Cos’è la lavorazione a 5 assi?

Sommario

• Che cos’è la lavorazione a 5 assi?
• Storia della lavorazione a 5 assi
• Il processo di lavorazione a 5 assi
• Applicazioni comuni per la lavorazione a 5 assi

5-la lavorazione degli assi è un metodo di taglio avanzato che crea alcune delle parti di altissima qualità. Funziona con la tecnologia a controllo numerico computerizzato (CNC). Mentre in precedenza riservato solo ai produttori con il budget più alto, la lavorazione a 5 assi ha percorso una lunga strada ed è ora comunemente disponibile per il resto del mondo manifatturiero.

I mulini e le macchine a 5 assi sono utilizzati pesantemente nelle applicazioni aerospaziali e possono tagliare anche i modelli più complessi. Essi possono anche offrire miglioramenti di efficienza per i prodotti che possono solo bisogno di lavorazione a 3 assi. In qualsiasi modo si scelga di utilizzarlo, una lavorazione a 5 assi di successo può avere vantaggi significativi per le operazioni di produzione.

5-la lavorazione degli assi funziona secondo gli stessi principi della scultura. Prendi un grosso blocco di materiale e rimuovi l’eccesso con uno strumento da taglio, pezzo per pezzo, finché non rimane solo l’oggetto finale. Questo processo è sottrattivo, al contrario di qualcosa di additivo come la stampa 3D, che aggiunge materiale a una base.

Molte macchine CNC operano su tre assi, con un asse X, un asse Y e uno Z per il movimento della macchina. In una macchina a 5 assi, hai ancora questi tre, ma anche due di essi ruotano, aggiungendo un asse A e B. Questo design consente loro di completare molti movimenti simultanei per realizzare disegni lisci o intricati. La configurazione degli assi rotanti e statici può variare da macchina a macchina.

La lavorazione CNC a 5 assi è rapida ed efficiente, offrendo un approccio “one and done”. In una macchina a 3 assi, è necessario ruotare manualmente la parte tra le passate in modo che l’utensile da taglio possa accedere a tutte le facce. Una macchina a 5 assi lo farà per te. Può girare il pezzo e raggiungere tutte le sue facce in una volta sola. Consente inoltre di realizzare progetti più complicati con questa vasta gamma di movimenti e puoi contare sulla macchina per ruotare automaticamente gli strumenti utilizzati.

A causa della maggiore complessità del macchinario, avrete bisogno di computer-aided design (CAD) e computer-aided manufacturing (CAM) software con funzionalità a 5 assi, ma questo è comune. Evitare le collisioni diventa anche una preoccupazione, dal momento che ci sono più angoli per lo strumento di lavorare in.

Storia della lavorazione a 5 assi

Che ci crediate o no, le macchine multiasse sono state utilizzate con quattro o 12 assi prima ancora che il CNC fosse sviluppato. Queste macchine erano azionate con leve su piastre a camme e venivano utilizzate per controllare i movimenti dell’utensile, della tavola e della rotazione, nonché per bloccare i dispositivi. Anche se grandi e ingombranti, queste macchine multiasse manuali erano adatte alla produzione di massa. Erano anche il precursore delle macchine a 5 assi che conosciamo oggi.

Le prime macchine a controllo numerico (NC) sono state costruite negli anni ‘ 40 e il nastro punzonato era ciò che le correva. Sono stati sviluppati da John T. Parsons e Frank Stulen, di Traverse City, Michigan. Parsons possedeva Parsons Corp. e si avvicinò con l’idea iniziale mentre si lavorava su parti di elicotteri che avevano bisogno di specifiche, strutture complesse. Stulen ha anche ricevuto la National Medal of Technology and Innovation nel 1985 per il suo lavoro sulla macchina.

Sono state incorporate ulteriori caratteristiche della tecnologia NC sviluppata negli anni successivi e dei controlli informatici. Le macchine NC si sono rapidamente sviluppate in macchine CNC e hanno guadagnato così tanta popolarità che sono stati creati molti linguaggi di programmazione diversi e hanno dovuto essere ordinati. G-code è il linguaggio di programmazione comunemente usato oggi.

