Oikean konetyypin valinta moniakselisessa CNC-työstössä on yksi tärkeimmistä päätöksistä. Se määrittää prosessin kokonaisominaisuudet, mahdolliset mallit ja kokonaiskustannukset. 3-, 4- ja 5-akselinen CNC-työstö on suosittu keskustelunaihe, ja oikea vastaus riippuu projektin vaatimuksista.
Tässä oppaassa tarkastellaan moniakselisen CNC-työstön perusteita ja vertaillaan 3-, 4- ja 5-akselista CNC-työstöä oikean valinnan tekemiseksi.
Johdatus 3-akseliseen koneistukseen
Kara liikkuu lineaarisesti X-, Y- ja Z-suunnissa, ja työkappale tarvitsee kiinnittimiä, jotka pitävät sen yhdessä tasossa. Nykyaikaisissa koneissa on mahdollista työskennellä useissa tasoissa. Ne vaativat kuitenkin erityisiä kiinnittimiä, joiden valmistus on hieman kallista ja vie paljon aikaa.
Kolmiakselisten CNC-koneiden ominaisuuksiin liittyy kuitenkin myös joitakin rajoituksia. Monet ominaisuudet ovat joko taloudellisesti kannattamattomia kolmiakselisten CNC-koneiden suhteellisesta hinnasta huolimatta tai yksinkertaisesti mahdottomia. Esimerkiksi kolmiakseliset koneet eivät voi luoda kulmikkaita ominaisuuksia tai mitään, mikä on XYZ-koordinaatistossa.
Kolmiakselisilla koneilla voi puolestaan luoda alileikkauksia. Ne kuitenkin vaativat useita esivaatimuksia ja erikoisjyrsimiä, kuten T-ura- ja lohenpyrstöjyrsimiä. Näiden vaatimusten täyttäminen voi joskus nostaa hintoja pilviin, ja joskus on kannattavampaa valita neli- tai viisiakselinen CNC-jyrsintäratkaisu.
Johdatus 4-akseliseen koneistukseen
4-akselinen työstö on kehittyneempää kuin 3-akseliset vastineensa. XYZ-tasoissa tapahtuvan leikkaustyökalun liikkeen lisäksi ne mahdollistavat työkappaleen pyörimisen myös Z-akselilla. Tämä tarkoittaa, että 4-akselinen jyrsintä voi työskennellä jopa neljällä sivulla ilman erityisvaatimuksia, kuten ainutlaatuisia kiinnittimiä tai leikkaustyökaluja.
Kuten aiemmin todettiin, näiden koneiden lisäakseli tekee niistä taloudellisesti kannattavampia joissakin tapauksissa, joissa 3-akseliset koneet voivat tehdä työn, mutta erityisvaatimuksia on. Oikeiden kiinnittimien ja leikkaustyökalujen valmistukseen 3-akselisilla koneilla tarvittavat lisäkustannukset ylittävät 4-akselisten ja 3-akselisten koneiden välisen kokonaiskustannuseron. Näin ollen ne ovat kannattavampi valinta joihinkin projekteihin.
Lisäksi neliakselisen jyrsinnän toinen tärkeä näkökohta on kokonaislaatu. Koska nämä koneet voivat työskennellä neljällä sivulla samanaikaisesti, työkappaleen uudelleenasettelua kiinnittimissä ei tarvita. Tämä minimoi inhimillisten virheiden mahdollisuuden ja parantaa kokonaistarkkuutta.
Nykyään on olemassa kahdenlaisia neliakselisia CNC-työstöjä: jatkuva ja indeksointi.
Jatkuva työstö mahdollistaa leikkaustyökalun ja työkappaleen samanaikaisen liikkumisen. Tämä tarkoittaa, että kone voi leikata materiaalia sen pyöriessä. Näin monimutkaisten kaarien ja muotojen, kuten kierteiden, työstäminen on erittäin yksinkertaista.
Indeksointikoneistus taas toimii vaiheittain. Leikkaustyökalu pysähtyy, kun työkappale alkaa pyöriä Z-tason ympäri. Tämä tarkoittaa, että indeksointikoneilla ei ole samoja ominaisuuksia, koska ne eivät pysty luomaan monimutkaisia kaaria ja muotoja. Ainoa etu on se, että työkappale voidaan nyt työstää neljältä eri sivulta ilman erityisiä kiinnittimiä, jotka ovat välttämättömiä 3-akselisessa koneessa.
Johdatus 5-akseliseen koneistukseen
5-akselinen koneistus vie asiat askeleen pidemmälle ja mahdollistaa pyörimisen kahdessa tasossa. Tämä moniakselinen pyöriminen yhdessä leikkaustyökalun kyvyn liikkua kolmeen suuntaan ovat kaksi keskeistä ominaisuutta, joiden ansiosta nämä koneet pystyvät käsittelemään monimutkaisimmatkin työt.
