Vad Är 5-Axlig Bearbetning?

Innehållsförteckning

• Vad är 5-axlig bearbetning?
• historik för 5-axlig bearbetning
• 5-axlig bearbetning
• vanliga applikationer för 5-axlig bearbetning

5-Axis machining är en avancerad skärmetod som skapar några av de högsta kvalitetsdelarna. Den körs med Computer numerical control (CNC) – teknik. Medan tidigare reserverad för endast de högst budgeterade tillverkarna, har 5-axlig bearbetning kommit långt och är nu allmänt tillgänglig för resten av tillverkningsvärlden.

5-axliga kvarnar och maskiner används kraftigt i flyg-och rymdtillämpningar och kan skära även de mest intrikata mönster. De kan också erbjuda effektivitetsförbättringar för produkter som kanske bara behöver 3-axlig bearbetning. Hur du än väljer att använda den kan framgångsrik 5-axlig bearbetning ha betydande fördelar för din tillverkningsverksamhet.

5-axelbearbetning fungerar enligt samma principer som skulptur. Du tar ett stort materialblock och tar bort överskottet med ett skärverktyg, bit för bit, tills bara slutobjektet är kvar. Denna process är subtraktiv, i motsats till något additiv som 3D-utskrift, vilket lägger till material i en bas.

många CNC-maskiner arbetar på tre axlar, med en X -, en Y-och en Z-axel för maskinrörelse. I en 5-axlig maskin har du fortfarande dessa tre, men två av dem roterar också och lägger till en A – och B-axel. Denna design gör det möjligt för dem att slutföra många samtidiga rörelser för att göra smidiga eller invecklade mönster. Konfigurationen av de roterande och statiska axlarna kan variera från maskin till maskin.

5-axlig CNC-bearbetning är snabb och effektiv och erbjuder en ”one and done” – metod. I en 3-axlig maskin måste du manuellt rotera delen mellan passagerna så att skärverktyget kan komma åt alla ansikten. En 5-axlig maskin gör det åt dig. Det kan vända biten och nå alla ansikten på en gång. Det möjliggör också mer komplicerade mönster med detta breda rörelseområde, och du kan räkna med att maskinen automatiskt roterar de verktyg du använder.

på grund av maskinens ökade komplexitet behöver du datorstödd design (CAD) och datorstödd tillverkning (CAM) programvara med 5-axlig kapacitet, men det är vanligt. Kollisionsundvikande blir också ett problem, eftersom det finns fler vinklar för verktyget att arbeta i.

historia av 5-axlig bearbetning

tro det eller ej, fleraxliga maskiner användes med fyra till 12 axlar innan CNC ens utvecklades. Dessa maskiner kördes med spakar på kamplattor och användes för att styra verktygs -, bords-och rotationsrörelserna samt klämma fast fixturerna. Medan de var stora och besvärliga var dessa manuella fleraxliga maskiner väl lämpade för massproduktion. De var också föregångaren till de 5-axliga maskiner vi känner idag.

de första numeriskt styrda (NC) maskinerna byggdes på 40-talet och stansade tejp var det som körde dem. De utvecklades av John T. Parsons och Frank Stulen, av Traverse City, Michigan. Parsons ägde Parsons Corp. och kom med den ursprungliga tanken när han arbetade med helikopterdelar som behövde specifika, komplexa strukturer. Stolen fick till och med National Medal of Technology and Innovation 1985 för sitt arbete på maskinen.

ytterligare funktioner i NC-teknik som utvecklats under de följande åren och datorkontroller införlivades. NC-maskiner utvecklades snabbt till CNC-maskiner, och de fick så mycket popularitet att många olika programmeringsspråk skapades och måste sorteras igenom. G-kod är det programmeringsspråk som vanligtvis används idag.

efterbehandlingssystem var ett annat viktigt framsteg. CAD-program skulle skapa de mönster som ett CAM-program skulle kartlägga i verktygsvägar och maskinrörelse. Efterbehandlingssystemet skulle konvertera CAM-resultaten till en kod som kunde läsas av den specifika maskinen som användes. Kort sagt, en PostProcessor översätter ett CAM-systems data till G-koden som CNC-maskinen kan läsa. Denna utveckling gjorde det möjligt för en KAMDESIGN att läsas av vilken maskin som helst och ökad mångsidighet och användarvänlighet för hela operationen.

när datorpriserna sjönk på 60-och 70-talet blev CNC-maskiner mer och mer överkomliga. Nu kunde mer än bara det bästa av det bästa ha råd med en 5-axlig maskin. Avancerade CAM-system gjorde det också möjligt för mindre erfarna operatörer att köra maskinen och gjorde det möjligt för icke-experter att använda dem. I kombination med bristen på behov av manuell ompositionering av objektet blev arbetet mer hanterbart. Bättre automatisering och produktionskvalitet ledde avgiften för fler företag att anta CNC-maskiner.

när det gäller fleraxliga maskiner tog de lite längre tid att bli överkomliga på grund av de ökade komplexiteten. De hittades främst bara i stora flyg-och rymdföretag som hade budgeten och kunskapen för att skapa de specifika projekt de behövde. Nu är fleraxliga maskiner vanliga på alla butiksgolv.

