CNC obrada s pet osi podiže višeosnu proizvodnju na novu razinu jer se sve pet osi stroja zapravo kreću istovremeno tijekom rezanja. Ono što ovo čini posebnim je činjenica da alat za rezanje ostaje ispravno poravnat na bilo koji dio na kojem radi, čak i kada slijedi vrlo složene oblike. Sustav funkcionira kombiniranjem tri gibanja u ravnim linijama (X, Y, Z) te dva rotacijska pokreta, koji su obično označeni kao A i C ili ponekad B i C. Za radionice koje proizvode dijelove s puno krivulja i kutova, to znači da mogu izraditi iznimno detaljne komponente bez potrebe da zaustave proces i ručno podešavaju položaje. Rezultat? Općenito bolja preciznost i brže vremena proizvodnje u usporedbi sa starijim metodama.
Točno izvođenje pravog 5-osnog obradnog procesa u velikoj mjeri ovisi o tome koliko dobro stroj upravlja alatnim putanjama i ima li odgovarajuće RTCP ili Rotational Tool Center Point sposobnosti. Kada RTCP ispravno funkcionira, događa se nešto zaista izvanredno. CNC regulator neprestano prilagođava pomake u stvarnom položaju alata dok se rotirajući dijelovi pomiču. Ovo održava sav sustav poravnatim tako da vrh ostaje točno na mjestu gdje treba biti, čak i kada je cijeli stroj pod neobičnim kutovima. Bez ovakve vrste ispravke u stvarnom vremenu, pojavile bi se razne pogreške pozicioniranja tijekom složenih rezova. A priznajmo, nitko ne želi nekonzistentne rezultate od svog skupog opreme. Kada sva pet osi rade glatko i bez problema, alati slijede putanje koje prirodno teku kroz materijal. To znači bolje kutove za obradu površina i konačno proizvodi dijelove s puno finijim detaljima i užim tolerancijama nego što su to stariji postupci mogli postići.
Iako su istinita 5-osna i 3+2-osna obrada obuhvaćaju pet osi, postoji nekoliko značajnih razlika između njih. Kod 3+2-osne obrade, koju se ponekad naziva pozicijskom 5-osnom, najprije se stroj pozicionira koristeći dvije rotacijske osi, a zatim ih zaključa dok se vrši uobičajena 3D obrada. Nedostatak ove metode je taj što se jednom zaključanim osama alat ne može mijenjati kut tijekom rezanja, pa se zbog toga za složene oblike obično zahtijeva više različitih postavki. To dovodi do dosadnih stepenastih oznaka na površinama i općenito niže kvalitete obrade. S druge strane, istinska simultana 5-osna obrada održava sve pet osi u pokretu tijekom cijelog procesa. Ovaj kontinuirani pokret omogućuje glatke staze alata bez prekida, bolju točnost oblika i znatno kvalitetniju površinsku obradu. Ove prednosti čine je posebno vrijednom u industrijama poput proizvodnje zrakoplova, proizvodnje medicinskih uređaja i izrade kalupa gdje je preciznost najvažnija.
Kod rada s 5-osnim istodobnim obradama, linearni osi (X, Y, Z) i rotacijski osi (A, C) moraju ostati savršeno sinkronizirani putem kinematičke kontrole u stvarnom vremenu. Ono što se događa ovdje zaista je izvanredno – stroj održava alat za rezanje pod upravo pravim kutom u odnosu na dio koji obrađuje, što omogućuje izradu složenih 3D kontura bez pukotina ili pogrešaka. Moderni CNC sustavi praktički obavljaju svu matematiku potrebnu za to gdje alat treba ići dalje dok se već kreće. Ova vrsta preciznosti omogućuje proizvođačima izradu dijelova poput krila zrakoplova s njihovim glatkim zakrivljenostima, medicinskih implantata koji savršeno odgovaraju dizajnu ili čak umjetničkih skulptura koje bi inače trajale tjednima dovršiti. Razlika u odnosu na stare tehnike? Manje otpada materijala i znatno manje radnih sati provedenih na ispravljanju pogrešaka nakon činjenice.
