Поскольку требования обрабатывающей промышленности к сложности, точности и скорости изготовления деталей постоянно растут, традиционное одноосевое токарное оборудование уже не может удовлетворить потребности все большего числа проектов. В частности, при работе с деталями, имеющими боковые отверстия, фрезерованные поверхности, эксцентриковые конструкции, сложные контуры или детали, изготавливаемые в несколько этапов, многоосевые токарные центры с ЧПУ стали более эффективным решением.
Проще говоря, многоосевой токарный центр основан на традиционном токарном станке, но с добавлением большего количества осей перемещения, электроинструментов или возможностей вспомогательного шпинделя, благодаря чему оборудование может не только «точить», но и одновременно выполнять сверление, фрезерование, нарезание резьбы, вторичное зажимание и другие процессы.
Для покупателей ценность многоосевого оборудования заключается не в «большем количестве осей», а в следующем:
- Меньшее количество операций зажима
- Более высокая размерная согласованность
- Сокращенные сроки доставки
- Снижение общих производственных затрат
- Более подходит для массового производства сложных деталей.
Компания Zhuohua Hardware уже давно предоставляет зарубежным клиентам услуги многоосевой токарной и фрезерной обработки композитных материалов, и может подобрать наиболее оптимальные решения по оборудованию в зависимости от конструкции детали, требований к партии и бюджета.
Трехкоординатный токарный центр с ЧПУ
Трехосевые токарные центры с ЧПУ обычно являются базовым оборудованием для обработки большинства стандартных токарных деталей. Они подходят для высокоэффективной обработки различных деталей с вращательной симметрией и являются одним из наиболее широко используемых типов токарных станков в обрабатывающей промышленности.
Термин «трехосевой» здесь обычно относится к оборудованию, обладающему следующими возможностями перемещения:
- Ось X: управляет радиальным перемещением инструмента (наружным диаметром).
- Ось Z: управляет осевым перемещением инструмента (в продольном направлении).
- Ось C (в некоторых моделях) или вспомогательная ось управления: используется для позиционирования шпинделя, управления углом или базовой тяги.
У разных производителей могут быть несколько разные определения, но основная логика одна и та же: улучшение возможностей автоматизации и расширения функциональных возможностей на основе традиционной двухкоординатной токарной обработки.
Какие детали подходят для трехкоординатного токарного станка?
Типичные области применения включают:
- Детали валового типа
- детали втулочного типа
- Резьбовой соединитель
- Корпус разъема
- Основные компоненты клапана
- Компоненты цилиндрического корпуса
Если основные характеристики детали сосредоточены в:
- Внешний круг
- Внутреннее отверстие
- Шаги
- Нить
- Фаска
- Траншея
Трехкоординатное оборудование, как правило, достаточно эффективно.
Преимущества трехосного оборудования
- Высокая эффективность обработки.
Для стандартных конструкционных деталей трехкоординатная токарная обработка обеспечивает быстрое время цикла и подходит для непрерывного массового производства. - Эффективный контроль затрат.
Оборудование отличается относительно низкими эксплуатационными расходами и сложностью программирования, что делает его подходящим для проектов с ограниченным бюджетом. - Стабильность и отлаженность
процесса трехкоординатной токарной обработки. Процесс производства отличается высокой стабильностью при выполнении повторных заказов. - Подходит для заказов среднего и большого объема.
Особенно подходит для долгосрочных заказов, от нескольких тысяч до десятков тысяч единиц.
Ограничения трехосного оборудования
Эффективность трехкоординатного оборудования, как правило, снижается, если детали требуют следующей конструкции:
- Боковые отверстия
- Эксцентричное отверстие
- Фрезерование рубанка
- Шестиугольное положение
- Боковой стук
- Многоугловая композитная конструкция
Подобные проекты часто требуют дальнейшей обработки на фрезерных станках, что увеличивает затраты на зажим и время.
Четырехосевой токарный центр с ЧПУ
Четырехосевой токарный центр с ЧПУ — это стандартное токарное оборудование, которое дополнительно оснащено управляющими осями или электроинструментами, что позволяет выполнять более сложную боковую обработку и сложные процессы.
Для клиентов основная ценность четырехкоординатного станка заключается в том, что детали, которые изначально «половину изготавливались на токарном станке, а половину — на фрезерном», теперь могут быть обработаны на одном станке с выполнением большего количества операций.
Это означает повышение эффективности, а также снижение общих затрат.