I sistemi di post-elaborazione sono stati un altro progresso significativo. I programmi CAD creerebbero i disegni che un programma CAM avrebbe mappato in percorsi utensile e movimento della macchina. Il sistema di post-elaborazione convertirebbe i risultati CAM in un codice che potrebbe essere letto dalla macchina specifica che era in uso. In breve, un post-processore traduce i dati di un sistema CAM nel codice G che la macchina CNC può leggere. Questo sviluppo ha permesso di leggere il disegno di una CAMMA da qualsiasi macchina necessaria e ha aggiunto versatilità e facilità d’uso all’intera operazione.

Poiché i prezzi dei computer sono diminuiti negli anni ’60 e’ 70, le macchine CNC sono diventate sempre più convenienti. Ora, più che il meglio del meglio potrebbe permettersi una macchina a 5 assi. L’avanzamento dei sistemi a camme ha consentito anche agli operatori meno esperti di eseguire la macchina e ha reso possibile l’utilizzo da parte di non esperti. Combinato con la mancanza di una necessità di riposizionamento manuale dell’oggetto, il lavoro è diventato più gestibile. Una migliore automazione e qualità della produzione hanno portato più aziende ad adottare macchine CNC.

Per quanto riguarda le macchine multiasse, hanno impiegato un po ‘ di più per diventare accessibili a causa della maggiore complessità. Si trovavano principalmente solo in grandi aziende aerospaziali che avevano il budget e le conoscenze per creare i progetti specifici di cui avevano bisogno. Ora, le macchine multiasse sono comuni in qualsiasi officina.

Ma questo è uno sviluppo più recente. le macchine a 5 assi erano effettivamente nella lista di controllo del commercio del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti fino al 2009. Il DoD li considerava tecnologia avanzata e una questione di sicurezza nazionale, quindi la loro esportazione era regolamentata.

I progressi nel software e nella tecnologia hanno permesso alle macchine a 5 assi di diventare convenienti e più facili da usare. Poiché le macchine a 5 assi sono diventate più comuni, è diventata necessaria anche l’educazione su di esse. Le università hanno visto il ruolo che le macchine a 5 assi svolgono nella forza lavoro. Educare i loro studenti su di esso dà loro un vantaggio sostanziale e aiuta i futuri datori di lavoro a ridurre i costi di formazione extra.

I costi di formazione per i dipendenti sono un fattore significativo da considerare quando si passa alla lavorazione a 5 assi. Operatori di macchine qualificati sono un must per qualsiasi applicazione a 5 assi. Senza dipendenti addestrati, rischi di non essere in grado di creare le parti complesse di cui i tuoi clienti hanno bisogno, per non parlare del funzionamento dei macchinari in primo luogo. Inoltre, senza la knowledge base presente, una macchina a 5 assi non viene utilizzata al massimo delle sue potenzialità. Potresti perdere i risparmi sui costi in termini di riduzione del lavoro, miglioramenti della qualità e procedure di automazione.

Per quanto riguarda il suo futuro, la lavorazione a 5 assi non sembra andare da nessuna parte. Solo di recente ha guadagnato popolarità in applicazioni meno specializzate e i suoi benefici sono diffusi, anche su lavori a 3 assi. Queste macchine stanno diventando comuni in qualsiasi ambiente di negozio.

Il processo di lavorazione a 5 assi

Come detto, la macchina a 5 assi ha due assi in più rispetto alla sua controparte tradizionale. Il “cinque” si riferisce al numero di direzioni che l’utensile da taglio può spostare. I due extra consentono una rotazione e movimenti avanzati per trovare la migliore connessione tra l’utensile da taglio e il materiale. In particolare, questa operazione simultanea offre anche la possibilità di elaborare fino a cinque facce della parte in un solo passaggio. Ben il 60% delle parti prodotte nei negozi CNC richiede una lavorazione su cinque lati, rendendo questo approccio sempre più popolare.