Zrakoplovna industrija se okrenula stvarnoj 5-osnoj simultanoj obradi kao ključnom pomaku u izradi lopatica turbine. Nedavno je jedan veći proizvođač prešao na kontinuirano 5-osno kretanje pri izradi lopatica kompresora koje imaju složene oblike aeroprofila i zahtijevaju iznimno uske tolerancije. Zahvaljujući stvarnovremenom koordiniranju osi, rezanje se može besprijekorno obaviti po cijeloj površini lopatice bez ikakvog zaustavljanja i ponovnog pozicioniranja alata. Rezultati govore sami za sebe: vrijeme proizvodnje smanjeno je za oko 60% u odnosu na stare metode, a postignuta je kvaliteta površine do Ra 0,4 mikrona, što zadovoljava čak i najzahtjevnije aerodinamičke specifikacije. Ova metoda jasno nadmašuje tradicionalne tehnike indeksiranja 3+2 po učinkovitosti i kvaliteti.
Istraživanja o obradnim procesima pokazuju da stvarna 5-osna istodobna obrada može povećati točnost putanje površine za oko 40 posto u odnosu na tradicionalne tehnike obrade s 3 plus 2 osi. Razlog za ovim poboljšanjem leži u stalnom kretanju alata koje održava ravnomjeran rezni pritisak tijekom cijelog procesa. Kada se strojevi zaustave i ponovno pokrenu nakon promjene pozicije, često ostavljaju male korake i nedostatke koji ne postoje kod kontinuiranog rada. Za dijelove koji zahtijevaju izvrsne karakteristike strujanja fluida ili protoka zraka, ove male razlike zaista imaju veliki značaj, jer svaka manjkavost može znatno poremetiti ukupnu učinkovitost.
Kada se rade složeni dijelovi na tradicionalnim strojevima s 3 osi, obično je potrebno nekoliko različitih postavki tijekom procesa. Svaki put kada se mijenjaju stezni pribor i ručno poravnava sve, postoji veća mogućnost da nešto pođe po zlu. Upravo tu 5-osni CNC strojevi za obradu pokazuju svoje prednosti. Ovi strojevi mogu obaviti cijeli posao odjednom zahvaljujući dodatnim rotirajućim osima. Alati za rezanje sada mogu doseći do teško dostupnih mjesta poput podrezivanja, dubokih utora i površina pod čudnim kutovima, bez potrebe za uklanjanjem komada iz stroja. Time se smanjuju svi ti sitni pogrešci koji se nakupljaju kroz više postavki i osigurava se dosljedna točnost svakog pojedinog dijela. Za tvrtke koje proizvode dijelove za zrakoplove ili kirurška instrumenta, ova razlika je izuzetno važna jer njihovi proizvodi zahtijevaju istodobno veliku složenost i apsolutnu preciznost od početka do kraja.
Kada stroj obavlja 5-osno kretanje istovremeno, smanjuje se vrijeme koje se troši između operacija. Nema potrebe za tako čestim zaustavljanjem i prepozicioniranjem dijelova, potrebno je manje zamjena alata te je ukupno vrijeme prostoja znatno smanjeno. Stroj tijekom rada održava režni alat u upravo pravom položaju, što omogućuje veće brzine posmaka i bolje odvođenje strugotine s obratka. Kratki alati koji su ujedno dovoljno kruti odlično funkcioniraju pod određenim kutovima, smanjujući vibracije koje ubrzano habaju alate. Sve te prednosti zajedno omogućuju bržu proizvodnju bez gubitka točnosti mjerenja ili kvalitete površine gotovog proizvoda. Tvornice koje su prešle na ovaj način rada prijavljuju primjetna poboljšanja u svojim rezultatima proizvodnje.
Kada je riječ o 5-osnom istodobnom obradivanju, glavna prednost je bolja točnost dimenzija jer stroj stalno prilagođava smjer alata u odnosu na radni komad. Sustav neprestano vrši ove prilagodbe tijekom rada, što pomaže smanjiti savijanje alata od njegove staze i osigurava da svaki rez odstrani otprilike jednaku količinu materijala svaki put. Savremeni sustavi numeričkog upravljanja računalom (CNC) idu još korak dalje. Oni zapravo nadoknađuju utjecaj promjena temperature u stroju te razlike između različitih serija materijala dok traje obrada. To znači da proizvođači dobivaju dosljedno dobre rezultate čak i pri izradi velikih projekata ili složenih dijelova koji bi inače bili teški za točnu izradu.
