Geavanceerde Precisie Ontgrendelen: Hoe een 5-As CNC Freesbank Werkplaatscapaciteiten Verbetert

In de fabrikantengemeenschap wordt de term "CNC" vaak gebruikt om CNC-freesen aan te duiden, dat wil zeggen, het proces met de spindel als gereedschapshoofd. Het is echter de moeite waard om op te merken dat CNC niet alleen voor frezen kan worden gebruikt, maar ook voor meer toepassingen.

Voor het doel van dit artikel is CNC-freesen een snijgereedschap dat systematisch materiaal verwijdert om de finale geometrie te produceren. In dit subtractieve proces converteert de computer het CAD-ontwerp naar coördinaten, en converteert het vervolgens naar een snijgereedschap om materiaal te verwijderen en de instructies van het eindobject weer te geven.

5-As CNC Freesen Ontmanteld

Vijf-as CNC-freesmachines zijn simpelweg geavanceerde varianten van gewone freesmachines waarin het snijgereedschap langs vijf verschillende assen simultaan beweegt. Alleen dankzij deze bewegingsvrijheid kunnen complexe geometrieën worden gecreëerd. Gewone 3-as CNC-machines, populair onder liefhebbers, kunnen de snijspindel op geen enkele manier bewegen die zal creëren, bijvoorbeeld, gedeeltelijke kaviteiten en overhangs zonder handmatig het materiaal halverwege het proces aan te passen.

Typische materialen voor CNC-freesen:

• koolstofvezel
• aluminium
• titana
• hout (artistieke en ontwerp toepassingen)

Vanwege de mogelijkheid om complexe onderdelen te produceren uit sterke, duurzame materialen, is de 5-as CNC een veelvoorkomende productie- en prototypeoplossing in de luchtvaartindustrie die complexe onderdelen met uitzonderlijke sterkte vereist.

Wiskundige lezers in het publiek kunnen zich afvragen waar precies de twee extra assen vandaan komen. Immers, het Cartesiaans coördinatensysteem heeft slechts 3 assen: X, Y en Z. Maar het is echt heel simpel: een 5-as CNC voegt één extra "as" van rotatie toe rond elke van de X en Y assen.

Het bovenstaande diagram toont zes assen. Rotatie rond de verticale Z-as bestaat op sommige machines, maar in feite zijn 6-as CNC-freesmachines een zeldzame ras omdat de zesde as weinig voordeel brengt.

:: Zie producten: 5-as bewerkingscentra

5 Assen in een 3-As Wereld

Er zijn twee mechanische manieren waarop CNC-freesmachines 5-as efficiëntie kunnen bereiken:

• het gereedschapshoofd draaien
• de tafel (en materiaalblok) verplaatsen

Machines met een zwenkkop, zoals de naam impliceert, kunnen het gereedschapshoofd rond een blok materiaal manoeuvreren om in ruime ruimtes op verschillende hoeken te komen. Een van de voordelen van deze methode is dat u een groter, zwaarder werkstuk kunt bewerken omdat het blok materiaal gedurende het hele proces stationair blijft.

Aan de andere kant bereikt een CNC-freesmachine die het object op de tafel verplaatst, ook wel pen genoemd, een extra twee assen vrijheid door de tafel waarop het materiaal geplaatst is te draaien. De voordelen van deze benadering zijn snelheid en stabiliteit, hoewel objecten die te groot of zwaar zijn niet op deze manier gedraaid kunnen worden.

Maar 5-as CNC-frees heeft enkele complicaties, met name bij het frezen van dingen. Bijvoorbeeld, er is een duidelijke scheiding tussen de twee benaderingen die gebruikt worden om 5-as snijcapaciteiten te bereiken: de continue methode en de 3+2 as methode. De namen geven definities, op een of andere manier.