Какими возможностями обычно обладают четырехкоординатные токарные центры?
К распространённым формам относятся:
- Механизм позиционирования шпинделя по оси С
- Механизированная поворотная головка (вращающийся инструмент)
- Вспомогательная обработка по оси Y (некоторые модели классифицируются как четырехкоординатные).
- Возможности горизонтального бурения и нарезания резьбы
Конкретная конфигурация зависит от оборудования, но суть заключается в том, чтобы позволить токарному станку выполнять больше «фрезерных операций».
Какие детали подходят для четырехкоординатного оборудования?
Типичный случай:
- Детали валообразного типа с боковыми отверстиями
- Разъем с положением для гаечного ключа
- Разъемы, требующие бокового ответвления
- Комбинированные части внешней окружности и плоскости
- Мелкие детали, такие как многоотверстные фланцы.
Традиционное оборудование требует как минимум 2-3 операций зажима; четырехкоординатное оборудование может значительно упростить этот процесс.
Преимущества четырехкоординатного оборудования
- Сокращение вторичной обработки.
Многие конструкции могут быть изготовлены на одном станке, что снижает необходимость в обработке методом переноса. - Повышение точности и стабильности.
Меньшее количество операций зажима обеспечивает более стабильную соосность и положение. - Сокращение сроков доставки.
Благодаря централизации процессов планирование производства становится проще. - Больше подходит для деталей со средней и высокой добавленной стоимостью.
Когда стоимость детали высока, преимущества четырехкоординатной системы очевидны.
Как выбрать между четырехкоординатным и трехкоординатным станком?
Если имеются только следующие части:
- Внешний круг
- Внутреннее отверстие
- Нить
Трехкоординатная обработка, как правило, более экономична.
Если будут добавлены дополнительные детали:
- Боковые отверстия
- Самолет
- Горизонтальный паз
- Композитная структура
Четырехкоординатная обработка, как правило, более экономически выгодна.
5-осевой токарный центр с ЧПУ
Пятиосевые токарные центры с ЧПУ, как правило, обеспечивают более высокий уровень комплексной обработки и подходят для изготовления деталей со сложной структурой, высокими требованиями к точности и высокой концентрацией технологических процессов.
Для начала необходимо уточнить один момент: разные производители оборудования используют несколько разные определения понятия «пятиосевой станок». Некоторые подразумевают комбинацию токарного шпинделя + оси Y + оси C + вспомогательного шпинделя + поворотной головки, в то время как другие используют более совершенную комбинированную фрезерно-токарную систему. Однако для клиентов действительно важно не название, а способность оборудования выполнять однократную формовку сложных деталей.
Проще говоря, пятиосевой токарный центр с ЧПУ — это станок, который позволяет заменить на одном станке множество других станков, множество операций зажима и множество технологических процессов.
Какие типы деталей подходят для пятиосевого токарного станка?
Типичные проекты включают в себя:
- Сложные детали валов для аэрокосмической отрасли
- компоненты медицинских имплантируемых устройств
- Многоугольные соединители и корпуса клапанов
- Высокоточные конструктивные компоненты сенсора
- компоненты движения робота
- Многогранные композитные детали
Эти детали часто обладают следующими характеристиками:
- Требования к внешнему диаметру
- Эксцентричное положение отверстия
- Многоугловое бурение
- Фрезерование плоских структур
- Характеристики сочетания нитей
- Высокие требования к соосности
Если по-прежнему используются традиционные процессы, для их выполнения обычно требуется несколько машин, что значительно увеличивает риски, связанные с обработкой.
Основные преимущества пятиосевого оборудования
1. Выполнение большего количества процессов за одну установку.
Пятиосевое оборудование позволяет выполнить задачу за одну установку:
- Просверление внутреннего отверстия
- Бурение
- Постукивание
- Фрезерование рубанка
- Обработка боковых отверстий под разными углами
Это имеет решающее значение для точного управления.
2. Значительно повышает точность сложных деталей.
Каждая дополнительная операция зажима увеличивает риск ошибок позиционирования. Пятиосевое оборудование, благодаря централизации процесса, может значительно улучшить этот показатель:
- Соосность
- Позиция
- Вертикализация
- Повторяемость
3. Сокращение общего производственного цикла.
Несмотря на то, что почасовая оплата за единицу оборудования выше, общее время доставки часто сокращается, поскольку уменьшается время, затрачиваемое на замену оборудования, ожидание, транспортировку и проверку.
4. Больше подходит для дорогостоящих деталей.
