Viisiakselinen CNC-koneenpito vie moniakselivalmistuksen uudelle tasolle, koska kaikki viisi koneen akselia liikkuvat samanaikaisesti leikatessa. Erityistä tässä on se, että leikkaustyökalu säilyttää oikean asennon suhteessa työkappaleeseen, jopa monimutkaisten muotojen seuratessa. Järjestelmä yhdistää kolme suoraviivaista liikettä (X, Y, Z) ja kaksi kiertoliikettä, joita yleensä merkitään kirjaimilla A ja C tai joskus B ja C. Tehtaille, jotka valmistavat monimutkaisia kaarevia ja kulmikkaita osia, tämä tarkoittaa, että ne voivat valmistaa erittäin yksityiskohtaisia komponentteja ilman, että niiden tarvitsee pysähtyä ja säätää asentoja manuaalisesti. Tuloksena? Parempi kokonaistarkkuus ja nopeampi tuotanto verrattuna vanhempiin menetelmiin.
Todellisen 5-akselisen käsittelyn onnistuminen riippuu paljolti siitä, kuinka hyvin kone hallitsee työkoneen reitityksen ja onko siinä oikeat RTCP- tai pyörivän työkalun keskipisteen (Rotational Tool Center Point) ominaisuudet. Kun RTCP toimii oikein, tapahtuu itse asiassa melko mahtavaa: CNC-ohjain säätää jatkuvasti työkalun todellista sijaintia kompensoiden liikkuvien osien aikana tapahtuvia poikkeamia. Tämä pitää kaiken tasattuna siten, että työkalun kärki pysyy tarkalleen oikeassa paikassa, vaikka koko kone olisi vinossa asennossa. Ilman tällaista reaaliaikaista korjausta näkisimme monenlaisia sijoitusvirheitä monimutkaisten leikkausten aikana. Ja totta puhuen, kukaan ei halua epäjohdonmukaisia tuloksia kalliilta laitteistoltaan. Kun kaikki viisi akselia toimivat yhdessä mutkattomasti eikä ongelmia ilmene, työkalut seuraavat materiaaleissa luonnollisesti virtaavia reittejä. Tämä tarkoittaa parempia leikkauskulmia pintojen käsittelyyn ja johtaa lopulta osiin, joissa on huomattavasti tarkemmat yksityiskohdat ja tiukemmat toleranssit verrattuna vanhoihin menetelmiin.
Vaikka sekä aito 5-akselinen että 3+2-akselinen koneistus käyttävät viittä akselia, niiden välillä on melko merkittäviä eroja. 3+2-akselisessa koneistuksessa, jota kutsutaan myös paikkasuuntaiseksi 5-akseliseksi, kone ensin asettaa kappaleen haluttuun asentoon käyttäen kahta pyörivää akselia ja lukitsee ne sen jälkeen paikoilleen, jonka jälkeen koneistus etenee tavalliseen tapaan 3D-leikkauksena. Tämän haittapuolena on, että kun akselit on kerran lukittu, työkalu ei voi muuttaa leikkauksen aikana kulmaansa, joten monimutkaiset muodot vaativat yleensä useita eri asetuksia. Tämä johtaa usein ikäviin porrastettuihin jälkiin pinnalla ja yleisesti heikompaan pintalaatuun. Toisaalta aito samanaikainen 5-akselinen koneistus pitää kaikki viisi akselia liikkeessä koko prosessin ajan. Tämä jatkuva liike mahdollistaa kitkattomat työkalureitit, paremman muotitarkkuuden ja huomattavasti paremman pintakarheuden. Nämä edut tekevät siitä erityisen arvokasta tarkkuudesta riippuvaisissa teollisuudenaloissa, kuten ilmailuteollisuudessa, lääketarvikkeiden valmistuksessa ja muottien valmistuksessa.
Kun työskennellään 5-akselisella samanaikaiskoneistuksella, sekä lineaariakselien (X, Y, Z) että roottorin (A, C) on pysyttävä täysin synkronoituna reaaliaikaisen kinemaattisen ohjauksen kautta. Tässä tapahtuu oikeastaan melko mahtavaa – kone pitää leikkuutyökalun aina tarkasti oikeassa kulmassa suhteessa muotoiltavaan osaan, mikä mahdollistaa monimutkaisten 3D-muotojen toteuttamisen ilman aukkoja tai virheitä. Nykyaikaiset CNC-järjestelmät käytännössä laskevat kaiken tarvittavan matematiikan siitä, mihin työkalun tulisi seuraavaksi liikkua, jo silloin kun sitä liikutetaan. Tämä taso tarkkuutta mahdollistaa valmistajille esimerkiksi lentokoneen siipien pehmeiden kaarien, tarkasti mitoitettujen lääketieteellisten implanttien tai jopa taiteellisten skulptuurien tekemisen, jotka muuten veisivät viikkoja valmistaa. Ero vanhempiin menetelmiin? Vähemmän hukkaan menevää materiaalia ja huomattavasti vähemmän työtunteja virheiden korjaamiseen jälkikäteen.