Het continue 5-as CNC-systeem vereist continue aanpassing van het snijgereedschap in alle 5 assen om de punt optimaal loodrecht op het snijoppervlak te houden. In tegenstelling vergrendelt de 3+2 methode het element onder een hoek bepaald door de rotatieassen rond X en Y, terwijl het gereedschapshoofd in 3 assen beweegt om het deel te snijden.

Continu Frezen vs 3+2 Assen

Misschien vraagt u zich af wat de hoofddelen van continue CNC zijn. Snelheid. Geen behoefte om snijden te onderbreken om de oriëntatie van onderdelen meerdere keren tijdens het proces te veranderen, is continue 5-as CNC-frees sneller. Het is de moeite waard om op te merken dat de constant bewegende gereedschapshoofd meer bewegende delen vereist (hogere slijtage) en geavanceerde botsingsdetectie. Dus is het mechanisch en programmatisch ingewikkelder om met succes uit te voeren.

Dit brengt een belangrijk kwestie in de 5-as wereld naar voren: botsingen. Met zware snijgereedschappen en stukken materiaal die met hoge snelheid overal vliegen, is het heel belangrijk om ervoor te zorgen dat niets botst. Maar de machine leren hoe te volgen waar alles in 3D-ruimte is, blijkt een grote software-uitdaging.

Software Kant

Wat software-uitdagingen betreft, het converteren van een 3D-ontwerp van een CAD-softwarebestand naar een fysiek gereedschapspad is ook een grote ingenieursprestatie. Alleen enkele van de meest geavanceerde softwaretools zijn in staat om echt soepele resultaten in de echte wereld te leveren.

Het is niet moeilijk om de gelijkenissen tussen 5-as frezen en 3D-printen te zien, dus u kunt zich afvragen hoe deze twee processen zich verhouden. Het korte antwoord is: 3D-printen en CNC zijn aanvullingen, geen substituten, waarin CNC gebruikt wordt voor de sterkste en hardste delen.

Het duidelijke verschil is dat het 5-as CNC-systeem voornamelijk in industriële toepassingen wordt gevonden. 3D-printen is ook in deze wereld aanwezig in de vorm van SLS-machines die een laser gebruiken voor de additionele productie van een object uit een groot poederbad. Hoewel beide in staat zijn om met professionele kwaliteitsmaterialen zoals aluminium te werken, is een probleem met SLS 3D-printen de prestaties.

Freesen vs 3D-Printen

Hier is de korte versie:
Industriële 3D-printen kan langere levertijden hebben.
CNC-freesen kan ruwstoffenverbruik verminderen voor de meeste bestellingssizes.
In het SLS 3D-printproces moet het hele volume van de printkamer gevuld worden met poeder om één deel te produceren, ongeacht de grootte. Niet alle ongebruikte poeders kunnen hergebruikt worden, omdat de hele kamer met het poeder tijdens het printen verwarmd moet worden. Als resultaat moeten printjobs in de wachtrij worden gezet en systematisch gestapeld om het volume van poeder dat in elke cyclus gebruikt wordt te maximaliseren en ongebruikte ruimte te verminderen, aangezien een deel van dat ongebruikte poeder gewoon verspild zal worden.

CNC-freesen heeft over het algemeen geen dergelijke beperkingen: zolang een blok materiaal ongeveer de grootte van het eindmodel wordt geleverd, zal het overtollige afgebroken worden om de finale geometrie te krijgen, ongeacht hoe groot of klein het model is. Niet veel materiaal wordt verspild, mits het oorspronkelijke blok materiaal vergelijkbaar is in grootte met het einddeel. Bovendien kunnen voor sommige CNC-materialen, zoals aluminium, het gesneden materiaal zelfs verzameld en gerecycled worden.

Een Kleine Vermelding

Hoewel niet zo breed gebruikt als SLS, elektronische straalsmelt (EBM), een andere industriële 3D-printmethode, gebruikt minder materiaal. Dit is omdat het niet vereist een bepaald volume te vullen, het "vuurt" eigenlijk bouwmateriaal tijdens de creatie.