Na czym polega obróbka 5-osiowa?
Nowoczesne obrabiarki mogą mieć wiele osi, ale standardowo do wycinania detali jest używanych tylko pięć.
Proces, który nazywamy pełną lub jednoczesną obróbką 5-osiową, polega na połączeniu pracy trzech osi liniowych i dwóch osi obrotowych, które poruszają się jednocześnie, pozwalając na interpolację złożonych powierzchni obróbki.
Obróbka 5-osiowa nie zawsze wymaga jednoczesnej interpolacji, a niektóre maszyny, takie jak te z serii VARIAXIS j firmy Yamazaki Mazak, są dostępne w wersjach „4+1” bądź „3+2” pozwalających na obróbkę wieloosiową, ale nie w pełni jednoczesną.
W takim wypadku dwie osie obrotowe odchylają detal w różne położenia, umożliwiając realizację strategii frezowania 3-osiowego. Podczas tego procesu, nazywanego również 5-osiową obróbką pozycyjną, czwarta i piąta oś ustawiają narzędzie skrawające w stałym położeniu zamiast nieustannie manipulować nim w czasie obróbki.
W jakich sektorach obróbka 5-osiowa sprawdza się najlepiej?
Proces 5-osiowy pozwala na obróbkę bardzo złożonych części i dlatego jest szczególnie popularny w przemyśle lotniczym, motoryzacji, a zwłaszcza w branży sportów motorowych, w sektorze produkcji matryc i form, a także w zastosowaniach medycznych. Części wytwarzane w ramach tego procesu są bardzo różnorodne — od stawów zastępczych w branży medycznej po elementy konstrukcyjne statków powietrznych, do obróbki których są przeznaczone duże maszyny, takie jak produkt VHP 160XL firmy Yamazaki Mazak, idealny do szybkiej obróbki aluminium.
Jakie są zalety obróbki 5-osiowej?
Pełna obróbka 5-osiowa zapewnia użytkownikom obrabiarek wiele korzyści. Po pierwsze wykorzystanie pięciu osi umożliwia obróbkę bardzo złożonych kształtów bez zmieniania konfiguracji — co skraca proces i cykl pracy, znacząco zwiększając wydajność — i w ramach jednego programu CNC. To właśnie nazywamy obróbką „DONE-IN-ONE”.
Po drugie obróbka 5-osiowa oznacza oszczędność czasu i pieniędzy na etapie ustawiania maszyny, dzięki czemu więcej czasu pozostaje na samą obróbkę. W ten sposób użytkownicy obrabiarek 5-osiowych zyskują szybszy zwrot z inwestycji i wyższą rentowność.
Ponadto obróbka 5-osiowa zwiększa dokładność części, ponieważ wykonanie danego elementu nie wymaga przenoszenia detalu między różnymi stacjami obróbki — każda zmiana ustawienia podnosiłaby prawdopodobieństwo zmniejszenia dokładności komponentu. Blok zaworowy można na przykład obrabiać z pięciu stron, co skraca całkowity czas produkcji i zwiększa dokładność komponentu.
Jak trudne jest przejście z obróbki 3-osiowej na 5-osiową?
Przejście z prostych procesów toczenia i frezowania na obróbkę 5-osiową może wydawać się niemałym wyzwaniem. Jeśli jednak chcesz odejść od tradycyjnych rozwiązań, wejść na wyższy poziom i być może otworzyć się na nowe rynki, takie jak przemysł lotniczy, korzyści wynikające z implementacji takiej obróbki mogą być ogromne.
Szczególnie ważna jest konstrukcja maszyny, więc podczas specyfikowania wymagań użytkownik powinien wziąć pod uwagę konkretne funkcje. Podczas obróbki 5-osiowej może dojść na przykład do wygięcia detalu w czasie wycinania, dlatego firma Yamazaki Mazak zapewnia pełne podparcie w maszynach z serii VARIAXIS i oraz VARIAXIS j. Oprócz tego wiele maszyn firmy Yamazaki Mazak jest wyposażonych w liczne inteligentne rozwiązania, takie jak inteligentna osłona termiczna, która zapewnia dokładność w czasie obróbki 5-osiowej mimo dryftu termicznego.
