Какие детали невозможно изготовить без 5 осей

Пятиосевая обработка стала одним из ключевых направлений современного станкостроения. Если трёхосевой обрабатывающий центр перемещает инструмент по линейным осям X, Y и Z, то пятиосевой станок дополнительно управляет двумя вращательными осями. Это позволяет изменять ориентацию инструмента относительно заготовки и обрабатывать поверхности с разных направлений.

Это принципиально меняет возможности производства.

Сложную деталь не приходится многократно переустанавливать, поворачивать и заново базировать. Инструмент получает доступ к поверхностям, которые на обычном станке закрыты или требуют изготовления специальной оснастки.

Главное преимущество пяти осей — возможность одновременно управлять положением режущего инструмента относительно детали.

Вместо того чтобы:

1. обработать одну поверхность;
2. остановить станок;
3. снять деталь;
4. изменить её положение;
5. заново выставить ноль;
6. продолжить обработку.

Можно выполнить значительную часть операций за один установ. Это особенно важно для деталей сложной пространственной формы.

Пятиосевые центры Doosan серии DVF оснащаются наклонно-поворотным столом и предназначены для обработки сложных деталей за один установ. В зависимости от модели используются столы диаметром от 500 до 800 мм, а максимальная масса детали достигает 1400 кг.

Не каждая деталь требует пяти осей. Простые корпуса, пластины, кронштейны и большинство деталей с плоскими поверхностями можно эффективно обрабатывать на обычном трёхосевом центре.

Проблемы начинаются там, где появляются:

• поверхности, расположенные под разными углами;
• глубокие полости;
• криволинейные поверхности;
• поднутрения;
• лопатки и аэродинамические профили;
• сложные пространственные контуры;
• большое количество обрабатываемых сторон.

Рассмотрим несколько характерных примеров.

Одним из наиболее показательных примеров являются рабочие колёса, импеллеры и крыльчатки.
Такая деталь состоит из ступицы и нескольких изогнутых лопаток. Каждая лопатка имеет сложную пространственную поверхность, поэтому при обработке необходимо изменять ориентацию инструмента относительно заготовки и поддерживать подходящий угол контакта с поверхностью.

На трёхосевом станке подобную деталь можно пытаться изготавливать несколькими установами, однако это значительно усложняет технологию.

Пятиосевой центр позволяет непрерывно изменять ориентацию инструмента относительно поверхности и обрабатывать сложный профиль с минимальным количеством переустановок.

Где применяются такие детали
Импеллеры используются в:

• насосах;
• компрессорах;
• турбинах;
• вентиляционном оборудовании;
• энергетическом оборудовании;
• авиационной технике.

Именно такие детали хорошо демонстрируют преимущества пятиосевой технологии: чем сложнее пространственная геометрия, тем больше выигрывает производство от уменьшения количества установов.

Ещё один классический пример — лопатки турбин и компрессоров.

У лопатки сложная аэродинамическая поверхность, которая меняет форму по всей длине. Для получения требуемой геометрии необходимо постоянно изменять положение инструмента.

Пятиосевая обработка позволяет вести инструмент по поверхности с оптимальной ориентацией. Это улучшает условия резания и позволяет получать более стабильную геометрию.

Для авиационного и энергетического производства это особенно важно, поскольку даже небольшое отклонение профиля может повлиять на характеристики готовой детали.

Авиационные детали часто сочетают небольшую массу, высокую прочность и сложную пространственную геометрию.

Это могут быть:

• элементы силового набора;
• корпуса;
• кронштейны;
• детали двигателей;
• аэродинамические элементы;
• сложные соединительные детали.

Особенность таких деталей заключается не только в количестве поверхностей. Часто необходимо выдерживать высокую точность при одновременной обработке материала с большим количеством тонких стенок и глубоких карманов.

В этом случае сокращение количества переустановок становится серьёзным преимуществом.

Пятиосевая обработка востребована и при производстве оснастки.

Например, поверхность пресс-формы для автомобильной детали может иметь сложный трёхмерный профиль. Чтобы качественно обработать её обычным трёхосевым станком, приходится использовать большое количество проходов и менять ориентацию детали.

Пятиосевой станок позволяет наклонять инструмент и использовать более эффективные траектории.

Это даёт возможность:

• уменьшить количество установов;
• использовать более короткий инструмент;
• повысить жёсткость системы;
• сократить время обработки;
• улучшить качество поверхности.

Пяти осей нужны не только для авиации или производства турбин.

Представим корпус, в котором отверстия и рабочие поверхности расположены под разными углами.

На трёхосевом станке может потребоваться несколько установов.