Kada se alat održano angažira pod stalnim kutovima tijekom 5-osnog obradivanja, postižu se vrlo glatke površinske obrade koje često uklanjaju potrebu za dodatnim poliranjem. Ravnomjerna raspodjela sile rezanja smanjuje dosadne vibracije i probleme s drobljenjem, što omogućuje strojarima postizanje kvalitete zrcala čak i na složenim oblicima slobodnih formi. Još jedna prednost ove stabilne konfiguracije rezanja je dulji vijek trajanja alata jer se habanje ravnomjernije raspodjeljuje po rubu reznog alata. To je posebno važno za skupi tvrdi karbid i alate s dijamantnim prevlakama koje proizvođači koriste za najpreciznije poslove. Tvornice štede novac na zamjeni alata dok istovremeno postižu bolju kvalitetu gotovih dijelova — o tome često govore tvornice pri razgovoru o modernim tehnikama obradivanja.
Kod složenih oblika i dijelova, napredni CAM (računalom potpomognuta proizvodnja) softver postaje neophodan za postavljanje onih zahtjevnih alatnih putanja s 5 osi. Ručno kodiranje jednostavno nije prikladno za upravljanje svim pokretnim dijelovima uključenim u višeosne operacije. Dobra vijest je da ovi moderni sustavi zapravo mogu planirati staze koje izbjegavaju sudare i rade čak i s najkompliciranijim geometrijama. A prema izvješćima mnogih radionica, vrijeme programiranja se smanjuje otprilike za 40% kada se koriste ovakvi alati. Ono što ih čini toliko vrijednima je način na koji su izravno povezani s CAD modelima. Ova povezanost znači da se dizajnerove originalne ideje precizno prenose u strojne naredbe, čime se cijeli proces od skice do gotovog proizvoda čini puno učinkovitijim u odnosu na tradicionalne metode.
Kada se sva pet osi istodobno kreću, znatno je veća vjerojatnost da će držač alata udariti u obradak ili se zaglaviti u stezaljke. Zbog toga današnji CAM softver uključuje stvari poput simulacija u stvarnom vremenu i upozorenja na sudare unutar samog sustava. Programeri zapravo mogu vidjeti kako se cijeli stroj kreće kroz prostor prije nego što se išta pokrene u stvarnosti. Na taj način rano uočavaju potencijalne probleme i prilagođavaju staze alata sukladno tome. Koji su praktični učinci? Značajno manje skupih sudara strojeva jer nitko nije iznenađen neočekivanim točkama kontakta. Tvornice štede novac na bacanju materijala zbog neuspjelih testnih pokretanja. Osim toga, radnici su sigurniji u blizini opreme, a gotovi dijelovi imaju bolju kvalitetu jer sva kretanja slijede planirane putanje, a ne nasumične sudare.
Najnoviji val u programiranju 5-osovinskih CNC strojeva uključuje integraciju umjetne inteligencije u CAM softver. Ovi sustavi analiziraju podatke iz prethodnih obrada, način na koji se različiti materijali ponašaju tijekom rezanja i čak i kako se alati troše tijekom vremena kako bi automatski prilagodili postavke. Ono što je zanimljivo jest da AI može prepoznati probleme prije nego što se dogode, dinamički prilagođavati brzine posmaka te mijenjati staze alata kako bi maksimalno iskoristio svaki rez, a za to operaterima je često potrebno samo nekoliko klikova. Tvornice koje koriste ova rješenja s AI-om prijavljuju brže postavljanje strojeva, manje otpada materijala i dijelove koji redovito odmah prvi put ispadnu ispravni. Za proizvođače koji rade s kompleksnim geometrijama i vrlo malim tolerancijama, ovo predstavlja revolucionarnu promjenu u načinu na koji pristupamo preciznoj obradi danas.
EN
