Lavorazione CNC a 4 assi: capacità, applicazioni e quando ne hai bisogno

Lavorazione CNC a 4 assi: cosa fa, come funziona e quando batte 3 assi o 5 assi

Specifiche rapide Lavorazione CNC a 4 assi in breve

Un semplice mulino a 3 assi è ottimo per la lavorazione di parti piane, ma quando il prodotto richiede caratteristiche situate su più lati, perforazione angolata o instradamento lungo un percorso elicoidale, gli apparecchi iniziano a impilarsi, i tempi di ciclo salgono alle stelle e le pile di tolleranza crescono con ogni viseswap. La lavorazione CNC a 4 assi aggiunge un asse rotante aggiuntivo (noto come asse A) ai tre assi lineari standard e quel singolo asse di rotazione fornisce l'accesso a quattro lati del pezzo senza ripristinare continuamente l'attrezzatura, consentendo tolleranze strette su parti complesse Il vantaggio: meno configurazioni, migliori pile di tolleranza tra le caratteristiche e parti che escono dalla porta più velocemente Questo tutorial spiega esattamente come funziona, cosa può fare e quando ha più senso della lavorazione a 3 o 5 assi.

Se i tuoi progetti richiedono Fresatura CNC oltre alle semplici tasche, continua a leggere.

Come funziona la lavorazione CNC 4-Axis (asse, movimento e configurazione)

Tutte le fresatrici CNC hanno tre assi di movimento lineare che sono fissati di serie L'asse X trasla la tavola del pezzo da lavorare a destra e a sinistra, l'asse Y lo trasla avanti e indietro e l'asse Z trasla il mandrino verticalmente Utilizzando un utensile da taglio standard su questa disposizione a tre assi è possibile lavorare la faccia superiore della parte con tasche, fessure o contorni.

Per lavorare una seconda faccia il programma deve essere fermato e la parte sbloccata e ruotata manualmente Ogni pezzo da lavorare viene quindi ri-bloccato e ri-indicato Ancora una volta la parte deve essere rimessa nella macchina.

Questo processo crea un errore di posizione all'interno dei suoi processi di re-clamping, in genere da 0,002 a 0,005 di spostamento dei dati.

Una macchina CNC a 4 assi aggiunge un asse rotante aggiuntivo (l'asse A): un asse di rotazione che gira attorno alla linea centrale dell'asse X. Il pezzo viene tenuto su una tavola rotante o un perno che ruota la parte mentre il mandrino continua a tagliare Questo processo di lavorazione consente alla macchina di presentare diversi lati del pezzo all'utensile da taglio senza fermarsi.

Rotazione indicizzata vs. continua

L'asse A può funzionare in due diverse modalità In modalità indicizzata, la tavola rotante su cui è montata è indicizzata in un punto in una rotazione, quindi serrata meccanicamente o accoppiata Hirth in modo che l'utensile da taglio possa lavorare come nella fresatura a 3 assi con quell'orientamento Le posizioni indicizzate sono molto rigide grazie al bloccaggio, con una precisione di orientamento di circa 0,001 (3,6 secondi d'arco).

La modalità indicizzata è adatta per praticare fori su più facce, fresare piani e incidere cerchi.

In modalità continua (chiamata anche 4 assi simultanei), è l'asse A che ruota mentre gli altri assi, X, Y e Z, si alimentano simultaneamente. Tutti e quattro gli assi si interpolano all'unisono sotto il controllo CNC. La lavorazione continua è particolarmente adatta per tagliare la sede elicoidale, i profili a camma e i contorni avvolti in cui l'utensile deve seguire un percorso complesso che coinvolge sia gli assi di movimento lineari che quelli rotanti.

La precisione dell'interpolazione continua è fortemente influenzata dai codificatori ad anello chiuso del sistema di servofeedback 0,005 sotto limiti di alimentazione tagliati, il passo ad anello aperto può spostarsi indietro di 0,01 o più

Questo è un semplice sistema meccanico Una tavola rotante si attacca (bulloni) alla superficie di lavoro esistente del mulino, Parte viene caricata in un mandrino o pinza attaccato alla tavola rotante (tavola di indicizzazione rotativa) La sua linea centrale dell'asse A corre parallela all'asse X della macchina Alcune macchine CNC hanno un asse dedicato 4th incorporato nel piano di lavoro della macchina In questo caso un indice rotante add on. Indipendentemente dal design della tavola il controller CNC deve avere la capacità per il macchinario interpolato a 4 assi, la stragrande maggioranza dei moderni controller Fanuc, Siemens e Haas lo fanno.