Markkinoilla on saatavilla kahdenlaisia 5-akselisia CNC-koneistuksia: 3+2-akselinen koneistus ja jatkuva 5-akselinen koneistus. Molemmat toimivat kaikissa tasoissa, mutta ensin mainitulla on samat rajoitukset ja toimintaperiaate kuin indeksoivalla 4-akselisella koneella.
3+2-akselinen CNC-työstö mahdollistaa toisistaan riippumattoman rotaation, mutta rajoittaa molempien koordinaatistojen samanaikaista käyttöä. Jatkuvassa 5-akselisessa työstössä ei sitä vastoin ole tällaisia rajoituksia. Tämä mahdollistaa erinomaisen hallinnan ja kyvyn työstää kätevästi monimutkaisimpia geometrioita.
Tärkeimmät erot 3, 4 ja 5-akselisen CNC-koneistuksen välillä
CNC-koneistuksen monimutkaisuuden ja rajoitusten ymmärtäminen on olennaista, jotta prosessin kustannukset, aika ja laatu sopivat parhaaseen mahdolliseen tasapainoon.
Kuten aiemmin todettiin, monet projektit olisivat kalliimpia muuten edullisella 3-akselisella jyrsinnällä kiinnittimiin ja prosesseihin liittyvien monimutkaisuuksien vuoksi. Samoin 5-akselisen jyrsintäkoneen valitseminen jokaiseen projektiin olisi sama kuin taisteleisi torakoita vastaan konekiväärillä. Ei kuulosta tehokkaalta, eihän?
Juuri tästä syystä on tärkeää ymmärtää 3-, 4- ja 5-akselisen koneistuksen tärkeimmät erot. Näin varmistamme, että kuhunkin projektiin valitaan paras mahdollinen kone tinkimättä olennaisista laatuparametreista.
Tässä on viisi tärkeintä eroa CNC-työstötyyppien välillä.
Toimintaperiaate
Kaikkien CNC-koneistusten toimintaperiaate on sama. Tietokoneen ohjaama leikkaustyökalu pyörii työkappaleen ympäri materiaalin poistamiseksi. Lisäksi kaikki CNC-koneet käyttävät joko M-koodeja tai G-koodeja työkalun liikkeen tulkitsemiseen työkappaleeseen nähden.
Ero on siinä, että kappaletta voidaan kiertää eri tasojen ympäri. Sekä 4- että 5-akselinen CNC-jyrsintä mahdollistaa pyörimisen eri koordinaattien ympäri, ja tämä ominaisuus mahdollistaa monimutkaisempien muotojen luomisen suhteellisen helposti.
Tarkkuus ja täsmällisyys
CNC-työstö tunnetaan tarkkuudestaan ja alhaisista toleransseistaan. CNC-koneistuksen tyyppi vaikuttaa kuitenkin tuotteen lopullisiin toleransseihin. Vaikka 3-akselinen CNC on erittäin tarkka, satunnaisten virheiden mahdollisuus on suurempi työkappaleen jatkuvan uudelleensijoittamisen vuoksi. Useimmissa sovelluksissa tämä virhemarginaali on merkityksetön. Herkissä ilmailu- ja autoteollisuuden sovelluksissa pieninkin poikkeama voi kuitenkin aiheuttaa ongelmia.
Sekä 4- että 5-akselisessa CNC-työstössä tätä ongelmaa ei ole, koska ne eivät vaadi uudelleensijoittelua. Ne mahdollistavat leikkaamisen useissa tasoissa yhdellä kiinnittimellä. Lisäksi on tärkeää huomata, että tämä on ainoa eroavaisuuksien lähde myös 3-akselisen työstön laadussa. Tämän lisäksi yleinen laatu tarkkuuden ja täsmällisyyden suhteen pysyy samana.
Sovellukset
CNC-koneiden tyypin erot eivät koske koko toimialaa, vaan tuotteen luonnetta. Esimerkiksi 3-, 4- ja 5-akselisten jyrsintätuotteiden välinen ero perustuu suunnittelun yleiseen monimutkaisuuteen eikä niinkään itse toimialaan.
Yksinkertainen osa ilmailu- ja avaruusalalle voidaan kehittää 3-akselisella koneella, kun taas monimutkainen osa mille tahansa muulle sektorille saattaa vaatia 4- tai 5-akselisen koneen käyttöä.
Kustannukset
Kustannukset ovat yksi tärkeimmistä eroista 3-, 4- ja 5-akselisten CNC-jyrsinkoneiden välillä. 3-akseliset koneet ovat luonnollisesti edullisempia ostaa ja ylläpitää. Niiden käyttökustannukset riippuvat kuitenkin tekijöistä, kuten kiinnittimistä ja käyttäjien saatavuudesta. Vaikka käyttäjien kustannukset pysyvät samoina 4- ja 5-akselisten koneiden tapauksessa, kiinnittimet muodostavat silti merkittävän osan kustannuksista.
