La lavorazione CNC a 5 assi utilizza una macchina che può muoversi e ruotare simultaneamente su cinque assi per lavorare una parte. I suoi vantaggi includono l'elevata idoneità alla fabbricazione di parti con design complessi e dettagli intricati, precisione, velocità ed efficienza produttiva.
Immagina il pezzo lavorato a CNC più sofisticato che tu abbia mai visto; è molto probabile che i suoi produttori si siano affidati alla lavorazione a 5 assi. Tuttavia, l’utilizzo del processo o l’outsourcing a un centro di lavoro CNC dovrebbe avvenire solo dopo averlo compreso.
Questo articolo ti guiderà attraverso il processo di lavorazione CNC, mirando a un'integrazione di successo nel tuo progetto. Definirà il processo, spiegherà come funziona e descriverà le sue applicazioni tipiche.
Che cos'è la lavorazione CNC a 5 assi?
La lavorazione CNC a 5 assi è una classe di lavorazione CNC che si basa sull'utilizzo di una macchina CNC a 5 assi in grado di spostare e ruotare contemporaneamente cinque assi (tre lineari e due rotazionali).
In generale, i tre assi lineari sono gli assi fondamentali che aiutano nel taglio. I tre assi di rotazione sono ausiliari e la macchina può accedervi solo a due. Aiutano solo a orientare correttamente il pezzo (non partecipano al taglio).
Esiste anche un limite al numero di assi che è possibile collegare contemporaneamente a cinque perché ciò può comportare una maggiore complessità del sistema di controllo, complessità di programmazione e vincoli meccanici.
La configurazione CNC a 5 assi è più diversificata rispetto a quella tradizionale 3 assi e 4 assi Configurazione del CNC a causa del numero di assi che può spostare e ruotare. Inoltre, la sua configurazione elimina la necessità di configurazioni multiple. Di conseguenza, c’è meno necessità di supervisione e c’è una migliore efficienza produttiva.
Cosa significano i 5 assi?
I "5 assi" nella tecnica di lavorazione CNC rappresentano i cinque assi lungo i quali l'utensile da taglio può muoversi e ruotare contemporaneamente. La tipica macchina CNC ha tre assi lineari (assi fondamentali) e tre assi di rotazione (A, B e C) e la macchina a 5 assi si sposterà lungo gli assi lineari e due assi di rotazione.
Asse X
L'asse X rappresenta il movimento orizzontale dell'utensile da taglio lungo la lunghezza del basamento della macchina e può essere da sinistra a destra o da destra a sinistra, a seconda della configurazione della macchina. Il movimento lungo l'asse X consente operazioni di lavorazione CNC come fresatura, foratura e contornatura.
Asse Y
L'asse Y rappresenta il movimento laterale dell'utensile da taglio e può essere dalla parte anteriore a quella posteriore o da quella posteriore a quella anteriore, a seconda della configurazione della macchina. Il movimento lungo l'asse Y consente operazioni di lavorazione CNC come fresatura laterale, scanalatura e profilatura.
Asse Z.
L'asse Z rappresenta il movimento verticale dell'utensile da taglio. Il movimento può essere su e giù a seconda del tipo di macchina CNC a 5 assi. Il movimento lungo l'asse Z consente operazioni di lavorazione CNC come foratura, maschiatura e alesatura.
Asse A.
L'asse A rappresenta il movimento rotatorio dell'utensile da taglio attorno all'asse X – inclinazione o rotazione. Questo asse consente maggiore flessibilità e compatibilità con sottosquadri, smussi e caratteristiche angolari.
Asse B.
L'asse B rappresenta il movimento rotatorio dell'utensile da taglio attorno all'asse Y. Questo asse consente la lavorazione su più lati e caratteristiche di lavorazione come tasche profonde, contorni complessi e superfici curve.
Asse C
L'asse C rappresenta il movimento rotatorio dell'utensile da taglio attorno all'asse Z: si inclina o ruota verticalmente.