Если себестоимость комплектующих высока, а стоимость поломки также высока, то пятиосевое оборудование, как правило, оказывается более экономичным.
Какая стратегия закупок подходит для пятиосевого оборудования?
Если ваш проект обладает следующими характеристиками, мы рекомендуем в приоритетном порядке оценить решение, учитывающее пять основных параметров:
- Сложная компонентная структура
- Строгие требования к допускам
- Средние и большие объемы партий
- Жесткий график выполнения проекта
- Высокие требования к точности сборки.
Если рассматривать только себестоимость обработки одной машины для такого рода проектов, легко принять неверное решение.
Как снизить затраты на многоосевое оборудование
Когда многие покупатели видят объявления типа «трехосевой, четырехосевой, пятиосевой», их первая реакция: чем больше осей, тем дороже.
Это утверждение верно лишь наполовину. Хотя многоосевое оборудование обычно имеет более высокие издержки на обработку на одном станке, общая стоимость проекта часто оказывается ниже. Производственные издержки нельзя определять исключительно по почасовой ставке; необходимо также учитывать общую стоимость процесса.
1. Сокращение количества операций зажима = снижение трудозатрат
Традиционный алгоритм обработки может выглядеть следующим образом:
- Обработка наружного диаметра на токарном станке.
- Сверление отверстий с помощью фрезерного станка с трансферной обработкой.
- Снова закрепите кран.
- Вторичная проверка
Каждый этап включает в себя:
- Время оператора
- Время погрузки и разгрузки
- Время ожидания в очереди
- Время передислокации
Многоосевое оборудование позволяет интегрировать несколько этапов в работу одного станка, что напрямую снижает трудозатраты и управленческие расходы.
2. Снижение процента брака = снижение скрытых потерь
Хуже всего в сложных деталях не медленная обработка, а то, что в итоге они оказываются бракованными.
- Смещение второго положения зажима
- Отверстие не концентрично внешней окружности.
- Ошибка плоскостного угла
- Суммарная погрешность размеров превышает допустимый предел.
Многоосевое оборудование позволяет выполнять ключевые операции за одну установку, что значительно снижает вероятность брака. Специалисты по закупкам часто упускают из виду этот фактор, но его реальное влияние весьма существенно.
3. Сокращение сроков выполнения = снижение стоимости проекта
В случае задержки доставки запчастей клиенты могут столкнуться со следующими проблемами:
- Ожидание на сборочной линии
- Задержка проекта
- Размещение акций на рынке отложено.
- Экстренные расходы на авиаперевозку грузов
Многоосевое оборудование обычно позволяет выполнять заказы быстрее благодаря более короткому технологическому процессу и более концентрированному планированию.
4. Оптовые заказы имеют больше преимуществ.
Когда количество заказа увеличивается до:
- 1000 штук
- 5000 штук
- 10 000+ деталей
Экономия нескольких минут рабочего времени на каждой детали в сумме приводит к существенной разнице в стоимости. Многоосевое оборудование особенно подходит для проектов среднего и большого объема, включающих сложные детали.
5. Снижение сложности цепочки поставок
Если деталь необходимо найти отдельно:
- Токарный завод
- Мельничный завод
- Аутсорсинг стоматологических услуг
- Аутсорсинг тестирования
Управленческие издержки будут продолжать расти. Многоосевое оборудование в сочетании с услугами одного поставщика может сократить количество узлов аутсорсинга и риски, связанные с коммуникациями.
Почему сложные детали необходимо обрабатывать по нескольким осям?
На ранних этапах разработки продукта многие клиенты предполагают, что любую деталь можно разбить на несколько этапов и изготавливать постепенно.
Теоретически это утверждение часто верно; однако на практике, если сложные детали по-прежнему обрабатываются с использованием традиционных методов многократного зажима, часто возникают такие проблемы, как высокая стоимость, низкая точность, медленные сроки поставки и высокий процент брака.
Именно поэтому все больше высокотехнологичных производственных проектов выбирают многоосевые токарные центры с ЧПУ. Многоосевая обработка — это не «высокотехнологичная конфигурация», а скорее практичное решение для сложных деталей.
Какие детали считаются сложными деталями?
Обычно оно обладает одной или несколькими из следующих характеристик:
- Внешняя окружность + плоская комбинированная структура
- Многоугольные отверстия
- Эксцентричные отверстия или эксцентричные профили
- Многогранные требования к обработке
- Строгие требования к соосности
- Множественные комбинации резьбы
- Тонкостенная конструкция
- Глубокая структура отверстий
- Деталь содержит элементы, предназначенные как для токарной, так и для фрезерной обработки.
