Matterate posiada szereg najnowocześniejszych usług wykonywanych za pośrednictwem pionowego centrum obróbczego 3, 4-lub 5-osiowego. Jako projektant, zrozumienie, na jakim typie maszyny będzie produkowana część, ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji projektu. Projektując detal obrabiany metodą CNC, być może nie zastanawiałeś się nad typem maszyny, na której będzie ona wykonywana. Złożoność przygotowanej przez Ciebie geometrii będzie istotną kwestią wyboru obrabiarki i będzie miała wpływ na koszt wykonania detalu.

Na co zatem zwrócić uwagę?

Główną różnicą między obróbką 3-osiową, 4-osiową i 5-osiową jest złożoność ruchu, który może poruszać obrabiany przedmiot, jak i narzędzie skrawające względem niego. Im bardziej złożony jest ruch, tym bardziej skomplikowana może być geometria obrabianej części.

OBRÓBKA 3-OSIOWA

Najprostszy rodzaj obróbki, w którym obrabiany przedmiot jest ustalany w jednej pozycji. Ruch wrzeciona jest dostępny w kierunkach liniowych X, Y i Z.

Maszyny 3-osiowe są zwykle używane do obróbki geometrii 2D i 2.5D. Obróbka wszystkich 6 stron części jest możliwa w 3 osiach, ale dla każdej strony wymagana jest nowa konfiguracja mocowania (przebazowanie), co może być pracochłonne, a zarazem kosztowne. W przypadku pojedynczego ustawienia uchwytu (bazowania) można obrabiać tylko jedną stronę części.

Wiele skomplikowanych i praktycznych kształtów można wyprodukować za pomocą 3-osiowego frezowania CNC, zwłaszcza gdy znajduje się w rękach doświadczonego operatora. Obróbka 3-osiowa najlepiej nadaje się do wytwarzania płaskich profili frezowanych, wierceń i otworów gwintowanych w jednej osi. Udercuty są możliwe do wykonania przy użyciu frezów do rowków teowych i frezów typu dovetail.

Czasami jednak geometria detalu uniemożliwa wykonanie na maszynie 3-osiowej lub czasochłonność obróbki stanowi podstawę do wykorzystania 4/5 osi.

Geometrie nienadające się do frezowania w 3 osiach obejmują wszelkie operacje skrawaniem które są nie prostopadłe do układu współrzędnych X-Y-Z. Możliwe jest wykonywanie kieszeni wewnętrznych pod określonym kątem, względem płaszczyzn podstawowych jedynie poprzez przebazowanie detalu na stole centrum obróbczym.

Przykłady geometrii niepożądanych do obróbki 3 osiowej.

KĄT POJEDYNCZY W  KIESZENI

Płaszczyzna obrabiana jest pod kątem do jednej z osi X, Y lub Z. Na przykład płaska powierzchnia frezowana poniżej znajduje się pod kątem 45° do osi X. 

KĄT ZŁOŻONY W KIESZENI

Element jest obrabiany pod kątem do dwóch osi. Na przykład płaska powierzchnia frezowana poniżej jest obrabiana pod kątem 45° do osi X i pod kątem 30° do osi Z.

Zarówno cechy kątowe, jak i złożone, nie mogą być obrabiane przez 3-osiowe maszyny CNC.

OBRÓBKA 4-OSIOWA

Dodanie obrotu wokół osi X, zwany osią A skutkuje rozszerzeniem możliwości. Wrzeciono posiada 3 liniowe osie ruchu (X-Y-Z), podobnie jak w obróbce 3-osiowej, dodatkowo oś A realizuje obrót przedmiotu obrabianego. Istnieje kilka różnych ustawień dla maszyn 4-osiowych, ale zazwyczaj są to „obróbka pionowa”, gdzie wrzeciono obraca się wokół osi Z. Obrabiany przedmiot jest montowany w osi X i może obracać się wraz z uchwytem (bazowaniem) w osi A. W przypadku jednego ustawienia uchwytu można obrobić 4 strony części.

