Pet-osijsko CNC obdelovanje dviguje večosni proizvodni proces na novo raven, saj se vseh pet osi stroja dejansko premika skupaj med rezanjem. To je tako posebno zato, ker ostaja rezalno orodje pravilno poravnano glede na katerikoli del, na katerem dela, tudi ob sledenju zelo zapletenim oblikam. Sistem deluje tako, da združi tri premike v ravni črti (X, Y, Z) ter dve vrteči se gibanji, običajno označeni kot A in C ali včasih B in C. Za delavnice, ki izdelujejo dele z mnogimi krivuljami in koti, to pomeni, da lahko ustvarijo izjemno podrobne komponente, ne da bi morali ustaviti in ročno prilagajati položaje. Rezultat? Celotno višja natančnost in hitrejši proizvodni časi v primerjavi s starejšimi metodami.
Pravilno izvedba resničnega 5-osnega obdelovanja zelo odvisna od tega, kako dobro stroj upravlja orodne poti in ali ima ustrezne sposobnosti RTCP ali Rotational Tool Center Point. Ko RTCP pravilno deluje, se dogaja nekaj res izjemnega. CNC krmilnik neprestano prilagaja morebitne premike dejanskega položaja orodja, medtem ko se vrteče komponente premikajo. To ohranja vse poravnano, tako da konica ostane točno tam, kjer mora biti, tudi kadar je celoten stroj v nenavadnih kotih. Brez takšnega popravljanja v realnem času bi opazili različne napake pri pozicioniranju med zapletenimi rezki. In naj bo jasno, nihče noče neenakomernih rezultatov iz svoje dragocene opreme. Ko vseh pet osi brezhibno sodeluje, orodja sledijo potebam, ki naravno tečejo skozi material. To pomeni boljše režne kote za obdelavo površin in končni izdelek ima bistveno bolj drobne podrobnosti in tesnejše tolerance, kot bi jih starejše metode lahko dosegle.
Čeprav oba postopka, resnično 5-osno in 3+2-osno obdelovanje, vključujeta pet osi, med njima obstajajo precej pomembne razlike. Pri 3+2-osnem obdelovanju, ki se včasih imenuje tudi pozicijsko 5-osno, stroj najprej z dvema rotacijskima osmama pozicionira del, nato pa jih zaklene in izvaja navadno 3D rezkanje. Slabost tega pristopa je, da ko sta osi zaklenjeni, orodje med rezom ne more spremeniti kota, zato se za zapletene oblike pogosto zahtevajo večkratne nastavitve. To povzroči nadležne stopničaste oznake na površinah in splošno slabjšo kakovost površine. Po drugi strani pa pri resničnem hkratnem 5-osnem obdelovanju vseh pet osi ostaja v gibanju skozi celoten proces. To neprekinjeno gibanje omogoča gladke poti orodja brez prekinitev, boljšo natančnost oblik in veliko boljše površinske kakovosti. Ti prednosti naredijo to metodo še posebej vredno v industrijskih panogah, kot so proizvodnja letalskih delov, proizvodnja medicinskih naprav in izdelava modelov, kjer je najpomembnejša natančnost.
Pri delu s 5-osnim hkratnim obdelovanjem morata biti linearna osi (X, Y, Z) in rotacijski osi (A, C) popolnoma usklajeni prek kinematičnega nadzora v realnem času. Tukaj se dogaja nekaj zares izjemnega – stroj ohranja rezno orodje pod pravim kotom glede na katerikoli del, ki ga oblikuje, kar omogoča zapletene 3D konture brez rež ali napak. Moderne CNC sisteme praktično izračunajo vso potrebno matematiko za to, kje naj se orodje premakne naprej, medtem ko je že v gibanju. Ta vrsta natančnosti omogoča proizvajalcem ustvarjanje stvari, kot so krila letal z njihovimi gladkimi ukrivljenostmi, medicinski implantati, ki idealno sedijo, kot so zasnovani, ali celo umetniške skulpture, ki bi sicer trajale tedne dokončanja. Razlika v primerjavi s starejšimi metodami? Manj odpadnega materiala in znatno manj ur, porabljenih za odpravljanje napak po dejanskem delu.
