Pětiosé CNC obrábění posouvá výrobu s více osami na novou úroveň, protože všech pět os stroje se opravdu pohybuje současně během řezání. Toto je tak výjimečné tím, že nástroj zůstává správně zarovnaný ke každému dílu, na kterém pracuje, i při sledování velmi komplikovaných tvarů. Systém funguje spojením tří lineárních pohybů (X, Y, Z) a dvou rotačních pohybů, obvykle označených jako A a C nebo někdy B a C. Pro dílny vyrábějící díly s mnoha křivkami a úhly to znamená, že mohou vytvářet extrémně detailní součástky bez nutnosti ručně zastavovat a upravovat polohy. Výsledek? Celkově lepší přesnost a rychlejší výrobní časy ve srovnání se staršími metodami.
Správné zvládnutí skutečného 5osého obrábění závisí do značné míry na tom, jak dobře stroj zvládá dráhy nástroje a zda disponuje vhodnými funkcemi RTCP (Rotational Tool Center Point). Když funguje RTCP správně, děje se vlastně něco úžasného. Řídicí systém CNC neustále koriguje všechny posuny skutečné polohy nástroje během pohybu rotačních částí. Tím zůstává vše vyrovnané, takže špička nástroje zůstává přesně tam, kde má být, i když je celý stroj v neobvyklých úhlech. Bez tohoto druhu reálné korekce bychom během složitých řezů pozorovali bezpočet chyb v poloze. A musíme uznat, že nikdo nechce nekonzistentní výsledky ze své drahé techniky. Když všech pět os spolupracuje hladce a bez problémů, nástroje sledují dráhy, které se přirozeně plynule pohybují materiálem. To znamená lepší řezné úhly pro opracování povrchů a nakonec vede k výrobě součástí s jemnějšími detaily a přesnějšími tolerancech, než to dokázaly starší metody.
Ačkoli oba způsoby, skutečné 5osé i 3+2osé obrábění, zahrnují pět os, mezi nimi existují poměrně významné rozdíly. U 3+2osého obrábění, někdy označovaného jako polohové 5osé, nejprve stroj nastaví polohu obrobku pomocí dvou rotačních os a poté je zajistí, zatímco provádí běžné 3D frézování. Nevýhodou je, že jakmile jsou osy jednou uzamčeny, nemůže nástroj změnit úhel během řezu, takže komplikované tvary obvykle vyžadují několik různých upnutí. To vede k obtěžujícím schodovitým stopám na površích a obecně nižší kvalitě povrchu. Na druhou stranu skutečné současné 5osé obrábění udržuje pohyb všech pěti os po celou dobu procesu. Tento nepřetržitý pohyb umožňuje hladké dráhy nástroje bez přerušení, lepší přesnost tvaru a mnohem kvalitnější povrchové úpravy. Tyto výhody činí tuto metodu zvláště cennou v odvětvích, jako je letecký průmysl, výroba lékařských přístrojů a výroba forem, kde je na prvním místě přesnost.
Při práci s pětiosým současným obráběním musí být lineární osy (X, Y, Z) i rotační osy (A, C) dokonale synchronizovány prostřednictvím kinematického řízení v reálném čase. To, co se zde děje, je ve skutečnosti docela pozoruhodné – stroj udržuje nástroj vždy v přesném úhlu vzhledem k obrobku, který tvaruje, a umožňuje tak vytváření komplikovaných 3D tvarů bez mezer či chyb. Moderní CNC systémy prakticky provádějí veškeré výpočty potřebné pro určení další polohy nástroje již během jeho pohybu. Tato přesnost umožňuje výrobcům vyrábět například křídla letadel s hladkými křivkami, lékařské implantáty, které přesně odpovídají návrhu, nebo dokonce umělecké sochy, které by jinak vyžadovaly týdny práce. Rozdíl oproti starším technikám? Méně ztrát materiálu a mnohem méně hodin strávených opravováním chyb po dokončení.
