Как выбрать 5-осевой обрабатывающий центр с цапфой или поворотной головкой?

Вы готовы инвестировать в 5-осевой станок, но выбор между цапфой и поворотной головкой ставит вас в тупик. Принятие неправильного решения может привести к тому, что вы получите станок, который не сможет обрабатывать самые крупные детали или не сможет добраться до элементов на самых сложных деталях.

Выбирайте станок с цапфой для обработки небольших сложных деталей, требующих отличной подрезки и доступа инструмента, особенно в твердых материалах. Выбирайте станок с поворотной головкой для обработки очень больших и тяжелых деталей, где стол должен оставаться плоским и неподвижным, чтобы выдерживать вес.

Это фундаментальный выбор, определяющий, в каких видах работ ваш магазин будет преуспевать в течение следующего десятилетия. Некоторые мастерские покупают прекрасный станок с цапфой, но потом понимают, что их самые прибыльные работы слишком тяжелы, чтобы стол мог их поднять. Некоторые мастерские, имеющие станки с поворотной головкой, испытывают трудности с крошечными, сложными медицинскими деталями, потому что не могут установить в нужное положение короткий инструмент с заусенцами. Секрет в том, чтобы перестать смотреть на станок и начать с рассмотрения деталей. Деталь всегда подскажет вам, на каком станке она должна быть изготовлена.

Почему 5-осевой обрабатывающий центр с поворотной головкой лучше подходит для больших и тяжелых деталей?

Вам нужно обработать массивную отливку или огромную раму аэрокосмической конструкции. Вы опасаетесь, что стандартный 5-осевой станок не справится с огромным весом без потери точности.

Поворотная головка лучше тем, что заготовка зажимается на большом неподвижном столе, который перемещается только по осям X и Y. Все наклоны и повороты происходят в головке, поэтому практически нет ограничений на вес и размер детали.

Основное преимущество станок с поворотной головкой¹ это его конструкция. Воспринимайте рабочий стол как простой, но невероятно прочный фундамент. Его единственная задача - перемещать деталь влево-вправо и вперед-назад. Он никогда не должен поднимать или наклонять деталь. Шпиндельная головка, которая намного легче вашей детали, выполняет все сложные вращения по осям A и C. Такая конструкция полностью отделяет вес детали от вращающихся осей. В результате вы можете обрабатывать сверхкрупные детали диаметром более 2 000 мм, используемые в аэрокосмической, энергетической и формообразующей промышленности, не опасаясь перегрузить механизм наклона станка.

Рабочий объем и весовая нагрузка

Конструкция станка с поворотной головкой дает два основных преимущества при обработке крупных деталей: постоянная рабочий конверт² и большая грузоподъемность. Рабочее пространство станка с цапфой может значительно сократиться, поскольку стол наклоняется на значительную часть к колонне станка, создавая потенциальные помехи. У станков с поворотной головкой такой проблемы нет. Рабочая зона практически не зависит от ориентации инструмента. Кроме того, ограничения по весу значительно выше. В то время как стол с цапфой может быть ограничен весом около 500 кг, сопоставимый стол станка с поворотной головкой может легко выдержать несколько тонн. Это делает его стандартной конфигурацией для производств, где требуется обрабатывать детали, которые невозможно поднять вручную.

Как 5-осевой обрабатывающий центр с цапфой обеспечивает лучшую подрезку и доступ к инструменту при обработке небольших сложных деталей?

Вы обрабатываете небольшие, сложные детали, например медицинские имплантаты или крыльчатки. Вам постоянно приходится бороться за доступ к узким элементам и глубоким карманам без использования опасно длинных и гибких инструментов.

Станок с цапфой обеспечивает лучший доступ за счет наклона самой заготовки в сторону инструмента. Это движение открывает деталь, позволяя использовать более короткие, более жесткие инструменты для легкого доступа к подрезам и боковым элементам.

Представьте, что вы держите в руке небольшой сложный предмет. Чтобы осмотреть какую-то деталь на нижней стороне, вы не крадете шею, а просто наклоняете предмет. Цапфовый станок работает точно так же. Оси A и C находятся в столе, который фиксирует и наклоняет деталь, часто в огромном диапазоне, например от -30° до +110°. Это действие эффективно перемещает деталь с собственного пути. При наклоне детали вокруг инструмента образуется большая свободная зона, что значительно облегчает доступ к элементам, которые невозможно достать на станке с поворотной головкой без очень длинного инструмента. Вот почему цапфовые машины³ доминируют в таких отраслях, как медицина и аэрокосмическая промышленность, где нормой являются мелкие детали высокой стоимости.

