Hoewel multiaxis bewerking al sinds ten minste de jaren 50 en 60 de standaard bedieningsprocedure is voor de meeste fabrikanten en industriële operaties, blijft de toevoeging van meer gelijktijdige assen een van de meest baanbrekende innovaties in de industrie. De methode zelf van gelijktijdige en multiaxis frezen en CNC-bewerking is een technisch hoogstandje, omdat het veel mogelijkheden van de moderne industrie mogelijk maakte. Echter, de toevoeging van andere onderdelen en componenten aan industriële freesmachines heeft de ontwikkeling van 5-assige vooruitgang mogelijk gemaakt, waardoor het een van de meest toegepaste productieprocessen is geworden en de grote ontwikkelingen van de moderne productie markeert.
Tegenwoordig, multiaxis bewerking, met name 5-assige freesmachines en CNC-machines, komen vaker voor, aangezien de toevoeging van meerdere assen min of meer de norm is. Deze machines worden gebruikt voor het vervaardigen van onderdelen en componenten voor verschillende industrieën, en worden vooral geassocieerd met de productie van metalen onderdelen (of andere materialen) met complexe vormen, nauwkeurige metingen en uitgebreide details. Tot op heden is multiaxis bewerking een industriestandaard, en 5-assige CNC-machines vormen de belangrijkste aanvulling om bewerking en CNC-frezen mogelijk te maken met meer dan de hoofd 3 assen.
Wat is 5-assige bewerking?
Als een productie- en bewerkingsproces zijn multiaxis machines, vooral 5-assige CNC-machines, gereedschappen die het mogelijk maken om het werkstuk langs meerdere assen te manipuleren. Deze machines verwijderen overtollig materiaal van het werkstuk tijdens het frezen. Naast de reguliere 3 assen (x, y, z), kunnen 5-assige machines ook de ondergrond langs de extra vierde en vijfde as bewegen door de spindel te draaien. 5-assige machines, net als de meeste multiaxis CNC- en freesmachines, worden gekenmerkt door 3 hoofdcomponenten.
De fysieke of bewerkingsmogelijkheden verwijzen meestal naar de spindelsnelheid, koppel en asoriëntatie. In CNC-toepassingen zijn het CNC-aandrijfsysteem (positioneringsmonitoring, kogelomloopspindels en servomotoren) en de controller (gegevensoverdracht en verwerkingssysteem) even belangrijk.
Ondanks het duidelijke voordeel van multiaxis CNC-machines, zijn ze vooral nuttig voor complexe operaties, onderdelen en componenten met ingewikkeld ontwerp en strakke toleranties. Deze kunnen echter niveaus van precisie en maatwerk bereiken die niet haalbaar zijn met traditionele procedures. Met de voortdurende vooruitgang in computerondersteunde productie, zal het potentieel van 5-assige bewerking alleen maar compatibel worden met meer toepassingen die mogelijk zijn en het proces verbeteren in termen van precisie en benodigde arbeid.
Variëteiten van 5-assige machines
5-assige CNC-machines kunnen variëren in vorm, elk aangepast aan specifieke toepassingen. Deze verschillende variëteiten kunnen elk iets andere manipulatie bereiken. Ze verschillen vooral in de hoofdparameters van multiaxis machines, met name het aantal en de oriëntatie van roterende assen. 5-assige bewerking lijkt sterk op traditionele 3-assige bewerking, met het belangrijkste verschil de twee extra roterende assen voor het draaien van het werkstuk, die een grotere bewerkingsflexibiliteit bieden. Afhankelijk van de specifieke configuratie van een 5-assige machine, kunnen ze ook een breder scala aan operaties uitvoeren zoals frezen en draaien. Elk van deze variëteiten heeft specifieke voordelen en veelvoorkomende toepassingen.
