Co je obrábění v pěti osách?
Moderní obráběcí stroje mohou mít více os, ale obrábění probíhá obvykle pouze v pěti osách současně.
To, čemu se říká plné neboli simultánní obrábění v pěti osách, znamená obrábění ve třech lineárních a dvou rotačních osách, které se pohybují současně za účelem interpolace složitých obráběných ploch.
Ne všechny typy pětiosého obrábění vyžadují simultánní interpolaci. Některé stroje, například řada VARIAXIS j firmy Mazak, nabízejí obrábění známé jako „4 + 1“ nebo „3 + 2“, které probíhá ve více osách, ale ne plně simultánně.V tomto případě dochází kombinací pohybů dvou rotačních os k naklánění obrobku do různých poloh a provádí se 3osé frézování. Tento proces, který je známý také jako pětiosé polohovací obrábění, spočívá v orientování řezného nástroje ve čtvrté a páté ose do pevné polohy namísto nepřetržité manipulace s ním v průběhu procesu obrábění.
Pro jaká průmyslová odvětví je pětiosé obrábění nejvhodnější?
Pomocí pětiosého obrábění je možné vyrábět velmi komplexní díly, a proto se s oblibou používá obzvláště v leteckém a kosmickém průmyslu, v automobilovém průmyslu (především při výrobě sportovních aut), při výrobě forem a razníků a v medicíně. Typicky se uplatňuje například při výrobě umělých kloubů v medicíně nebo nosných částí letadel, pro které byly speciálně vyvinuty velké stroje, jako je například VHP 160XL firmy Mazak, jenž je ideální pro vysokorychlostní obrábění hliníku.
Jaké jsou hlavní výhody pětiosého obrábění?
Plné neboli simultánní pětiosé obrábění má pro uživatele obráběcího stroje mnoho výhod. Pětiosé stroje v prvé řadě umožňují obrábění velmi složitých tvarů na jedno nastavení a jedním CNC programem. To výrazně zvyšuje efektivitu výroby, protože se snižuje doba zpracování a obrábění. Tuto technologii nazýváme DONE-IN-ONE (vše najednou).
Pětiosé obrábění dále zrychluje a zlevňuje výrobu přípravků, takže zbude více času na obrábění. Díky tomu se investice do pětiosého obrábění vrátí rychleji a navíc se zvyšuje ziskovost.
Díly vyrobené v pěti osách bývají také přesnější, protože obrobek není nutné přesouvat mezi stroji. Každé upnutí do nového stroje totiž s sebou nese riziko ztráty přesnosti. Například ventilové bloky lze obrábět z pěti stran, čímž se snižuje celkový výrobní čas a zvyšuje se přesnost výrobku.
Jak obtížné je přejít z tříosého na pětiosé obrábění?
Přechod na plné pětiosé obrábění z jednoduchého soustružení a frézování může být náročný. Ale pro ty, kteří chtějí opustit tradiční postupy, posunout svoji výrobu na další úroveň a otevřít si cestu k dalším trhům, například k leteckému průmyslu, mohou být výhody pětiosého obrábění obrovské.
Zvláště důležitá je konstrukce stroje a uživatelé si při specifikaci požadavků musí ujasnit, jaké možnosti by stroj měl mít. Pod řezným zatížením může například při pětiosém obrábění docházet k vychýlení obrobku. Společnost Mazak proto nabízí k řadám VARIAXIS i a j oboustraně podepřený stůl s využýitím technologie "roller gear cam". Mnoho strojů Mazak je také vybaveno různými inteligentními funkcemi, jako je například inteligentní teplotní štít, který kompenzuje tepelný posun během pětiosého obrábění a zajišťuje zachování přesnosti.
Velkou změnou pro nováčky v oblasti pětiosého obrábění je vysoká komplexita programů. Řezný nástroj se pohybuje ve více směrech současně, takže technika vedení dráhy nástroje je o to složitější. Přechod na pětiosé obrábění znamená tedy víc než pouze opustit tříosý soustruh, ale s potřebnou podporou se následný nárůst produktivity skutečně vyplatí.
Jak obtížné je programování pětiosého obrábění?
Pro většinu firem představuje přechod na pětiosé programování velký skok. U klasického obrábění stačí umět číst tradiční dvourozměrné výkresy. U pětiosého musíte digitalizovat modely výrobku v CAD/CAM a využít různých typů řezných nástrojů a strategií frézování, jako je například trochoidní technologie.
Zásadní význam má při integraci pětiosého obrábění do výroby kvalita CNC systému. Například systém SmoothX (CNC vyvinutý firmou Mazak speciálně pro pětiosé obrábění) obsahuje mnoho pokročilých programovacích funkcí a spoustu té nejtěžší práce tak odvede za programátora.
SmoothX je vybaven funkcemi jako „3D Assist“ pro obrábění typu 3 + 2. Ta umožňuje přímý import trojrozměrných CAD modelů do CNC a jejich automatický převod do formátu MAZATROL. Tím se zrychluje programování a eliminují se lidské chyby způsobené ručním zadáváním dat. Dalším příkladem je rozhraní „Quick EIA“, v němž si můžete ve vysoké rychlosti zobrazit dráhu nástroje naimportovanou z CAD/CAM, a analýza VIEW SURF, která dokáže odhalit chyby v naprogramované dráze nástroje, jež by mohly vyústit v poškození povrchu obrobku.
SmoothX také obsahuje funkci MAZACHECK, která zajišťuje kalibraci stroje a kontrolu jeho stavu. Ve spolupráci s obrobkou sondou tato funkce měří a automaticky kompenzuje geometrické odchylky středu otáčení rotačnch os, a tak pomáhá udržet vysokou přesnost pětiosého stroje.
Jak těžké je automatizovat pětiosé obrábění?
Automatizace u pětiosého obrábění není nutná, ale může být velmi efektivní zvláště tam, kde se vyrábí směsice různých dílů v malém objemu, protože umožňuje minimalizovat časy potřebné pro opakované přenastavování stroje. Například stroj VARIAXIS i-300 AWC je kompaktní obráběcí centrum pro simultánní obrábění v pěti osách, které je vybavené automatickým zakladačemobrobků, je možno ho rozšířit o velkokapacitní zásobník nástrojů, které je možné ovládat a programovat pomocí CNC SmoothX.
Obecně platí, že zavedení pětiosých obráběcích strojů do výroby vyžaduje pomoc a technickou podporu aplikačního týmu. Společnost Mazak je známá tím, že s touto fází, která na první pohled vypadá náročně, svým zákazníkům dokáže úspěšně pomoci. Pro ty ambiciózní uživatele strojů, kteří chtějí zdokonalit své schopnosti a vstoupit na nové trhy, však změna na 5-ti osé obrábění bude bezpochyby představovat skokovou změnu výrobní kapacity.