Петосетовата CNC обработка издига производството с множество оси на ново ниво, тъй като всички пет машинни оси всъщност се движат едновременно по време на рязането. Това, което го прави толкова специално, е, че режещият инструмент остава правилно подравнен спрямо детайла, върху който работи, дори и при следване на много сложни форми. Системата работи, като комбинира три линейни движения (X, Y, Z) плюс две ротационни движения, обикновено обозначени като A и C или понякога B и C. За цехове, произвеждащи детайли с много извивки и ъгли, това означава, че могат да създават изключително детайлизирани компоненти, без да се налага да спират и ръчно да променят позициите. Резултатът? По-висока точност общо взето и по-бързи производствени срокове в сравнение с по-старите методи.
Правилното изпълнение на истинско 5-осно обработване силно зависи от това колко добре машината управлява инструменталните пътища и дали разполага с подходяща функция RTCP (Rotational Tool Center Point – въртяща се централна точка на инструмента). Когато RTCP работи правилно, случващото се е наистина впечатляващо. CNC контролерът непрекъснато коригира промените в действителното положение на инструмента, докато въртящите се части се движат. Това запазва цялостната подравненост, така че върхът на инструмента остава точно там, където трябва, дори и когато цялата машина е под необичайни ъгли. Без такава корекция в реално време, бихме наблюдавали различни грешки в позиционирането по време на сложни резания. А да си признаем, никой не иска несъстоятелни резултати от скъпата си техника. Когато всичките пет оси работят заедно гладко и без прекъсвания, инструментите следват траектории, които естествено преминават през материала. Това означава по-добри ъгли за рязане на повърхности и в крайна сметка позволява производството на детайли с много по-фини подробности и по-тесни допуски, отколкото по-старите методи могат да постигнат.
Въпреки че истинската 5-осна и 3+2-осната обработка включват пет оси, между тях има някои доста значителни разлики. При 3+2-осната обработка, която понякога се нарича позиционна 5-осна, машината първо позиционира детайла, използвайки двете ротационни оси, след което ги заключва и извършва обикновена 3D обработка. Недостатъкът тук е, че след като бъдат заключени, инструментът не може да променя ъгъла си по време на рязане, поради което сложните форми обикновено изискват няколко различни настройки. Това води до досадни стъпаловидни следи по повърхностите и по-ниско качество на отделката. От друга страна, истинската симултанна 5-осна обработка поддържа всички пет оси в движение през целия процес. Това непрекъснато движение позволява гладки траектории на инструмента без прекъсвания, по-добра точност на формата и много по-добро качество на повърхността. Тези предимства правят този метод особено ценен в индустрии като производството на аерокосмическа техника, медицински устройства и изработване на форми, където най-голямо значение има прецизността.
При работа с 5-осно симултанно машинно обработване, както линейните оси (X, Y, Z), така и ротационните (A, C) трябва да остават напълно синхронизирани чрез кинематичен контрол в реално време. Това, което се случва тук, всъщност е доста впечатляващо – машината поддържа режещия инструмент под точно определен ъгъл спрямо обработваната част, което прави възможни сложни 3D контури без прекъсвания или грешки. Съвременните CNC системи по същество извършват всички необходими изчисления за следващото положение на инструмента, докато той вече е в движение. Този вид прецизност позволява на производителите да създават неща като самолетни крила с техните гладки извивки, медицински импланти, които са точни според проекта, или дори артистични скулптури, които иначе биха отнели седмици за завършване. Разликата в сравнение с по-старите методи? По-малко отпадъчен материал и значително по-малко часове, отделени за поправяне на грешки след факта.
Авиокосмическата индустрия се обърна към истинската 5-осна симултанна обработка като революционно решение за производството на турбинни лопатки. Наскоро един от основните производители премина към непрекъснато 5-осно движение при изработването на компресорни лопатки със сложните форми на аеропрофили, изискващи изключително тесни допуски. Благодарение на реалновременната координация между осите, рязането се извършва безпроблемно по цялата повърхност на лопатката, без необходимост от спиране и препозициониране на инструментите. Резултатите говорят сами за себе си: производственото време намаля с около 60% в сравнение с по-старите методи, а постигнатата повърхностна шлифовка е до Ra 0,4 микрона, което отговаря на дори най-строгите аеродинамични изисквания. Това надминава традиционните техники за индексиране 3+2 по отношение както на ефективността, така и на крайното качество.
Проучванията на процесите за механична обработка показват, че истинската 5-осна симултанна обработка може да повиши точността на пътя на повърхността с около 40 процента в сравнение с традиционните техники 3 плюс 2 оси. Причината за това подобрение се крие в постоянното движение на инструментите, което осигурява равномерно рязане по цялото време на процеса. Когато машините спрат и след това се рестартират след промяна на позицията, често оставят миниатюрни стъпала и дефекти, които липсват при непрекъсната работа. За части, които изискват отлични характеристики за флуидна динамика или въздушни потоци, тези малки разлики имат голямо значение, тъй като всичко, което не е перфектно, може значително да наруши общата производителност.
