Трехкоординатная обработка с ЧПУ: Полное руководство

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)

Аналогичным образом, в исследовании, опубликованном в 2023 году, рассматривается усовершенствованное производство мелких и крупных партий деталей с помощью 3-осевых фрезерных станков. 

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:

1. Слева направо (X)
2. Спереди назад (Y)
3. А также вверх и вниз (Z).

Точность 2-осевого фрезерного станка с ЧПУ зависит от трех факторов:

1. Идеальный дизайн
2. Материал
3. 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.

1. Подготовка к проектированию: Первый шаг - проектирование, созданное с помощью программного обеспечения Computer-Aided Design (CAD). Эта программа дает:

• Точные размеры
• Формы
• И особенности объекта.

2. Преобразование CAM: CAD-проект преобразуется в набор инструкций для 3-осевого станка.
3. Настройка машины: Заготовка (обрабатываемый материал) надежно закрепляется на рабочем столе станка. Оператор выбирает режущий инструмент и передает код проекта в систему управления станка.
4. 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.
5. 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:

1. Карманы
2. Шаги
3. 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

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 Оборудование Yijin располагает современными фрезерными станками и высокопрофессиональными операторами. Они позволяют обрабатывать любые материалы, как металлические, так и пластиковые.