Hoe een 5-assige CNC-frees te selecteren voor het maken van mallen?

In het verleden werden 5-assige CNC-freesmachines gebouwd en op de markt gebracht voor fabrikanten van lucht- en ruimtevaart en energieopwekking. De acceptatie van 5-assige bewerkingscentra is de afgelopen jaren echter toegenomen voor matrijzenmakers. Dus, waar moet je op letten als je winkelt voor een 5-assige CNC-frees voor het maken van matrijzen?

5-assige CNC-voordelen

Er zijn veel voordelen aan het implementeren van 5-assige bewerking voor het maken van matrijzen, enkele van de meest voorkomende zijn:

Gebruik minder instellingen

5-assige bewerking maakt het mogelijk om complexe vormen te frezen met één opstelling versus meerdere opstellingen om de machine, spil en gereedschap op te nemen. Dit verkleint de toleranties tussen objecten, met name voor gaten of objecten met samengestelde hoeken.

Dit kan ook de totale insteltijd verkorten. Een snelle heroriëntatie van de machine duurt slechts enkele seconden, terwijl het wisselen van setups aanzienlijk langer kan duren - in de orde van uren, afhankelijk van de complexiteit en onderdeelvereisten. Machines met 5 assen kunnen kostbare tijd besparen, de werktijd verkorten en u meer omzet opleveren.

Eindig af met kortere messen

Volledige 5-assige mogelijkheden kunnen de gereedschapsas rond het onderdeel kantelen, waardoor kortere frezen en kleinere L/D-verhoudingen (lengte tot diameter) mogelijk zijn. Dit helpt trillingen en doorbuiging van het gereedschap te verminderen om een ​​superieure oppervlakteafwerking te bieden.

Mill diepere gebieden

Vaak kunnen diepe delen van een onderdeel die vanaf recht in de Z-as moeilijk te bereiken zijn, worden gefreesd door de gereedschapsas te draaien en een 3+2 uit te voeren of gelijktijdige 5-assige werking.

Bespaar tijd en geld

Het gebruik van kortere frezen zorgt vaak voor snellere voedingen vanwege verminderde doorbuiging en trillingen. 5-assig CNC-frezen van diepe gebieden en ribben kan de behoefte aan langzamere EDM-bewerkingen verminderen, waardoor de tijd tot verzending wordt verkort. Samen besparen ze tijd en geld bij het maken van matrijzen.

Over het algemeen kan 5-assige bewerking u helpen superieure onderdelen te leveren met nauwere toleranties voor belangrijke functies in minder tijd, zodat uw bedrijf concurrerend kan blijven.

3+2 versus gelijktijdige 5-assige

Bij het bespreken van 5-assige bewerking is het belangrijk om onderscheid te maken tussen de 3+2-assen en gelijktijdige 5-assige bewerkingsverschillen. Over het algemeen heeft een 5-assige CNC-frees drie lineaire assen:X, Y en Z. Ze hebben ook twee roterende assen, A&B, A&C of B&C. De roterende as komt overeen met de lineaire as. De roterende A-as roteert bijvoorbeeld rond de lineaire X-as. De B-as draait rond Y en de C-as draait rond Z. De meeste 5-assige freesmachines die worden gebruikt bij het maken van matrijzen, hebben een A&C- of B&C-configuratie.

3+2-assige bewerking

De machine draait in positie met behulp van de twee rotatie-assen en voert vervolgens een traditionele 3-assige snede uit. Het draait eerst, snijdt dan, maar niet tegelijkertijd. Zie dit als het instellen van een gereedschapsvector voor een tijdelijk werkvlak en het uitvoeren van een 3-assige snede vanaf daar. Aangezien u een werkplek instelt, kunnen traditionele voorgeprogrammeerde cycli, zoals boren, meestal worden gebruikt tijdens 3+2-assige bewerking.

3+2-assige bewerking heeft het voordeel van een eenvoudigere programmering. Fusion 360 maakt 3+2-bewerkingen bijzonder eenvoudig:er is gewoon een selectievakje in elke freesbewerking waarmee u het gereedschap kunt heroriënteren met behulp van een snelle geometrieselectie, grafische handvatten of uitlijnen op de huidige weergave. Deze gestroomlijnde programmeeraanpak maakt het gemakkelijk om het meeste uit uw machine te halen.

5-assige gelijktijdige bewerking

In deze modus kunnen de rotatie-assen tegelijkertijd met de lineaire assen worden gebruikt. Dat wil zeggen, alle vijf de assen kunnen tegelijkertijd worden gebruikt. Roteren en frezen tegelijk. Voortdurende beweging betekent dat het gereedschap in contact blijft met het onderdeel en mogelijk minder terugtrekkingen of gebieden heeft om te mengen.

