Prelucrarea cu cinci axe ridică fabricarea multi-axă la noi înălțimi, deoarece toate cele cinci axe ale mașinii se mișcă împreună în timpul tăierii. Ceea ce face acest lucru atât de special este faptul că scula de tăiere rămâne corect aliniată față de piesa asupra căreia lucrează, chiar și atunci când urmărește forme foarte complicate. Sistemul funcționează prin combinarea a trei mișcări liniare (X, Y, Z) plus două mișcări de rotație, de obicei notate ca A și C sau uneori B și C. Pentru atelierele care produc piese cu multe curbe și unghiuri, acest lucru înseamnă că pot crea componente extrem de detaliate fără a fi nevoie să oprească procesul și să ajusteze manual pozițiile. Rezultatul? O precizie generală mai bună și timpi de producție mai rapizi în comparație cu metodele mai vechi.
Obținerea unui prelucrare reală pe 5 axe depinde în mare măsură de modul în care mașina gestionează traiectoriile sculelor și dacă dispune de funcționalități adecvate RTCP (Rotational Tool Center Point). Când RTCP funcționează corect, ceea ce se întâmplă este cu adevărat impresionant. Controlerul CNC ajustează constant orice deplasări ale poziției reale a sculei în timp ce părțile rotative se mișcă. Acest lucru menține totul aliniat, astfel încât vârful sculei rămâne exact acolo unde trebuie, chiar și atunci când întreaga mașină se află la unghiuri neobișnuite. Fără acest tip de corecție în timp real, am observa o varietate de erori de poziționare în timpul tăieturilor complicate. Și să fim sinceri, nimeni nu își dorește rezultate inconstante de la echipamentele costisitoare. Atunci când toate cele cinci axe funcționează împreună fluent, fără probleme, sculele urmează traiectorii care curg natural prin material. Aceasta înseamnă unghiuri mai bune pentru prelucrarea suprafețelor și, în final, produce piese cu detalii mult mai fine și toleranțe mai strânse decât ar putea realiza metodele mai vechi.
Deși atât prelucrarea adevărată pe 5 axe, cât și cea pe 3+2 axe implică cinci axe, există unele diferențe destul de semnificative între ele. În cazul prelucrării pe 3+2 axe, uneori numită prelucrare 5 axe pozițională, mașina poziționează piesa folosind cele două axe de rotație mai întâi, apoi le blochează în timp ce efectuează o tăiere obișnuită 3D. Dezavantajul este că, odată blocate, scula nu-și poate schimba unghiul în timpul tăierii, astfel că formele complicate necesită de obicei mai multe setări diferite. Acest lucru duce la acele urme supărătoare sub formă de trepte pe suprafețe și, în general, la o calitate mai scăzută a finisării. Pe de altă parte, prelucrarea simultană adevărată pe 5 axe menține toate cele cinci axe în mișcare împreună pe tot parcursul procesului. Această mișcare continuă permite trasee ale sculei netede, fără întreruperi, o precizie mai bună a formei și finisaje mult mai estetice ale suprafețelor. Aceste avantaje o fac deosebit de valoroasă în industrii precum producția aerospațială, fabricarea dispozitivelor medicale și realizarea matrițelor, unde precizia este esențială.
Atunci când se lucrează cu prelucrarea simultană pe 5 axe, atât axele liniare (X, Y, Z), cât și cele rotaționale (A, C) trebuie să rămână perfect sincronizate prin control cinematic în timp real. Ceea ce se întâmplă aici este de fapt remarcabil – mașina menține scula de tăiere sub unghiul exact față de piesa pe care o modelează, ceea ce face posibilă realizarea acelor contururi 3D complicate, fără goluri sau erori. Sistemele moderne de comandă numerică (CNC) efectuează practic toate calculele necesare pentru poziția următoare a sculei, în timp ce aceasta este deja în mișcare. Acest tip de precizie permite producătorilor să creeze lucruri precum aripi de avion cu curbele lor netede, implanturi medicale care se potrivesc exact conform proiectării, sau chiar sculpturi artistice care altfel ar dura săptămâni întregi pentru a fi finalizate. Diferența față de tehnici mai vechi? Mai puțin material risipit și mult mai puține ore petrecute corectând greșelile ulterior.