men det är en nyare utveckling. 5-axliga maskiner var faktiskt på commerce control-listan över det amerikanska försvarsdepartementet fram till 2009. DoD ansåg dem avancerad teknik och en fråga om nationell säkerhet, så deras export reglerades.

framsteg inom programvara och teknik har gjort det möjligt för 5-axliga maskiner att bli överkomliga och mer användarvänliga. Eftersom 5-axliga maskiner har blivit vanligare har utbildning på dem också blivit nödvändig. Högskolor har sett den roll som 5-axliga maskiner spelar i arbetskraften. Att utbilda sina elever på det ger dem en betydande fördel och hjälper framtida arbetsgivare att minska extra utbildningskostnader.

utbildningskostnader för anställda är en viktig faktor att tänka på när man flyttar till 5-axlig bearbetning. Skickliga maskinoperatörer är ett måste för alla 5-axliga applikationer. Utan utbildade medarbetare riskerar du att inte kunna skapa de komplexa delar som dina kunder behöver, än mindre att använda maskinerna i första hand. Också, utan kunskapsbasen närvarande, används en 5-axlig maskin inte till sin fulla potential. Du kan missa kostnadsbesparingar i arbetskraftsminskning, kvalitetsförbättringar och automatiseringsprocedurer.

när det gäller dess framtid verkar 5-axlig bearbetning inte gå någonstans. Det har bara nyligen blivit populärt i mindre specialiserade applikationer, och dess fördelar är utbredda, även på 3-axligt arbete. Dessa maskiner blir vanliga i alla butiksmiljöer.

5-axlig bearbetningsprocess

som nämnts har 5-axlig maskin två axlar än sin traditionella motsvarighet. ”Fem” avser antalet riktningar som skärverktyget kan röra sig. De extra två möjliggör avancerad rotation och rörelser för att hitta den bästa kopplingen mellan skärverktyget och materialet. Mer anmärkningsvärt ger denna samtidiga operation också möjlighet att bearbeta upp till fem ansikten på delen i ett pass. Så många som 60% av delarna som produceras i CNC-butiker kräver femsidig bearbetning, vilket gör detta tillvägagångssätt alltmer populärt.

jämfört med en 3-axlig maskin erbjuder processen för en 5-axlig maskin flera fördelar, inklusive:

• kortare ledtider: en 5-axlig maskin kräver mindre manuell ompositionering, eftersom den kan flytta delen på egen hand. Det kan också röra sig på effektivare sätt och hitta bättre vinklar för att öka effektiviteten i skärprocessen. Dessa faktorer gör att du kan avsluta din del på kortare tid.
• större noggrannhet: de fem rörelseaxlarna erbjuder mycket mer precision än en 3-axlig process. Alla komplexa eller invecklade detaljer är snabbare och mer exakta, och din färdiga produkt kommer säkert att följa kvalitets-och prestandaspecifikationer.
• kortare skärverktyg: Med rörelseomfånget i 5-axliga maskiner kan kortare fräsar användas. Dessa minskar vibrationer som ofta uppstår i djupare snitt i en 3-axlig maskin. Detta ger inte bara en jämnare yta på ytan, men det möjliggör också högre skärhastigheter utan alltför stort tryck.
• nya affärsmöjligheter: en 5-axlig maskin kan mycket väl skapa fler möjligheter för produkter och tjänster som du kan erbjuda kunder. Mångsidigheten i denna metod kan öppna nya dörrar för ditt företag.

det finns flera olika designtyper för 5-axliga maskiner som skapar olika kombinationer av roterande axlar. I en vertikal maskin följer X – och Y – axlarna horisontalplanet, med Z i vertikalen. Horisontella maskiner växlar Z-och Y-axeln.

hanteringen av de fem axlarna kan variera mellan maskiner och tillverkare. De kan använda svängbara huvuden, roterande bord eller trunnion tabeller, bland andra funktioner. Det finns fördelar för varje typ av enhet. De olika typerna av 5-axliga maskiner varierar där de placerar sina rotationsaxlar-de kan båda vara i tabellen, i verktyget eller en i varje:

• Trunnion eller bordsmaskin. Detta flyttar bordet för att uppnå sitt sortiment och har förmågan att hålla arbetsstycken med en mycket större volym. Det möjliggör också bättre underskärningsfunktioner, eftersom du har mer än 90 grader av rotation i minst en axel. Trunnion-tabellen använder en a-axel för att röra sig runt X-axeln och en C-axel för att rotera runt Z-axeln.
• vrid-rotera maskinen. Detta flyttar huvudet och spindeln runt bordet. Den kan hålla mycket tyngre delar eftersom bordet inte rör sig på samma sätt som en trunnion-stil maskin. En vridbar roterande maskin ger mer mångsidighet och åtkomst, eftersom den har mindre verktygsstörningar. En vridbar roterande maskin roterar B-axeln runt Y-axeln och C-axeln runt Z-axeln.