Confronto tra lavorazione CNC a 3 assi, 4 assi, 3+2 assi e 5 assi
La differenza significativa tra le diverse classi di macchine CNC è il numero di assi che l'utensile da taglio può spostare o ruotare. La tabella seguente evidenzia le differenze e le somiglianze tra le macchine CNC a 3 assi, 4 assi, 3+2 assi e 5 assi.
| caratteristica | Lavorazione CNC a 3 assi | Lavorazione CNC a 4 assi | Lavorazione CNC a 3+2 assi | Lavorazione CNC a 5 assi |
| Descrizione | Adatto per operazioni di lavorazione CNC di base. L'utensile da taglio può muoversi lungo tre assi (X, Y e Z) | È adatto a lavorazioni complesse grazie alla sua capacità di ruotare lungo l'asse orizzontale. (vale a dire, l'aggiunta dell'asse di rotazione (asse A). | L'utensile da taglio si muove simultaneamente sui 3 assi e ruota su due assi di rotazione indicizzati. Tuttavia, il passaggio dai tre assi agli assi di rotazione richiede un riposizionamento costante. | L'utensile da taglio può muoversi simultaneamente lungo cinque assi. |
| Asse X | Si | Si | Si | Si |
| Asse Y | Si | Si | Si | Si |
| Asse Z. | Si | Si | Si | Si |
| Asse A. | Non | Si | Si | Si |
| Asse B. | Non | Non | Si | Si |
Tipi di macchine CNC a 5 assi
La distinzione principale tra i diversi tipi di macchine CNC a 5 assi è la posizione dell'asse di rotazione (testa del mandrino della macchina o tavola). Di seguito sono riportati i tre tipi comuni di sistemi CNC a 5 assi in modo da poter scegliere quello giusto per il tuo progetto.
Testa/testa
Le macchine a 5 assi Testa/Testa hanno due assi girevoli nella testa del mandrino della macchina. Di conseguenza, non vi è alcuna interferenza con l'utensile poiché la tavola è fissa, il che garantisce un pezzo stazionario.
La posizione dell'asse rotante garantisce inoltre che le macchine a 5 assi di questa categoria possano muoversi attorno al pezzo. Di conseguenza, sono adatti per la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni. Al contrario, esiste ancora una limitazione nel movimento a causa della focalizzazione dei due assi rotanti nella testa e nella tavola fissa.
Tavolo/testa
Le macchine CNC con configurazione Tavola/Testa hanno due assi rotanti nella testa e sulla tavola. L'asse rotante nella testa ha un raggio d'azione ristretto a causa della sua posizione, mentre l'albero rotante posto sulla tavola non ha limiti.
Un vantaggio della lavorazione dell'asse Tavola/Testa rispetto alla lavorazione Testa/Testa è che non vi sono limitazioni perché le parti ruotano costantemente. Al contrario, poiché il pezzo poggia sull'asse rotante, il numero di elementi che possono essere lavorati è limitato.
Tavolo/Tavolo
Una macchina a 5 assi tavola/tavola ha entrambi gli assi rotanti sulla tavola. Ciò limita l'asse rotante, rendendo la macchina adatta solo alla lavorazione di sottosquadri. Inoltre, il Tavolo/Tavolo ha un volume di lavoro minimo ed è più lento (non viene fornito con motori) rispetto ad altri tipi di macchine CNC a 5 assi. Non è adatto per la lavorazione di componenti grandi o pesanti.
Vantaggi della lavorazione CNC a 5 assi
I sistemi CNC a 5 assi continuano a essere una buona opzione di lavorazione per molti produttori di componenti grazie agli immensi vantaggi evidenziati di seguito:
Adatto per progetti complessi
Il motivo più comune per cui i produttori di componenti scelgono macchine CNC a 5 assi è la loro idoneità a forme di macchine complesse. Prima del loro sviluppo, tali parti vengono realizzate mediante fusione, un processo noto per i suoi tempi di consegna più lunghi. Al contrario, le macchine a 5 assi sono veloci e i loro movimenti aggiuntivi consentono di lavorare pezzi con angoli e archi diversi senza attrezzature speciali o configurazioni aggiuntive.
