Разлике између 3, 4 и 5-осовинског обрадног процеса

Разумевање типова ословинске обраде и њихових основних могућности

3, 4 и 5-осовинска обрада – када користити сваку од њих

1. 3-осовинска обрада: Темељ једноставне и економичне израде

Систем 3-осовинске обраде функционише тако што се алат помера дуж три линеарне осе— X (лево/десно) , Y (напред/назад) , i Z (горе/доле) —у тродимензионалном простору. Ово кретање искључиво по линеарним осама чини га идеалним за обликовање једноставних, равних или плитких тродимензионалних делова, као што су носачи, плоче или основни модели.

Његова кључна предност је у томе што трошковна ефикасност : машине имају нижу комплексност, захтевају минимално време подешавања и смањују оперативне трошкове — све што доприноси повећању марже добити код производње великих количина једноставних делова. На пример, производња алуминијумских носача за електронику веома зависи од обраде на 3 осе, јер делу довољна само три основна процеса: фрезирање равни (изравнавање горње површине), профилисање ивица (обликовање периметра плоче) и бушење (прављење отвора за вијке) — све што се лако изводи линеарним кретањем оса.

2. Обрада на 4 оcе: Ротација за цилиндричне и закривљене карактеристике

обрада на 4 оcе настаје проширењем система обраде на 3 оcе додавањем једне ротационе оcе (најчешће A-осе, која ротира око X-осе). Додатна оса омогућава да се предмет окреће док се алат креће линеарно, чиме се елиминише потреба за ручним поновним позиционирањем и омогућава израда делова са закривљеним или омотаним карактеристикама.

Истиче се у компонентама где карактеристике прате цилиндрични облик — као што су жлебови на вентилском вретену, коси отвори дуж закривљене површине или жлебови на точку. Извештај из 2023. године о производњи истакао је кључну предност: радње које користе 4-осно фрезовање за цилиндричне делове имале су смањење времена подешавања за 28% у поређењу са 3-осним системима (који захтевају више поновних позиционирања). Избегавањем ручног окретања или поновног учитавања предмета обраде, 4-осно фрезовање такође побољшава тачност и конзистентност, смањујући грешке изазване човеком.

3. 5-осно фрезовање: Универзалност за комплексне, прецизне делове са више страна

5-осно фрезовање је златни стандард за високо профилисане делове са више страна. Додаје две ротационе осе (обично A-осу, која ротира око X осе, и C-осу, која ротира око Z осе) трима линеарним осама, омогућавајући алату да приступи предмету обраде скоро из било ког угла.

Ова вишеструкост је незаобилазна у индустријама попут аерокосмичке и медицинске, где делови захтевају сложене геометрије и изузетно мале дозвољене одступања. Примери укључују титански турбински лопатић (са закривљеним профилима и унутрашњим каналима за хлађење), имплантате кука (прилагођене човечкој анатомији) и структурне делове авиона. За разлику од система са 3 или 4 осе, обрада са 5 оса омогућава завршетак сложених делова у једном jedno podešavanje : на пример, турбински лопатић може бити потпуно обрађен без поновног позиционирања, постижући дозвољена одступања чак и до ±0,005 мм и изузетну равнину површине.

3 осе насупрот 4-осној обради: ефикасност и границе примене

Табела испод пореди основне карактеристике обраде са 3 и 4 осе како би се појасниле њихове респективне примене:

Karakteristika	3-osi obrada	4-osi obrada
Конфигурација оса	X, Y, Z (само линеарно)	X, Y, Z (линеарно) + 1 ротационo (A/C)
Najbolje za	Једноставни равни/3D делови (носачи, плоче)	Цилиндрични делови са омотаним карактеристикама (вентилски вратови, ременици)
Vreme montaže	Кратко (10–30 минута за стандардне делове)	Умерено (20–45 минута, једна подешавања)
Svestranost materijala	Ради са већином метала/пластике; ограничено обликом делова	Исти материјали; оптимизовано за закривљене/цилиндричне делове
Опсег тачности	±0,01–0,05 мм	±0,008–0,03 мм

