Технология 5-осевой одновременной обработки означает способность станка управлять как минимум пятью координатными осями (тремя линейными и двумя вращательными), которые могут двигаться согласованно и одновременно под управлением системы ЧПУ (Computer Numerical Control) во время обработки. Эта технология позволяет обрабатывать несколько поверхностей заготовки и особенно подходит для изготовления сложных поверхностей и высокоточных деталей.
5-осевая одновременная обработка обладает следующими характеристиками
Высокая эффективность и высокая точность: Несколько поверхностей заготовки можно обработать за одну установку, сокращая время наладки и повышая точность обработки.
Приспособляемость к обработке сложных поверхностей: Способна выполнять высокоточную обработку сложных пространственных поверхностей, подходит для современных пресс-форм, автомобильных компонентов, авиационных конструкционных деталей и т.д.
Гибкая конструкция шпинделя и стола: Шпиндель может вращаться вокруг оси X или Z. Благодаря комбинации осей A и C можно обрабатывать наклонные поверхности, угловые отверстия и т.д., повышая гибкость обработки.
Сокращение потребности в специальном инструменте и оснастке: Использование 5-осевой технологии снижает зависимость от специальных режущих инструментов и приспособлений, уменьшая затраты.
Увеличение срока службы инструмента: Оптимизация траекторий инструмента позволяет увеличить эффективную длину режущей кромки, снизить усилия резания и продлить срок службы инструмента.
5-осевые обрабатывающие центры Классификация
5-осевые станки в основном классифицируются на следующие два основных типа в зависимости от конфигурации вращательных осей и структурной компоновки, с различными специализированными структурными формами, производными от них.
Классификация по Конфигурации вращательных осей
| Тип | Конфигурации вращательных осей | Типичные применения | Структурные характеристики | Ограничения |
| Двойной поворотный стол | Обе вращательные оси (AСоциальные сетиC или BСоциальные сетиC) интегрированы в рабочий стол | Малые прецизионные детали, рабочие колеса, прецизионные пресс-формы | Фиксированный шпиндель, высокая жесткость, высокая эффективность обработки | Ограниченная грузоподъемность и размер стола |
| Двойная поворотная головка | Обе вращательные оси (AСоциальные сетиB или AСоциальные сетиC) интегрированы в головку шпинделя | Большие сложные поверхности, фюзеляжи самолетов, крупные пресс-формы | Гибкий шпиндель, сложная структура, более высокая грузоподъемность стола | Высокие требования к динамическим характеристикам шпинделя, более высокая стоимость |
| Одна поворотная головка + один поворотный стол | Поворотная головка шпинделя + поворотный рабочий стол | Средние детали с составными углами, блоки двигателей, нестандартные детали | Балансирует жесткость и гибкость | Длина инструмента напрямую влияет на длину консоли; погрешность увеличивается с длиной инструмента |
Классификация по структуре шпинделя
5-осевой вертикальный обрабатывающий центр
5-осевой горизонтальный обрабатывающий центр
5-осевой портальный обрабатывающий центр
5-осевой VMC: Отличительной особенностью пятиосевой вертикальной обработки является вертикально ориентированный шпиндель. Заготовка размещается на горизонтальном рабочем столе. Эта конфигурация наиболее близка к обычным трехосевым станкам. Вращательные оси обычно интегрированы в рабочий стол. Его ключевое преимущество заключается в обработке деталей со сложным контуром, таких как рабочие колеса и пресс-формы. Однако необходимо учитывать ограничения по весу заготовки на вращательных осях.
5-осевой HMC: Пятиосевые горизонтальные обрабатывающие центры имеют горизонтально ориентированный шпиндель. Вращательные оси могут быть встроены либо в рабочий стол, либо в головку шпинделя для вращения заготовки. Эта структура особенно хорошо подходит для обработки призматических деталей (таких как блоки двигателей), поскольку обеспечивает удаление стружки с помощью силы тяжести, предотвращая накопление стружки в зоне обработки. Обычно используется для многогранной обработки заготовок, таких как автомобильные блоки двигателей.
