Вход в личный кабинет | Регистрация
Реклама | Наши ссылки | Обратная связь

Пяти-осевая обработка в современных реалиях. За и против. Что выбрать?

Рынок металлообрабатывающего оборудования трансформируется особенно активно в последние год-полтора. В основном это вынужденная подстройка под возможности производителей и поставщиков оборудования, инструмента. Но основные тренды в запросах производственников остаются прежними: нужны станки и технологии, обеспечивающие максимальную производительность, скорость и точность, особенно при обработке сложных по форме и высокоточных деталей, необходима возможность выполнить полную обработку большинства поверхностей детали за один установ, от одной базы, сокращая тем самым, время машинного цикла, обеспечивая при этом не только более высокую точность размеров и чистоту поверхности, но и увеличивая срок службы инструмента. Кроме того, в период острого дефицита высококвалифицированного инженерно-технического персонала заводы ищут возможность снижения влияния так называемого человеческого фактора на результат работы. Все эти факторы оптимально объединяются именно в 5-осевых станках. Поэтому спрос на такое оборудование выше с каждым годом, а предложения сегодня ограничены. Что делать в сложившейся ситуации?

Немного об истории 5-осевой обработки
Изначально человек больше думал над тем, как упростить привод станка. Постепенно ручные и педальные приводы заменила энергия воды, которая обеспечивала вращение заготовки с необходимой скоростью. В XVIII-XIХ веках металлообработка получила наибольшее развитие благодаря промышленной революции. Стимулом к совершенствованию металлообработки в 20 веке стали войны. Созданные тогда технологии, с успехом используются до сих пор. Многие годы разработчики станков стремились к повышению их производственной эффективности и точности. И во второй половине 20 века наметился прорыв, хотя по началу даже рассмотрение возможности согласованно управляемых одновременных движений детали и инструмента было сродни фантастике. Как мы знаем, фантастика всегда становится реальностью: сначала это призматические детали, цапфы, поворотные столы, а позже полноценные варианты вращения вокруг каждой из осей декартовой системы координат с помощью приводов станка или оснастки. По мере развития технологий и аппаратного обеспечения, функции становились все проще, что делало 5-ти осевую технологию обработки более доступной. Все больше машиностроителей сегодня ищут для своего производства именно 5-осевое оборудование с ЧПУ для высокоэффективной и высококачественной обработки.

Что важно знать о 5-осевой обработке?

Пятиосевая обработка деталей на станках с ЧПУ имеет ряд безусловных преимуществ. К ним относят:

 наличие возможности технологической обработки деталей сложной конфигурации за один установ;
 значимое снижение временных затрат на обработку деталей, особенно в крупносерийном производстве;
 высокую производительность;
 высокое качество создаваемых деталей, точность обработки;
 быструю окупаемость оборудования;

Если не вдаваться в частности (гексаподы, параллельная кинематика и т.п.), то существует два основных вида пяти-осевой обработки: позиционная и непрерывная.