Fusion 360 biedt ook gelijktijdige 5-assige bewerkingen om uw capaciteit voor complexe onderdelen te vergroten en uw machines optimaal te benutten.

Het is belangrijk op te merken dat de meeste 5-assige machines in feite ongeveer 80 procent (of meer!) van de tijd in de mal 3+2-assig frezen maken. Simultaan bewerken is gereserveerd voor bepaalde unieke toepassingen, meestal wanneer 3+2 het niet zal snijden.

Basisverschillen in freesmachines

Er zijn veel verschillende stijlen van 5-assige CNC-freesontwerpen. Voor dit artikel zullen we het vereenvoudigen in twee hoofdgroepen; roterende tafel of roterende kop.

Draaitafelontwerpen zijn waar het onderdeel is gemonteerd op een tafel die roteert, meestal met een beweging op de C-as. Ofwel voert de tafel de andere rotatie uit, zoals in het geval van een tap, ofwel heeft de spil één rotatie-as om een ​​5-assige machine te voltooien.

Ontwerpen met draaiende koppen gebruiken meestal een knokkel waarin de spil is gemonteerd. De knokkel laat normaal gesproken twee rotatie-assen toe, meestal A&C of soms, maar minder vaak, B&C.

Enkele voordelen van roterende tafelontwerpen zijn:

• Hogere stijfheid dan ontwerpen met roterende koppen
• Grotere snelheid en prestaties dan ontwerpen met roterende koppen

Enkele voordelen van ontwerpen met roterende koppen zijn:

• Grotere werkenveloppen en zwaardere onderdelen dan draaitafelontwerpen
• Meer veelzijdigheid met bevestiging en meerdere onderdelen dan ontwerpen voor roterende tafels

Welke configuratie u ook besluit te gebruiken, Fusion 360 programmeert elk op dezelfde manier om het programmeren eenvoudig te houden. We bieden zelfs een bibliotheek met snelle, gratis en volledig aanpasbare postprocessors, zodat u uw G-code kunt afstemmen op uw behoeften en onderdelen goed kunt uitvoeren.

Grootte van werkgebied

Een van de grootste overwegingen bij de aanschaf van een 5-assige CNC-frees is de grootte van het werkbereik. Een veelgemaakte fout is om de eerste keer een te kleine molen te kopen.

Net als bij 3-assige bewerking, is de Z-beweging van de machine belangrijk bij het bewerken van holtes. U hebt voldoende Z-reizen nodig om het onderdeel te passen en lang gereedschap om uit het onderdeel terug te trekken. Extra speling in een 5-assige machine voor het terugtrekken van gereedschap is nodig rondom uw onderdeel.

Als u bij het winkelen een machine met 5 assen overweegt, overweeg dan het grootste onderdeel dat u op de machine zou gebruiken en voeg uw langste gereedschap toe aan de afmetingen rond het onderdeel. Dit zorgt ervoor dat u een molen koopt met voldoende vrije ruimte.

Asbeperkingen

Houd bij het overwegen van een 5-assige frees rekening met eventuele beperkingen op de rotatie-assen. Limieten in de rotatie beperken hoeveel van een onderdeel u in 5-assig kunt frezen. Als u onderdelen moet frezen met backdraft-omstandigheden, zorg er dan voor dat uw 5-assige CNC-frees voldoende rotatiemogelijkheden heeft om dit te bereiken.

Als u een typische 5-assige frees gebruikt, zoek dan ook uit of de C-as limieten heeft of niet. Met een onbeperkte C-as kunt u het onderdeel continu ronddraaien tijdens het frezen. Denk aan een object zoals een frisdrankfles. Met een doorlopende C-as kun je de fles blijven draaien terwijl je hem van boven naar beneden freest, backdraft-gebieden en alles.

Machines met limieten voor de rotatie van de C-as zullen gedwongen worden om weg te trekken van het onderdeel, de as af te wikkelen, het onderdeel opnieuw te benaderen en door te gaan met frezen . Deze afwikkelbewegingen kunnen kostbare freestijd verspillen met bewegingen in de lucht, simpelweg vanwege limieten.

Controller

Zonder de freesmachinecontroller heb je alleen maar een grote homp duur metaal. Het is zijn taak om gegevens van de encoder op de lineaire en roterende assen te nemen en te regelen wat de motoren vervolgens doen.