Riaggiustamento ridotto
La lavorazione CNC a 5 assi elimina la necessità di realizzare una parte in sezioni, che necessita di fissaggio. La macchina può avvicinarsi al pezzo da lavorare da diverse angolazioni con un minor numero di configurazioni.
Costo del lavoro ridotto per pezzo
La lavorazione CNC a 5 assi elimina tempi e costi perché l'operatore della macchina non tocca il pezzo; il nuovo fissaggio non è necessario.
Migliori finiture superficiali
Altre macchine CNC, in particolare le macchine a 3 assi, richiedono tempi di consegna più lunghi per migliori finiture superficiali. Tuttavia, le macchine a 5 assi possono ottenere una migliore finitura superficiale in tempi ridotti. È possibile garantire una migliore finitura superficiale utilizzando utensili a taglio corto per ridurre le vibrazioni
Precisione da caratteristica a caratteristica
Le macchine a 5 assi sono dotate di una funzione Zero o Home che riduce le imprecisioni dovute a modifiche nell'impostazione o alla perdita di allineamento dovuta alla rimozione del pezzo dalla macchina. Inoltre si riduce la possibilità di errori di allineamento durante la lavorazione.
Velocità di taglio più elevate
Le macchine CNC a 5 assi sono dotate di utensili più corti, che garantiscono velocità di taglio più elevate, carico ridotto sulla fresa e vibrazioni e rotture ridotte, aumentando così la longevità dell'utensile. Inoltre, la foratura è più veloce rispetto alle tradizionali macchine CNC grazie agli assi di rotazione aggiuntivi che favoriscono un migliore orientamento della testa.
Contro della lavorazione CNC a 5 assi
Naturalmente, anche questi tipi di macchine CNC hanno i loro limiti e includono quanto segue:
Costo
Incorporare una macchina CNC a 5 assi nella configurazione della macchina comporterà costi notevolmente superiori rispetto ai tradizionali centri di lavoro CNC. Inoltre, il costo di manutenzione è più elevato a causa della sua maggiore complessità. È possibile ridurre i costi esternalizzando a un fornitore di lavorazioni CNC che fornisce servizi di lavorazione a 5 assi.
Programmazione CAD/CAM
La programmazione del movimento di ciascun asse è più difficile perché i due assi rotanti aggiuntivi sono incorporati insieme ai tre movimenti lineari. Ciò significa che è necessario considerare il movimento di ciascun asse per evitare interferenze e collisioni. A causa della complessità e della necessità di precisione della lavorazione e qualità della superficie, potrebbe essere necessario il servizio di un programmatore CAD/CAM qualificato.
Richiede competenze operatore avanzate
A parte la complessa programmazione CAD/CAM, la lavorazione a 5 assi richiede operatori altamente qualificati grazie alla tecnologia avanzata.
Come configurare una macchina CNC a 5 assi
Configurare una macchina CNC a 5 assi è semplice perché non richiede complessi sistemi di bloccaggio o attrezzature per trattenere il pezzo.
Preparare l'attrezzatura per la tenuta
Montare il pezzo in modo sicuro al centro della tavola della macchina utilizzando una morsa a morsetto zero, un morsetto idraulico o un blocco montato in modo sicuro. Prima della lavorazione il pezzo deve essere sicuro e accessibile da tutti e cinque i lati.
Preparare gli utensili da taglio
Preparare, misurare e caricare utensili da taglio e portautensili nel magazzino del cambio utensile automatico (ATC) della macchina.
Eseguire la calibrazione
Prima dell'inizio della produzione, calibrare la macchina utilizzando un software specifico e una sonda di misurazione automatica. Ciò garantisce una calibrazione accurata su tutti gli assi e riduce al minimo l'accumulo di tolleranze.