При позиционной пятиосевой обработке (она также известна как обработка «3+2») шпиндель или стол поворачивается в ряд дискретных положений, а обработка ведется, как комплекс операций в несколько установов. Для такой обработки могут быть использованы два различных типа станков:
 со свободной ориентацией шпинделя (все степени свободы обеспечиваются движениями шпинделя)
 с жесткой ориентацией шпинделя и поворотным механизмом, удерживающим заготовку (две дополнительные оси обеспечиваются за счет наклона и/или поворота закрепленной детали)
Несмотря на то, что в управляющей программе необходимо точно «увязать» большое количество рабочих органов станка и соотнести их взаимное движение, при позиционной пятиосевой обработке программирование является сравнительно простым для обоих типов станков. Как только для каждой операции определена рабочая плоскость, базы, то программирование обработки фактически становится аналогичным трех осевой обработке. Схема 3+2 хороша для высокоскоростной обработки, в т.ч. и при силовом резании. Кроме того, небольшие вылеты инструмента позволяют эффективно выполнять обработки отверстий и пазов в полостях, в наклонных стенках, что бывает очень важно для точной обработки деталей сложной конфигурации. Так же позиционная 5-осевая обработка позволяет оптимизировать время при сверлении отверстий. Это может показаться простой задачей по сравнению со сложностью комплексной механообработки выступов или впадин, но сверление серии отверстий под различными пространственными углами — дело чрезвычайно трудоемкое. Если применяется трех-осевой станок, то для каждого отверстия нужно использовать отдельный установ. Это не только требует дополнительных временных затрат, но и значительно увеличивает вероятность ошибки оператора при большом количестве установов. А при пяти-осевой обработке шпиндель просто ориентируется по заданной оси и сверление выполняется очень быстро. Таким образом, если требования к деталям не являются сверх высокими, а требуется только более удобное позиционирование, то схема 3+2 будет вполне приемлемым вариантом. Конечно она полностью не может заменить непрерывную 5-осевую обработку, но опыт показывает, что для производственников эксплуатация такого оборудования является неким промежуточным этапом в переходе на полноценное 5-осное оборудование.

При непрерывной пяти-осевой обработке может происходить одновременное движение детали и инструмента по всем пяти степеням свободы. При этом конечно увеличивается скорость обработки, появляется возможность получения сложных криволинейных поверхностей быстро и точно. Основная задача для программиста—это убедиться, что не случатся столкновения инструмента с элементами станка и детали. Один из первых методов, применявшихся для программирования непрерывной 5-осевой обработки, базировался на ориентации фрезы по нормали к обрабатываемой поверхности. У данного метода есть некоторые недостатки. Во-первых, фрезерование по нормали к обрабатываемой поверхности требует, чтобы головка станка проходила большее расстояние, чем это необходимо при обработке выпуклой поверхности при трех-осевом фрезеровании, что увеличивает время обработки. Также может случиться, что расположение фрезы по нормали к поверхности будет невозможно из-за ограничений самого станка либо это приведет к столкновению элементов станка с обрабатываемой деталью. Во-вторых, ориентация фрезы по нормали к поверхности означает, что обычно используется лишь небольшая часть режущей поверхности фрезы. В результате ресурс инструмента снижается. К тому же скорость резания осевой зоны фрезы меньше, чем наружной, поэтому производительность удаления материала фрезой со сферическим наконечником при таком методе будет сравнительно низкой. И в этой ситуации важно уже не просто наличие возможностей у станка, позволяющих получить те самые 5 степеней свободы, а искусство программирования. И для некоторых производств, действительно может стать серьезным ограничением именно неспособность эффективно разрабатывать управляющие программы, помогающие максимально использовать весь потенциал прогрессивных обрабатывающих центров и режущего инструмента. Сейчас, в связи с развитием CAM-систем, это ограничение может быть минимизировано. Но при условии, что заказчики готовы осваивать и внедрять не только оборудование, но и программные инструменты в области разработки управляющих программ.

Таким образом, технология пятиосевой обработки деталей на станках с ЧПУ имеет множество достоинств, но и некоторые ограничения. Выбор схемы обработки и, соответственно, станка зависит главным образом от требований, предъявляемых к деталям и заготовкам. При более сложной геометрической форме и жёстким требованиям к точности, конечно, потребуется 5-осное оборудование с возможностью непрерывной обработки. Тем более, что такие станки постепенно становятся более доступными. Предприятие, оснащённое ими, может выполнять практически любые заказы быстро и эффективно.

Мы рекомендуем. Подберите оптимальное решение для вашего производства

При всех сегодняшних ограничениях по импорту оборудования есть некоторые марки металлообрабатывающего оборудования, которые с успехом поставляют в нашу страну пяти-осевые обрабатывающие центры с ЧПУ. Наши специалисты протестировали некоторые из них, чтобы убедительно показать и рассказать нашим заказчикам о всех тонкостях работы, а также рекомендовать именно надежные и правильные решения в области пятиосевой металлообработки. Вот они:
PRIMINER
Компания PRIMINER - основана в 2001 году командой технических специалистов, имеющих 20 летний опыт в области станкостроения. Сегодня PRIMINER является одним из самых динамично развивающихся производителей обрабатывающих центров в мире, качество которого известно на 5 континентах. Штаб квартира находится в г. Ноймюнстере, Германия. Завод расположен в провинции Гуандун (Китай), в городе Дунгуань.

