Трехкоординатная обработка достигает новых высот. Несмотря на то, что она вполне доступна по цене и дает отличные результаты при обработке простых конструкций, появляются новые исследования. Например, 3-осевая обработка повышает ценность аддитивного производства.
Источник: Гибридные аддитивные и субтрактивные станки (Джозеф М. Флинн)
У вас есть кусок металла, и вы хотите сделать из него потрясающую шестеренку или стильный чехол для телефона. Именно здесь 3-осевая обработка играет ключевую роль. Можете ли вы представить себе любой предмет вокруг вас, пластиковый или металлический, с точной точностью? Все металлические предметы с точной отделкой оснащаются станками с ЧПУ. Они проходят через сложный процесс, чтобы в итоге получить тонкую металлическую деталь.
Различные детали двигателей и сложные металлические предметы можно обрабатывать на нескольких станках. Трехкоординатный станок, как правило, отлично справляется с этой задачей по более низкой цене, чем пятикоординатный. Однако вы хотите узнать больше об этом фрезерном станке? Давайте изучим каждую деталь!
Что такое 3-осевая обработка?
Этот вид обработки работает по трем основным направлениям: X, Y и Z. Чтобы понять эту концепцию, просто подумайте. X перемещает вас влево и вправо, Y - вперед и назад, а Z - вверх и вниз.
Трехкоординатные фрезерные станки обеспечивают достаточное управление движением, поэтому считаются хорошим вариантом для всех типов материалов.
Пример 3-осевой обработки:
У вас есть кусок металла, и вы хотите выгравировать на его верхней стороне нечто удивительное. Для этого вам понадобится 3-осевой обрабатывающий инструмент, который выполнит все функции - от резки до конечной детали! Он похож на исключительно тонкий резной станок. Например, он вращает сверло в трех измерениях:
- Слева направо (X)
- Спереди назад (Y)
- А также вверх и вниз (Z).
Точность 2-осевого фрезерного станка с ЧПУ зависит от трех факторов:
- Идеальный дизайн
- Материал
- Управление машиной оператором
Трехкоординатная обработка хороша для деталей, которые не имеют большой кривизны. В качестве примера можно привести плоские пластины с отверстиями или пазами и блоки с простыми ступенями. Это двухмерный чертеж, получивший жизнь в 3D. Однако его простота заключается в точности. Станок с компьютерным управлением выполняет эту задачу идеально, поэтому все ваши детали будут иметь одинаковый размер и форму.
Читать далее: Обработка с ЧПУ по 4 осям
Как работает 3-осевая обработка?
Работа 3-осевых станков с ЧПУ проходит в 6 этапов. Мы опишем каждый из них по отдельности.
- Подготовка к проектированию: Первый шаг - проектирование, созданное с помощью программного обеспечения Computer-Aided Design (CAD). Эта программа дает:
- Точные размеры
- Формы
- И особенности объекта.
- Преобразование CAM: CAD-проект преобразуется в набор инструкций для 3-осевого станка.
- Настройка машины: Заготовка (обрабатываемый материал) надежно закрепляется на рабочем столе станка. Оператор выбирает режущий инструмент и передает код проекта в систему управления станка.
- Процесс обработки: Станок следует запрограммированным инструкциям. Режущий инструмент перемещается по осям X, Y и Z в соответствии с программой. Эта операция повторяется до тех пор, пока вы не получите конечную деталь. Существует также риск отходов материала.
- Применение охлаждающей жидкости:На режущий инструмент обычно наносится охлаждающая жидкость (чаще всего раствор на водной основе). Это дает ряд преимуществ, таких как:
- Охлаждение зоны резания
- Снижение трения и износа инструмента
- И улучшенная обработка поверхности.
Пример:
Если бы вы строили из Лего, то 3-осевая обработка была бы похожа на инструмент, позволяющий точно вырезать и придавать форму одной детали Лего. Вы можете создавать любые причудливые объекты, но им может не хватать крутых изгибов и углов, которые есть у других продвинутых металлических объектов.