Obróbka 4-osiowa może być stosowana jako bardziej ekonomiczny sposób obróbki części teoretycznie możliwej na maszynie 3-osiowej. Na przykład, w przypadku części, którą ostatnio obrobiliśmy, stwierdziliśmy, że użycie maszyny 3-osiowej wymagałoby dwóch unikalnych uchwytów montażowych w cenie odpowiednio 1000 pln i 800 pln. Dzięki wykorzystaniu możliwości obróbki 4-osiowej w osi A, potrzebny był tylko jeden uchwyt przy koszcie 1000 pln. Wyeliminowało to również potrzebę wymiany osprzętu, jeszcze bardziej redukując koszty. Wyeliminowanie ryzyka ludzkiego błędu oznaczało, że obrobiliśmy część do wysokiej jakości bez konieczności przeprowadzania kosztownych kontroli jakości. Eliminacja konieczności zmiany osprzętu ma dodatkową zaletę, że można zachować węższe tolerancje między cechami po różnych stronach części. Utrata dokładności spowodowana mocowaniem i ponownym bazowaniem została wyeliminowana.

Istnieją dwa rodzaje 4-osiowej obróbki CNC: indeksowanie i ciągła.
Indeks 4-osiowa obróbka CNC ma miejsce, gdy czwarta oś (oś A) obraca się, gdy maszyna nie tnie materiału. Po wybraniu prawidłowego obrotu, hamulec zostaje zaciągnięty i maszyna wznawia cięcie.

W ciągłej obróbce 4-osiowej maszyna może jednocześnie ciąć materiał w tym samym czasie, co obrót osi A. Pozwala to na obróbkę skomplikowanych łuków, takich jak profile krzywek i helisy.

Obróbka 4-osiowa daje nam możliwość obróbki elementów pod kątem, w przeciwnym razie nie jest to możliwe na maszynie 3-osiowej.

Należy pamiętać, że obróbka 4-osiowa wykorzystuje pojedynczą oś obrotu na ustawienie detalu, więc wszystkie obrabiane powierzchnie są ustawione pod kątem wokół tej samej osi.

OBRÓBKA 5-OSIOWA

Frezarki CNC 5osiowe wykorzystują 2 z 3 możliwych osi obrotu, w zależności od typu maszyny. Maszyna będzie wykorzystywać obrót w osi A i osi C, lub obrót w osi B i osi C. Obrót następuje przez obrabiany przedmiot, albo przez wrzeciono.

Istnieją dwa główne typy 5-osiowych maszyn CNC, maszyny 3+2 oraz maszyny 5-osiowe o działaniu ciągłym.

W obróbce 3+2 osiowej, dwie osie obrotowe działają niezależnie od siebie, co oznacza, że przedmiot obrabiany można obracać pod dowolnym kątem złożonym w stosunku do narzędzia skrawającego w celu wykonania obróbki. Jednak obrót dwóch osi jednocześnie z obróbką nie jest możliwy. Obróbka 3+2 może wytwarzać bardzo złożone kształty 3D.

Maszyna 5 osiowa o działaniu ciągłym może jednocześnie obracać dwie osie obrotowe, równolegle z obróbką i narzędziem skrawającym poruszającym się liniowo we współrzędnych XYZ.

Ciągła obróbka 5-osiowa może wytwarzać bardzo złożone kształty 3D, nie tylko płaskie, złożone pod kątem elementy, ale także złożone powierzchnie 3D, co daje nam możliwość wytwarzania części zwykle zarezerwowanych dla procesów formowania.

Obróbka 5-osiowa daje projektantom ogromny poziom elastyczności w projektowaniu bardzo złożonej geometrii 3D. Zrozumienie możliwości każdego rodzaju obróbki CNC jest niezbędne w projektowaniu części obrabianych CNC. Jeśli Twój projekt wymaga zastosowania 5-osiowego CNC, wykorzystaj go w pełni!