Преимущество наклона детали

Когда станок наклоняет заготовку, вы получаете значительное преимущество в динамика резки⁴. Вы можете использовать самый короткий и жесткий инструмент, который только возможен для данной работы. Более короткий инструмент меньше отклоняется, меньше вибрирует и обеспечивает более агрессивное и точное резание. Это приводит к улучшению качества обработки поверхности, увеличению срока службы инструмента и сокращению времени цикла. На станках с поворотной головкой деталь остается плоской, поэтому головка должна наклоняться, чтобы достать до боковой поверхности. Это часто заставляет вас использовать более длинный держатель и инструмент, чтобы избежать столкновения шпиндельной головки с деталью или приспособлением. Дополнительная длина приводит к изгибу и снижает производительность резания, чего нельзя допустить при обработке сложных высокоточных деталей.

Какая конструкция обеспечивает большую жесткость и устойчивость на кончике инструмента?

Вам нужно обрабатывать прочные материалы, такие как сталь или титан. Вы знаете, что отсутствие жесткости приведет к болтанию, снижению срока службы инструмента и неточности деталей. Вам нужно знать, какая конструкция принципиально более устойчива.

Станки с цапфой часто обладают большей жесткостью в области вершины инструмента, поскольку их конструкция позволяет использовать более короткие инструменты. Стабильность достигается за счет максимально возможного сокращения расстояния от торца шпинделя до режущей кромки.

Сначала это может показаться неинтуитивным. Станок с поворотной головкой имеет более простую головку и массивный стол, который кажется более жестким. Однако на самом деле жесткость резания⁵ определяется в точке контакта: на кончике инструмента. Как мы уже говорили, станок с цапфой наклоняет деталь, создавая зазор, который позволяет использовать очень короткие инструменты. Инструмент вдвое длиннее во много раз менее жесткий. Позволяя использовать более короткие инструменты, конструкция цапфы обеспечивает более стабильное состояние резания. Именно поэтому цапфовые машины⁶ часто предпочтительны для обработки твердых материалов и выполнения глубоких операций резания при высоком давлении на инструмент.

Соответствие структуры и материала

Общая конструкция станка также играет роль. Станки с цапфой, рассчитанные на динамические нагрузки от движущегося стола и агрессивного резания, часто очень прочны. Неподвижный шпиндель - это простой и надежный узел. В шарнирном шпинделе станка с поворотной головкой больше подвижных деталей и соединений, что может быть источником потенциальной вибрации. Это приводит к разнице в подходах к резке. Станки с цапфой обычно лучше подходят для тяжелых резов в твердых материалах, таких как сталь, в то время как более легкие силы резания станков с поворотной головкой делают их идеальными для высокоскоростной чистовой обработки более мягких материалов, таких как алюминий.

Какой контрольный список следует использовать для подбора деталей к правильной конфигурации 5-осевого станка?

Вы понимаете теорию, но теперь вам нужно принять реальное решение для вашего цеха. Вам нужен простой контрольный список, чтобы посмотреть на свои детали и уверенно выбрать подходящий станок.

Проанализируйте ваши детали с учетом их размера, веса, сложности и материала. Ответы укажут на правильную конфигурацию станка, гарантируя, что ваши инвестиции идеально соответствуют вашей работе.

Сделать правильный выбор - значит задать правильные вопросы. Не начинайте с каталога станков. Начните с деталей, которые вы производите сегодня, и деталей, которые вы хотите производить завтра. Проанализируйте 10 самых прибыльных или самых сложных работ и примените этот контрольный список. Появившаяся закономерность сделает ваше решение очевидным. Я использую этот метод с клиентами уже много лет, и он избавляет от необходимости гадать. Он гарантирует, что купленная вами машина решит ваши проблемы, а не станет причиной новых.

Ваш контрольный список решений по 5 осям

Используйте эту таблицу, чтобы оценить вашу основную нагрузку. Колонка с наибольшим количеством галочек, скорее всего, является правильным выбором для будущего вашего магазина.

Заключение

Станки с цапфой отлично подходят для обработки небольших сложных деталей из твердых материалов, где доступ к инструменту очень важен. Станки с поворотной головкой - непревзойденный выбор для массивных и тяжелых деталей.