4-осевой обрабатывающий центр: как четвертая ось повышает точность обработки

4-осевой обрабатывающий центр по своей сути по-прежнему является фрезерным станком — фрезой, движущейся по осям X, Y и Z, — но он выполняет одно дополнительное движение, которое меняет возможности одной установки. Обычно эта четвертая ось представляет собой поворотный стол или цапфу, которая поворачивает заготовку, поэтому деталь можно переместить на новую поверхность и обработать без необходимости ее разжима, повторного указания и начала обработки заново.

Для людей, которые покупают обработанные детали , эта деталь имеет большее значение, чем кажется на первый взгляд. Каждый этап переналадки требует времени, и каждый из них подталкивает допуски в новом направлении. Когда цех может обработать четыре стороны детали за одну программу, как цена, так и повторяемость имеют тенденцию улучшаться — именно поэтому мы сохраняем эту возможность в нашей повседневной работе, а не рассматриваем ее как специализированную услугу.

Что на самом деле дает четвертая ось

На большинстве станков дополнительная ось обозначена буквой A и вращается вокруг оси X. Вместо того, чтобы инструмент достигал новой грани, сама деталь поворачивается, чтобы представить эту грань инструменту. Два режима работы охватывают практически все производственные работы.

Индексированная обработка (3 1)

Стол поворачивается на фиксированный угол, фиксируется, и станок выполняет резку, как при трехосной операции. Деталь с отверстиями с четырех сторон можно выполнить за одну программу с четырьмя индексами вместо четырех отдельных приспособлений. Это наиболее распространенный и наиболее экономичный способ использования четвертой оси, который подходит для большинства производственных деталей.

Непрерывная обработка

Ось вращения вращается, в то время как линейные оси режут, поэтому инструмент следует по траектории вокруг детали. Это позволяет обрабатывать цилиндрические элементы, винтовые пазы, профили кулачков и радиальные узоры, для которых в противном случае потребовался бы токарный станок или специальное приспособление. Программирование более требовательно, а время цикла больше, поэтому мы оставляем его для геометрии, которая действительно требует одновременного движения.

Три оси, четыре оси, пять осей: быстрое сравнение

Количество осей само по себе не определяет, на каком станке должна работать деталь. Количество граней, требующих механической обработки, углы и размер партии обычно имеют большее значение. Таблица ниже представляет собой сокращенное обозначение, которое мы используем при просмотре чертежа.

Где четыре топора зарабатывают себе на жизнь

После достаточного количества работ закономерности становятся знакомыми. Деталь обычно хорошо подходит для 4-осевого обрабатывающего центра, если выполняются некоторые из следующих условий:

• Элементы расположены на трех или четырех гранях, особенно на равномерно расположенных радиальных отверстиях или прорезях.
• Деталь имеет точеную форму с фрезерованными лысками, поперечными отверстиями или шпоночными канавками, для обработки которых в противном случае потребовалось бы два станка.
• Длинные и тонкие детали нуждаются в опоре задней бабки, а детали обрезаются по длине.
• Истинное положение между гранями достаточно плотное, поэтому перенастройка потребует бюджета допусков.
• Размеры партии достаточно велики, поэтому в ценовом предложении начинает отражаться время обработки каждой детали.

Обратное также стоит сказать прямо. Если каждая деталь находится на одной грани, трехосный станок с простым приспособлением часто оказывается быстрее и дешевле. Добавление осей не увеличивает автоматически ценность — оно добавляет возможности, а возможности окупаются только тогда, когда этого требует геометрия.

Части, которые мы видим чаще всего

В нашем собственном цехе выполняются токарные, фрезерные и шлифовальные станки швейцарского типа, а обрабатывающий центр выполняет многосторонние работы. Части, которые проходят через него, обычно делятся на несколько семейств.

Автомобильные детали, обработанные на станках с ЧПУ OEM и индивидуальные автомобильные компоненты, такие как валы, золотники клапанов и установочные штифты, поддерживаемые методами швейцарской токарной обработки, фрезерования и шлифования для многофункциональных деталей. Посмотреть продукт →

Автомобильные компоненты представляют собой непрерывный поток: корпуса датчиков, втулки амортизаторов, приводные валы и валы-шестерни, в которых поперечное отверстие, лыска и отверстие должны совпадать. Индексирование детали, а не ее повторное крепление часто является единственным практическим способом сохранить положение между этими элементами.