Letecký průmysl se obrátil k opravdovému současnému pětiosému frézování jako ke změně pravidel hry při výrobě lopatek turbín. Nedávný velký výrobce přešel na nepřetržitý pětiosý pohyb při výrobě lopatek kompresorů, které mají ty složité tvary profilů a vyžadují extrémně úzké tolerance. Díky reálnému časovému propojení os může být řezání prováděno plynule po celém povrchu lopatky, aniž by bylo nutné zastavovat nebo přemisťovat nástroje. Výsledky mluví samy za sebe: doba výroby se snížila přibližně o 60 % ve srovnání se staršími metodami a dosažené povrchové úpravy klesly až na Ra 0,4 mikronu, což splňuje i ty nejnáročnější aerodynamické specifikace. Tato metoda jednoznačně převyšuje tradiční techniky indexování 3+2 jak z hlediska efektivity, tak kvality.
Výzkum obráběcích procesů ukazuje, že skutečné pětiosé současné obrábění může zvýšit přesnost dráhy povrchu o přibližně 40 procent ve srovnání s tradičními technikami 3 plus 2 osy. Důvodem tohoto zlepšení je stálý pohyb nástrojů, který udržuje rovnoměrný řezný tlak po celou dobu procesu. Když stroje po změně polohy zastaví a poté znovu spustí, mají tendenci zanechávat malé stupňovité chyby a vady, které při nepřetržitém provozu nevznikají. U dílů, které vyžadují vynikající vlastnosti proudění kapalin nebo toku vzduchu, hrají tyto drobné rozdíly velkou roli, protože cokoli menšího než dokonalost může výrazně ovlivnit celkový výkon.
Při práci na složitých dílech pomocí tradičních tříosých strojů obvykle provozovny potřebují během procesu několik různých upnutí. Pokaždé, když mění přípravky a ručně zarovnávají všechno znovu, se zvyšuje riziko chyby. Právě zde vyniká pětiosé CNC obrábění. Tyto stroje jsou schopny zpracovat celou práci najednou díky dalším otočným osám. Řezné nástroje nyní mohou dosáhnout do obtížně přístupných míst, jako jsou podběhy, hluboké kapsy a neobvykle šikmé plochy, aniž by bylo nutné díl vyjmout ze stroje. Tím se snižují drobné chyby, které se hromadí při více upnutích, a zajišťuje se konzistentní přesnost každého dílu. Pro společnosti vyrábějící letecké součásti nebo chirurgické nástroje je tento rozdíl velmi důležitý, protože jejich výrobky vyžadují od začátku do konce extrémní složitost i naprostou přesnost.
Když stroj provádí pohyb na 5 osách současně, snižuje se tak počet ztracených minut mezi jednotlivými operacemi. Není třeba často zastavovat a přemisťovat díly, potřeba výměn nástrojů je nižší a celkově dochází k menšímu prostoji. Stroj udržuje řezný nástroj vždy v optimální pozici během provozu, což umožňuje vyšší posuvové rychlosti a lepší odvod třísek z obrobku. Krátké nástroje, které jsou zároveň dostatečně tuhé, dobře fungují pod určitými úhly a snižují vibrace, které rychle otěrují nástroje. Všechny tyto faktory dohromady vedou k rychlejší výrobě, aniž by byla obětována přesnost měření nebo kvalita povrchu finálního produktu. Dílny, které tento přechod provedly, hlásí znatelné zlepšení ve svých výrobních výkonech.
Pokud jde o 5osé současné frézování, hlavní výhodou je lepší rozměrová přesnost, protože stroj neustále upravuje směr nástroje vzhledem k obrobku. Systém provádí tyto úpravy během celého procesu, čímž pomáhá snižovat odklon nástroje od dráhy a zajišťuje, že každý řez odebere přibližně stejné množství materiálu. Moderní systémy počítačového řízení (CNC) tento přístup ještě dále rozvíjejí. Během provozu skutečně kompenzují vlivy, jako jsou teplotní změny stroje nebo rozdíly mezi jednotlivými šaržemi materiálu. To znamená, že výrobci dosahují stále stejně vysoké kvality výsledků, i když pracují na rozsáhlých projektech nebo na složitých dílech, které by jinak bylo obtížné přesně vyrobit.