3+2 Asmachines
Als een subtype van 5-assige machines kan dit type multiaxis machines de meeste resultaten behalen die ook met reguliere 5-assige machines worden bereikt. Deze configuratie kan worden verkregen door een kantelbare roterende tafel aan een verticale machine te bevestigen. De belangrijkste eigenschap van 3+2 asmachines is dat het werkstuk tijdens het proces stationair en vast blijft, terwijl de snijgereedschap in plaats daarvan kan bewegen langs twee extra assen.
Dit proces kan inderdaad sneden maken rondom het werkstuk vanaf alle zijden. Deze configuratie kan nog steeds de oriëntatie en positionering van het werkstuk aanpassen, maar moet tijdens het werken statisch blijven; een methode die bekend staat als positiebewuste 5-assige bewerking. Dit proces kan vaak kosteneffectief zijn omdat het een betere substrate-stabiliteit mogelijk maakt en compatibel is met verschillende snijgereedschappen. Toch is het vaak minder efficiënt voor complexere ontwerpen.
4+1 Asmachines
Dit is een andere configuratie van 5-assige bewerkingsmethoden met stationaire assen. In deze methode wordt slechts één roterende as die het werkstuk vasthoudt in een vaste oriëntatie gehouden. Deze configuratie is in wezen een vereenvoudiging van reguliere 5-assige CNC-bewerking, waarbij de dynamische bewegingen van drie translatieassen en één roterende as worden benut. Deze methode kan ook worden beschreven als oppervlakte-onafhankelijke bewerking, omdat de snijhoek niet noodzakelijk wordt bepaald door de oppervlaktehoek. 4+1 asmachines kunnen een constante hoek behouden, waardoor de stabiliteit van het werkstuk wordt verhoogd en de snelheidsveranderingen die vaak kenmerkend zijn voor oppervlakte-afhankelijke bewerking worden geminimaliseerd. Toch is deze methode beperkt tot slechts een beperkte set cilindrische vormen.
Gelijktijdige 5-assige machines
Verwijst naar de reguliere 5-assige CNC-machines. Het is een oppervlakte-afhankelijke bewerkingsproces in die zin dat het snijgereedschap altijd loodrecht op het werkstuk staat, en beweging van het snijgereedschap mogelijk maakt langs de drie primaire assen, en rotatie van het werkstuk langs de drie roterende assen. Deze configuratie zou het snij- of freesgereedschap in staat stellen materiaal te verwijderen op gebieden die moeilijk bereikbaar zijn met andere 5-assige configuraties. De huidige vorderingen in multiaxis bewerking hebben 5-assige machines gemakkelijker te bedienen gemaakt en hun proces efficiënter in tijd. Deze methode is vooral effectief voor complexe onderdelen.
Voordelen en Nadelen
Er zijn veel kenmerken van 5-assige machines die ze zeer gewild maken bij fabrikanten. Het werk van een 5-assige machine is onmiskenbaar en hun potentieel breidt zich alleen maar uit met het gebruik van meerdere snijgereedschappen en technologische vooruitgang in multiaxis bewerking. Desalniettemin zijn er nog steeds uitdagingen voor de industriële toepassingen ervan.
Het meest opvallende voordeel van 5-assige machines is de verhoogde nauwkeurigheid en het vergemakkelijken van het maken van complexe geometrieën. De assen kunnen moeilijk bereikbare gebieden met precisie bereiken, en complexe snijhoeken, contouren en onderkanten creëren die anders moeilijk waren en verwerking met meerdere machines vereisten.
Een ander belangrijk voordeel is de gecentraliseerde opstelling die multiaxis machines bieden. In de meeste 3-assige machines wordt het werkstuk met verschillende apparatuur verwerkt, en de overgang kan vaak leiden tot verlies van uitlijning. De gecentraliseerde enkele opstelling van 5-assige machines kan worden aangepast voor meerdere toepassingen, wat zorgt voor een grondige verwerking van het substraat zonder de noodzaak om parameters en metingen opnieuw te controleren.
