Одним из наиболее широко используемых типов обработки с ЧПУ является 3-осевая обработка. Она существует уже несколько десятилетий и остается выбором, который используется для резки, формовки и точного формирования металла, пластика и других материалов. Но что такое 3-осевая обработка с ЧПУ и как она работает?
В этом руководстве вы найдете всю необходимую информацию — от базового определения до областей применения, станков, преимуществ и сравнения с более сложными вариантами, такими как 5-осевая обработка.
Что такое 3-осевая обработка с ЧПУ?
3-осевая обработка с ЧПУ — это метод формовки материалов с использованием режущего инструмента, который движется в трех направлениях: слева направо (ось X), спереди назад (ось Y) и вверх и вниз (ось Z). Эти три движения позволяют станку удалять материал из цельного блока (называемого заготовкой) для создания желаемой формы.
- Ось X (слева направо)
- Ось Y (спереди назад)
- Ось Z (вверх и вниз)
На практике операторы программируют траектории движения инструмента Программное обеспечение CAD / CAM, затем загрузите код (обычно в формате G-кода) в Станок с ЧПУ. Машина считывает команды, перемещает инструмент по осям X, Y и Z и режет материал до тех пор, пока не появится окончательная форма.
В этом процессе либо режущий инструмент, либо заготовка остаются неподвижными, в то время как другая часть перемещается вдоль трех осей. Такая установка позволяет точно формировать плоские или контурные поверхности и обычно используется для фрезерования, сверления и нарезания резьбы.
Как работает процесс 3-осевой обработки
Процесс 3-осевой обработки следует простому, но строго контролируемому методу. Вот как это работает пошагово:
1. Этап проектирования
Инженер или конструктор создает 3D-модель детали в программном обеспечении для автоматизированного проектирования (САПР). Проект включает размеры, допуски и любые специальные элементы, такие как отверстия или резьба.
2. CAM-программирование
Файл CAD импортируется в программное обеспечение автоматизированного производства (CAM). Программное обеспечение CAM рассчитывает стратегии резки и траектории движения инструмента для выбранных инструментов (концевые фрезы, сверла и т. д.).
Программные выходы G-код, который сообщает контроллеру ЧПУ, как именно перемещать инструмент по осям X, Y и Z, с какой скоростью и с какой подачей охлаждающей жидкости или подачи.
3. Настройка машины
A Станок с ЧПУ закрепляет необработанную заготовку (металл, пластик, дерево или другой материал) на столе или креплении станка. Оператор станка с ЧПУ устанавливает режущий инструмент в шпиндель и обнуляет положение инструмента по всем трем осям. Оператор станка с ЧПУ загружает G-код в контроллер станка.
4. Удаление материала
Станок с ЧПУ следует запрограммированная траектория инструмента и начинает удалять материал. Режущий инструмент перемещается по осям X, Y и Z, чтобы придать форму детали. Процесс может включать несколько проходов для достижения окончательной формы.
5. осмотр
После обработки деталь извлекается и проверяется на точность размеров и чистоту поверхности. Вторичные операции, такие как удаление заусенцевможет последовать полировка или термическая обработка.
Типы 3-осевых станков с ЧПУ
Различные типы машин специализируются на определенных задачах и материалах.
| Тип аппарата | Основные оси движения | Основное использование | Примеры материалов | Общие случаи использования |
|---|---|---|---|---|
| Фрезерный станок с ЧПУ | Х, У, Я | Торцевое фрезерование, фрезерование карманов, прорезание пазов | Алюминий, сталь, пластик | Детали двигателя, кронштейны, формы |
| Обрабатывающий центр с ЧПУ | Х, У, Я | Сверление, нарезание резьбы, фрезерование за одну установку | Сталь, титановые сплавы | Сверление, нарезание резьбы, сложное фрезерование |
| Токарный станок с ЧПУ (с приводным инструментом) | X, Z и ось вращения | Токарная обработка цилиндрических деталей, сверление отверстий | Металлы, пластмассы | Валы, втулки, резьбовые детали |
| станок чпу по дереву | Х, У, Я | Резка и резьба больших панелей или дерева | Дерево, пенопласт, пластик | Мебель, вывески, прототипы |
| Гравировальный станок с ЧПУ | Х, У, Я | Поверхностная резьба, изготовление вывесок, маркировка | Металлы, пластмассы, дерево | Шильдики, логотипы, декоративные работы |
| ЧПУ Plasma Cutter | Х, У, Я | Резка плоских листов плазменной горелкой | Сталь, нержавеющая сталь, алюминий | Резка металлических пластин и листов |
Каждый станок перемещает свой режущий инструмент (или заготовку) по трем линейным осям. обрабатывающий центр обычно добавляет автоматизированные сменщики инструмента и более высокую скорость шпинделя. Токарные станки вращают заготовку в шпинделе, в то время как маршрутизаторы и плазменные резаки перемещают инструмент по неподвижному столу.