Když nástroj během 5osého obrábění zůstává zapojen pod stálými úhly, vytváří velmi hladké povrchové úpravy, které často eliminují potřebu dodatečných leštících kroků. Rovnoměrné rozložení řezných sil snižuje otravné vibrace a problémy s drhnutím, což umožňuje obráběčům dosáhnout výsledků kvality zrcadla i u složitých tvarů volné formy. Další výhodou tohoto stabilního řezného nastavení je delší životnost nástroje, protože opotřebení je rovnoměrnější po celé řezné hraně. To je velmi důležité pro drahé nástroje z karbidu a diamantového povlaku, na které se výrobci spoléhají při nejpřesnější práci. Úspory peněz na výměně nástrojů při zároveň lepší kvalitě dílů je něco, o čem mnoho dílen hovoří při diskuzích o moderních obráběcích technikách.
Při práci se složitými tvary a díly je pokročilý software CAM (počítačem podporovaná výroba) nezbytný pro nastavení těchto náročných pětiosých dráh nástroje. Ruční programování prostě není vhodné pro řízení všech pohybujících se částí zapojených do víceosých operací. Dobrou zprávou je, že tyto moderní systémy dokážou skutečně naplánovat dráhy, které se vyhýbají kolizím, a zvládnou i ty nejsložitější geometrie. A podle zkušeností mnoha dílen se doba programování sníží přibližně o 40 %, když jsou použity tyto nástroje. Klíčové pro jejich hodnotu je přímé propojení s CAD modelem. Toto propojení zajišťuje, že původní záměr konstruktéra je přesně převeden do strojových instrukcí, čímž se celý proces od náčrtu po hotový výrobek stane mnohem hladší, než to umožňovaly tradiční metody.
Když se všech pět os pohybuje najednou, je mnohem vyšší pravděpodobnost, že se upínač nástroje může o práci nebo upínací přípravky zavadit. Proto dnešní CAM software obsahuje funkce jako simulace v reálném čase a upozornění na kolize přímo v systému. Programátoři mohou skutečně vidět, jak se celý stroj pohybuje v prostoru, ještě než spustí jakýkoli reálný chod. Potenciální problémy tak mohou odhalit včas a odpovídajícím způsobem upravit dráhy nástrojů. Co to znamená v praxi? Dochází k méně drahým haváriím strojů, protože nikdo není překvapen neočekávanými styčnými body. Dílny také ušetří peníze na plýtvání materiálem při neúspěšných zkušebních bězích. Navíc pracovníci jsou bezpečnější při práci se zařízením a díly mají lepší kvalitu, protože všechno sleduje naplánované pohyby namísto náhodných kolizí.
Nejnovější vlna v programování 5osých CNC strojů spočívá v integraci umělé inteligence do softwaru CAM. Tyto systémy analyzují dřívější data o obrábění, reakce různých materiálů během řezání a dokonce i opotřebení nástrojů v průběhu času, aby automaticky doladily nastavení. Co je zajímavé, je schopnost umělé inteligence předvídat problémy dříve, než vzniknou, dynamicky upravovat posuvy a měnit dráhy nástrojů tak, aby byl každý řez co nejefektivnější, a to často s minimálním zásahem operátora – jen několika kliknutími. Dílny, které tyto řešení s umělou inteligencí zavádějí, hlásí rychlejší uvádění strojů do provozu, menší odpad materiálu a díly, které jsou hned napoprvé konzistentně správně. Pro výrobce, kteří se zabývají složitými geometriemi a úzkými tolerancemi, to představuje revoluční změnu v přístupu k přesnému obrábění dnes.
EN
