Frezowanie CNC – jak wybrać odpowiednią technologię?

 

Frezowanie CNC pozwala wykonywać zarówno proste kieszenie i otwory, jak i bardzo złożone powierzchnie przestrzenne.

Problem pojawia się wtedy, gdy trzeba zdecydować, jaka konfiguracja maszyny i sposób obróbki będą najbardziej opłacalne.

Nie zawsze potrzebne jest centrum 5-osiowe. W wielu przypadkach detal można efektywnie wykonać na maszynie 3-osiowej. Z drugiej strony wybór prostszej technologii przy skomplikowanej geometrii może oznaczać więcej zamocowań, dłuższy czas produkcji i większe ryzyko błędów.

Dlatego technologię frezowania warto dobierać przede wszystkim do geometrii detalu i wymaganej dokładności.

W skrócie

Z tego artykułu dowiesz się:

• czym różni się frezowanie 3-, 4- i 5-osiowe,
• kiedy wystarczy standardowe centrum CNC,
• kiedy dodatkowe osie rzeczywiście się opłacają,
• jak liczba zamocowań wpływa na koszt,
• jakie informacje warto przekazać wykonawcy przed wyceną.

Frezowanie 3-osiowe – kiedy wystarczy?

Centra 3-osiowe są jednymi z najczęściej wykorzystywanych obrabiarek CNC.

Ruch narzędzia odbywa się w trzech podstawowych osiach, a detal pozostaje zamocowany w określonej pozycji.

Takie rozwiązanie dobrze sprawdza się przy:

• płaskich powierzchniach,
• kieszeniach,
• otworach,
• prostych elementach konstrukcyjnych,
• wielu typowych detalach maszynowych.

Jeżeli wszystkie wymagane powierzchnie są dostępne z jednego lub kilku standardowych kierunków, dodatkowe osie mogą nie przynieść wystarczających korzyści.

Co zmienia 4. i 5. oś?

Dodatkowe osie zwiększają możliwości ustawienia narzędzia względem obrabianego elementu.

Pozwala to wykonywać bardziej złożone powierzchnie oraz obrabiać kilka stron detalu bez jego ręcznego przekładania.

W praktyce może to oznaczać:

• mniej zamocowań,
• krótszy czas przygotowania,
• lepszą dokładność wzajemnego położenia powierzchni,
• łatwiejszą obróbkę skomplikowanej geometrii.

Nie oznacza to jednak, że każda część wykonana na maszynie 5-osiowej będzie tańsza.

Najważniejsze jest ograniczenie liczby zamocowań

Każde zamocowanie wymaga ponownego ustawienia i bazowania.

Przy prostym detalu nie stanowi to dużego problemu. Przy części wymagającej obróbki z wielu stron sytuacja wygląda inaczej.

Jeżeli detal musi być kilkukrotnie przekładany, rośnie czas przygotowania produkcji, a wraz z nim ryzyko błędu.

W takich przypadkach możliwość wykonania większej części operacji w jednym zamocowaniu może uzasadnić wykorzystanie bardziej zaawansowanej maszyny.

Geometria detalu decyduje o technologii

Przed wyborem maszyny warto przeanalizować model 3D i sprawdzić, z jakich kierunków trzeba uzyskać dostęp do obrabianych powierzchni.

Znaczenie mają między innymi:

• głębokie kieszenie,
• pochyłe powierzchnie,
• otwory pod różnymi kątami,
• powierzchnie przestrzenne,
• trudno dostępne miejsca.

Jeżeli narzędzie nie może dotrzeć do wymaganej powierzchni w odpowiedniej orientacji, sama maszyna 3-osiowa może nie wystarczyć.

5 osi nie zawsze oznacza niższy koszt

To częsty błąd w ocenie technologii.

Centrum 5-osiowe jest bardziej zaawansowane i zazwyczaj droższe w zakupie oraz utrzymaniu. Jeżeli prosty detal można szybko wykonać na centrum 3-osiowym, wykorzystanie bardziej rozbudowanej maszyny może zwiększyć koszt.

Dlatego wybór powinien wynikać z rachunku ekonomicznego.

Dla jednego detalu najlepsza będzie maszyna 3-osiowa, a dla innego – 5-osiowa.

Przykład z produkcji

Firma wykonywała aluminiowe elementy wymagające obróbki z kilku stron.

Początkowo detale były obrabiane na centrum 3-osiowym. Każda zmiana strony wymagała zatrzymania maszyny, ręcznego przestawienia elementu i ponownego bazowania.

Przy krótkiej serii nie stanowiło to dużego problemu. Przy większej liczbie sztuk czas dodatkowych operacji zaczął jednak znacząco wpływać na koszt.

Po przeniesieniu produkcji na centrum z dodatkowymi osiami udało się ograniczyć liczbę zamocowań i skrócić czas wykonania jednej sztuki.

Korzyścią nie była więc sama większa liczba osi, ale możliwość uproszczenia całego procesu.

Co przekazać firmie CNC do wyceny?

Im więcej informacji otrzyma wykonawca, tym dokładniejsza może być wycena.

Warto przekazać:

• model 3D,
• rysunek techniczny,
• materiał,
• ilość sztuk,
• wymagane tolerancje,
• informacje o powierzchniach wymagających szczególnej jakości,
• wymagania dotyczące kontroli jakości.

Dobrze przygotowana dokumentacja pozwala wykonawcy dobrać technologię zamiast wyceniać detal wyłącznie na podstawie jego ogólnego wyglądu.

Co powinien wiedzieć konstruktor?

Już na etapie projektowania warto uwzględnić możliwości technologiczne.

Jeżeli konstruktor zaprojektuje powierzchnie wymagające bardzo trudnego dostępu, może niepotrzebnie zwiększyć koszt produkcji.

Czasami niewielka zmiana geometrii pozwala wykonać detal na prostszej maszynie.

Dlatego współpraca konstruktora z technologiem może mieć bezpośredni wpływ na cenę gotowego elementu.

Wnioski

Wybór między frezowaniem 3-, 4- i 5-osiowym powinien wynikać przede wszystkim z geometrii detalu, liczby wymaganych operacji i oczekiwanej dokładności.

Najbardziej zaawansowana maszyna nie zawsze będzie najlepszym rozwiązaniem. W prostych elementach ekonomiczniejsze może być klasyczne centrum 3-osiowe. Przy skomplikowanej geometrii dodatkowe osie mogą natomiast znacząco ograniczyć liczbę zamocowań i skrócić produkcję.

Nie liczba osi decyduje o opłacalności. Decyduje to, ile czasu i operacji pozwala zaoszczędzić w konkretnym procesie.