3-осевой фрезерный станок
3-осевой фрезерный станок использует вращающийся резец для формирования цельных блоков материала. Оператор часто программирует одну установку для обработки одной стороны детали. Эти станки отлично подходят для изготовления плоских элементов и простых карманов.
3-осевой обрабатывающий центр
Обрабатывающий центр включает в себя автоматическое устройство смены инструмента и часто кожух для охлаждающей жидкости. Оператор может загружать много деталей и инструментов одновременно. Эти центры сокращают ручное вмешательство и улучшают время цикла для средних партий.
3-осевой токарный станок с ЧПУ
Токарный станок вращает заготовку, пока она неподвижна. режущие инструменты удалить материал. Токарный станок с «живым инструментом» добавляет возможность фрезерования и сверления, позволяя выполнять сложные профили за одну установку. Оператор получает выгоду от минимальной обработки заготовки и более высокой точности.
3-осевой фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерный станок имеет высокий портал и очень широкий стол. Деревообрабатывающие мастерские и производители вывесок полагаются на фрезерные станки для крупноформатной резки и резьбы. Оператор ценит высокую скорость подачи и встроенные системы пылеудаления.
3-осевой гравировальный станок
An Гравировка с ЧПУ использует фрезы малого диаметра при низких усилиях резания. Ювелиры и производители трофеев выбирают эти машины для деликатного травления поверхности. Оператор может добиться мелкого текста и небольших логотипов с минимальным износом инструмента.
3-осевой плазменный резак
A Плазменный резак запускает ионизированную газовую горелку для резки толстых металлических пластин. Владелец магазина оценивает скорость резака для больших листов. Оператор может маркировать и резать сотни плоских деталей с помощью простого программирования.
Плюсы и минусы 3-осевой обработки с ЧПУ
Производители выбирают 3-осевую обработку с ЧПУ по нескольким причинам:
- Машины и инструменты стоят дешевле многоосевых альтернатив. Более низкая стоимость настройки подходит для малых и средних производственных циклов.
- Пандусы, контуры, карманы и отверстия — все это помещается в трехосевой контур.
- Большинство машинистов и CAM-системы управлять тремя осями. Операторам нужны базовые навыки работы с ЧПУ, а не расширенное обучение.
- 3-осевые станки режут металлы, пластик, дерево, композиты и пенопласты.
- Один и тот же G-код позволяет производить одинаковые детали в длинных производственных партиях.
- Правильная оснастка и подача обеспечивают получение гладкой поверхности, сокращая объем работ по последующей обработке.
- Быстрая настройка позволяет магазинам осуществлять доставку прототипы ЧПУ в течение нескольких часов, а не дней.
Несмотря на то, что 3-осевая обработка с ЧПУ подходит для многих задач, она имеет некоторые ограничения:
- Внутренние карманы могут застревать в инструментах; проектировщикам следует избегать закрытых полостей.
- Инструмент всегда приближается вертикально; угловые разрезы требуют нескольких проходов или ручной обработки.
- Когда детали требуют перемещения по пяти осям, трехосевая обработка не может обеспечить тот же уровень детализации и эффективности.
- Перезажим и дополнительные настройки увеличивают время обработки пятисторонних деталей.
Распространенные применения 3-осевой обработки
3-осевая обработка на станках с ЧПУ может применяться в самых разных отраслях промышленности благодаря своей надежности и экономичности для более простых форм.
| Автопромышленность | Типичные детали | Почему подходит 3-осевая система |
|---|---|---|
| Автомобильная | Блоки двигателя, кронштейны, детали трансмиссии | Массовое производство, средняя сложность |
| Аэрокосмическая индустрия | Приборные панели, простые кронштейны | Высокая повторяемость, хорошая точность |
| Мед | Хирургические инструменты, небольшие имплантаты | Жесткие допуски, повторяемое качество |
| Electronics | Радиаторы, корпуса | Точные карманы, сложные 2.5D формы |
| Пресс-форма и штамп | Простые формы, приспособления | Высокая чистота поверхности, контроль затрат |
| Строительство | Специальные кронштейны, гидравлические компоненты | Прочные детали, простая настройка |
| ювелирных изделий | Базовые кольца, подвески | Детальная гравировка, небольшие тиражи |
| Деревообрабатывающий | Фасады шкафов, декоративные панели | Крупноформатная, детализированная 2D-резьба |
Поскольку 3-координатные станки не могут наклонять инструмент для вырезания поднутрений или глубоких полостей, они отлично подходят для обработки деталей, элементы которых в основном расположены на верхней поверхности или прямых сторонах.