Industria aerospațială a recurs la prelucrarea simultană reală pe 5 axe ca pe un factor de schimbare majoră în fabricarea palelor de turbină. Un producător important a trecut recent la mișcarea continuă pe 5 axe atunci când realizează pale de compresor care prezintă acele forme complicate de profil aerodinamic și necesită toleranțe extrem de strânse. Prin coordonarea în timp real între axe, așchierea poate avea loc fără întreruperi pe întreaga suprafață a palei, fără a fi nevoie să oprească și să repozitioneze sculele. Rezultatele vorbesc de la sine: timpii de producție au scăzut cu aproximativ 60% față de metodele mai vechi, iar finisajele de suprafață au ajuns până la Ra 0,4 microni, îndeplinind chiar și cele mai exigente specificații aerodinamice. Această metodă depășește cu mult tehnica tradițională de indexare 3+2 atât în eficiență, cât și în calitatea rezultatelor.
Cercetările privind procesele de prelucrare arată că prelucrarea reală cu 5 axe simultane poate crește precizia traseului de suprafață cu aproximativ 40 la sută față de tehnici tradiționale de tip 3 plus 2 axe. Motivul acestei îmbunătățiri constă în mișcarea continuă a sculelor, care menține o presiune constantă de așchiere pe tot parcursul procesului. Atunci când mașinile se opresc și repornesc după schimbări de poziționare, tind să lase în urmă mici trepte și defecte care nu apar în cazul funcționării continue. Pentru piese care necesită caracteristici excelente de dinamică a fluidelor sau de curgere a aerului, aceste mici diferențe contează cu adevărat, deoarece orice lucru mai puțin decât perfect poate afecta semnificativ performanța generală.
Atunci când se lucrează la piese complicate folosind mașini tradiționale cu 3 axe, atelierele au nevoie în mod tipic de mai multe setări diferite pe parcursul procesului. De fiecare dată când schimbă dispozitivele și aliniază manual totul, există un risc suplimentar ca ceva să meargă greșit. Aici intervine strălucirea prelucrării CNC cu 5 axe. Aceste mașini pot realiza întreaga lucrare dintr-o singură priză datorită axelor suplimentare de rotație. Astfel, sculele de tăiere pot ajunge acum în locuri dificile, cum ar fi subcote, buzunare adânci și suprafețe ciudat înclinate, fără a scoate piesa din mașină. Acest lucru reduce toate acele erori minore care se acumulează în cadrul mai multor setări și asigură faptul că fiecare piesă rezultă constant corect. Pentru companiile care produc componente pentru avioane sau instrumente chirurgicale, această diferență este foarte importantă, deoarece produsele lor necesită atât o complexitate extremă, cât și o precizie de neclintit de la început până la sfârșit.
Când un aparat efectuează mișcări pe 5 axe simultan, reduce acele minute pierdute între operațiuni. Nu este nevoie să opriți și să repositionați piesele atât de des, sunt necesare mai puține schimbări de scule și există o întrerupere mai mică în general. Aparatul menține scula de tăiere în poziția potrivită în timpul funcționării, ceea ce înseamnă viteze de avans mai mari și o evacuare mai bună a așchiilor de pe piesa prelucrată. Sculele scurte, dar suficient de rigide, funcționează excelent la anumite unghiuri, reducând vibrațiile care uzează rapid sculele. Toate aceste aspecte împreună înseamnă cicluri de producție mai rapide fără a sacrifica precizia măsurătorilor sau calitatea finisării produsului final. Atelierele care au făcut această trecere raportează îmbunătățiri vizibile ale cifrelor lor de producție.
Atunci când vine vorba de prelucrarea simultană pe 5 axe, beneficiul principal este o precizie dimensională mai bună, deoarece mașina ajustează în mod constant poziția sculei de tăiere față de piesa care se prelucrează. Sistemul continuă să facă aceste ajustări în timpul funcționării, ceea ce ajută la reducerea deviației sculei de la traiectoria sa și asigură faptul că fiecare tăietură îndepărtează aproximativ aceeași cantitate de material de fiecare dată. Configurațiile moderne de comandă numerică computerizată (CNC) merg un pas mai departe. Ele compensează efectiv factori precum schimbările de temperatură ale mașinii și variațiile dintre diferitele loturi de materiale în timpul procesului de lucru. Acest lucru înseamnă că producătorii obțin rezultate constant bune, chiar și atunci când lucrează la proiecte mari sau piese complicate, care ar fi dificil de produs cu precizie în mod normal.