Ilmailuteollisuus on kääntynyt kohti todellista 5-akselista samanaikaista koneistusta muuttaakseen turbiinisovellusten valmistusta. Suuri valmistaja siirtyi äskettäin jatkuvaan 5-akseliseen liikkeeseen kompressorisiiven valmistuksessa, jossa ilmavirtasuunnitelmien monimutkaiset muodot ja erittäin tiukat toleranssit ovat keskeisiä. Akselien reaaliaikaisella koordinoinnilla leikkaus voidaan suorittaa saumattomasti koko siiven pinnalla ilman väliin tulevia työkalun uudelleenasennuksia. Tulokset puhuvat puolestaan: tuotantoaika laski noin 60 % verrattuna vanhempiin menetelmiin, ja saavutettiin pintakarheus arvoon asti Ra 0,4 mikrometriä, mikä täyttää jopa vaativimmat aerodynaamiset vaatimukset. Tämä ohittaa perinteiset 3+2-indeksointimenetelmät selkeästi sekä tehokkuudessa että laadussa.
Tutkimukset konesirpuntavalmistusprosesseista osoittavat, että todellinen 5-akselinen samanaikainen konesirpunta voi parantaa pintareitin tarkkuutta noin 40 prosenttia perinteisiin 3+2-akselimen menetelmiin verrattuna. Tämän parannuksen syy on työkalujen jatkuva liike, joka säilyttää tasaisen leikkuupaineen koko prosessin ajan. Kun koneet pysähtyvät ja käynnistyvät uudelleen asennomuutosten jälkeen, ne jättävät usein jälkeensä pieniä askelmia ja virheitä, joita ei esiinny jatkuvassa toiminnassa. Niille osille, joissa tarvitaan erinomaisia virtaus- tai ilmavirtausominaisuuksia, nämä pienet erot ovat merkityksellisiä, koska mikään alle täydellinen voi heikentää huomattavasti kokonaisuorituskykyä.
Kun monimutkaisia osia työstetään perinteisillä 3-akselisilla koneilla, työpajat tarvitsevat tyypillisesti useita eri kiinnitysasetuksia koko prosessin aikana. Aina kun kiinnikkeitä vaihdetaan ja kaikki sijoitetaan manuaalisesti uudelleen, virheen mahdollisuus kasvaa. Tässä kohtaa 5-akselinen CNC-koneistus todella loistaa. Nämä koneet voivat suorittaa koko työn yhdellä kertaa kiertyvien akselien ansiosta. Työstökoneet pääsevät nyt käsiksi hankaliin kohtiin, kuten alaviistoille, syviin lokeroihin ja oudosti kulmittain oleville pinnoille ilman, että kappale on otettava ulos koneesta. Tämä vähentää merkittävästi niitä pieniä virheitä, jotka kumuloituvat useiden asetusten aikana, ja varmistaa, että jokainen osa tulee lopulta täsmälleen oikein. Yrityksille, jotka valmistavat lentokoneenosia tai kirurgisia instrumentteja, tämä ero on erittäin merkittävä, koska tuotteilla vaaditaan sekä äärimmäistä monimutkaisuutta että ehdottoman tarkkaa hienosäätöä alusta loppuun.
Kun kone tekee viisiakselista liikettä samanaikaisesti, se vähentää turhia minuutteja välissä olevien toimintojen aikana. Ei tarvitse pysähtyä ja uudelleensijoittaa osia yhtä usein, työkalujen vaihtoja tarvitaan vähemmän, ja kokonaispysähdysaika on lyhyempi. Kone pitää leikkuutyökalun juuri oikeassa asennossa käytön aikana, mikä tarkoittaa nopeampia syöttönopeuksia ja parempaa lastun poistamista työkappaleesta. Lyhyet, mutta riittävän jäykät työkalut toimivat erinomaisesti tietyissä kulmissa, vähentäen värähtelyjä, jotka kuluuttavat työkalut nopeasti. Kaikki nämä tekijät yhdessä tarkoittavat nopeampaa tuotantoa ilman, että täytyy tinkia tarkkuusmitoista tai lopputuotteen pinnanlaadusta. Nämä muutokset tehneet työpajat raportoivat huomattavia parannuksia tuotantolukuihinsa.
Kun on kyse 5-akselisesta samanaikaisesta koneistuksesta, pääetuna on parempi mitoitustarkkuus, koska kone jatkuvasti säätää leikkuutyökalun osoittamaa suuntaa suhteessa työstettävään kappaleeseen. Järjestelmä tekee näitä säädöksiä koko ajan eteenpäin mentäessä, mikä auttaa vähentämään työkalun taipumista pois reitiltään ja varmistaa, että jokainen leikkaus poistaa likimain saman määrän materiaalia joka kerta. Nykyaikaiset tietokoneohjatut (CNC) -järjestelmät vievät tämän vielä askeleen pidemmälle. Ne kompensoivat käytön aikana esimerkiksi lämpötilamuutoksia koneessa sekä materiaalierien vaihteluita eri tuotantoserioiden välillä. Tämä tarkoittaa, että valmistajat saavat johdonmukaisesti hyviä tuloksia, myös silloin, kun työstetään suuria projekteja tai monimutkaisia osia, joita normaalisti olisi vaikea valmistaa tarkasti.
