Wieloosiowe frezowanie złożonych elementów ze stali węglowej

Kiedy klienci o to proszą części złożonych ze stali węglowej , rozmowa zazwyczaj zaczyna się od tolerancji i klas materiału. W rzeczywistości największym wyzwaniem jest często decyzja jak należy obrobić część nie, nie, czy można go obrobić. Przez lata odkryliśmy, że przejście od obróbki 3-osiowej do obróbki CNC na 4-osiowej lub 5-osiowej rzadko chodzi o ściganie technologii, ale o zmniejszenie błędów konfiguracyjnych i poprawę spójności części.

W jednym z projektów zastosowano obudowę przesyłową ze stali węglowej 1045 stosowaną w zautomatyzowanym systemie przenośnego. Rysunek wymagał przecinających się dziur, kątowych powierzchni montażowych i wielu otworów z nitkami odwołujących się do wspólnego punktu odniesienia. Nasz pierwszy plan procesu wykorzystywał trzy oddzielne ustawienia w pionowym centrum obróbki. Każda operacja spełniała tolerancję wymiarową indywidualnie, ale między ustawieniami gromadziła się niewielka odchylenia pozycyjne. Podczas montażu jeden z obudowy wymagał ręcznego montażu, co klient nie mógł zaakceptować.

Zamiast dostosowywać tolerancje, zmieniliśmy strategię obróbki. Kluczowe cechy zostały wykonane w jednej operacji przy użyciu centrum frezarskiego 5-osowego, co pozwoliło na odniesienie wszystkich powierzchni bazujących i precyzyjnych otworów do tego samego układu współrzędnych. Zmienność wymiarowa między partiami produkcyjnymi stała się znacznie bardziej stabilna, a problemy z montażem zniknęły bez zmiany projektu części.

To doświadczenie utwierdziło nas w ważnej lekcji: każde dodatkowe ustawienie wprowadza kolejną możliwość błędu. Obróbka wieloosiowa jest wartościowa, ponieważ minimalizuje te możliwości.

Dostępność narzędzi to kolejna zaleta, którą często pomija się w analizie. Głębokie wgłębienia, złożone kąty oraz cechy boczne na elementach ze stali węglowej często wymagają użycia długich narzędzi skrawających podczas obróbki na konwencjonalnej maszynie 3-osiowej. Dłuższe narzędzia zwiększają wibracje, pogarszają jakość powierzchni i przyspieszają zużycie płytek skrawających. Przez ponowne pozycjonowanie przedmiotu obrabianego zamiast wydłużania narzędzia, wieloosiowa obróbka poprawia sztywność układu i umożliwia bardziej stabilne warunki skrawania.

Dowiedzieliśmy się również, że strategia programowania ma takie samo znaczenie jak możliwości maszyny. W jednym powtarzającym się zamówieniu produkcyjnym po prostu zmiana ścieżki narzędzia w celu utrzymania bardziej spójnego udziału roboczego ostrza zmniejszyła fluktuacje obciążenia wrzeciona i wyraźnie wydłużyła żywotność narzędzi. Maszyna pozostała ta sama; poprawa wynikła z doskonalenia procesu obróbki, a nie z zakupu nowego sprzętu.

Dla zakupujących precyzyjne elementy ze stali węglowej obróbka wieloosiowa nie powinna być traktowana jako dodatkowa funkcja zwiększająca automatycznie koszty. W wielu przypadkach mniejsza liczba ustawień, mniejsze potrzeby ręcznego przemieszczania części oraz ograniczenie konieczności poprawek rekompensują wyższą godzinową stawkę maszyny. Całkowity koszt produkcji staje się niższy dzięki poprawie stabilności procesu.

Obecnie wielu producentów urządzeń zautomatyzowanych, systemów hydraulicznych oraz maszyn przemysłowych określa coraz bardziej złożone geometrie, oczekując przy tym powtarzalnej jakości w każdej serii produkcyjnej. Spełnienie tych oczekiwań wymaga więcej niż zaawansowanego sprzętu CNC — wymaga strategii obróbki kontrolującej relacje między punktami odniesienia, minimalizującej błąd skumulowany oraz zapewniającej stabilność całego procesu od pierwszego do ostatniego elementu.

Z naszego doświadczenia wynika, że wieloosiowe frezowanie złożonych elementów ze stali węglowej nie sprowadza się jedynie do wytwarzania skomplikowanych kształtów. Chodzi o stworzenie procesu produkcyjnego, który zapewnia niezawodną dokładność, efektywną produkcję oraz spójną wydajność montażu za każdym razem.