Letalska industrija se je obrnila k resničnemu 5-osičnemu hkratnemu obdelovanju kot igralcu sprememb pri izdelavi lopatic turbin. Eden večjih proizvajalcev se je pred kratkim preusmeril na zvezno 5-osično gibanje pri izdelavi kompresorskih lopatic, ki imajo zapletene oblike aerodinamičnih profilov in zahtevajo izjemno tesne tolerance. Z hkratnim koordiniranjem osi se lahko rezanje brezhibno izvaja po celotni površini lopatice, ne da bi bilo treba ustaviti ali ponovno pozicionirati orodja. Rezultati govorijo sami zase: časi proizvodnje so se zmanjšali za približno 60 % v primerjavi s starejšimi metodami, dosegli pa so tudi površinske kakovosti do Ra 0,4 mikrona, kar ustreza celo najzahtevnejšim aerodinamičnim specifikacijam. To na jasen način prekaša tradicionalne tehnike indeksiranja 3+2 tako pri učinkovitosti kot tudi pri kakovosti.
Raziskave obdelave s stroji kažejo, da lahko dejanska 5-osna hkratna obdelava poveča natančnost poti površine za približno 40 odstotkov v primerjavi s tradicionalnimi tehnikami 3 plus 2 osi. Razlog za to izboljšanje leži v stalnem gibanju orodij, ki ohranja enakomeren rezni tlak med celotnim procesom. Ko stroji ustavijo in ponovno zagnajo po spremembah pozicioniranja, pogosto pustijo majhne stopnice in napake, ki pri neprekinjenem delovanju niso prisotne. Pri delih, ki zahtevajo odlične lastnosti dinamike tekočin ali toku zraka, imajo ti majhni razlike resničen pomen, saj lahko že manj kot popolno bistveno vpliva na skupno zmogljivost.
Ko se dela na zapletenih delih s tradicionalnimi 3-osnimi stroji, obrti ponavadi potrebujejo več različnih nastavitev med postopkom. Vsakič, ko zamenjajo pritrdila in ročno poravnajo vse, obstaja dodatno tveganje, da se nekaj pokvari. Tu pa posebej odstopa 5-osno CNC obdelovanje. Ti stroji lahko opravijo celoten posel v enem samem kosu zaradi dodatnih vrtečih osi. Režna orodja sedaj lahko dostopajo do težko dostopnih mest, kot so podrezi, globoki žlebovi in površine z nenavadnimi koti, ne da bi morali kos izvzeti iz stroja. S tem se zmanjšajo vsi ti majhni napaki, ki se kopičijo skozi več nastavitev, in zagotovi, da vsak del izgleda dosledno pravilno. Za podjetja, ki proizvajajo dele za letala ali kirurška orodja, je ta razlika zelo pomembna, saj njihovi izdelki zahtevajo tako izjemno zapletenost kot tudi popolno natančnost od začetka do konca.
Ko stroj izvaja 5-osno gibanje hkrati, zmanjša nepotrebne minute med operacijami. Ni potrebe tako pogosto ustavljati in ponovno pozicionirati delov, potrebujemo manj menjav orodij in imamo skupaj manj prostojnih časov. Stroj med obratovanjem ohranja rezno orodje v popolnem položaju, kar pomeni višje pospeške podajanja in boljše odstranjevanje ostrušk s predmeta. Kratek, a dovolj tog, orodja odlično deluje pri določenih kotih, saj zmanjšuje vibracije, ki hitro obrabijo orodja. Vsi ti dejavniki skupaj omogočajo hitrejšo proizvodnjo, ne da bi pri tem morali žrtvovati natančnost meritev ali kakovost površine končnega izdelka. Delavnice, ki so prešle na to tehnologijo, poročajo o opaznih izboljšanjih pri številkah izdelave.
Ko gre za obdelavo z 5-osi hkrati, je glavna prednost boljša točnost meritev, ker stroj neprestano prilagaja smer rezilnega orodja glede na obdelovani del. Sistem med postopkom stalno izvaja te prilagoditve, kar pomaga zmanjšati odklon orodja od njegove poti in zagotovi, da vsak rez odstrani približno enako količino materiala. Sodobni sistemi računalniško nadzorovanih (CNC) strojev to še dodatno izpopolnijo. Med izvajanjem naloge dejansko kompenzirajo tudi vplive, kot so temperaturne spremembe v stroju in razlike med posameznimi serijami materialov. To pomeni, da proizvajalci dosežejo dosledno visoko kakovost rezultatov tudi pri velikih projektih ali zapletenih delih, ki jih je sicer težko natančno izdelati.