Распространенные 3-осевые станки
Для 3-осевой обработки используется несколько типов станков:
Разница в 3-осевой обработке заключается в типе станка, который ее выполняет, хотя эти фрезерные инструменты работают в тех же трех направлениях (X, Y и Z). Вот краткий обзор некоторых распространенных примеров:
Фрезерные станки с ЧПУ - это мощные инструменты, позволяющие изготавливать плоские детали:
- Карманы
- Шаги
- Карманы
Представьте себе мощную дрель, которая может двигаться во всех направлениях для точного удаления материала.
Обрабатывающие центры с ЧПУ - Это как целый набор инструментов в одном станке, поскольку они могут одновременно сверлить отверстия, нарезать резьбу и фрезеровать поверхности. Они идеально подходят для сложных деталей, требующих нескольких операций.
Токарные станки с ЧПУ - Заготовка вращается, а режущий инструмент придает ей форму. Токарные станки с ЧПУ отлично подходят для изготовления цилиндрических предметов, таких как оси или трубы.
Маршрутизаторы с ЧПУ - Представьте себе сверхмощный фрезер для вашей мастерской, но большего размера и гораздо более точный. Такие станки отлично подходят для резки больших листов дерева, пластика и даже мягких металлов.
Гравировальные станки с ЧПУ - В плане детализации они превосходят всех, используя очень маленькие режущие инструменты для гравировки узоров на различных материалах. Подумайте о чрезвычайно точной ручке, которая может выгравировать все, что вы хотите, на металле, пластике или даже стекле.
Плазменные резаки с ЧПУ - Аппараты плазменной резки позволяют с высокой точностью, скоростью и эффективностью разрезать толстые металлические листы. Это делает их ценным инструментом для широкого спектра промышленных применений, особенно когда вам требуется плазменная резка для получения чистых и точных срезов крупных стальных деталей. Их способность справляться со сложными конструкциями и обеспечивать качественные результаты делает их предпочтительным выбором для многих проектов по механической обработке.
Области применения 3-осевой обработки
Трехосевая обработка может показаться простой, но она невероятно многогранна! Это связано с тем, что данный метод обработки позволяет создавать точные формы для самых разных отраслей промышленности. Вот некоторые области, где трехосевая обработка обеспечивает безупречное качество деталей, изготовленных на заказ:
Автомобили: В следующий раз, когда вы будете управлять своим автомобилем, просто загляните под капот. Большинство деталей двигателя, таких как поршни и трансмиссии, скорее всего, будут изготовлены с помощью 3-осевой обработки. Благодаря этому все детали идеально подходят друг к другу, обеспечивая плавность хода.
Авиация: Безопасность - ключевой фактор при работе с самолетами или космическими кораблями. Трехкоординатная обработка делает возможным изготовление высокоточных и прочных деталей, необходимых для самолетов. Подумайте о деталях крыла или двигателя, которые должны быть прочными и в то же время легкими.
Медицина: Медицинские приборы и имплантаты часто требуют сложных деталей для обеспечения функциональности. Эти специфические медицинские инструменты, от тонких хирургических инструментов до сложных суставных протезов, изготавливаются с помощью 3-осевой обработки.
Электроника: Мы зависим от множества гаджетов, от телефонов до ноутбуков, детали которых часто изготавливаются с применением 3-осевой обработки. Трехкоординатное фрезерование значительно улучшает характеристики корпусов и внутренних компонентов.
Повседневные игрушки: Как производятся эти крутые пластиковые игрушки? Большинство пресс-форм, используемых для литья под давлением, подвергаются 3-осевой обработке, что обеспечивает точные формы изделий, предназначенных для массового производства.
Строительство: Трехкоординатная обработка может быть полезна даже в строительстве. Некоторые конструктивные элементы, особенно те, которые требуют точных вырезов или форм, могут быть обработаны для точной подгонки.
Украшения: Взгляните поближе на это ювелирное изделие тонкой работы. Трехкоординатная обработка позволяет создавать красивые и точные детали на драгоценных металлах.
Преимущества 3-осевой обработки
Трехкоординатная обработка с ЧПУ дает бесчисленные преимущества. Ниже мы приводим некоторые из них:
Лучше всего подходит для простых дизайнов: Он требует движения всего в трех направлениях - вправо-влево, назад-вперед и вверх-вниз, - что делает его более простым в программировании и использовании по сравнению со сложными. Это означает, что сроки сдачи проекта будут намного быстрее.