Пятиосевые высокоскоростные портальные обрабатывающие центры с поворотным столом серии U и C подходят для высокоскоростной 5-осевой обработки, включая обработку сложных пресс форм, деталей аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности. Модель U500 имеет жесткую портальную конструкцию и двойные ШВП, что обеспечивает жесткость при обработке тяжелых заготовок. С500 в свою очередь имеет компановку колонного типа.

Технические характеристики U500 С500
Размер стола мм Ø500 Ø500 x 400
Макс. вес заготовки кг 500 255
Скорость шпинделя мин-1 20 000 (HSK-A63) 12 000 (BBT-40)
Мощность двигателя кВт 20/24 9/22
Система ЧПУ Sinumerik 282D: Кинематика 4+1
GSK: 5-осевая непрерывная обработка

Пятиосевые высокоскоростные портальные обрабатывающие центры серии GT-5X – высокоскоростные портальные обрабатывающие центры для 5-осевой обработки применяются в производстве для сверхвысокоскоростной и высокоточной обработки крупногабаритных и
тяжелых деталей.

Технические характеристики GT18-5X GT320-5X GT428-5X
Размер стола мм 1800 x 1400 3300 × 1700 4000 × 2400
Макс. вес заготовки кг 6000 10000 12000
Скорость шпинделя мин-1 24000 12000
Мощность двигателя кВт 42/56.7 50/61
Система ЧПУ Sinumerik 282D: Кинематика 4+1
GSK: 5-осевая непрерывная обработка

TAIWAN MACHINE TOOL (TMT)
Корпорация TAIWAN MACHINE TOOL CO., LTD (Тайвань) была основана в 1978 году. Основным профилем деятельности является разработка и производство современного металлорежущего оборудования с ЧПУ. С начала и на протяжении всего периода деятельности основными приоритетами для корпорации ТМТ являются развитие производства и удовлетворенность конечных пользователей оборудования.

Пятиосевые фрезерные обрабатывающие центры серии TG компактны и созданы для 5-ти осевой обработки малоразмерных изделий широкой номенклатуры. Жесткая структура станка на основе портальной компоновки гарантирует высокую производительность и точность.
Технические характеристики TG-250 5AX TG-350 5AX
Размер стола мм 250 х 2 шт 350
Макс. вес заготовки кг 100 80
Скорость шпинделя мин-1 10000
Мощность двигателя кВт 5.5/7.5
Ускоренные перемещения X/Y/Z м/мин 48/48/48

BFW
Один из крупнейших станко-производителей Индии. На текущее время занимает лидирующие позиции на мировом рынке в области производства токарного и фрезерного оборудования. История станкостроительной компании насчитывает более 50 лет. Начинался завод в 1961 году с небольшого предприятия, созданного совместно с Германией, а на сегодняшний день является флагманским предприятием индийского холдинга Kothari Group.