Verifica potenziali collisioni
Prima di iniziare il ciclo di lavorazione verificare attentamente eventuali zone di potenziale collisione. Verificare la correttezza di ogni posizione e l'accuratezza di ogni cambio utensile.
Esegui il controllo pre-programma
Consentire l'esecuzione dell'intero programma passo dopo passo per verificare la correttezza di ogni posizione e cambio utensile. Ciò aiuta a prevenire incidenti e garantisce un funzionamento regolare.
Applicazioni della lavorazione CNC a 5 assi
La lavorazione CNC a 5 assi riduce gli errori umani, migliora la coerenza e garantisce una lavorazione di alta qualità. Le seguenti industrie utilizzano la tecnica di lavorazione CNC nella produzione delle loro parti.
Industria aerospaziale
L'industria aerospaziale fa sempre più affidamento sulla lavorazione a 5 assi per la sua precisione e perché molte parti aerospaziali hanno progetti complessi e necessitano di aree difficili da raggiungere da macchina a macchina. Un tipico esempio di pezzo lavorato a 5 assi sono le pale di una turbina, prima fuse e poi lavorate per ottenere la forma e la finitura superficiale desiderate.
Industria automobilistica
L'industria automobilistica fa affidamento sulle macchine a 5 assi a causa della necessità di coerenza e della stretta tolleranza richiesta nella realizzazione dei suoi utensili. L'industria preferisce principalmente opzioni di produzione a basso costo come pressofusione e stampaggio a iniezione, con le macchine CNC a 5 assi utilizzate nella produzione di stampi e altri processi di attrezzaggio.
Settore medico
L’industria medica richiede un processo di produzione in grado di raggiungere la qualità e che sia compatibile con diversi materiali. Sebbene la lavorazione a 3 e 4 assi sia adatta per l'industria, quando si lavora con parti complesse, la lavorazione a 5 assi è migliore. Inoltre, le macchine CNC sono applicabili alle giranti medicali e ai componenti degli scanner CT.
Industria energetica
L’industria energetica è la spina dorsale di tutti gli altri settori; richiede componenti avanzati che spingano i limiti dell'ingegneria e dell'uso dei materiali. Pertanto, si affida continuamente alla lavorazione CNC a 5 assi. Esempi di pezzi lavorati a CNC a 5 assi nel settore energetico sono punte da trapano, pistoni, cilindri, aste, cilindri e valvole.
Settore industriale
Il settore industriale ha una portata enorme e richiede componenti complessi per i quali sono adatte anche macchine a 5 assi. Tuttavia, funzionano più con un ruolo di supporto poiché le macchine CNC generali come le macchine a 3 e 4 assi sono le opzioni comuni a causa del costo e dei tipi generali di parti prodotte.
Suggerimenti per la lavorazione CNC a 5 assi
Per massimizzare la produttività e l'efficienza durante la lavorazione a 5 assi, puoi esplorare le pratiche e i suggerimenti evidenziati di seguito:
Ottimizza i percorsi degli strumenti
L'ottimizzazione del percorso utensile implica la selezione dei percorsi più efficienti ed efficaci per garantire sprechi minimi e massima precisione durante la lavorazione. Gli strumenti software possono essere utilizzati per ottimizzare i percorsi utensile. È possibile utilizzare anche la fresatura adattiva, che consente alla macchina CNC di regolare la velocità e la profondità di taglio in base al pezzo da lavorare.
Usa gli strumenti e i materiali giusti
Usa lo strumento giusto e materiale per garantire parti lavorate di alta qualità, sprechi ridotti e tempi di lavorazione più brevi.
Quando si seleziona lo strumento, considerare quanto segue:
- Materiale tagliato
- Profondità di taglio
- Finitura desiderata.
Gli utensili in acciaio super rapido (HSS) sono i migliori per i materiali teneri, gli utensili in metallo duro sono adatti per i materiali più duri e gli utensili con rivestimento diamantato sono adatti per materiali abrasivi come compositi e ceramica.