Toisaalta 4- ja 5-akselinen koneistus on teknisesti edistyneempää ja niillä on paremmat ominaisuudet. Siksi ne ovat luonnollisesti kalliita. Ne tarjoavat kuitenkin paljon ominaisuuksia ja ovat varteenotettava valinta monissa ainutlaatuisissa tapauksissa. Yksi näistä on jo käsitelty aiemmin, jossa 3-akselisella koneella teoriassa mahdollinen suunnittelu vaatisi paljon räätälöityjä kiinnittimiä. Tämä nostaisi kokonaiskustannuksia ja tekisi 4- tai 5-akselisesta koneistuksesta varteenotettavamman vaihtoehdon.
Läpimenoaika
Kokonaisläpimenoaikojen osalta jatkuvatoimiset 5-akseliset koneet tarjoavat parhaat tulokset. Ne pystyvät käsittelemään monimutkaisimmatkin muodot lyhimmässä ajassa, koska niissä ei ole seisokkeja ja koneistus tapahtuu yhden vaiheen aikana.
Jatkuvat neliakseliset koneet tulevat sen jälkeen, koska ne mahdollistavat pyörimisen yhdellä akselilla ja pystyvät käsittelemään vain tasomaisia kulmaominaisuuksia yhdellä kertaa.
Lopuksi, 3-akselisilla CNC-koneilla on pisin läpimenoaika, koska leikkaus tapahtuu vaiheittain. Lisäksi 3-akselisten koneiden rajoitukset tarkoittavat, että työkappaletta on siirrettävä paljon uudelleen, mikä pidentää minkä tahansa projektin kokonaisläpimenoaikaa.
3-akselinen vs. 4-akselinen vs. 5-akselinen jyrsintä, kumpi on parempi?
Valmistuksessa ei ole olemassa yhtä ainoaa täysin parempaa menetelmää tai yhtä ainoaa ratkaisua. Oikea valinta riippuu projektin monimutkaisuudesta, kokonaisbudjetista, ajasta ja laatuvaatimuksista.
3-akselisella, 4-akselisella ja 5-akselisella on kaikilla omat hyvät ja huonot puolensa. Luonnollisesti 5-akselisella voidaan luoda monimutkaisempia 3D-geometrioita, kun taas 3-akselisella voidaan nopeasti ja johdonmukaisesti tuottaa yksinkertaisempia kappaleita.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kysymykseen siitä, kumpi on parempi valinta, ei ole olemassa vastausta. Mikä tahansa työstömenetelmä, joka tarjoaa täydellisen tasapainon kustannusten, ajan ja tulosten välillä, olisi ihanteellinen valinta tiettyyn projektiin.
Lue lisää: CNC-jyrsintä vs. CNC-sorvaus: kumpi on oikea valinta
Aloita projektisi Guanshengin CNC-koneistuspalveluilla
Oikea valmistuskumppani voi olla ratkaiseva tekijä missä tahansa projektissa tai yrityksessä. Valmistus on olennainen osa tuotekehitysprosessia, ja oikeat valinnat tässä vaiheessa voivat olla pitkälle tähtääviä tuotteen elinkelpoisuuden kannalta. Guangsheng on ihanteellinen valmistusvalinta mihin tahansa tilanteeseen, koska se pyrkii toimittamaan parasta mahdollista laatua ja äärimmäisen johdonmukaista laatua.
Huippumodernin laitoksen ja kokeneen tiimin ansiosta Guangsheng pystyy käsittelemään kaikenlaisia 3-, 4- tai 5-akselisia koneistustöitä. Tiukkojen laatutarkastusten ansiosta voimme taata, että lopputuotteet läpäisevät kaikenlaiset laatutarkastukset virheettömästi.
Lisäksi Guangsheng erottuu muista nopeimmilla toimitusajoillaan ja markkinoiden kilpailukykyisimmillään hinnoillaan. Prosessi on myös optimoitu asiakkaan tarpeiden mukaan. Lataa vain suunnitelmat saadaksesi kattavan DFM-analyysin ja välittömän tarjouksen aloittaaksesi.
Automaatio ja verkkoratkaisut ovat avaimia valmistuksen tulevaisuuteen, ja Guangsheng ymmärtää sen. Siksi kaikki mitä tarvitset parhaiden tulosten saavuttamiseksi, on vain klikkauksen päässä.
Johtopäätös
Kaikki 3-, 4- ja 5-akseliset CNC-koneet ovat erilaisia, ja jokaisella tyypillä on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Oikea valinta riippuu kuitenkin projektin ainutlaatuisista vaatimuksista ja niiden vaatimuksista. Valmistuksessa ei ole yhtä oikeaa valintaa. Oikea lähestymistapa on löytää optimaalinen yhdistelmä laatua, kustannuksia ja aikaa. Kaikki kolme CNC-tyyppiä voivat tarjota tämän tietyn projektin vaatimusten perusteella.
Julkaisun aika: 29.11.2023