som med många verktygsval beror den bästa 5-axliga maskinkonfigurationen på hur du använder den.

en annan aspekt av denna ekvation är 3+2 eller positionell 5-axlig bearbetning. I denna typ av bearbetning är de roterande enheterna låsta och lämnar de andra axlarna för att göra arbetet. Detta tillvägagångssätt är separerat från 5-axlig bearbetning eftersom det inte rör delarna kontinuerligt med varandra. 3 + 2-bearbetning gör att du kan använda ett kortare, styvare skärverktyg eftersom spindelhuvudet kan sättas närmare arbetsstycket utan risk för kollision. Kortare verktyg leder också till snabbare hastigheter, vilket ger en exceptionell ytfinish. Att låsa någon axel kan också ge stabilitet i ditt projekt. 3 + 2-bearbetningen kräver mindre kod samtidigt som den är mer exakt. För delar utan särskilt detaljerade konturer eller kanter kan en 3+2-axelinriktning fungera bra.

vanliga applikationer för 5-axlig bearbetning

även om 5-axliga maskiner tidigare endast var reserverade för flyg-och rymdmarknaderna, finns de nu i en mängd olika branscher.

du kan använda en 5-axlig maskin varhelst en 3-axlig maskin är på plats för mer effektivitet och en jämnare finish. Det ger kortare cykler och kräver mindre manuell ompositionering eller byte av verktyg. I en 3-axlig maskin måste operatören flytta materialet så att verktyget kan nå alla sina ansikten. Detta steg kan öppna processen upp till mänskliga fel och anpassningsproblem. En 5-axlig maskin tar bort det, vilket ger enkel åtkomst till alla sidor.

CAD-och CAM-programvara för 5-axliga maskiner kan vara otroligt avancerad. De ger myriad av programmeringsalternativ och inkluderar ofta kollisionsundvikande och efterprocessorer för enkel anslutning till en maskin. Med rätt inställning kan du även använda dessa program för” lights-out ” – bearbetning, där den lämnas obevakad.

5-axelbearbetning kan användas för komplexa 3D-former, liksom för att utföra traditionell bearbetning på udda eller lutande ytor. Några vanliga industrier som använder 5-axlig bearbetning inkluderar:

• Aerospace: denna CNC-jätte använder sig av 5-axlig bearbetnings förmåga att göra släta former och konturerade kanter. Flyg-och rymdtillämpningar är särskilt unika och geometriskt invecklade, och detaljnivån du kan få från en 5-axlig maskin är oerhört värdefull — liksom dess förmåga att skapa interiörskärningar. En annan fördel för flyg-och rymdmarknaden är att en del inte behöver flyttas vid varje pass. Med hjälp av 5-axliga maskiner kan den vara så exakt som möjligt genom att slutföra en del i ett pass.
• Medicinsk: 5-axlig bearbetning kan erbjuda fördelar för tillverkare av medicinsk utrustning. Den höga precisionen som den erbjuder kan hjälpa produktionen av enheter, implantat och annan utrustning för att uppfylla stränga vårdstandarder. Dessa produkter är små, med invecklade detaljer, och en 5-axlig maskin sparar tid och pengar genom effektivare processer och exakt produktion.
• militär: komponenter för exakt militär utrustning finns också ofta i en 5-axlig maskin. Bortsett från deras flyg-och rymdtillämpningar kan dessa inkludera ubåtdelar, turbin-och kompressorblad, högpresterande motordelar, stealth-applikationer, smarta vapen, sensorer och till och med kärnvapen. Även om inte alla är militära applikationer, köper ungefär hälften av alla 5-axliga maskinköpare dem för kontrakt eller projekt med den amerikanska regeringen.
• Energiutrustning: en 5-axlig maskin kan skapa detaljerade och specifika delar som energiutrustning kräver. Om du arbetar med särskilt grova, resistenta material kan en 5-axlig maskin ge stabilitet till din arbetsyta, vilket gör det lättare att klippa och forma. Det kan också göra din process effektivare, vilket minskar slitaget på dina verktyg.

andra industrier som använder 5-axlig bearbetning inkluderar livsmedelsbearbetning och läkemedel.

inkorporera 5-axlig bearbetning i din butik

oavsett om du skapar avancerade maskiner för ett avancerat flygprojekt eller enkla delar för ett fordon av konsumentkvalitet, kan 5-axliga maskiner förbättra ditt arbetsflöde. Vissa projekt kommer att behöva de avancerade funktionerna som de extra två axlarna erbjuder, medan andra kan dra nytta av minskningen av arbetskraft och fel. En 5-axlig maskin kan till och med öppna nya dörrar till vad du kan producera.

vad du än är specialiserad på, kanske du vill överväga att använda denna praktiska och effektiva teknik. Om du bestämmer dig för att ta med 5-axliga maskiner till din arbetsyta, erbjuder Astro Machine Works monterings-och testtjänster samt service till maskinerna. Vi kan säkerställa en smidig integration i din butik, så att du inte slösa någon tid övergår och kan komma tillbaka till att göra vad du gör bäst. Kontakta oss idag för att lära dig mer om 5-axlig bearbetning.