5-осевой портальный: Эти станки используют портальную рамную структуру, где движение по оси Y обычно обеспечивается перемещающейся поперечной балкой. Эта конструкция особенно подходит для обработки крупногабаритных заготовок, таких как компоненты ветряных турбин и аэрокосмические конструкционные компоненты. Портальная структура обеспечивает высокую жесткость и стабильность, гарантируя точность обработки крупных деталей и обладая характеристиками исключительной жесткости и стабильности.
Специальные типы структур
Вертикально-нижняя поворотная головка: Две вращательные оси near the tool tip, но вращательные оси не перпендикулярны линейным осям; головка движется вертикально вниз. Используется для обработки сложных поверхностей, например, медицинских устройств и прецизионных компонентов.
Вертикально-нижний стол: Вращательные оси на рабочем столе, но вращательные оси не перпендикулярны линейным осям; стол может наклоняться вниз. Облегчает обработку specific заготовок, например, малых прецизионных деталей, механических компонентов, пресс-форм и нестандартных заготовок.
Токарно-фрезерный комплексный 5-осевой: Объединяет функции токарной и фрезерной обработки, позволяя выполнять несколько операций за одну установку.
Параллельный кинематический (PKM) 5-осевой станок: Использует структуру платформы Стюарта, предлагая высокие динамические характеристики, подходит для высокоскоростной легкой резки.
Как отличить истинную 5-осевую от псевдо 5-осевой?
Ключевое различие между истинной 5-осевой и псевдо 5-осевой заключается в наличии функции RTCP. RTCP означает “Rotational Tool Center Point” functionality, обычно называемую управлением центральной точки инструмента. Она автоматически рассчитывает компенсацию на основе длины поворота шпинделя (для станков с поворотной головкой) или смещения заготовки (для станков с поворотным столом), делая программирование более простым и эффективным.
Сравнение структурной формы и возможности одновременности
| Пункт | Истинная 5-осевая | Псевдо 5-осевая |
| Возможность одновременности | 5-осевая одновременная обработка (5 осей движутся согласованно одновременно) | В основном режим “3+2” (две вращательные оси только позиционируют, три линейные оси интерполируют) |
| Типичная структура | Двойная поворотная головка, двойной поворотный стол, одна поворотная головка + один поворотный стол | Обычно модернизированные 3-осевые станки с индексирующими столами |
| Возможность индексации | Поддерживает индексацию под любым углом | Конструкции с двойным поворотным столом могут позиционироваться; типы с поворотной головкой не могут обрабатывать вниз без многоосевой координации |
Сравнение производительности применения
| Пункт | Истинная 5-осевая | Псевдо 5-осевая |
| Точность обработки | Высокая (автоматическая компенсация нелинейных погрешностей) | Низкая (зависит от ручной компенсации, накопление погрешностей) |
| Гибкость программирования | Поддерживает ручное программирование, более простая постобработка | Требует специализированных постпроцессоров; смена инструментаСоциальные сетистанка требует перепрограммирования |
| Эффективность настройки | Однократная настройка, многоповерхностная обработка | Многократное выравнивание, низкая эффективность |
| Стоимость | Высокая (сложная система, монополизированные ключевые технологии) | Низкая (в основном модернизированные 3-осевые станки) |
Сколько стоят 5-осевые станки?
Цена 5-осевых станков значительно зависит от типа станка, конфигурации, бренда и уровня отечественного производства, что приводит к очень широкому диапазону цен.
| Диапазон цен (USD) | Типичная конфигурация | Целевое применение |
| < 70K $ | Модернизированный псевдо 5-осевой | Легкая обработка |
| 70K $ — 200K $ | Стандартный отечественный настоящий 5-осевой | Пресс-формы, автомобильные компоненты |
| 200K $ — 700K $ | Высококлассные отечественные Социальные сети базовые модели ведущих международных брендов | Аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты |
| > 700K $ | Сложные 5-осевые ведущих международных брендов | Энергетическое оборудование, военные прецизионные детали |
Заключение
В заключение, технология 5-осевой одновременной обработки является ключевой технологией в современном производстве, значительно повышая эффективность обработки и качество продукции. Благодаря высокому технологическому содержанию и возможностям прецизионной обработки, она широко применяется в многочисленных областях, таких как авиация, космос, военная промышленность, точное машиностроение и медицинское оборудование, играя crucialную роль в развитии этих отраслей.