Например:
- Медицинские соединители
- Корпус гидравлического клапана
- компоненты шарниров робота
- Конструктивные элементы вала аэрокосмической техники
- Корпус датчика высокого класса
- Композитные валы для автоматизированного оборудования
Если эти детали обрабатываются на обычном токарном станке с последующим фрезерованием, проблемы, как правило, будут возникать постепенно.
1. Повторное зажимание приводит к накоплению ошибок.
Наиболее распространенная проблема при работе со сложными деталями — необходимость многократной смены станков для обработки:
- Внешняя окружность первого транспортного средства с оборудованием.
- Фрезерование плоскости на втором станке.
- Третий элемент оборудования бурит боковое отверстие.
- Четвертый шаг — это постукивание.
Каждая повторная установка зажима вносит новые ошибки позиционирования.
Возможные результаты следующие:
- Смещение положения отверстия
- Ошибка плоскостного угла
- Соосность выходит за пределы допустимых отклонений.
- Накопленная погрешность размеров
Для высокоточных деталей такой риск неприемлем.
2. Ручное управление сложными конструкциями неэффективно.
Чем сложнее конструкция, тем больше традиционные методы обработки требуют ручной регулировки опытными мастерами.
- Найдите правильное положение
- Модифицировать крепление
- Многократная калибровка
- Повторите настройку инструмента
Это приведет к следующему:
- Медленный темп
- Высокие затраты на рабочую силу
- Низкая стабильность
- Колебания качества в зависимости от расписания движения поездов.
Многоосевое оборудование, благодаря программируемому управлению звеньями, лучше подходит для стабильного воспроизведения и производства сложных конструкций.
3. Снизить вероятность утилизации.
Для дорогостоящих деталей часто встречается ситуация, когда 80% предыдущих процессов завершены, но последнее боковое отверстие расположено неправильно, что делает всю деталь непригодной для использования.
В частности, следующие материалы:
Дорогие материалы и длительное время обработки приводят к значительным потерям в случае брака деталей. Многоосевая обработка позволяет сосредоточить критически важные элементы в одном процессе, эффективно снижая вероятность брака на более поздних этапах.
4. Точность относительного положения
Многие детали, заказанные заказчиком, используются не по отдельности, а входят в состав всей конструкции машины.
- компоненты шарниров робота
- Структура подключения медицинского устройства
- Автоматизированная система привода
- Уплотнительный узел клапана
Даже если размеры таких деталей соответствуют требованиям, нестабильное расположение отверстий все равно может привести к следующим последствиям:
- Трудности сборки
- Необычный шум
- Неисправность уплотнения
- Сокращение продолжительности жизни
Многоосевое оборудование упрощает контроль относительной точности позиционирования между элементами.
5. Повторяемость при массовом производстве сложных деталей.
Многие заводы могут «изготовить» образцы, но этап массового производства — это настоящее испытание.
Если детали сложные, а производственный процесс основан на человеческом опыте, то при массовом производстве часто возникают следующие проблемы:
- Первый пункт был в порядке, но последующие проблемы оказались существенными.
- Качество работы в ночную смену снизилось.
- Значительные различия между партиями.
Многоосевое оборудование лучше подходит для стандартизированных процессов массового производства, позволяя создавать по-настоящему воспроизводимые и поставляемые детали сложной формы.
Как компания Zhuohua Hardware справляется со сложными проектами по производству комплектующих
При работе со сложными чертежами наш первый вопрос — не «возможно ли это сделать?», а скорее:
- Какой маршрут прокладки оборудования является наиболее стабильным?
- Какой процесс имеет наименьшую общую стоимость?
- Какое решение лучше всего подходит для последующего массового производства?
Возможны варианты организации в соответствии с потребностями проекта:
- Экономичное трехкоординатное решение (стандартные конструктивные элементы)
- Эффективное решение с четырьмя осями (боковое отверстие/плоская часть)
- Пятиосевое высокоточное решение (для сложных композитных конструкционных элементов)
Если у вас есть чертежи сложных валов, соединителей, корпусов клапанов, деталей роботов или многокомпонентных конструктивных элементов, компания Zhuohua Hardware может помочь оценить их пригодность для многоосевой обработки и предложить более эффективные производственные решения и ценовые рекомендации.