Компоненты жидкостного охлаждения, изготовленные на станках с ЧПУ прецизионной обработки OEM-детали жидкостного охлаждения, включая сердечники клапанов, сопла, жидкостные разъемы и быстроразъемные соединения для серверов искусственного интеллекта, центров обработки данных и систем охлаждения высокопроизводительных компьютеров. Посмотреть продукт →

Работа с жидкостным охлаждением предполагает использование коллекторов, узлов сопел и соединителей для жидкости, многие из которых имеют порты на нескольких сторонах и уплотнительные поверхности, на которых не остаются следы от инструмента. Эти детали также имеют тенденцию быть небольшими, что делает ограничивающим фактором зазор приспособления, а не перемещение машины.

Детали электроинструмента с ЧПУ прецизионной обработки OEM-компоненты трансмиссии и выходной мощности, включая валы планетарных шестерен, валы двигателей, храповые механизмы и эксцентриковые валы, с вариантами материалов и отделки для индивидуального производства. Посмотреть продукт →

Компоненты привода электроинструмента находятся где-то посередине — компактные корпуса и валы с радиальными элементами, которые обычно производятся в достаточно больших объемах, поэтому в счете-фактуре указывается сокращение технологического процесса.

Практические ограничения, которые стоит знать

Четвертая ось действительно полезна, но она не свободна от ограничений, и некоторые из них определяют, как следует проектировать детали.

Зазор между приспособлением и инструментом

Когда деталь вращается, углы проходят через пространство. Элемент, который выглядит просто на плоском чертеже, может стать недоступным, если деталь зажата во вращающемся приспособлении. Дополнительный припуск на внешней стороне заготовки иногда является разницей между работой с одной установкой и работой с двумя установами.

Точность поворотного позиционирования

Индексированные позиции хороши настолько, насколько хороша таблица. Для большинства коммерческих работ повторяемость находится в пределах допуска детали, но элементы, обработанные с противоположных сторон вращения, заслуживают пометки на чертеже, чтобы цех мог спланировать, как их проверить.

Эвакуация чипа и доступ

Глубокие карманы, обращенные к столу, могут задерживать фишки. Там, где это возможно, мы корректируем порядок операций так, чтобы открытая сторона разрезалась последней, или планируем стратегию подачи СОЖ во время анализа процесса.

Программирование

Непрерывные четырехосные траектории требуют больше времени для программирования и проверки, чем индексированные. Это время реально, и оно принадлежит цитате, а не молчанию.

Как мы подходим к такому виду работы

Мы занимаемся обработкой деталей с 1990 года, и привычки, обеспечивающие предсказуемость работы, не сильно изменились. Чертеж проверяется еще до того, как он попадет на пол: какие грани необходимо вырезать, какие опорные точки имеют допуск, и принадлежит ли деталь вообще обрабатывающему центру или лучше будет работать на токарном или шлифовальном станке.

Для многогранных деталей наши возможности обрабатывающего центра обрабатывает индексированную работу, в то время как фрезерно-токарная обработка с ЧПУ охватывает детали, в которых точеный корпус сочетается с фрезерованными элементами. Тонкие валы часто начинаются на станках швейцарского типа и заканчиваются на шлифовальном станке, что позволяет избежать проблем с соотношением длины и диаметра. Проверка следует той же логике, что и механическая обработка: проверяйте элементы, которые труднее всего восстановить в случае их смещения, и проверяйте их до того, как деталь покинет приспособление, а не после.

Что помогает нам быстро назначать цены

Если вы отправляете деталь на четырехосную обработку, несколько деталей в запросе значительно сокращают перемещение вперед и назад:

1. 2D-чертеж с базами, допусками и обозначениями резьбы, а также 3D-модель, если она существует.
2. Материал и состояние, поскольку латунь, алюминий и нержавеющая сталь ведут себя при резке совершенно по-разному.
3. Какие лица функциональные, а какие косметические — это меняет порядок действий.
4. Предполагаемый годовой объем и типичный размер партии, от которых зависит, стоит ли строить специальное приспособление.
5. Любые требования к отделке поверхности, маркировке или очистке, влияющие на обработку между операциями.

Имея их под рукой, мы обычно можем в ходе короткого обмена информацией сказать, подходит ли деталь для 4-осевого обрабатывающего центра, токарного станка или их комбинации, и дать честный ответ, когда более простая установка справится с этой задачей так же хорошо.

Четвертая ось — это скорее тихое улучшение, чем резкое. Это исключает необходимость манипуляций, защищает наборы допусков и позволяет цеху достичь геометрии, которая раньше требовала двух станков и замены приспособления между ними. При использовании с правильными деталями он существенно влияет на стоимость и стабильность работы. При неправильном использовании это просто дополнительное движение. Знать, что есть что, для чего нужен машинист.