Rozwój technologii CNC sprawił, że współczesna obróbka metali pozwala wykonywać elementy o coraz bardziej skomplikowanych kształtach, zachowując przy tym najwyższą precyzję i powtarzalność. W praktyce jednak wybór odpowiedniej metody obróbki nie zawsze jest oczywisty. Wielu inwestorów, konstruktorów i technologów zastanawia się, kiedy wystarczająca będzie klasyczna obróbka 3-osiowa, a kiedy zdecydowanie lepszym rozwiązaniem okaże się obróbka 5-osiowa CNC.
Choć centra 5-osiowe kojarzą się przede wszystkim z zaawansowaną produkcją dla branży lotniczej czy motoryzacyjnej, dziś coraz częściej znajdują zastosowanie również w produkcji jednostkowej, wykonywaniu form, prototypów oraz skomplikowanych elementów maszyn. W wielu przypadkach wyższy koszt pracy maszyny rekompensowany jest przez znacznie krótszy czas realizacji, większą dokładność oraz ograniczenie liczby operacji technologicznych. Dlatego warto wiedzieć, czym różnią się oba rozwiązania i kiedy inwestycja w 5-osiową obróbkę CNC przynosi największe korzyści.
Obróbka 3-osiowa i 5-osiowa – czym różnią się te technologie?
Podstawową różnicą pomiędzy obiema metodami jest sposób poruszania się narzędzia względem obrabianego detalu. Obróbka 3-osiowa CNC wykorzystuje ruch w trzech osiach liniowych – X, Y oraz Z. Takie rozwiązanie doskonale sprawdza się podczas wykonywania prostych komponentów, płaskich powierzchni, otworów, rowków czy kieszeni dostępnych od jednej strony. Jest to technologia szybka, ekonomiczna i bardzo efektywna przy produkcji seryjnej nieskomplikowanych części.
Sytuacja zmienia się jednak wtedy, gdy detal wymaga obróbki z kilku stron lub posiada złożoną geometrię. W takim przypadku operator musi wielokrotnie przekładać element, ponownie go bazować i mocować. Każda taka operacja wydłuża proces produkcyjny, zwiększa koszty oraz stwarza ryzyko powstania błędów pozycjonowania.
Obróbka 5-osiowa CNC eliminuje te ograniczenia. Oprócz trzech osi liniowych maszyna wykorzystuje jeszcze dwie osie obrotowe, dzięki którym narzędzie może ustawiać się względem detalu praktycznie pod dowolnym kątem. Pozwala to na wykonanie większości operacji z jednego zamocowania, bez konieczności przekładania obrabianego elementu. W efekcie uzyskuje się zdecydowanie wyższą dokładność wymiarową, lepszą jakość powierzchni oraz znacznie krótszy całkowity czas produkcji.
To właśnie możliwość jednoczesnego sterowania pięcioma osiami sprawia, że technologia ta jest obecnie standardem przy produkcji najbardziej wymagających komponentów wykorzystywanych między innymi w przemyśle lotniczym, energetycznym, motoryzacyjnym czy narzędziowym.
Kiedy obróbka 5-osiowa daje największe korzyści?
Nie każdy detal wymaga wykorzystania centrum 5-osiowego, jednak istnieje wiele sytuacji, w których zastosowanie tej technologii staje się najbardziej opłacalnym rozwiązaniem. Największą przewagę 5-osiowa obróbka CNC pokazuje przy produkcji części o bardzo skomplikowanej geometrii. Dotyczy to elementów posiadających liczne krzywizny, powierzchnie przestrzenne, głębokie kieszenie, podcięcia czy powierzchnie nachylone pod różnymi kątami. Do tej grupy zaliczają się między innymi formy wtryskowe, matryce, łopatki turbin czy specjalistyczne komponenty maszyn. W takich przypadkach klasyczna obróbka 3-osiowa często okazuje się niewystarczająca lub wymaga wielu dodatkowych operacji.
Ogromną zaletą technologii 5-osiowej jest również redukcja liczby zamocowań. Obróbka większości powierzchni odbywa się podczas jednego cyklu, dzięki czemu eliminowane są błędy wynikające z ponownego ustawiania detalu. Przekłada się to bezpośrednio na zachowanie bardzo wąskich tolerancji oraz wysoką powtarzalność produkcji. To szczególnie ważne wszędzie tam, gdzie liczą się setne części milimetra.