Tipi di macchine CNC a 4 assi indicizzate rispetto a continue

Le differenze tra la lavorazione indicizzata a 4 assi e la lavorazione continua a 4 assi sono riassunte numericamente per quanto riguarda costo, programmazione e parti prodotte.

Il tipo più comune di 4° asse è una tabella indicizzata, poiché sono meno costosi e hanno una programmazione più familiare Da Haas, Tsudakoma o Nikken (o equivalente) una tavola rotante con ingranaggio a vite senza fine si bullona direttamente alla tavola del mulino e si collega alla porta del 4° asse dei controller. Se le tue esigenze di lavorazione sono semplicemente praticare fori su quattro facce di un collettore, fresare piatti su calcio esagonale o incidere il numero di serie attorno a un cilindro, questi sono tutti i 4° assi di cui avrai bisogno.

La lavorazione continua a 4 assi richiede un'unità rotante servoazionata con feedback dell'encoder L'interpolazione continua dell'asse A in concomitanza con gli assi X, Y e Z consente percorsi fluidi dell'utensile a spirale ed elica Questo segna il punto in cui lavorazione multitasking le funzioni iniziano a sovrapporsi alle capacità di automazione della piattaforma di rotazione del mulino.

4-Axis CNC capacità di lavorazione (e non può) fare)

L'aggiunta dell'asse rotante alla macchina aumenta notevolmente l'involucro di lavorazione, tuttavia questo tipo di applicazione di lavorazione non è un toccasana per la lavorazione a 4 assi. Ecco una vera valutazione sincera.

Il maggior risparmio di capacità deriva dalla riduzione della configurazione Se un alloggiamento rettangolare ha caratteristiche su tutte e quattro le facce, sono necessarie sei configurazioni (una per ogni faccia) su una macchina a 3 assi Su una macchina a 4 assi che diventa due, una per la parte superiore/inferiore (tramite Z) e una per il rotativo che gestisce i quattro lati Ogni configurazione ha un tempo di gestione di 10-20 minuti nonché la ripetibilità (.002-.005) associata al re-clamping.

Continuo 4 assi consente di lavorare qualsiasi parte con geometria rotativa: ingranaggi a vite senza fine, alberi a camme, scanalature a spirale su terminali, e camme cilindriche Se è possibile descrivere la geometria come una linea (percorso utensile) arrotolata attorno a un cilindro, 4 assi è probabilmente la macchina per la vostra parte Nel nostro piano di produzione, quattro-faccia alloggiamenti in alluminio eseguire 35% più alta produttività su 4 assi configurazioni rispetto a tre assi VMC con indicizzazione manuale.

3-Assi vs 4-Assi vs 5-Assi CNC (CNC a 5 assi) Quando ciascuno ha senso

Un CNC a 3 assi ha 3 assi, un asse 4 e 5 assi hanno un movimento rotatorio attaccato ai 3 assi lineari La decisione è presa dalla geometria della parte, dalla tolleranza di montaggio e dal budget: come trovare lo strumento giusto per la parte giusta Ecco alcuni numeri reali:

Le persone sono spesso sorprese dal rapporto di costo Supponiamo che tu stia realizzando un alloggiamento in alluminio a 6 facce, con un requisito di tolleranza di 0,003 tra le caratteristiche su due facce opposte Su un asse 3 (solo tre assi) con una tariffa di negozio di $40 all'ora, il numero di configurazioni a $100 per (fixtures plus part holding) arriva a 6, per il costo di $600 per parte Su un asse 4 (5 superfici più asse di rotazione) a $65/ora, il numero di configurazioni a $160 per arriva a 2, per un prezzo parziale di $320. La lavorazione a 4 assi offre un risparmio di 47%, e poiché non si esegue la ristrutturazione 4 volte si ottiene una precisione posizionale finale di 0,002 in tutti e quattro gli assi (vs. 0,005 sulla macchina a 3 assi).

Tuttavia, se la parte non è una scatola multi faccia, ma una staffa piatta facile con tutte le caratteristiche su una faccia, l'asse 3 andrà bene Capacità di spreco sulla macchina a 4 assi non è un buon affare, e per le superfici a forma libera (cioè pale giranti, contorni per impianti ossei), è richiesta la piena capacità a 5 assi Troverete molti cataloghi di Servizi di lavorazione CNC (colpisci la top 5 quando cerchi su Google) che può aiutare a far corrispondere la parte all'elaborazione.