Kun työkalu pysyy käytössä tasaisissa kulmissa 5-akselisessa koneistuksessa, se luo erittäin sileät pinnat, jotka usein poistavat tarpeen lisäsapluunoille. Leikkausvoimien tasainen jakautuminen vähentää ärsyttäviä värähtelyjä ja karjunaa, mikä mahdollistaa peilikalvoisen tuloksen saavuttamisen jopa monimutkaisilla vapaamuotoisilla pinnoilla. Tämän stabiilin leikkuurajan toinen etu on pidempi työkalun käyttöikä, koska kulumo jakaantuu tasaisemmin leikkuureunan yli. Tämä on erityisen tärkeää kalliiden karbidipäällysteisten ja timanttipäällysteisten työkalujen kohdalla, joita valmistajat käyttävät tarkimmassa työssään. Kaupat säästävät rahaa työkalujen vaihtoon liittyvissä kustannuksissa samalla kun saavat parempilaatuisia osia – asia, josta monet kaupat puhuvat keskustellessaan modernista koneistuksesta.
Monimutkaisten muotojen ja osien kanssa työskenneltäessä edistynyt CAM-ohjelmisto (tietokoneavusteinen valmistus) on välttämätön näiden hankalien 5-akselisten työkaluratojen määrittämiseen. Manuaalinen koodaus ei yksinkertaisesti selviä moniakselitoimintojen kaikkien liikkuvien osien hallinnasta. Hyvä uutinen on, että nämä modernit järjestelmät voivat itse asiassa suunnitella radat, jotka välttävät törmäyksiä ja toimivat jopa kaikkein monimutkaisimpien geometrioiden läpi. Useiden työpajojen mukaan ohjelmointiaika voi lyhentyä jopa noin 40 %, kun näitä työkaluja käytetään. Niiden arvokkuuden takana on se, miten ne liittyvät suoraan CAD-malleihin. Tämä yhteys tarkoittaa, että suunnittelijoiden alkuperäiset visiot muunnetaan tarkasti koneohjeiksi, mikä tekee koko prosessista luonnoksesta valmiiseen tuotteeseen paljon sujuvamman kuin perinteiset menetelmät ovat sallineet.
Kun kaikki viisi akselia liikkuvat samanaikaisesti, on paljon suurempi mahdollisuus, että työkalupitimen voi osua työkappaleeseen tai takertua kiinnityslaitteisiin. Siksi nykyaikainen CAM-ohjelmisto sisältää asioita kuten reaaliaikaiset simuloinnit ja törmäysvaroitukset suoraan järjestelmään. Ohjelmoijat voivat itse asiassa nähdä, miten koko kone liikkuu tilassa ennen kuin mitään ajetaan oikeasti. He huomaavat mahdolliset ongelmat varhain ja säätävät työkalureittejä sen mukaisesti. Mitä tämä käytännössä tarkoittaa? Kalliita koneen törmäyksiä tapahtuu vähemmän, koska kukaan ei ylläty yllättävistä kosketuspisteistä. Teollisuudet säästävät rahaa hukka-aineista, jotka johtuvat epäonnistuneista testiajoista. Lisäksi työntekijät ovat turvallisemmassa paikassa laitteiden ympärillä, ja osat saadaan parempalaatuisiksi, koska kaikki noudattaa suunniteltuja liikkeitä satunnaisien törmäysten sijaan.
Viisiksiakselisen CNC-ohjelmoinnin viimeisin aalto sisältää tekoälyn integroimisen CAM-ohjelmistoihin. Nämä järjestelmät tarkastelevat aiempia työstödataa, eri materiaalien reaktioita leikattaessa sekä jopa työkalujen kulumista ajassa voidakseen automaattisesti säätää asetuksia. Mielenkiintoista tässä on se, että tekoäly voi havaita ongelmia ennen niiden esiintymistä, säätää syöttönopeuksia lennossa ja muokata työkalureittejä saadakseen suurimman hyödyn irti jokaisesta leikkauksesta, usein vaativien vain muutaman napsautuksen käyttäjältä. Näitä tekoälyratkaisuja käyttävät valmistajat raportoivat nopeammista koneiden asetuksista, vähemmästä materiaalin hukasta ja osista, jotka ovat oikein ensimmäisellä kerralla johdonmukaisesti. Monimutkaisia geometrioita ja tiukkoja toleransseja käsitteleville valmistajille tämä merkitsee mullistusta siihen tapaan, miten tarkkuustyöstöä lähestytään tänä päivänä.
EN