Nie bez znaczenia pozostaje także jakość wykończenia powierzchni. Dzięki możliwości odpowiedniego pochylenia narzędzia frez pracuje w optymalnym punkcie styku z materiałem. Pozwala to uniknąć obróbki samym czubkiem freza kulistego, gdzie prędkość skrawania jest najmniejsza. Efektem jest znacznie gładsza powierzchnia, ograniczenie konieczności późniejszego polerowania oraz skrócenie całego procesu produkcyjnego.
Technologia 5-osiowa doskonale sprawdza się również podczas wykonywania głębokich kieszeni i trudno dostępnych przestrzeni. W tradycyjnej obróbce konieczne byłoby zastosowanie bardzo długich narzędzi, które są podatne na drgania i odkształcenia. Możliwość pochylenia wrzeciona lub stołu pozwala wykorzystać krótsze, sztywniejsze frezy, co przekłada się na większą dokładność, wyższą wydajność oraz mniejsze zużycie narzędzi.
Czy obróbka 5-osiowa zawsze jest najlepszym wyborem?
Mimo licznych zalet warto pamiętać, że obróbka 3-osiowa nadal pozostaje niezwykle ważnym rozwiązaniem i w wielu przypadkach jest po prostu bardziej ekonomiczna. Jeżeli detal posiada prostą konstrukcję, jest obrabiany wyłącznie z jednej strony i nie wymaga wyjątkowo wysokiej precyzji przestrzennej, wykorzystanie centrum 5-osiowego może nie przynieść realnych korzyści finansowych.
Produkcja w pięciu osiach wymaga bardziej zaawansowanego programowania CAM, dokładnych symulacji ścieżek narzędzi oraz specjalistycznego doświadczenia technologów. Z tego względu koszt roboczogodziny jest wyższy, niż w przypadku klasycznej obróbki 3-osiowej. Jednak przy bardziej wymagających projektach oszczędności wynikające z ograniczenia liczby zamocowań, krótszego czasu produkcji oraz zmniejszenia ilości poprawek bardzo często przewyższają wyższe koszty przygotowania procesu.
Dlatego decyzja o wyborze technologii powinna wynikać przede wszystkim z analizy geometrii detalu, wymaganej dokładności, planowanej wielkości produkcji oraz oczekiwanej jakości wykonania.
Nowoczesny park maszynowy to gwarancja precyzji i powtarzalności
Wybór odpowiedniej technologii jest równie ważny, jak wybór partnera produkcyjnego. Zakład Metalowy Krępa dysponuje nowoczesnym parkiem maszynowym umożliwiającym realizację zarówno standardowych, jak i najbardziej wymagających projektów.
W zakresie 5-osiowej obróbki CNC firma wykorzystuje zaawansowane centra DMG MORI Deckel Maho DMU 200 Gantry, DMU 95 monoBLOCK oraz DMU 75 monoBLOCK, wyposażone w sterowanie Heidenhain, zintegrowane z systemem CAD/CAM EdgeCam. Maszyny oferują dokładność pozycjonowania na poziomie 0,005 mm, wrzeciona osiągające 20 000 obr./min, szybkie magazyny mieszczące do 60 narzędzi oraz systemy kompensacji temperatury i geometrii obrabiarki, gwarantujące wyjątkową powtarzalność procesu.
Równocześnie nasz zakład realizuje produkcję na nowoczesnym 3-osiowym centrum obróbczym MIKRON VCE 1600 PRO, które doskonale sprawdza się podczas wykonywania prostszych detali wymagających wysokiej wydajności i konkurencyjnych kosztów produkcji. Tak szerokie zaplecze technologiczne pozwala dobrać metodę obróbki indywidualnie do każdego projektu, dzięki czemu klient otrzymuje rozwiązanie optymalne zarówno pod względem jakości, jak i kosztów realizacji.
Nowoczesna obróbka CNC to nie tylko możliwości maszyn, ale przede wszystkim umiejętność doboru odpowiedniej technologii do konkretnego detalu. Właściwie podjęta decyzja pozwala zoptymalizować koszty produkcji, skrócić czas realizacji oraz uzyskać oczekiwaną jakość wykonania. Korzystając z doświadczenia i zaawansowanego zaplecza technologicznego Zakładu Metalowego Krępa, można mieć pewność, że każdy projekt zostanie zrealizowany z wykorzystaniem rozwiązania najlepiej odpowiadającego jego wymaganiom.