C'è una via di mezzo, lavorazione 3+2; una testa a 5 assi titolata ad un angolo specifico mentre taglia su tre assi Le differenze nei costi del tempo della macchina su 4 assi sono leggermente inferiori a 5 assi completi Quando la tua parte richiede solo caratteristiche ad angoli commerciali discreti, 3+2 può essere un'opzione più economica rispetto alla rotazione completa Ci sono altre operazioni CNC focalizzate, come filo EDM, e Tornitura CNC, che può essere anche più adatto.

Industrie e Applicazioni per Lavorazioni CNC a 4 Assi

Aerospaziale (35% del mercato a 4 assi)

Le parti aerospaziali richiedono tolleranze strette su più facce, con materiali come Ti-6Al-4V, Inconel 718 e alluminio 7075-T6 Le staffe di montaggio del motore in titanio, ad esempio, mantengono tutte le tolleranze dei bulloni a ±0,001 "su diversi piani con un funzionamento a 4 assi. Le scanalature della guarnizione della punta della turbina si restringono e seguono il profilo radiale 4 processi di asse 4. I pezzi del collettore dello scambiatore di calore con percorsi di flusso traforato richiedono anche una lavorazione a 4 assi. La certificazione AS9100D è richiesta per i componenti critici per il volo. Ulteriori informazioni su lavorazione CNC aerospaziale requisiti.

Automotive (45% del mercato a 4 assi)

Automotive è il più grande consumatore di lavorazione a 4 assi Gli ugelli degli iniettori di carburante ad alta pressione in acciaio inossidabile 316L sono lavorati con foratura a 4 assi indicizzata e micro-forature in carburo a 30.000 giri/min, tenendo ±0,0005 "sulla geometria del foro di spruzzatura I vassoi della batteria EV in 6061-T6 alluminio con i canali di raffreddamento a serpentina sul lato inferiore utilizzare 4 assi per capovolgere il vassoio e le facce laterali della macchina e le caratteristiche di montaggio del bordo in due operazioni Altre classiche parti a 4 assi includono corpi valvola di trasmissione con passaggi dell'olio forati a croce.

Dispositivi Medici

Le gabbie spinali in titanio (Ti-6Al-4V ELI) con strutture reticolari porose sono lavorate con il corpo della gabbia e i profili filettati prodotti in un unico assetto a 4 assi I componenti femorali dell'articolazione del ginocchio CoCr (cobalto-cromo) richiedono la lavorazione di superfici condilari su piani diversi.

I sistemi di gestione della qualità ISO 1385 e la conformità FDA 21 CFR 820 garantiscono una produzione controllata La finitura superficiale Ra 0.4.0.8 µm su superfici articolanti richiede un contornatura a 4 assi seguito da lucidatura Per i componenti dell'impianto più piccoli (sotto i 32 mm di diametro), Servizi di lavorazione svizzera gestire la produzione.

Elettronica e apparecchiature industriali

Dissipatori di calore in alluminio con intricate geometrie di alette sono ben adatte alla lavorazione a 4 assi quando le alette si allacciano attorno a alloggiamenti circolari a LED o involucri di motori Le custodie per telecomunicazioni con alcuni ritagli di connettore a quattro lati sono perfettamente adatte al lavoro indicizzato a 4 assi. Lavorazione di precisione per la difesa è un'altra applicazione in cui la lavorazione a 4 assi è una scelta economicamente vantaggiosa con parti di guida d'onda radar con geometria del canale multidimensionale su più facce.

Gli alloggiamenti dei connettori elettronici in una serie di 5.000-50.000 sono un altro perfetto candidato per la lapide.

Come Scegliere un Partner di Lavorazione CNC a 4 Assi

Se un negozio ha una tavola rotante, ha una lavorazione a 4 assi?

Non tutti i negozi con tavola rotante hanno capacità di lavorazione a 4 assi Quando si confrontano i fornitori, ecco un semplice test per identificare i negozi che solo a volte indicizzano su una tavola rotante da negozi che fanno una vera produzione multiasse.