Rispetto a una macchina a 3 assi, il processo di una macchina a 5 assi offre diversi vantaggi, tra cui:

• Tempi di consegna più brevi: una macchina a 5 assi richiede meno riposizionamento manuale, in quanto può spostare il pezzo da sola. Può anche muoversi in modi più efficienti e trovare angoli migliori per aumentare l’efficienza del processo di taglio. Questi fattori ti permettono di finire la tua parte in meno tempo.
• Maggiore precisione: I cinque assi di movimento offrono molta più precisione di un processo a 3 assi. Qualsiasi dettaglio complesso o intricato è più veloce e preciso e il prodotto finito è sicuro di rispettare le specifiche di qualità e prestazioni.
• Utensili da taglio più corti: Con la gamma di movimento nelle macchine a 5 assi, è possibile utilizzare frese più corte. Questi riducono le vibrazioni che spesso si verificano in tagli più profondi in una macchina a 3 assi. Questo non solo offre una finitura più liscia sulla superficie, ma consente anche velocità di taglio più elevate senza pressioni eccessive.
• Nuove opportunità di business: una macchina a 5 assi può benissimo creare maggiori opportunità per prodotti e servizi che è possibile fornire ai clienti. La versatilità di questo metodo può aprire nuove porte per il tuo business.

Esistono diversi tipi di progettazione per macchine a 5 assi che creano diverse combinazioni di assi rotanti. In una macchina verticale, gli assi X e Y seguono il piano orizzontale, con Z in verticale. Le macchine orizzontali commutano l’asse Z e Y.

La movimentazione dei cinque assi può variare a seconda delle macchine e dei produttori. Possono utilizzare teste girevoli, tavoli rotanti o tavoli a perno, tra le altre caratteristiche. Ci sono vantaggi per ogni tipo di dispositivo. I diversi tipi di macchine a 5 assi variano nel punto in cui posizionano i loro assi di rotazione: possono essere entrambi nella tabella, nell’utensile o uno in ciascuno:

• Perno o macchina da tavolo. Questo sposta il tavolo per raggiungere la sua gamma e ha la capacità di contenere pezzi con un volume molto più grande. Consente inoltre migliori capacità di sottosquadro, poiché si hanno più di 90 gradi di rotazione in almeno un asse. La tabella perno utilizza un asse A per spostarsi attorno all’asse X e un asse C per ruotare attorno all’asse Z.
• Girevole-ruotare la macchina. Questo sposta la testa e il fuso attorno al tavolo. È in grado di contenere parti molto più pesanti poiché il tavolo non si muove nello stesso modo di una macchina in stile perno. Una macchina girevole-ruota offre maggiore versatilità e accesso, in quanto ha meno interferenze dell’utensile. Una macchina girevole ruota l’asse B attorno all’asse Y e l’asse C attorno all’asse Z.

Come per molte selezioni di utensili, la migliore configurazione della macchina a 5 assi dipende da come verrà utilizzata.

Un altro aspetto di questa equazione è 3+2, o lavorazione posizionale a 5 assi. In questo tipo di lavorazione, gli azionamenti rotativi sono bloccati, lasciando gli altri assi a fare il lavoro. Questo approccio è separato dalla lavorazione a 5 assi perché non sposta continuamente le parti l’una con l’altra. la lavorazione 3+2 consente di utilizzare uno strumento di taglio più corto e rigido perché la testa del mandrino può essere avvicinata al pezzo senza rischio di collisione. Gli utensili più corti portano anche a velocità più elevate, offrendo una finitura superficiale eccezionale. Bloccare qualsiasi asse può anche aggiungere stabilità al progetto. La lavorazione 3+2 richiede meno codice pur essendo più accurata. Per le parti senza contorni o bordi particolarmente dettagliati, un approccio a 3+2 assi può funzionare bene.

Applicazioni comuni per la lavorazione a 5 assi

Sebbene le macchine a 5 assi fossero precedentemente riservate solo ai mercati aerospaziali, ora sono in una varietà di settori.