Dużą zmianą dla użytkownika, który przejdzie na obróbkę 5-osiową, będzie większa złożoność programowania. Ponieważ narzędzie skrawające porusza się jednocześnie w różnych kierunkach, wymusza to zmianę strategii ścieżek narzędzi. W efekcie integracja obróbki 5-osiowej nie kończy się na zastąpieniu tokarki 3-osiowej nową maszyną. Dzięki odpowiedniej obsłudze wzrost wydajności przyniesie jednak korzyści znacząco przewyższające trudy transformacji.
Jak trudne jest zaprogramowanie obrabiarki 5-osiowej?
Programowanie 5-osiowe wymaga zupełnie nowych umiejętności niż te wykorzystywane w większości warsztatów. Konieczne jest przejście z interpretowania tradycyjnych rysunków 2D na opracowywanie cyfrowych modeli bryłowych w programie CAD/CAM, co łączy się z zastosowaniem różnych narzędzi skrawających i strategii skrawania, takich jak trochoidalne ścieżki narzędzi.
Możliwości systemu CNC mają kluczowe znaczenie dla skutecznego wykorzystania procesu 5-osiowego w obróbce. Na przykład rozwiązanie SmoothX — specjalistyczny system programowania 5-osiowego firmy Yamazaki Mazak — zostało wyposażone w liczne zaawansowane funkcje programowania, dzięki czemu wykonuje za użytkownika wiele najtrudniejszych zadań związanych z programowaniem.
SmoothX oferuje takie funkcje, jak 3D Assist do obróbki typu „3+2”. Umożliwia ona bezpośrednie importowanie modeli 3D z programu CAD do systemu CNC i przesyłanie ich w zdigitalizowanym formacie do programu MAZATROL, co skraca czas programowania i eliminuje ryzyko błędu ludzkiego. Oprócz tego interfejs Quick EIA umożliwia szybkie wyświetlanie ścieżek narzędzi zaimportowanych z programu CAD/CAM, a funkcja analityczna VIEW SURF pozwala na wykrycie w programie błędów ścieżek narzędzi, które mogłyby doprowadzić do powstania defektów powierzchni.
SmoothX oferuje również funkcję MAZACHECK do kalibracji i kontroli stanu maszyny, która w połączeniu z czujnikiem dotykowym pozwala na zapewnienie dokładności obróbki 5-osiowej, mierząc i automatycznie kompensując wszelkie odchylenia geometryczne osi obrotowych maszyny.
Czy automatyzacja obróbki 5-osiowej jest łatwa?
Automatyzacja nie jest warunkiem obróbki 5-osiowej, ale może być bardzo przydatna — szczególnie w wypadku użytkowników, którzy produkują bardzo dużo różnych komponentów w małych ilościach i chcą uniknąć niepotrzebnych przestojów wynikających z powtarzalnych zmian konfiguracji. Rozwiązanie VARIAXIS i-300 AWC jest na przykład kompaktowym centrum obróbkowym do jednoczesnej obróbki 5-osiowej, wyposażonym w Auto Work Changer: bardzo pojemny magazyn narzędzi, które można kontrolować i programować za pomocą systemu CNC SmoothX.
Reasumując, aby włączyć obróbkę 5-osiową do strategii warsztatu trzeba korzystać z doradztwa, a także ze wsparcia technicznego zespołu odpowiedzialnego za poszczególne zastosowania. Firma Yamazaki Mazak jest znana z pomagania klientom w tym, co na pierwszy rzut oka wydaje się trudne. Przejście na obróbkę 5-osiową z pewnością pozwoli ambitnym użytkownikom obrabiarek, którzy chcą poszerzyć swoje możliwości i wejść na nowe rynki, radykalnie zwiększyć zdolności produkcyjne.