Сравнение 3-осевой и 5-осевой обработки с ЧПУ
В то время как 3-осевые машины движутся только линейно по осям X, Y и Z, 5-осевые станки добавить два вращательных движения (оси A и B). В следующей таблице приведены основные различия:
| Особенность | 3-осевая обработка | 5-осевая обработка |
|---|---|---|
| Оси движения | Х, У, Я | X, Y, Z, A (наклон), B (вращение) |
| Geometry | Простые карманы, прорези, лицевые части | Сложные поднутрения, глубокие полости, многогранные детали |
| Время установки | Одна или несколько установок для многосторонней работы | Одна настройка охватывает большинство функций |
| Программирование | Более простая настройка CAM | Более сложное планирование траектории инструмента CAM |
| Операторское мастерство | Требуются базовые знания ЧПУ | Расширенное программирование, экспертиза предотвращения столкновений |
| Стоимость машины | $ $ 25,000 50,000- | $ 80,000- $ 500,000 XNUMX + |
| Гибкость | Ограничено поверхностями, которых он может достичь | Можно приблизиться к детали под любым углом |
| Скорость производства | Умеренная | Более быстрый финиш, меньше настроек |
| Обслуживание | Опустите | Выше за счет дополнительных осей и вращающихся подшипников |
| Идеальные типы деталей | 2D и 2.5D детали, плоские поверхности | 3D контурные формы, поднутрения, глубокие полости |
| Точность сложных форм | Хорошо | Отлично — не требуется ручная перестановка |
В то время как 5-осевая обработка с ЧПУ предлагает больше свободы и скорости для изготовления сложных деталей, но имеет более высокую стоимость и более крутую кривую обучения. Для многих проектов, особенно в малых и средних цехах, 3-осевая обработка по-прежнему является лучшим вариантом с точки зрения экономической эффективности.
Прочитайте больше: 3-осевая, 4-осевая и 5-осевая обработка на станках с ЧПУ
Обзор других многокоординатных станков
По мере роста производственных потребностей в игру вступают все новые и новые оси.
- 4-осевой ЧПУ добавляет вращение вокруг оси X (ось A). Хорошо подходит для цилиндрической обработки и бокового фрезерования.
- 7-осевой ЧПУ надстраивается над 5-осевым, добавляя наклон головы или дополнительные поворотные соединения. Он обрабатывает очень сложные формы в аэрокосмических и медицинских деталях.
- 9-осевой ЧПУ объединяет 5-осевой фрезерный станок с 4-осевым токарным станком в одном блоке. Такая установка позволяет выполнять токарную и фрезерную обработку в одном приспособлении.
- 12-осевой ЧПУ использует двойные головки или двойные шпиндели, каждый с возможностью обработки 6 осей. Он удваивает производительность на небольших, высокодетализированных деталях.
С ростом числа осей растут и стоимость станка, сложность программирования и потребности в обслуживании. Производители должны взвесить эти компромиссы с преимуществами сокращения времени настройки и обработки с помощью одного приспособления.
BOYI TECHNOLOGY – ваш партнер по обработке на станках с ЧПУ
Нужны прецизионные детали для вашего следующего проекта? Наши передовые Обрабатывающий центр с ЧПУ в Китае оснащен большим количеством 3-осевых, 4-осевых и 5-осевых станков с ЧПУ, способных удовлетворить потребности в комплексной обработке от простых 2D до сложных 3D деталей. Если вам нужна мелкосерийная настройка прототипа или крупномасштабное стабильное производство, мы можем предоставить быстрые расценки, профессиональное производство и строгие услуги по контролю качества. Свяжитесь с нами сейчас по адресу [электронная почта защищена] получить бесплатную оценку процесса и консультация по котировкам.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Заключение
Трехосевая обработка с ЧПУ обеспечивает простое и экономичное решение для создания призматических деталей и простых геометрий. Понимая возможности и ограничения трехосевой обработки с ЧПУ, производители и проектировщики могут делать обоснованный выбор процесса, инвестиций в станки и планирования проекта.
Инженерам и руководителям цехов следует рассмотреть возможность использования 3-осевой обработки с ЧПУ, если:
- Геометрия детали в основном включает плоские элементы.
- Объем производства — от низкого до среднего.
- Бюджет ограничивает затраты на машины и инструменты.
- Персонал цеха имеет базовые навыки работы на станках с ЧПУ.
- Конструкция не требует обработки труднодоступных мест за один установ.
Если ваша деталь имеет глубокие полости, наклонные элементы или сложные кривые, то 5-осевая обработка может сэкономить время и сократить количество настроек, несмотря на более высокие затраты.
Обратитесь к нам сегодня, чтобы узнать больше о нашем Обработка с ЧПУ и как мы можем помочь вам воплотить ваши проекты в жизнь.
FAQ
Для базовой призматической детали опытный программист CAM может сгенерировать траектории инструмента и выполнить постобработку кода ЧПУ менее чем за час. Простые детали, в которых есть только карманы и отверстия, часто программируются еще быстрее.
На 3-осевом станке с ЧПУ можно обрабатывать широкий спектр материалов, включая металлы (сталь, алюминий, латунь), пластики (АБС, делрин), дерево, пену и композиты.
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