Вертикальные фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ с подвижной колонной разработаны для пятиосевой обработки(4+1). Технологии на основе такого оборудования обеспечивают наиболее прогрессивные способы получения высокоточных деталей для аэрокосмической отрасли,
энергетики, приборостроения и др. Эффективное сочетание динамики и жесткости этих станков отвечает всем требованиям при обработке различных материалов, включая сложно обрабатываемые. Жесткая станина и особый инновационный конструктив обеспечивает
успешные результаты эксплуатации оборудования при тяжелых режимах резания, позволяют добиться наилучших показателей качества поверхности и обеспечивают приличный ресурс оборудованию.
Станки могут быть поставлены в серийном исполнении или специально укомплектованы для индивидуальных решений. Благодаря возможности создания различных вариантов исполнений, станки идеально подходят для создания на их базе автоматизированных производственных
решений (ячеек, линий, комплексов).
Основные особенности BFW-станков:
• широкий размерный ряд для различных материалов и разнообразных условий эксплуатации;
• станина и колона станка отлиты с усиленными рёбрами жёсткости, что повышает точность и жесткость конструкции;
• высококачественные роликовые направляющие обеспечивают точные перемещения рабочих органов;
• различные варианты шпинделей: фиксированный шпиндель, поворотный шпиндель (ось В), поворотно- наклонный шпиндель (оси А, С) значительно расширяют функциональность оборудования;
• широкий диапазон фиксированных столов позволяет устанавливать дополнительные поворотные столы и планшайбы различных размеров, увеличивая много-вариантность эксплуатации оборудования

Технические характеристики От До
Размер стола мм 1500 x 635 5500 x 835
Макс. вес заготовки кг 1000 5500
Скорость шпинделя мин-1 4500 10000
Мощность двигателя кВт 7,5 22
Хвостовик инструмента ВТ40 / ВТ50 / HSK

VISION WIDE
Vision Wide Tech Co., Ltd. (Тайвань) основана в 1999 году. Продукция компании быстро заслужила
признание благодаря высоким технологиям производства, хорошо организованному внедрению научных разработок, тщательному контролю качества, талантливому маркетингу, а также своевременному оказанию сервисной помощи. Политика Vision Wide основана на сочетании разумной цены и высокого качества.

NF/HF серия фрезерных обрабатывающих центров с ЧПУ для 5-тисторонней обработки. Самая широкая серия бренда по числу различных типоразмеров станков (более 50). Станки могут быть укомплектованы поворотными угловыми головками для 5-тисторонней обработки деталей за 1 установ. Станки оснащены роликовыми направляющими качения по осям X и Y, по оси
Z доступны как направляющие качения, так и скольжения. Опционально доступны шпинделя различной мощности и различные типы голов. Средние станки серии имеют обозначение NF, более крупные HF.
N
Технические характеристики От До
Размер стола мм 3000 x 2050 10000 x 3500
Макс. вес заготовки кг 13000 36000
Скорость шпинделя мин-1 4000 10000
Мощность двигателя кВт 15/18.5 30/37
Ширина портала мм 2400 4000
F-3023/ NF-3030 NF-4023/ NF-4030 NF-5023/ NF-5030
SF серия высокоскоростных фрезерных обрабатывающих центров для 5-тисторонней обработки
Серия отличается высокоскоростным шпинделем и высокими значениями подач по осям, при этом может быть укомплектована поворотными угловыми головками для 5-тисторонней обработки деталей за 1 установ. Станки оснащены роликовыми направляющими качения по осям X и Y, по оси Z доступны, как направляющие качения, так и скольжения.

Технические характеристики От До
Размер стола мм 2000 x 1500 4000 x 1800
Макс. вес заготовки кг 8000 12000
Скорость шпинделя мин-1 6000 12000
Мощность двигателя кВт 18.5 22
Ширина портала мм 1700 2100


Безусловно, это не все варианты оснащений высокотехнологичными машинами для обработки металла, это лишь некоторые из них. Существует множество вариантов пятиосевых станков с ЧПУ – каждый станок служит своей собственной цели, решает свои поставленные задачи и имеет уникальные преимущества для конкретных операций. Вот почему важно обсудить ваши проекты с профессионалами и сделать правильный выбор. Несмотря на ограничения рынка, специалисты выбор есть. В «Пумори-инжиниринг инвест» всегда найдут наиболее оптимальные решения ваших конкретных задач. Экспертные решения задач машиностроения от Пумори сделают ваше предприятие устойчивее, а производство конкурентоспособнее.


Источник: Собственная информация
Учетная запись: Пумори-инжиниринг инвест
Дата: 13.09.23

Фотогалерея статьи


Ещё статьи









Реклама | Статьи

  Пожалуйста подождите...