Quando selezioni un materiale, considera le sue proprietà e il modo in cui si allineano con la parte finale dell'applicazione. Ad esempio, scegli il titanio o l'acciaio inossidabile per le parti ad alta resistenza e l'alluminio o il magnesio per le parti leggere.
Mantieni la tua macchina e i tuoi strumenti
La manutenzione regolare della fresatrice CNC a 5 assi e degli altri strumenti garantirà il funzionamento al massimo delle prestazioni, ridurrà i tempi di fermo e migliorerà la qualità delle parti. Le pratiche di manutenzione includono:
- Mantenere la macchina pulita regolarmente
- Lubrificare i componenti della macchina secondo le raccomandazioni del produttore
- Affilatura e sostituzione degli utensili seguendo le raccomandazioni del produttore
Ottimizza i tuoi parametri di taglio
Ottimizza i parametri di taglio come velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di taglio per ridurre i tempi di lavorazione e migliorare la qualità delle parti. Puoi iniziare con valori bassi e aumentarli gradualmente per ottenere il risultato desiderato. Inoltre, dovrebbero essere monitorati durante la lavorazione e regolati secondo necessità.
Usa un software di simulazione
Con software di simulazione come VERICUT, è possibile visualizzare il processo di lavorazione CNC a 5 assi prima dell'inizio della lavorazione. Di conseguenza, è possibile ottimizzare i percorsi utensile, tagliando i parametri per migliorare il percorso utensile.
Servizio di lavorazione CNC a 5 assi Zintilon
Garantire la qualità nella lavorazione CNC a 5 assi richiede competenze. Pertanto, il modo migliore per ottenere qualità a un costo accessibile è affidarsi a un fornitore affidabile di servizi di lavorazione CNC a 5 assi.
A Zintilon offriamo qualità Servizi di lavorazione CNC a 5 assi per diversi settori. I nostri team di ingegneri sono esperti nella selezione dei materiali per la lavorazione CNC e vi offriranno consigli per una lavorazione di alta qualità
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Conclusione
La lavorazione CNC a 5 assi consente di realizzare parti con design complessi beneficiando al contempo di vantaggi quali operazioni di lavorazione più semplici, velocità ed efficienza produttiva. Questo articolo ha discusso la classe di lavorazione, come funziona e le sue applicazioni. Cerchi un servizio di lavorazione CNC? Contattaci.
FAQ
Qual è la macchina CNC più utilizzata?
La macchina CNC più utilizzata è la macchina CNC a 3 assi. La sua semplice configurazione consente all'utensile da taglio di muoversi lungo i tre assi (X, Y e Z), rendendolo adatto per operazioni di lavorazione CNC di base come fresatura, foratura e altre operazioni di taglio.
Quanti assi può avere una lavorazione CNC?
Il numero di assi che una macchina CNC può spostare può arrivare fino a 12, consentendo il movimento lungo gli assi X, Y, Z, A, B e C. Generalmente, le fresatrici CNC utilizzano da 2 a 3 assi fondamentali e due o tre assi di rotazione utilizzati in misura diversa dalle macchine a 3 assi, 4 assi o 5 assi. Questo asse aiuta nel taglio. Tuttavia, tutti gli assi a parte questi sono ausiliari e aiutano solo nell'orientamento del pezzo. Il collegamento di un numero più elevato può portare a un sistema di controllo più complesso e a vincoli di programmazione e meccanici.
Esiste una macchina CNC a 7 o 6 assi?
Sì, esistono macchine CNC a 6 e 7 assi con assi di rotazione aggiuntivi lungo gli assi X, Y e Z standard. Queste macchine hanno maggiore flessibilità e precisione più elevata e sono applicabili in settori che richiedono tolleranze molto strette. Tuttavia, non sono comuni perché il controllo complesso, la programmazione e i vincoli meccanici che si verificano quando se ne collegano più di 5 alla volta non hanno senso.
Ottimo, insieme