Точные детали: Он ориентирован на изготовление плоских или слегка изогнутых поверхностей, что подходит для широкого спектра повседневных деталей, таких как кронштейны, шестерни или панели управления. Когда с этой работой справляется более простой станок, нет необходимости в дорогом!
Недорогие: Как правило, 3-осевые инструменты дешевле, чем более сложные станки, как с точки зрения первоначальной стоимости, так и с точки зрения затрат на обслуживание. Поэтому чаще всего люди предпочитают 3-осевое фрезерование, так как оно более доступно по сравнению с 5-осевым.
Точность: Трехкоординатное фрезерование позволяет создавать высокоточные детали. Его процесс довольно прост благодаря управляемым компьютером движениям и острым режущим инструментам.
Недостатки 3-осевой обработки
У 3-осевых станков есть и некоторые недостатки, которые делают их менее заметным выбором по сравнению с 5-осевыми.
Низкая производительность при создании сложных фигур: На 3-осевых станках невозможно изогнуть суперфигуры и сделать угловые пропилы по их периферии. Они сталкиваются с трудностями каждый раз, когда фрезеруют сложные конструкции. Это связано с ограниченным угловым охватом. Кроме того, увеличиваются отходы материала.
Затраты времени: При работе со сложными деталями, имеющими много сторон, вам придется удерживать металл в разных положениях и заново обрабатывать каждую сторону. Это требует больше времени и усилий, чем если бы станок двигался в нескольких направлениях.
Ограниченный охват: Какой бы точной ни была 3-осевая обработка, она не может создавать очень сложные поверхности или крошечные детали. Для создания конструкции с небольшими отверстиями или плавными изгибами вам может потребоваться более сложный станок.
Трехкоординатная обработка по сравнению с пятикоординатной
Ранее мы больше внимания уделяли 3-осевой обработке. Но есть и усовершенствованные фрезерные станки: 5-осевые станки. Благодаря большему числу углов 5-осевые станки обеспечивают хорошие результаты при обработке сложных конструкций. При этом отходы материала также меньше.
Ключевое различие:
Предположим, что у художника есть только три кисти (вверх, вниз и в сторону). Это похоже на 3-осевую обработку. Она может делать многое, но сложные формы создавать сложно.
А теперь представьте себе того же художника с двумя дополнительными кистями, которые могут вращаться в запястье. Это называется 5-осевой обработкой! Дополнительные оси позволяют выполнять более тонкие движения и углы, что делает ее идеальной для производства сверхсложных форм.
3-осевая и 5-осевая обработка с ЧПУ: Сравнительная таблица
| Характеристика | Трехкоординатная обработка с ЧПУ | 5-осевая обработка с ЧПУ |
| Возможности передвижения | X (влево-вправо), Y (вперед-назад), Z (вверх-вниз) | X, Y, Z, A (наклон), B (вращение) |
| Отделка поверхности | Хорошо подходит для плоских и простых изогнутых поверхностей | Отлично подходит для сложных трехмерных форм с замысловатыми деталями |
| Время выполнения заказа | В целом быстрее за счет более простого программирования и меньшего количества настроек | Может быть медленнее при работе со сложными деталями из-за необходимости многократной настройки. |
| Сложность программирования | Нижний | Более высокий - требует более развитых навыков программирования |
| Стоимость машины | Более низкие - как правило, более доступные | Выше |
| Техническое обслуживание | Ниже - более простая механика | Более высокая - дополнительные оси вращения требуют большего обслуживания |
| Приложения | - Прототипирование - Простые детали (кронштейны, шестеренки, панели управления) | - Сложные 3D-детали (медицинские имплантаты, аэрокосмические компоненты) - Многогранные детали |
Заключение
Является ли он 3-осевым Услуги по механической обработке с ЧПУ или 5-осевой обработки, вам нужна профессиональная компания, занимающаяся механической обработкой. Если вы новичок в этой области, вы не сможете получить представление о детали, только читая. Почему это важно? Потому что опытный обрабатывающий центр, такой как Решение Yijin располагает современными фрезерными станками и высокопрофессиональными операторами. Они позволяют обрабатывать любые материалы, как металлические, так и пластиковые.