• Certificazioni: ISO 9001:2015 allo stesso modo bandy standards-per le industrie automobilistiche-A8975D, per le industrie aerospaziali-ASOV0OD, per le apparecchiature mediche-ISO 13485.
• Capacità di tolleranze documentate: richiesta di dati Cpk che indicano che sono in grado di contenere 0,001 (0,025 mm) in modo coerente; non ogni tanto.
• Stack CAM completo: Mastercam, Fusion 360, Siemens NX o capacità CAM simile con lavorazione continua a 4 assi
• Tipologia di materiali: Metalli (leghe d'alluminio, acciaio inossidabile, titanio, ottone, rame) e plastiche tecniche (PEEK, Delrin, Ultem).
• Recensione DFM inclusa nella citazione: un partner che avvisa i problemi di producibilità prima della lavorazione riduce la rilavorazione e il tempo di ciclo
• ispezione CMM con rapporto completo: rapporto dalla macchina di misura a coordinate con chiamate GD&T anziché ispezioni go/no-go.
• Prototipo alla produzione: sono in grado di scalare da 1-10 prototipi a oltre 1.000 unità di produzione sullo stesso set di strumenti e attrezzature?

Basta vedere parti campione/casi di studio che illustrano il lavoro a 4 assi - non solo 3 assi su una macchina che ha una tavola rotante Chiedere di vedere le schermate di simulazione CAM che mostrano chiaramente l'asse A in movimento E assicurarsi che il loro sistema di qualità copra l'intera catena di processo, dalla certificazione del materiale in entrata all'ispezione finale CMM.

Domande Frequenti

Che cosa è una macchina CNC a 4 assi?

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Che cosa è una macchina CNC a 4 assi?

Qual è la differenza tra la lavorazione CNC a 4 assi e quella a 5 assi?

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“4 axis” CNC si riferisce ad una Fresatrice con un 4° asse di moto controllato solitamente indicato con A. Questo asse è un controllo di rotazione attorno alla linea centrale di uno dei tre assi lineari (normalmente l'asse X) Questo lavoro di rotazione per girare il lavoro consente di lavorare un lotto di lavoro da più lati con una fresa, senza dover reimpostare il lavoro su ogni lato.

Come funziona una macchina CNC a 4 assi?

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Una macchina CNC“4 axis” è un asse lineare combinato con un asse rotante Una macchina a 5 assi è composta da due assi rotanti, con movimento ottenibile da qualsiasi angolazione La macchina a 5 assi consente di tagliare curve complesse e a forma libera coinvolte con una lama della girante o un impianto dell'anca che un'apparecchiatura a 4 assi non può realizzare. L'attrezzatura a 5 assi può costare il doppio della tariffa oraria dell'attrezzatura a 4 assi ($110-$220 all'ora rispetto a $50-$80).

Cosa può fare una macchina CNC a 4 assi?

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Un asse rotante è fissato ad un pezzo montato su una linea centrale. I una macchina viene utilizzata per ruotare il lavoro un taglio indicizzato può avvenire in 3 assi per rotazione, o in modo continuo con gli assi che si muovono contemporaneamente con l'interpolazione CNC. Il motivo del movimento è diretto attraverso il codice G nelle macchine di controllo CNC.

La lavorazione CNC a 4 assi vale l'investimento?

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Una macchina a 4 assi è in grado di lavorare su quattro lati del lavoro in un unico setup, scanalature elicoidali e profili a camma, incisioni cilindriche, foratura incrociata ad angoli composti senza fissaggio speciale, avvolgimento di un programma a 2 dimensioni che funziona su superfici rotonde e taglio di numerosi fori per bulloni su molti lati. È possibile eliminare parti che richiedono quattro operazioni principali e ridurre la configurazione di circa 70%.

Che cosa è 3+2 lavorazione vs continuo 4 assi?

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Una macchina a 4 assi utilizzata per tre o più lati è spesso volte un vantaggio per il tempo di produzione, il tempo del ciclo di taglio può essere 25-40% in meno e molto più produttivo di un set up a tre assi Con l'attrezzatura per il lavoro principale su una tabella a quattro assi, ogni cambiamento di fissaggio ha dimostrato di aggiungere circa 0,002-0,005 alla posizione di lavoro, anche con l'uso di una tabella di indicizzazione Tezputic con qualsiasi macchina a tre assi esistente in teoria È possibile che l'articolo debba essere realizzato utilizzando una macchina a 4° asse e il ROI dovrebbe essere considerato.