Deze machines kunnen ook de tijd verminderen die nodig is om componenten met complexe vormen te verwerken. Bovendien heeft het korte snijgereedschap, dat vaak wordt gebruikt bij 5-assige CNC-machines, trillingen verminderd bij het werken op hoge snijsnelheden, wat een aanzienlijk betere oppervlaktetextuur kan opleveren.
Ondanks de waarneembare voordelen van 5-assige machines in termen van kwaliteit en efficiëntie, worden de uitdagingen waarmee deze methode wordt geconfronteerd vooral veroorzaakt door de kosten en soms de complexiteit van de processen. Vooral de kosten van een 5-assige machine zijn vrij hoog. Aangezien de meeste toepassingen computerondersteunde processen hebben geïmplementeerd, kunnen de benodigde softwarekosten ook toenemen. Daarnaast is het onderhoud van 5-assige machines niet alleen kostbaar, maar ook veeleisend qua vakmanschap van de werknemer.
Het bedienen van een 5-assige CNC-machine vereist ingewikkelde programmering om de verschillende assen en het snijgereedschap te manipuleren. De trajecten en bewegingen van elk onderdeel moeten worden berekend en gemonitord gedurende het hele proces om nauwkeurig te snijden en botsingen en gereedschapsinterferentie te voorkomen. Zo'n complex proces vereist verschillende geometrische bewerkingen en hooggekwalificeerd personeel. Hierdoor kunnen de arbeidskosten aanzienlijk toenemen, evenals het risico op fouten.
Gebruik van 5-assige machines
De meeste industriële apparaten en componenten worden geproduceerd door bewerkingsprocessen, maar de meer ingewikkelde ontwerpen, complexe onderdelen die zeer precieze metingen vereisen, zijn vaak de forte van 5-assige CNC-machines en multiaxis bewerking in het algemeen. Dit maakt 5-assige frezen en bewerken perfect voor industrieën zoals energie en luchtvaart. Vooral de laatste vereist verschillende componenten met complexe vormen en nauwkeurige metingen. De spindels en de zeer aanpasbare oriëntatie van een 5-assige CNC-machine kunnen specifieke gebieden targeten, extreme snijomstandigheden aan en fijn afgestemde ontwerpen uitvoeren.
Deze methode van multiaxis CNC-bewerking is recentelijk de standaard geworden in de productie van onderdelen voor de auto-industrie. De invoering van multiaxis bewerking heeft de auto-industrie gerevolutioneerd door de productie van motoren met strakkere toleranties mogelijk te maken, en daardoor meer pk's, en heeft auto's betrouwbaarder gemaakt. Tegenwoordig kan een 5-assige CNC-machine worden gebruikt voor het maken van versnellingsbakken, aandrijvingen, motorhuisjes en velgen.
Met de recente groei van robotica en geautomatiseerde industriële machines zijn 5-assige machines breed toegepast voor het produceren van aangepaste robotonderdelen. Deze kunnen effectoren, opslagunits en op maat gemaakte jiggen omvatten. De mogelijke toepassingen van multiaxis bewerking breiden zich steeds verder uit. Met de recente doorbraken in industrie en technologie zal deze CNC-methode meer projecten mogelijk maken die voorheen uitdagend en complex waren.
Conclusie
5-assige frezen en CNC-machines zijn nu een vast onderdeel van moderne productie en industrie. Ze kunnen complexe onderdelen en geometrieën produceren met nauwkeurige metingen. Ze zijn ideaal voor componenten met strakke toleranties en hoge weerstand, en kunnen ook het proces van de meeste productieactiviteiten aanzienlijk verbeteren. De enkele opstelling aanpak van 5-assige machines is nu een optimale parameter voor het verticale bewerkingscentrum. De precisie en hoge nauwkeurigheid die met deze machines worden bereikt, zullen binnenkort standaard worden. Naarmate multiaxis bewerking vordert, zal hun potentieel aanzienlijk toenemen.