Bij gelijktijdige 5-assen moet de controller niet alleen de lineaire X-, Y- en Z-bewegingen nauwkeurig synchroniseren, maar moet hij ook de rotatie assen ook. Dit is moeilijker omdat de snelheden toenemen wanneer componenten verder van het rotatiecentrum af bewegen.

Niet alle 5-assige controllers zijn gelijk gemaakt. Sommige doen de synchronisatie beter dan andere - sommige vertragen het freesproces bij gelijktijdige 5-assige uitvoering. Bij het kopen van een 5-assige CNC-frees is het belangrijk om te kijken naar de realistische snelheden die beschikbaar zijn in de gelijktijdige 5-assige modus.

Een ander ding om te overwegen bij de aankoop van een 5-assige CNC-frees is hoe goed stelt de controller werkplekken in voor 3+2-assige bewerking? Zijn alle ingeblikte cycli beschikbaar bij elke helling? Wat is er nodig in post-processed output om thins te beheren?

Een andere overweging is of de controller een manier heeft om RTCP, Rotation Tool Center Point, in te stellen. Dit is waar de controller de oorsprong van het onderdeel kent in relatie tot het rotatiecentrum en de noodzakelijke bewegingen voor het geprogrammeerde onderdeel nauwkeurig kan berekenen. Een vorm van RTCP (ook wel TCPM genoemd) gebruikt normaal gesproken gelijktijdige 5-assige om matrijsonderdelen af ​​te werken.

Toolhouder

Bij het gebruik van hoogwaardige spindels en gereedschappen kan het gereedschaphoudersysteem de algehele stijfheid positief of negatief beïnvloeden. Sommige klemsystemen voor gereedschapshouders klemmen vanaf de buitenkant van de houder met binnenwaartse druk. Andere systemen klemmen vanaf de binnenkant van de houder met kracht naar buiten. De laatste systemen, die van binnenuit met uitwendige kracht worden vastgehouden, worden geholpen door de middelpuntzoekende kracht van de rotaties van hogesnelheidsspillen.

Lineaire wegen

De meeste CNC-freesmachines gebruiken kogelomloopspillen, die kogellagers bevatten om wrijving te verminderen, om de beweging te regelen. Enkele recente ontwikkelingen in CNC-machines zijn om de motor en kogelomloopspindel te vervangen door een lineaire motor. De kosten voor machines die zijn uitgerust met lineaire motoren zullen doorgaans hoger zijn. Gemiddeld kunnen ze echter hogere acceleratieniveaus, hogere precisie en soepelere werking bieden.

Het is belangrijk op te merken dat deze voordelen worden vergeleken met mid-level 5-assige CNC-freesmachines. Hoogwaardige 5-assige freesmachines met robuustere encoders, schalen, schroeven en motoren bieden dezelfde snelheden en precisies als lineaire motoren.

CAD-bestanden

Als u 5-assige bewerkingen uitvoert, wilt u uw CNC-programma's simuleren en verifiëren voordat u ze op de freesmachine uitvoert. Naarmate u het onderdeel of de kop begint te draaien, neemt de kans op een botsing tussen machine en onderdeel toe.

Nauwkeurige simulaties beginnen met nauwkeurige 3D CAD-gegevens van de 5-assige CNC-frees. Zonder een nauwkeurige weergave van de machine is de simulatie op zijn best een schatting. Dit omvat de spil, de tafel en alle onderdelen die hem laten draaien, in welke stijl hij ook is.

Sommige machineverkopers leveren CAD-bestanden van hun molens, sommige brengen hiervoor kosten in rekening, en andere zullen ze helemaal niet leveren. Of de CAD-bestanden nu worden geleverd, gekocht of door u zelf worden ontworpen, u moet de 3D-gegevens vergelijken met de werkelijke machineafmetingen om er zeker van te zijn dat ze nauwkeurig zijn.

Het toevoegen van 5-assig frezen aan het maken van matrijzen heeft veel voordelen en kan de afwerking verbeteren, de verzendtijd verkorten en de behoefte aan EDM-bewerkingen verminderen.

Als u een 5-assige CNC-frees overweegt, overweeg dan om één maat groter te nemen dan u denkt nodig te hebben. Controleer de RTCP-mogelijkheden voor gelijktijdige 5-assige bewerking. Controleer de eenvoud van het gebruik van verschillende tijdelijke werkvlakken voor 3+2-assige bewerking. Overweeg hogere kwaliteit, robuustere componenten voor hogere snelheden, nauwkeurigheid en afwerkingskwaliteit.

Wilt u een 5-assige CNC-frees kopen? Meer informatie over hoe u uw machine kunt maximaliseren met Fusion 360.