Ko orodje ostane vključeno pri enakih kotih med 5-osnim obdelovanju, se doseže zelo gladka površina, ki pogosto odpravi potrebo po dodatnih polirnih postopkih. Enakomerna porazdelitev rezalnih sil zmanjša moteče vibracije in drgetanje, kar omogoča obrtnikom doseganje zrcalne kakovosti celo pri zapletenih prostorskih oblikah. Druga prednost te stabilne rezalne nastavitve je podaljšan vek orodja, saj se obraba enakomerno porazdeli po celotnem rezalnem robu. To je zlasti pomembno za drago orodje iz karbida in diamantnim prevlekom, na katero se proizvajalci zanašajo pri najnatančnejših opravilih. Prihranki pri zamenjavi orodja in hkratno izboljšanje kakovosti izdelkov so stvari, o katerih pogosto govorijo obrti, ko razpravljajo o sodobnih metodah obdelave.
Pri delu s kompleksnimi oblikami in deli postane napredna programska oprema CAM (računalniško podprta proizvodnja) bistvena za nastavitev zahtevnih orodnih poti z 5 osmi. Ročno kodiranje preprosto ni primerno za upravljanje vseh premikajočih se delov, ki so povezani z večosnimi operacijami. Dobro novico predstavlja dejstvo, da lahko ti sodobni sistemi dejansko izdelajo poti, ki se izognejo trkom in omogočajo obdelavo celo najbolj zapletenih geometrij. In glede na poročila mnogih obrtov, se čas programiranja z uporabo teh orodij skrajša za okoli 40 %. Njihova velika vrednost izhaja iz neposredne povezave z modeli CAD. Ta povezava zagotavlja natančen prevod prvotnih idej načrtovalcev v strojna navodila, kar celoten proces od skice do končnega izdelka naredi veliko bolj gladkega, kot je to omogočalo tradicionalno način.
Ko se vseh pet osi premika hkrati, je veliko večja verjetnost, da bi se držalo orodja lahko zaletelo v obdelovanec ali zagrabilo vpenjalne naprave. Zato sodobni CAM programi vključujejo stvari, kot so simulacije v realnem času in opozorila na trčenje, neposredno v sistemu. Programerji lahko dejansko vidijo, kako se celotna stroj premika skozi prostor, še preden karkoli pognajo v resničnih pogojih. Spremljajo morebitne težave že v zgodnjih fazah in ustrezno prilagajajo poti orodij. Kaj to praktično pomeni? Nahajajo se manj dragih trkov strojev, ker nihče ni presenečen z nepričakovanimi kontakti. Delavnice prihranijo denar na zapravljenih materialih zaradi neuspešnih testnih poganjanj. Poleg tega ostanejo delavci varnejši okoli opreme, izdelki pa imajo boljšo kakovost, saj sledijo načrtovanim gibanjem namesto naključnim trkom.
Najnovejši val v programiranju 5-osnih CNC strojev vključuje integracijo umetne inteligence v CAM programske opreme. Ti sistemi analizirajo pretekle podatke o obdelavi, načine reakcij različnih materialov med rezanjem in celo to, kako se orodja sčasoma obrabijo, da samodejno prilagajajo nastavitve. Kar je zanimivo, je, da lahko umetna inteligenca prepozna težave še preden se pojavijo, dinamično prilagaja hitrosti pospeševanja in spreminja poti orodij, da bi pri vsakem rezu dosegla najboljše rezultate, pri čemer pogosto zahteva le nekaj klikov od operaterjev. Podjetja, ki sprejmejo ta rešitve z umetno inteligenco, poročajo o hitrejših nastavitvah strojev, manj odpadnega materiala in delih, ki so že ob prvi izdelavi dosledno pravilni. Za proizvajalce, ki se ukvarjajo s kompleksnimi geometrijami in tesnimi tolerancami, to predstavlja prelomnico v tem, kako pristopamo k natančni obdelavi danes.
EN