Каждая дополнительная переустановка увеличивает количество операций базирования и создаёт дополнительный риск отклонения взаимного положения обработанных поверхностей.

На пятиосевом центре значительную часть поверхностей можно обработать за один установ.
Это особенно выгодно при производстве дорогих деталей, где стоимость ошибки высока.

Ещё одна область применения — производство медицинских изделий сложной формы.

Например, импланты и ортопедические компоненты могут иметь:

• сложные криволинейные поверхности;
• плавные переходы;
• небольшие радиусы;
• пространственную геометрию.

Здесь пятиосевая обработка помогает не только сократить количество установов, но и обеспечить более стабильные условия обработки и контролировать качество поверхности.

Главное ограничение трёхосевого станка заключается в том, что направление инструмента относительно детали остаётся ограниченным.

Представим глубокую наклонную поверхность.

Инструмент должен подойти к ней под определённым углом. Если станок не может изменить ориентацию инструмента или детали, появляется риск столкновения инструмента с соседней поверхностью.

Есть несколько вариантов решения:

• использовать очень длинный инструмент;
• изготовить специальную оснастку;
• переустановить деталь;
• разбить обработку на несколько операций;
• изменить технологическую стратегию и использовать другой инструмент.

Каждый из них увеличивает сложность производства.

Пятиосевая обработка позволяет подвести инструмент к поверхности с нужного направления и продолжить обработку без дополнительной переустановки.

Важно понимать: преимущество пятиосевого станка заключается не только в том, что он способен обработать геометрию, которую сложно получить на трёхосевом оборудовании.

Не менее важен контроль количества установов.

Например, деталь можно условно обработать за четыре установки на трёхосевом центре:
Установ 1 → обработка → переустановка → установ 2 → переустановка → установ 3 → переустановка → установ 4.

На пятиосевом центре значительная часть этих операций может быть объединена.
Это означает:

• меньше вспомогательного времени;
• меньше ручной работы;
• меньше риска ошибки при базировании;
• выше повторяемость;
• проще автоматизация;
• меньше специальной оснастки.

В линейке Doosan есть несколько пятиосевых центров DVF. Для сравнения рассмотрим три модели разного класса: DVF 5000, DVF 6500 и DVF 8000.

Все три относятся к пятиосевым фрезерным обрабатывающим центрам с наклонно-поворотным столом. При этом рабочие зоны и возможности заметно различаются.



Технические характеристики указаны для сравнения базовых конфигураций; конкретные значения зависят от исполнения станка и комплектации. Перед подбором оборудования необходимо проверить параметры выбранной модификации и проконсультироваться со специалистом.

Упрощённо выбор можно представить так:


При этом выбор модели нельзя делать только по размерам рабочего стола.
Необходимо учитывать материал, массу заготовки, требуемую точность, тип инструмента, частоту вращения шпинделя, необходимое количество инструментов и особенности CAM-программы.

Переход на пять осей имеет смысл, если производство регулярно сталкивается хотя бы с несколькими из следующих задач:

• детали имеют сложные пространственные поверхности;
• требуется обработка под разными углами;
• много переустановок увеличивает производственный цикл;
• необходимо минимизировать погрешность базирования;
• используются длинные инструменты из-за ограниченного доступа;
• требуется получить высокое качество поверхности;
• детали дорогие и сложные;
• необходима обработка нескольких поверхностей за один установ.

При этом не стоит считать пять осей универсальной заменой трёхосевому оборудованию. Если предприятие в основном выпускает простые детали с плоскими поверхностями, возможности пятиосевого центра могут оказаться избыточными - пяти осей — когда сложная геометрия становится обычной

Главное преимущество пятиосевой обработки — возможность по-другому организовать производство.

То, что на трёхосевом станке требует нескольких установов, специальной оснастки и сложной технологической подготовки, на пятиосевом центре может выполняться за один установ.

Особенно заметна разница при производстве лопаток, импеллеров, пресс-форм, сложных корпусов, авиационных компонентов и других деталей с пространственной геометрией.

Линейка Doosan DVF позволяет подобрать оборудование под разные размеры заготовок: от DVF 5000 с поворотным столом 500 мм до DVF 8000 со столом 800 мм и возможностью обработки деталей массой до 1400 кг.

Поэтому при выборе пятиосевого центра важно начинать не с модели станка, а с конкретных деталей: их размеров, массы, материала, геометрии и технологии обработки.

Посмотреть пятиосевые станки Doosan: https://doosan.moscow/catalog/pyatiosevyye-stanki




Пятиосевые центры, ранее выпускавшиеся под брендом Doosan Machine Tools, сегодня представлены в линейке DN Solutions.