Введение
Индустрия обработки с ЧПУ постоянно внедряет инновации, чтобы заполнить функциональные пустоты, которые оставляет один станок. При этом создаются станки, которые отличаются друг от друга.
Одним из популярных новшеств в обработке является добавление движений резания. Чем больше у станка движений, тем больше возможностей и универсальности.
Ниже мы сравним разницу между 3-осевым и 5-осевым станком с ЧПУ. Мы подробно рассмотрим их преимущества и недостатки, а также различия в разных аспектах.
Что означает "ось"?
Прежде чем мы расскажем об особенностях станков, давайте сначала узнаем, что означает термин "ось". Ведь вы наверняка тоже задаетесь вопросом: "Что такое ось в станке с ЧПУ?".
Как и в большинстве других приложений, слово "ось" обозначает направление. В обработке с ЧПУ термин "ось" выражает количество движений или направлений, в которых может перемещаться режущий инструмент или заготовка. Часто станок имеет как минимум три линейные оси, обозначаемые как оси XYZ соответственно.
Ось X обозначает линейное перемещение режущего инструмента справа налево или наоборот. Ось Y выражает движение вперед-назад, а ось Z - движение сверху-вниз. В 3-осевом станке заготовка часто остается неподвижной, в то время как режущий инструмент перемещается.
Однако, помимо линейных осей, некоторые станки оснащены поворотными осями, обозначаемыми как ABC. Четвертая ось (ось A) добавляет вращательное движение вокруг оси X. В то же время ось B дополняет вращение вокруг оси Y.
Добавление поворотных осей обеспечивает более быстрый и точный процесс резки. Поскольку добавляется больше движений, режущий инструмент может обрабатывать больше сторон и углов. Это повышает гибкость и расширяет возможности станка.
Трехкоординатная обработка
Трехосевой станок с ЧПУ - это стандартный инструмент, используемый в базовых проектах изготовления. Он оснащен инструментом, который может перемещаться по осям XY и Z для глубинной резки. Другие 3-осевые станки с ЧПУ имеют подвижный стол для перемещения сверху вниз, в то время как резец ориентирован на оси XY.
Эти инструменты двигаются в линейных направлениях и ограничены несложными задачами. Трехосевые станки идеально подходят для изготовления 2D или 2,5D объектов, но редко для сложных 3D конструкций. Геометрия должна быть минимальной, если речь идет о 3D-изготовлении.
Трехосевые станки с ЧПУ лучше всего использовать для выполнения базовых функций, таких как резка кромок, сверление отверстий или нарезание резьбы. Их ограниченная подвижность также означает ограниченную производительность и возможности изготовления.
Вот наиболее распространенные типы 3-осевых станков с ЧПУ, представленные на рынке:
- Фрезерные станки с ЧПУ
- Токарные станки с ЧПУ
- Сверлильные станки с ЧПУ
5-осевая обработка
Пятикоординатный станок с ЧПУ работает по осям "XYZ плюс AB". В дополнение к стандартным линейным перемещениям добавляются два вращательных. Это позволяет станку работать со сложными и замысловатыми формами объектов.
Дополнительные движения зависят от типа 5-осевого обрабатывающего инструмента. Вы можете использовать 5-осевой станок с ЧПУ, режущий инструмент которого перемещается только по оси XYZ, но при этом имеет поворотную головку и стол между операциями. Также можно использовать станок, в котором заготовка и резец вращаются одновременно во время операции. В другом типе станков используется шпиндель, который может быть неподвижным или поворачиваться в разных направлениях.
Две дополнительные оси обеспечивают более точные и универсальные возможности. С помощью 5-осевого станка вы можете создавать сложные 3D-заготовки с еще более гладкой поверхностью.
Непрерывное фрезерование также возможно, поскольку фрезы могут следовать за кривизной конструкции. Вы можете подойти к конструкции под любым углом и отказаться от необходимости переставлять заготовки. Даже сложная 3D-заготовка может быть обработана за одну операцию.
К числу распространенных 5-осевых станков относятся:
- Фрезерные станки с ЧПУ
- Непрерывный 5-осевой станок с ЧПУ
- 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ
3-осевой станок против 5-осевого станка
Разница в количестве осей в этих машинах кажется незначительной. Однако эта простая разница разделяет их во многих аспектах. Давайте посмотрим, как 3-осевые станки сравниваются с 5-осевыми.
