5-as CNC-bewerking uitgelegd: Precisie en efficiëntie voor complexe onderdelen

In subtractieve productie is het kiezen van de beste machine voor uw specifieke productiebehoefte zeer belangrijk. Van materiaalselectie tot geometrieën tot opstellingstijden en meer, de juiste machine kan leiden tot verhoogde productie-efficiëntie en kostenbesparing. In de medische industrie gebruiken onderdelen die hoge toleranties vereisen en uit complexe geometrieën kunnen samengesteld worden vaak 5-as CNC-bewerking. Dit vermindert het aantal complexe onderdeel-opstellingen dat vereist is bij het bewerken van meerdere assen tot hun respectieve datums.

De assen in CNC-bewerking

5-as CNC-bewerking zijn paden waarover de onderdelen of gereedschappen simultaan kunnen bewegen. De hoofassen: X, Y, en Z, maken deel uit van het basale Cartesische Coördinatensysteem voorgesteld door de wiskundige en filosoof, Rene Descartes in de 1500s. Dit wordt gebruikt om driedimensionale ruimte te beschrijven en kan voorgesteld worden als drie loodrechte lijnen die in verschillende richtingen gaan. De drie assen snijden elkaar in een punt in het midden genaamd de oorsprong die gebruikt wordt als referentiepunt om de lengte langs elke as te meten.

De laatste twee assen, A en B, zijn moeilijker te begrijpen. Deze twee assen draaien om de hoofassen X en Y en kunnen gezien worden als het deel van het object dat de hoofassen afdaalt. De additionele as genaamd C die om de Z-as roteert bestaat ook maar wordt meestal niet gebruikt in CNC-bewerkingsprocessen.
 

Hoe capabel zijn 5-as CNC-machines?

Een 5-as CNC-machine produceert zeer nauwkeurige resultaten. Deze geavanceerde CNC-machines zijn in staat om complexe werkstukken te creëren uit aluminium, staal, messing, en polymeren. En dit wordt allemaal gedaan door vijf verschillende soorten bewegingen ten opzichte van het werkstuk te gebruiken. Bijvoorbeeld, billet aluminium bewerkt langs de X, Y, en Z assen naast twee rotatiebewegingen van het werkstuk. Deze additionele bewegingen bieden verbeterde flexibiliteit en precisie. Dit is niet mogelijk met traditionele 3-as machines. 5-as bewerking kan hoogst complexe en aerodynamische onderdelen produceren, dit type bewerking is gebruikt om landingsgestellen, schotten, en meer te produceren.

Zwaar materiaalverwijderen, of verlichting, is een veelvoorkomende techniek in luchtvaart- en auto-ontwerp. Verlichting heeft de vraag naar 5-as bewerking verhoogd. En het groeit in vraag binnen deze industrieën en anderen. 3-as bewerking kan gemakkelijk gewicht verwijderen tijdens het ruwbewerkingsproces, maar die technologie kan de schone afwerking niet bieden die vereist is voor specifieke onderdelen die hoge precisie vereisen alsook met minimale onderdeel-opstellingen.

Verkorte cyceltijd is een ander groot voordeel voor 5-as CNC-bewerking versus 3 of 4-as CNC-bewerking en 2D-bewerking. Een 5-as CNC-machine heeft de capaciteit om ingewikkelde vormen in één opstelling te manipuleren. Minder opstellingen betekent verminderde potentie van tolerantieproblemen tussen elke onderdeel-datum. Als u het aantal opstellingen vermindert, worden levertijden verkort. Daarom kunnen kleine series onderdelen snel door het productieproces bewegen, en de klantresponsiviteit wordt verhoogd. Door de beweging van onderdelen in de werkfixtures te minimaliseren, kan gemiddeld 40 minuten per stuk bespaard worden. Voor prototyping en kleine series productie vertegenwoordigt deze tijdsbesparing aanzienlijke kostenbesparing. Met één opstelling kan de 5-as machine materialen bewerken en 360 graden vrijheid creëren om binnen elke as te bewerken.

De fixture en jog reducties

5-as machines kunnen essentieel elk oppervlak bewerken. Dit helpt de noodzaak voor meerdere opstellingen of speciale jigs en fixtures te verminderen. Vanwege het bereik van beweging van zijn snijkop en extra rotatieassen, kunnen deze machines 5 zijden van een onderdeel bereiken. Dit betekent dat er minder her-spanning vereist zal zijn en minder onnodige opstellingen. Dit bespaart niet alleen cyceltijd, maar ook geld en operatorfouten. Daarnaast, met meerdere opstellingen, is er altijd een mogelijkheid van incorrecte uitlijning elke keer dat het onderdeel verplaatst wordt.

