевой обработки. Как обсуждалось выше, 4-осевая обработка предполагает большой вылет инструмента, прерывистые резы и изменяющиеся направления резания. Ключевой задачей остается обеспечение жесткости и остроты инструментов. Твердосплавные инструменты являются популярным материалом для 4-осевой обработки. Они демонстрируют гораздо лучшие характеристики, чем инструменты из быстрорежущей стали (HSS). Другие варианты включают поликристаллический алмаз (PCD), керамику и кермет.

Рекомендации по проектированию деталей для 4-осевой обработки

Следование рекомендациям по проектированию на ранних этапах помогает избежать трудностей в дальнейшем. Хорошо продуманный дизайн учитывает не только функциональность, но и технологичность. Конструктивные особенности должны соответствовать возможностям 4-осевой обработки.

Подходящие геометрии

Четырехосевая обработка лучше всего подходит для изготовления вращающихся деталей. Четырехосевая обработка обеспечивает доступ с нескольких сторон. Таким образом, элементы, распределенные по окружности детали, легче изготавливать в этом процессе. Если требуется обработка с нескольких сторон, четырехосевые станки могут выполнить это за одну установку.

Неподходящие геометрические формы

Четырехосевая обработка позволяет создавать сложные формы за одну установку. Тем не менее, существуют некоторые геометрические формы, которые очень трудно изготовить. Некоторые примеры приведены ниже:

1. Глубокие подрезы, недоступные со стандартных направлений.
2. Сложные поверхности произвольной формы
3. Особенности, скрытые за структурой детали.
4. Многоугольные отверстия
5. Одновременная обработка с нескольких направлений

В вышеупомянутых сценариях может потребоваться 5-осевой станок. В противном случае, при 4-осевой обработке может потребоваться очень тщательный контроль и множество настроек.

Рекомендации по проектированию для многосторонней обработки

An эффективная конструкция деталей Это повышает производительность при одновременном снижении затрат. В этом отношении могут помочь некоторые из приведенных ниже советов:

1. Избегайте излишне больших финансовых затрат.
2. Избегайте острых внутренних радиусов.
3. Групповые характеристики, расположенные на одной стороне.
4. Распределите элементы вокруг оси вращения.
5. Оставьте зазор для перемещения инструмента.
6. Оставьте достаточно материала для зажима.

Ограничения 4-осевой обработки

В целом, 4-осевая обработка — это фантастический процесс, подходящий для самых разных типов конструкций. Однако существуют определенные ограничения, которые ограничивают использование 4-осевых станков. Понимание этих недостатков помогает принимать обоснованные решения.

Ограничения геометрии

Некоторые геометрические формы создают значительные проблемы при 4-осевой обработке. Примерами являются глубокие подрезы, скрытые полости, обратные углы и поверхности произвольной формы. Для обработки таких элементов может потребоваться 5-осевой станок.

Ограничения траектории движения инструмента

Для некоторых операций требуются инструменты с увеличенной длиной лезвия. Теоретически это вполне допустимо. Однако на практике длинные инструменты подвержены деформации и вибрации. Доступ к труднодоступным местам часто затруднен. Программирование траектории движения инструмента несколько сложнее, чем при 3-осевой обработке.

Ограничения по размеру заготовки

Иногда размеры обрабатываемой детали ограничены возможностями поворотного стола. Это особенно актуально для станков с вертикальной осью вращения. Некоторое облегчение достигается на станках с горизонтальной осью вращения. Однако их высокая стоимость может в некоторых случаях ограничивать их использование.

Требуются хорошо подготовленные операторы.

Дополнительные функции на 4-осевых станках требуют дополнительных навыков. Только хорошо подготовленные операторы могут обеспечить бесперебойную работу всего оборудования. Затем возникает проблема программирования. По сравнению с 3-осевыми станками, сложное программирование на 4-осевых станках требует больше навыков. Наличие хорошо подготовленных операторов может стать ограничивающим фактором.

Заключение

Четырехосевая обработка более эффективна, чем многократные трехосевые перенастройки, и более экономична, чем ненужная пятиосевая обработка деталей, требующих многогранных или вращательных элементов. Она обеспечивает синхронизированное вращательное движение наряду с поступательным. Это позволяет создавать детали за одну перенастройку, тогда как в противном случае потребовалось бы несколько перенастроек. Таким образом, сокращается время цикла, уменьшается количество ошибок и повышается производительность.

В компании Tuofa мы считаем, что лучшее решение не всегда является самым передовым. Сочетая 3-осевые, 4-осевые и Возможности 5-осевой обработки на станках с ЧПУ.Мы помогаем клиентам достичь оптимального баланса между точностью, эффективностью и стоимостью.

FAQ

Существуют ли 6-осевые станки с ЧПУ?

Они существуют, но встречаются крайне редко. Их используют для решения очень сложных задач.

Что такое 4-осевой станок с ЧПУ?

Это станок с числовым программным управлением, позволяющий инструменту перемещаться по трем осям. Поворотный стол вращает заготовку вокруг четырех осей.^thось.

Действительно ли 5-осевая обработка на станках с ЧПУ быстрее?

Да, это быстрее, чем 4-осевой станок. Но для генерации траектории движения инструмента для первой детали может потребоваться дополнительное время.