È possibile utilizzare una macchina a 5 assi ovunque sia presente una macchina a 3 assi per una maggiore efficienza e una finitura più liscia. Fornisce cicli più brevi e richiede meno riposizionamento manuale o cambio di utensili. In una macchina a 3 assi, l’operatore deve riposizionare il materiale in modo che l’utensile possa raggiungere tutte le sue facce. Questo passaggio può aprire il processo fino a problemi di errore umano e allineamento. Una macchina a 5 assi lo rimuove, fornendo un facile accesso a tutti i lati.

Il software CAD e CAM per macchine a 5 assi può essere incredibilmente avanzato. Essi forniscono una miriade di opzioni di programmazione e spesso includono prevenzione delle collisioni e post-processori per una semplice connessione a una macchina. Con una corretta configurazione, è anche possibile utilizzare questi programmi per la lavorazione” lights-out”, in cui viene lasciato incustodito.

5-la lavorazione degli assi può essere utilizzata per forme 3D complesse, nonché per eseguire lavorazioni tradizionali su superfici dispari o inclinate. Alcune industrie comuni che fanno uso di lavorazione a 5 assi includono:

• Aerospaziale: questo gigante CNC si avvale della capacità di lavorazione a 5 assi di realizzare forme lisce e bordi sagomati. Le applicazioni aerospaziali sono particolarmente uniche e geometricamente complesse, e il livello di dettaglio che si può ottenere da una macchina a 5 assi è incommensurabilmente prezioso-così come la sua capacità di creare tagli interni. Un altro vantaggio per il mercato aerospaziale è che una parte non ha bisogno di essere riposizionata ad ogni passaggio. L’utilizzo di macchinari a 5 assi consente di rimanere il più precisi possibile completando una parte in un solo passaggio.
• Medico: la lavorazione a 5 assi può offrire vantaggi ai produttori di apparecchiature mediche. L’alta precisione che offre può aiutare la produzione di dispositivi, impianti e altre attrezzature nel rispetto di rigorosi standard sanitari. Questi prodotti sono piccoli, con dettagli complessi e una macchina a 5 assi consente di risparmiare tempo e denaro attraverso processi più efficienti e una produzione accurata.
• Militare: Componenti per attrezzature militari precise si trovano spesso anche in una macchina a 5 assi. Oltre alle loro applicazioni aerospaziali, questi possono includere parti sottomarine, pale di turbine e compressori, parti di motori ad alte prestazioni, applicazioni stealth, armi intelligenti, sensori e persino armi nucleari. Anche se non tutte sono applicazioni militari, circa la metà di tutti gli acquirenti di macchine a 5 assi li acquista per contratti o progetti con il governo degli Stati Uniti.
• Apparecchiature energetiche: una macchina a 5 assi può creare parti dettagliate e specifiche che le apparecchiature energetiche richiedono. Se lavori con materiali particolarmente ruvidi e resistenti, l’utilizzo di una macchina a 5 assi può fornire stabilità al tuo spazio di lavoro, semplificando il taglio e la forma. Può anche rendere il processo più efficiente, riducendo l’usura degli strumenti.

Altre industrie che utilizzano la lavorazione a 5 assi includono l’industria alimentare e farmaceutica.

Incorpora la lavorazione a 5 assi nel tuo negozio

Sia che tu stia creando macchinari avanzati per un progetto aerospaziale di fascia alta o parti semplici per un veicolo di consumo, i macchinari a 5 assi possono migliorare il tuo flusso di lavoro. Alcuni progetti avranno bisogno delle funzionalità avanzate che i due assi extra offrono, mentre altri possono beneficiare della riduzione del lavoro e degli errori. Una macchina a 5 assi può anche aprire nuove porte a ciò che si può produrre.

Qualunque cosa ti specializzi, potresti prendere in considerazione l’utilizzo di questa tecnologia conveniente ed efficiente. Se si decide di portare macchine a 5 assi nel proprio spazio di lavoro, Astro Machine Works offre servizi di assemblaggio e collaudo, nonché assistenza alle macchine. Possiamo garantire un’integrazione fluida nel tuo negozio, in modo da non perdere tempo nella transizione e tornare a fare ciò che sai fare meglio. Contattateci oggi per saperne di più sulla lavorazione a 5 assi.