5-as machine helpt arbeidskosten per onderdeel te verminderen

Door te kiezen voor een 5-as machine, kan verspilde tijd en daarmee kosten die elke keer gebeuren dat een machine-operator een onderdeel aanraakt worden geëlimineerd. Wanneer de tijd genomen om het onderdeel opnieuw te spannen verminderd wordt, worden arbeidskosten ook verminderd. Dat wil zeggen, hoe minder tijd een operator nodig heeft om een onderdeel aan te raken, hoe lager de kosten zullen zijn.

Voordelen van het kiezen van een 5-as CNC-bewerkingssysteem

Geavanceerde systemen worden als superieur beschouwd ten opzichte van traditionele 3-as machines en hun populariteit groeit elk jaar. De additionele A en B assen breiden een oneindig aantal productiemogelijkheden uit. De snijkop en gereedschappen kunnen nu het werkstuk van bijna alle mogelijke posities benaderen. Dit zorgt voor gemakkelijke bewerking zonder het herpositioneren van het hele systeem te vereisen. Dit is niet mogelijk op machines met minder dan vijf assen tenzij het onderdeel herpositioneerd wordt.

Daarnaast vindt er minder materiaalhantering plaats met het product door de reductie in de hoeveelheid herpositionering die vereist is. Dit leidt tot tijdsbesparing en reducties in menselijke fouten alsook productiekosten. Complexe onderdelen kunnen nu gecreëerd worden met de additionele assen, en taken die slechts drie assen vereisen, kunnen sneller voltooid worden met een 5-as machine. Dit is omdat het snijgereedschap tangentiëel blijft aan het snijoppervlak, wat om de beurt meer materiaal per pas verwijdert.

Een ander voordeel van dit proces is een verbeterde oppervlakte-afwerking. Dit is omdat het hebben van verschillende oriëntaties van de onderdelen toestaat dat het product dichter bij het snijgereedschap komt. Dit leidt tot minder trilling van het gereedschap en een algehele gladde oppervlakte-afwerking. Ontwerpsoftware zoals Autodesk's PowerMill kan helpen dit proces te voltooien door een uitgebreide bibliotheek van gereedschappaden te bieden voor grotere optimalisatie en minimale handmatige polijst.

5-as CNC-machines zijn veelzijdige productiemachines die profiteren van het gebruik van maximaal vijf verschillende assen simultaan. Drie lineaire assen en twee rotatieass. Hun verwerkingscapaciteiten zijn diverser dan een normale 3-as CNC-machine. 5-as CNC-machines kunnen zo uitgerust worden dat ze meerdere opstellingen elimineren en dus de noodzaak voor constant toezicht verminderen, wat de efficiëntie verhoogt en single-setup bewerking of "Done-In-One" bereikt. Een 5-as CNC-machine is een toegevoegde werkhengst voor elke machinewerkplaats. Als efficiënt benut, kan het complete onderdelen maken zonder extra opstellingen. Dit vermindert downtime dramatisch.

Voordelen van 5-as bewerking voor diverse industrieën

• Auto-industrie

De auto-industrie vereist hoge productievolume met een kritieke eis aan kwaliteit en consistentie. Elk onderdeel moet passen binnen een specifieke tolerantie voor veilige voertuigen. De meeste componenten in de auto-industrie worden gemaakt met lage-kosten hoog-volume processen zoals stampen, kunststofinjectie en gieten. Echter, deze economische en snelle technieken vereisen geavanceerde en hoog-nauwkeurige tooling en dit is een ideale situatie voor 5-as bewerking.

• 5-as bewerking in de medische industrie

Net als de luchtvaartindustrie heeft de medische industrie een extreem strenge eis aan kwaliteit. Bepaalde medische onderdelen kunnen een direct en onmiddellijk effect hebben op een persoons gezondheid of overlevingskans als er schadelijke kwaliteitsproblemen zijn. Sommige medische componenten hebben organische vormen bewerkt uit exotische materialen om ze in een patiënt te kunnen implanteren. 5-as CNC's kunnen zowel deze typen materialen bewerken als de organische vormen van dergelijke implantaten aan. Naast implantaten is er ook behoefte aan 5-as op andere medisch-gerelateerde toepassingen zoals medische waaierraden en CT-scanner componenten.

• 5-as bewerking in de energie-industrie

De energie-industrie is een belangrijk onderdeel van andere industrieën. Het is enorm en omvat veel verschillende geavanceerde capaciteiten en technologieën. Van elektriciteitscentrales tot zonnestroomsystemen en nog exotischere technologieën zoals fusie, is er een eis voor geavanceerde componenten. Deze eisende specificatie van engineering, materialenwetenschap en productie is vanwege deze intensieve eisen. En er is behoefte aan bewerkingsystemen die betrouwbaar geavanceerde componenten kunnen produceren en dit is waar 5-as machines echt uitblinken.