1. Приложение
Трехкоординатные станки с ЧПУ, безусловно, ограничены по сравнению с пятикоординатными. Это ограничивает возможности первых в работе над простыми конструкциями, не требующими дополнительных контуров или углов. Часто 3-осевые станки используются для производства простых деталей на основе плоских объектов. Они идеально подходят для выполнения таких простых задач, как сверление отверстий или обрезка кромок. Трехкоординатные станки широко распространены при изготовлении деталей для автомобильной промышленности, электроники и производства.
Для сравнения, на 5-осевых станках изготавливаются точные детали для медицинских или аэрокосмических целей. Такие станки обеспечивают более гладкую отделку и более точный результат. На этих станках можно обрабатывать сложные геометрические фигуры и детали.
2. Скорость производства
В этой категории 5-осевой станок выигрывает у 3-осевого. Ограниченное перемещение по оси XYZ в 3-осевом станке приводит к замедлению времени выполнения операций по изготовлению. Это не только ограничивает скорость, но и требует смены инструмента между операциями. Кроме того, необходимо вручную перемещать заготовку, поскольку стол не поворачивается.
Все эти несоответствия не являются проблемой для 5-осевых станков. Дополнительное перемещение не только увеличивает скорость, но и исключает смену инструмента. Вы можете вставить заготовку и позволить станку автоматизировать большую часть работы.
3. Техническое обслуживание
В машиностроении действует правило: чем сложнее станок, тем сложнее его обслуживать. Обслуживание 3-осевых станков требует меньше усилий, поскольку это более простые инструменты. Благодаря меньшему количеству движущихся частей и более компактной конструкции 3-осевой станок не нуждается в дополнительных мерах для поддержания работоспособности.
Напротив, 5-осевой станок требует более специфических мер по обслуживанию. Повышенный уровень технического обслуживания обусловлен наличием дополнительных движущихся частей и сложной конструкцией. Из-за большего количества движений во время работы детали больше подвержены износу.
4. Эффективность
Без сомнения, обе машины являются эффективным оборудованием. Они эффективно работают в своих областях применения. Но 5-осевые станки обладают большей функциональной гибкостью. Они могут выполнять больше, чем основные функции 3-осевого станка, с лучшим качеством.
Работа на 5-осевом станке также экономит время, так как требует меньше ручного вмешательства. Смена инструмента сокращается благодаря интегрированным движениям. Вы можете завершить обработку заготовки за одну операцию без перестановки инструмента или объекта.
5. Стоимость
Еще один фактор, вызывающий значительный разрыв между ними, - общая стоимость. От покупки до программирования и эксплуатации - разница в стоимости очень велика.
Стандартный 3-осевой станок с ЧПУ может стоить около US$25,000 на US$50,000в зависимости от типа и марки. Это средняя цена покупки таких машин, которая может включать или не включать стоимость программирования.
Для приобретения 5-осевого станка с ЧПУ требуется не менее US$80 000. Более крупные станки и популярные бренды могут стоить более US$500 000.
Помимо первоначальной стоимости установки, вам придется оплачивать программирование и эксплуатационные расходы. Станки с ЧПУ потребляют много электроэнергии. Станок с ЧПУ мощностью 20 л.с. и производительностью 7 кВт/час может обойтись вам в $1,400 ежемесячный счет за электроэнергию.
Большинство станков включают стандартный набор инструментов. Вы понесете дополнительные расходы, если вам понадобятся более специфические инструменты, не входящие в комплект. Наконец, необходимо учитывать и расходы на техническое обслуживание. В конечном итоге 5-осевые станки с ЧПУ обойдутся вам в более значительную сумму.
6. Обработка
Операционные требования для 3-осевого станка с ЧПУ ниже, чем для 5-осевых станков с ЧПУ. Это объясняется сложностью управления двумя станками.
Поскольку 5-осевая система более сложная, для ее программирования и эксплуатации требуется специальное обучение и опыт. Большее количество движущихся частей также означает необходимость контроля во время работы. Поскольку 3-осевой станок менее сложен, его легче запускать и эксплуатировать. Устранение ошибок в работе также является более важным и сложным для 5-осевых станков.
Заключение
Существует огромная разница между работой 3-осевого станка с ЧПУ и 5-осевого. Кроме всего прочего, эти два вида станков имеют свои отличительные особенности, которые подходят для разных областей применения.
При выборе между этими двумя видами станков главным фактором должно быть их применение. Если вам необходимо изготавливать простые детали, вам подойдет 3-осевой станок. Хотя он не обладает такой гибкостью, как 5-осевой, он подходит для таких задач.
Выбирайте 5-осевой станок только в том случае, если вы собираетесь производить более сложные детали, с которыми не справится 3-осевой. Понимание масштабов вашего производства также является ключом к выбору наиболее подходящего станка.