Când scula rămâne angrenată la unghiuri constante în timpul prelucrării pe 5 axe, creează finisaje de suprafață foarte netede care deseori elimină necesitatea unor etape suplimentare de lustruire. Distribuția uniformă a forțelor de așchiere reduce vibrațiile și bătăile neplăcute, permițând strungarilor să obțină rezultate de calitate „oglindă” chiar și pe forme complexe libere. Un alt avantaj al acestei configurații stabile de așchiere este durata mai lungă de viață a sculei, deoarece uzura se distribuie mai uniform pe muchia de așchiere. Acest aspect este foarte important pentru sculele scumpe din carbide și cu acoperire din diamant pe care producătorii se bazează pentru lucrările lor cele mai precise. Faptul că atelierele economisesc bani pe înlocuirea sculelor în timp ce obțin o calitate superioară a pieselor este ceva despre care multe ateliere vorbesc atunci când discută despre tehnici moderne de prelucrare.
Atunci când se lucrează cu forme și piese complexe, un software avansat de tip CAM (Fabricație asistată de calculator) devine esențial pentru configurarea traiectoriilor complicate ale sculelor pe 5 axe. Programarea manuală pur și simplu nu este potrivită pentru gestionarea tuturor componentelor aflate în mișcare implicate în operațiunile cu mai multe axe. Partea bună este că aceste sisteme moderne pot genera efectiv traiectorii care evită coliziunile și pot prelucra chiar și geometriile cele mai complicate. Și, conform rapoartelor multor ateliere, timpul de programare se reduce cu aproximativ 40% atunci când se folosesc aceste instrumente. Ceea ce le face atât de valoroase este modul în care se conectează direct la modelele CAD. Această legătură înseamnă că viziunile inițiale ale proiectanților sunt transpuse cu acuratețe în instrucțiunile mașinii, făcând ca întregul proces, de la schiță la produsul finit, să fie mult mai fluid decât permiteau metodele tradiționale.
Când toate cele cinci axe se mișcă simultan, există o șansă mult mai mare ca port-sculele să lovească piesa sau să se blocheze de dispozitive. Din acest motiv, software-ul CAM de astăzi include funcții precum simulări în timp real și avertizări privind coliziunile direct în sistem. Programatorii pot vedea efectiv cum se mișcă întreaga mașină în spațiu înainte de a executa orice program în mod real. Ei identifică eventualele probleme din timp și ajustează corespunzător traseele sculelor. Ce înseamnă acest lucru în practică? Se produc mult mai puține accidente costisitoare ale mașinilor, deoarece nimeni nu este luat prin surprindere de punctele neașteptate de contact. Atelierele economisesc bani pe materiale risipite din cauza rulărilor de test eșuate. În plus, lucrătorii sunt mai în siguranță în jurul echipamentelor, iar piesele rezultate au o calitate mai bună, deoarece totul urmează mișcări planificate, nu coliziuni aleatorii.
Ultima generație de programe CNC cu 5 axe implică integrarea inteligenței artificiale în software-ul CAM. Aceste sisteme analizează datele anterioare privind prelucrarea, modul în care diferitele materiale reacționează în timpul tăierii și chiar modul în care sculele se uzează în timp, pentru a ajusta automat setările. Ceea ce este interesant este că IA poate detecta problemele înainte ca acestea să apară, poate regla vitezele de avans în timp real și poate modifica traiectoriile sculelor pentru a obține maximul din fiecare tăietură, adesea necesitând doar câteva clicuri din partea operatorilor. Atelierele care adoptă aceste soluții bazate pe IA raportează configurări mai rapide ale mașinilor, o cantitate redusă de material risipit și piese care ies corect de prima dată, în mod constant. Pentru producătorii care lucrează cu geometrii complexe și toleranțe strânse, acest lucru reprezintă o schimbare majoră în modul în care abordăm astăzi prelucrările de precizie.
EN