Когато се работи със сложни части чрез традиционни 3-осни машини, обикновено са необходими няколко различни настройки по време на процеса. Всеки път, когато се сменят фиксациите и всичко се подравнява ръчно, се увеличава вероятността от грешка. Тук именно 5-осната CNC обработка показва своите предимства. Тези машини могат да извършат цялата работа наведнъж благодарение на допълнителните въртящи се оси. Режещите инструменти вече могат да достигнат труднодостъпни места като подрязвания, дълбоки джобове и повърхности под необичайни ъгли, без да е необходимо да се изважда детайлът от машината. Това намалява многобройните малки грешки, които се натрупват при множество настройки, и гарантира, че всяка част излиза последователно и точно. За компании, произвеждащи самолетни компоненти или хирургически инструменти, тази разлика има голямо значение, тъй като техните продукти изискват както изключителна сложност, така и абсолютно прецизна изработка от началото до края.
Когато машината извършва 5-осно движение едновременно, това намалява загубените минути между операциите. Няма нужда да спирате и преориентирате често детайлите, по-малко смяна на инструменти е необходима и по-малко просто стоене на машината като цяло. Машината поддържа режещия инструмент в точно правилната позиция по време на работа, което означава по-високи скорости на подаване и по-добра отводняване на стружката от обработвания детайл. Къси, но достатъчно стегнати инструменти работят отлично под определени ъгли, намалявайки вибрациите, които бързо износват инструментите. Всички тези фактори заедно означават по-бързо производство, без да се жертва точността на измерванията или качеството на повърхността на крайния продукт. Фирми, които са направили този преход, докладват забележими подобрения в показателите си за производителност.
Когато става въпрос за 5-осова симултанна обработка, основното предимство е по-добрата размерна точност, тъй като машината непрекъснато коригира посоката на режещия инструмент спрямо обработваната повърхност. Системата непрекъснато извършва тези корекции по време на работа, което помага да се намали огъването на инструмента от зададения път и гарантира, че всеки рязане отнема приблизително едно и също количество материал при всяко минаване. Съвременните системи с компютърно числено управление (CNC) отиват още по-далеч. Те всъщност компенсират фактори като промени в температурата на машината и разлики между различните партиди материали по време на изпълнение на работата. Това означава, че производителите постигат последователно високо качество на резултатите, дори когато работят по големи проекти или сложни части, които обикновено биха били трудни за прецизна производство.
Когато инструментът остава включен под постоянни ъгли по време на 5-осна обработка, се получават много гладки повърхностни финиши, които често елиминират нуждата от допълнителни полирани стъпки. Равномерното разпределение на силите при рязане намалява досадните вибрации и проблемите с трептене, което позволява на машинистите да постигнат резултати с огледално качество дори при сложни форми със свободна форма. Друго предимство на тази стабилна настройка за рязане е по-дълъг живот на инструмента, тъй като износването се разпределя по-равномерно по режещия ръб. Това има голямо значение за скъпите твърди сплави и инструменти с диамантено покритие, от които производителите разчитат за най-прецизната си работа. Фирмите спестяват пари от подмяната на инструменти, докато получават по-високо качество на детайлите – нещо, за което много цехове говорят, когато обсъждат съвременни методи за обработка.
При работа със сложни форми и части, напредналото CAM (компютърно подпомагано производство) софтуер става задължителен за настройването на тези сложни 5-осни инструментални пътища. Ръчното програмиране просто не е подходящо за управление на всички движещи се елементи при многопосови операции. Добрата новина е, че тези съвременни системи могат действително да изграждат пътища, които избягват сблъсъци и работят дори през най-сложните геометрии. Според докладите на много цехове, времето за програмиране намалява с около 40%, когато се използват тези инструменти. Онова, което ги прави толкова ценни, е връзката им директно с CAD моделите. Тази връзка означава, че оригиналните идеи на дизайнерите се превеждат точно в машинни инструкции, като по този начин целият процес от набросък до готов продукт става много по-плавен, отколкото позволяват традиционните методи.
Когато всички пет оси се движат едновременно, вероятността държачът на инструмента да се удари в заготовката или да се заклещи в стегални приспособления е много по-голяма. Затова днешните CAM софтуери включват функции като симулации в реално време и предупреждения за сблъсъци директно в системата. Програмистите могат всъщност да видят как цялата машина се движи в пространството, преди да стартират истинско изпълнение. Те откриват потенциални проблеми навреме и коригират траекториите на инструмента съответно. Какво означава това на практика? Намаляват скъпите аварии с машини, защото никой не бива изненадан от неочаквани точки на контакт. Цеховете спестяват пари за загубени материали от неуспешни пробни пускове. Освен това работниците са по-безопасни около оборудването, а детайлите излизат с по-добра качество, тъй като всичко следва планирани движения, а не случайни сблъсъци.
Последната вълна в програмирането на 5-осни CNC машини включва интегрирането на изкуствен интелект в CAM софтуера. Тези системи анализират минали данни от обработката, начина, по който различните материали реагират по време на рязане, както и начина, по който инструментите се износват с времето, за да настрояват автоматично параметрите. Това, което прави този подход интересен, е, че изкуственият интелект може да открива проблеми преди те да се появят, да регулира скоростите на подаване в реално време и да променя траекториите на инструментите, за да се извлече максимална ефективност от всяка обработка, като често изисква само няколко кликвания от операторите. Производствените цехове, които прилагат тези решения с изкуствен интелект, отчитат по-бързи настройки на машините, по-малко загуби на материал и детайли, които първия път излизат последователно и точни. За производителите, които работят със сложни геометрии и тесни допуски, това представлява промяна в начина, по който подхождаме към прецизната обработка днес.
EN