Кључна ограничења и предности

• обрада на 3 осе има потешкоћа са деловима који имају убацивања, косе рупе на закривљеним површинама или омотане карактеристике — ово захтева више подешавања, чиме се повећава време и ризик грешке.
• обрада на 4 осе решава ово за цилиндричне делове: на пример, бушење рупа на интервалу од 45° на челичном вратилу је 3x brže са 4 осе (вратило се окреће да би поравнало сваку рупу) у односу на 3 осе (ручно поновно позиционирање).
• Међутим, 4 осе нису ефикасне за некцилиндричне, вишестране делове (нпр. коцка са косим рупама на три стране) — поновно оријентисање дела поништава њихову ефикасност.

4 и 5 осовинске обраде: компромис између прецизности и комплексности

4 осовинска обрада представља „компромисно решење“ по питању комплексности, али не може да се пореди са могућностима 5 осовинске обраде када је реч о асиметричним деловима са више страна. Ево како се оне пореде:

1. Обрада комплексности делова

две ротационе осовине код 5 осовинске обраде омогућавају алату да „обиђе“ радни предмет — што је критично за делове попут ребара крила авиона од карбон фибер материјала (са закривљеним ивицама, унутрашњим отворима за смањење тежине и нагибљеним тачкама прикачивања на свих шест страна). Водећи произвођач у аерокосмичкој индустрији изјавио је:

• производња је била 42% бржа код 5 осовинске у односу на 4 осовинску обраду.
• Стопа отпада смањена је са 8% на 2% (један постав је елиминисао грешке у поравнавању).

2. Прецизност и квалитет површине

системи са 5 осовина користе динамичко индексирање како би алат задржао нормалан положај у односу на површину резања, чиме се смањује хабање алата и побољшава квалитет површине. За медицинске импланте (нпр. замене колена, где биокомпатибилност зависи од глаткоће):

• 5 оса постиже Ra 0.4μm завршне површине.
• 4 оcе достиже само Ra 0.8μm .

3. Трошкови и програмирање

5 оса захтева:

• Напредан CAM софтвер (са алаткама за симулацију) како би се избегли судари.
• Већи почетни улагање.

 

• Ово га чини мање економичним за једноставне или ниске серије делова — али незамењивим за комплексне, високопрецизне компоненте.

Усклађивање броја оса обраде са материјалом, геометријом и потребама индустрије

1. Избор осе на основу материјала и тврдоће радног комада

Тврдоћа материјала директно утиче на избор осе, јер материјали веће тврдоће генеришу више топлоте и могу довести до топлотног изобличења:

Vrsta materijala	Препоручени тип осе	Razlog
Меки материјали (алуминијум 6061-Т6, АБС пластик)	3 АКСИС	Лако се обрађују; линеарни помаци остварују жељену завршну обраду.
Тврди материјали (нержавајући челик 316L, титанијум Ti-6Al-4V)	4/5 оса	Смањује учесталост подешавања (4 осе) или минимизира нагревање (5 оса).

Prema упутства за обраду ASM International 2022. :

• За материјале са тврдоћом већом од 30 HRC (нпр. калјени челик), обрада са 5 оса продужује век трајања алата за 35%у односу на 3 осе.
• На пример: обрада загушћеног челичног загреба за зупчаник са 5 оса користи спиралну путању алата (распоређује силу/теплоту), чиме се продужи век трајања карбида за 50% у односу на праве резове са високом силом код 3-осне обраде.

2. Захтеви за осама специфични за индустрију

Различити сектори имају јединствене захтеве који одређују избор оса:

Industrija	примена 3-осне обраде	примена 4-осне обраде	примена 5-осне обраде
Аутомобилска индустрија	Моторски носачи, кућишта сензора	Карданске оводе, убризгивачи горива	Високо перформантни вијаци мотора за тркање
Avijacija	Једноставни структурни носачи	Основни цилиндрични делови	Лопатице турбина, оквiri авиона, сателити (91% произвођача лопатица за турбине користи 5 осовина, према извештају из 2023)
Medicinski	Кућишта алатки од пластике	Вратила хируршког инструмента	Титанијумски заменски зглобови бута, кичмене шипке
Potrošačke robe	Заставе за телефоне од пластике, алуминијумска пословна посуђа	Капе за боце (навоји на грлићима)	Кућишта луксузних часовника (ретко)

