Nasza fabryka wprowadziła pięcioosiowe centrum obróbcze, umożliwiające jednoczesne formowanie skomplikowanych części.

Centrum obróbcze integruje jednoczesny pięcioosiowy system sterowania wspierany przez stoły obrotowe o wysokim momencie obrotowym. Oprogramowanie CAD/CAM z symulacją ścieżki narzędzia zostało użyte do zdefiniowania sekwencji cięcia. Przyrządy mocujące zostały zaprojektowane w celu minimalizacji wibracji i poprawy powtarzalności.

Walidacja procesu opierała się na wewnętrznych próbach produkcyjnych z użyciem próbek ze stali nierdzewnej 304, aluminium 7075 i tytanu Ti-6Al-4V. Punkty odniesienia zostały zaczerpnięte z testów dokładności geometrycznej ISO 230-1 i wcześniejszych raportów dotyczących wydajności w branży.

Precyzja została zmierzona za pomocą współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM, Zeiss Contura). Chropowatość powierzchni została oceniona za pomocą profilometru Mitutoyo. Analiza statystyczna zastosowała ANOVA do porównania wariancji w wielu parametrach cięcia. Wszystkie metody zostały zaprojektowane w celu zapewnienia pełnej powtarzalności.

Tabela 1 porównuje odchylenia w tolerancjach położenia otworów między obróbką trzyosiową i pięcioosiową. Konfiguracja pięcioosiowa konsekwentnie osiągała tolerancje w granicach ±5 μm, w porównaniu z ±15 μm dla trzech osi.

Tabela 1: Porównanie tolerancji położenia otworów

Odczyty profilometru wskazywały wartość Ra 0,6 μm na częściach pięcioosiowych w porównaniu z 1,4 μm na trzech osiach, co pokazuje ulepszone wykończenie dzięki zoptymalizowanej orientacji narzędzia.

Średnio czas obróbki został skrócony o 25%, ponieważ wyeliminowano wiele ustawień. Rysunek 1 ilustruje porównawcze czasy obróbki dla różnych typów części.

(Rysunek 1: Porównanie czasu cyklu między obróbką trzyosiową i pięcioosiową)

Zyski w zakresie dokładności przypisuje się zmniejszonemu repozycjonowaniu i możliwości utrzymania orientacji narzędzia prostopadłej do powierzchni cięcia. Ulepszone wykończenie powierzchni wynika ze zminimalizowanego ugięcia narzędzia i zoptymalizowanego zaangażowania.

Testy były ograniczone do małych i średnich części w kontrolowanych warunkach fabrycznych. Wymagana jest dalsza walidacja dla masowej produkcji wielkoseryjnej i ultratwardych stopów.

Przyjęcie centrów pięcioosiowych umożliwia producentom konsolidację przepływów pracy, ograniczenie interwencji ludzkiej i osiągnięcie wyższej wydajności w branżach wymagających skomplikowanych geometrii, takich jak łopatki turbin lub implanty ortopedyczne.

Badanie potwierdza, że pięcioosiowe centra obróbcze znacznie poprawiają dokładność wymiarową, wykończenie powierzchni i wydajność w porównaniu z konwencjonalnymi procesami trzyosiowymi. Możliwość wykonania złożonych geometrii w jednym ustawieniu zmniejsza kumulację błędów i koszty. Przyszłe badania powinny rozszerzyć się na próby produkcyjne na dużą skalę i optymalizację adaptacyjnych strategii ścieżek narzędzi dla egzotycznych materiałów.