Избегавање уобичајених грешака при обради на осовинама

1. Грешке у избору броја осовина у зависности од серије производње

• Прекоришћење 5 оса : За делове мале серије и једноставне форме (нпр. 50 алуминијумских носача), обрада на 3 осе кошта 60% мање (часовни трошак за 5 оса: 150–300 долара; за 3 осе: 50–100 долара).
• Недовољно коришћење 5 оса : За серијску производњу сложених делова (нпр. 1.000 турбинских лопатица), обрада на 4 осе захтева троструко више времена за подешавање него на 5 оса — што повећава трошкове рада и узрокује одлагања.
• Занемаривање геометрије : Делови са улегнућима (нпр. удубљени жлебови на пластичним кућиштима) захтевају обраду на 5 оса; обрада на 3 осе изазива неусаглашеност, док 4 осе не могу достићи некружна улегнућа. Студија из 2023. године показала је да 68% брака код делова обрађених на 3/4 осе потиче од ове грешке.

2. Најбоље праксе у програмирању и подешавању

3 АКСИС

• Користите основни G-код за линеарне покрете.
• Користите брзе приклучне плоче за фиксацију како бисте смањили време подешавања (10–15 минута по замени дела).
• Увек извршите пробни покрет без материјала да бисте избегли судар алата и фиксатора (алати за 3 осе су већи и склонији сударима).

4 осе

• Користите CAM софтвер са 4-осном симулацијом да бисте визуелизовали ротацију.
• Центрирајте предмет на A/C оси (померај од 0,1 mm изазива грешке у димензијама).
• Учврстите цилиндричне делове помоћу пужних стегова/цевки ради концентричности — један добављач аутомобила смањио је грешке за 40% правилним центрирањем.

5 osa

• Уложите средства у напредни CAM софтвер (нпр. Mastercam, SolidWorks CAM) са детекцијом судара.
• Користите 5-осни транион сто да бисте учврстили предмет (омогућава потпunu ротацију без поновног позиционирања).
• Обучите програмере о „контроли угла напада“ (подешавање угла алата за побољшање квалитета обраде и трајања алата) — авионашки производи који користе ово постижу принос од 95% у првом циклусу.

Поступак избора врсте обраде по осама корак по корак

Пратите овај оквир да бисте одабрали праву врсту осе за индустријске примене:

1. Почните од дела: геометрија, толеранција, материјал

• Geometrija : Равне површине = 3 осе; цилиндрични/обмотани детаљи = 4 осе; вишестране/обликоване форме = 5 осе.
  • На пример: равна алуминијumsка плоча (3 осе); челични вратило са спиралним жлебовима (4 осе); титанова лопатица турбине (5 осе).
• Tolerancija : ±0,005 mm или мање = 5 осе; ±0,05 mm = 3/4 осе.
• Материјал : Меко = 3 осе; тврдо = 4/5 осе.

Извештај о прецизној обради из 2023. године показао је да радње које прво анализирају делове смањују грешке у избору оса за 55%.

2. Ускладите са запремином производње и циљевима трошкова

Obim proizvodnje	Једноставни делови	Комплексни делови
Висока (>1.000 комада)	3 осе (ниски трошкови)	4/5 осе (бржи постављање)
Ниско (1–100 јединица)	3 осе (економично)	5 оса (избегава додатно време подешавања)

Према Извештају из индустријске обраде из 2024. године, „анализа трошкова и количине“ (веза броја оса и количине) смањује укупне трошкове за 22%.

3. Процените капацитет радне организације

• Доступност машине : Користите 3 осе за једноставне делове ако нема 4/5-осних машина; сложенији послови при ниским запреминама износите напоље.
• Стручност програмера : Започните са 4 осе за средњу сложеност ако тим нема искуства са 5-осним машинама.
• Прихват/алат : Осигурајте приступ специјализованим алатима (нпр. окретне плоче за 5 оса) пре него што одаберете тип осе.