5-осевая обработка: три линейные и две поворотные оси для сложных деталей
Принцип работы 5-осевых станков
5-осевая обработка — это использование в станке трех линейных осей и двух осей вращения. Благодаря чему во время фрезерования возможна регулировка каждой позиции на заготовке под любым углом установки фрезы.
Проще говоря: инструмент может подойти к детали с любой стороны. Без переустановки, без потери точности. Это мощно.
Преимущества пяти осей
| Возможность | Результат |
|---|---|
| Регулировка под любым углом | Обработка сложных поверхностей за одну установку |
| Две поворотные оси | Доступ к скрытым полостям и каналам |
| Три линейные оси | Свободное перемещение в пространстве XYZ |
| Симультанная работа осей | Непрерывная обработка сложных геометрий |
Пять осей — это не просто больше, чем три. Это качественно другой уровень возможностей.
Фрезерование крупногабаритных деталей: динамика и точность позиционирования
Новейшее поколение больших 5-осевых центров
Большие 5-осевые фрезерные обрабатывающие центры новейшего поколения имеют значительно более высокую динамику перемещения при высокой точности позиционирования всех осей.
Это важно. Очень важно. Когда деталь весит тонну, а точность нужна до сотых долей миллиметра — компромиссы невозможны.
Наклонно-поворотный стол с высоким моментом
Это относится также к станкам с наклонно-поворотным столом, на которых заготовка выполняет вращательные движения. Здесь используется специальный привод с большим пусковым моментом.
При нагрузке стола до 2000 кг обеспечивается:
- Большой пусковой момент;
- Высокое ускорение;
- Прекрасная стабильность;
- Хороший доступ к детали при полной динамике.
По сравнению с конфигурациями с одной или двумя осями вращения в шпинделе — это небо и земля.
Рис. 1. 5-осевой фрезерный обрабатывающий центр с наклонно-поворотным столом
Рабочие колеса компрессора: преимущества фрезерования из цельного материала
Традиционные технологии versus фрезерование
Традиционными технологиями изготовления рабочих колес компрессора являются:
- Литье;
- Ковка с последующим привариванием лопаток.
Старые методы. Проверенные, но не идеальные.
Революция в производстве импеллеров
В последние годы фрезерование каналов лопаток из цельного материала — по большей части поковок — приобрело гораздо большее значение.
Почему? Потому что процесс фрезерования имеет множество преимуществ:
| Преимущество | Эффект |
|---|---|
| Более короткие сроки поставки | Увеличение скорости процесса |
| Меньшие расходы | По сравнению с ковкой/сваркой, а при небольших количествах — и с литьем |
| Меньшие затраты на качество | Проверенное сырье и сокращение этапов обработки |
| Наивысшая точность | Обработка из цельного материала без сварных швов |
Точность как ключевой фактор
Сегодня фрезерная обработка в том числе и больших диаметров становится все более привлекательной.
При фрезерной обработке импеллеров все линейные оси и оси вращения перемещаются симультанно, чтобы следовать за поверхностями, сформированными с точки зрения газогидродинамики.
Этот симультанный процесс обусловливает непрерывное ускорение или замедление всех участвующих осей. Что выдвигает на передний план динамику перемещения.
Без высокой динамики — никуда. Сложные поверхности требуют мгновенной реакции.
Современные методы: открытые и закрытые импеллеры
Два типа импеллеров
Импеллеры могут изготавливаться:
- Открытыми;
- С каналами, закрытыми ободом.
Разница существенная. И технологии разные.
Классический метод: литье в песочные формы
Литье в песочные формы с последующей полировкой является классическим методом изготовления закрытых импеллеров.
Старая школа. Работает, но не всегда эффективно.
Комбинированные методы
К комбинированным методам относятся:
- Фрезерование открытых каналов;
- Приваривание или припайка обода.
Шаг вперед, но не идеал.
Самый современный метод
Самым современным методом изготовления закрытых рабочих колес является фрезерование каналов лопаток из заготовки.
Когда достигаются:
| Параметр | Результат |
|---|---|
| Прочность детали | Наивысшая (нет сварных швов) |
| Производственные затраты | Низкие |
| Точность | Максимальная |
| Качество поверхности | Идеальное |
Рис. 2. Закрытый импеллер, изготовленный фрезерованием из цельной заготовки
Предотвращение столкновений: запатентованная технология Sulzer Innotec
Проблемы комплексной фрезерной обработки
Комплексная фрезерная обработка связана с высокими расходами на программирование и ограничениями по геометрии.
Две главные проблемы:
- Длина каналов требует большого вылета инструмента;
- Ограниченное пространство затрудняет предотвращение столкновения хвостовика фрезы и детали.
Реальная головная боль для технологов.
Запатентованная технология Sulzer Innotec
У современных фрезерных инструментов усилие фрезерования направлено главным образом по оси фрезы, а не поперек.
Таким образом, при перемещении с оптимальным углом установки и подачей инструмент может стабилизировать себя сам.
Фирмой Sulzer Innotec разработана и запатентована технология, которая:
- Генерирует траектории фрезерной обработки по этим критериям;
- Обеспечивает свободу от столкновений.
Особенности технологии
Технология Sulzer Innotec работает:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Подача на глубину | Малая |
| Скорость | Очень высокая |
| Изменения направления | Быстрые (в узком пространстве канала) |
| Ускорение осей | Соответствующее быстрым изменениям |
Благодаря этой технологии использование 5-осевых фрезерных комплексов стало экономически очень привлекательным.
Наконец-то!
Обработка закрытого импеллера: диаметр 929 мм, вес 1200 кг
Сотрудничество Sulzer Innotec и Hermle
В тесном взаимодействии с изготовителем оборудования Hermle фирма Sulzer Innotec применяет новую стратегию фрезерования при обработке большого закрытого импеллера для промышленного компрессора.
Типично, что данная геометрия также требует обработки внутренних закрытых полостей на входе компрессора.
После расчета траекторий все данные визуализируются на компьютере.
Рис. 3. Визуализация траекторий фрезерования закрытого импеллера
Характеристики заготовки
Вращающаяся заготовка из нержавеющей стали имеет:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диаметр | 929 мм |
| Вес | Почти 1200 кг |
| Материал | Нержавеющая сталь |
| Вылет инструмента | До 430 мм |
Результаты обработки
Опыт показал: 5-осевая симультанная обработка позволяет добиться значительной производительности резания нержавеющей стали даже при:
- Больших геометрических формах;
- Вылете инструмента до 430 мм.
Это серьезно.
Комплексный процесс черновой и чистовой обработки
Благодаря процессу обработки с:
- Минимальным уровнем вибрации;
- Малой подачей на глубину.
Может проходить комплексный процесс черновой и чистовой обработки.
Были использованы 3 различные фрезерные головки с разной длиной хвостовика. Что значительно снизило расходы на замену инструмента.
Умный подход.
Станок Hermle C50U: расширение возможностей крупногабаритной обработки
Расширение парка оборудования
Основываясь на положительном опыте, фирма Sulzer Innotec приобрела станок C50U Hermle AG.
И теперь предприятие имеет возможность намного увеличить производительность в области обработки крупногабаритных деталей.
Возможности Hermle C50U
| Характеристика | Преимущество |
|---|---|
| 5-осевая обработка | Сложные геометрии за одну установку |
| Высокая динамика | Быстрая обработка при сохранении точности |
| Большой рабочий стол | Обработка крупногабаритных деталей до 2000 кг |
| Точность позиционирования | Высокое качество поверхности |
| Надежность | Минимум простоев |
Перспективы развития
Приобретение Hermle C50U — это не просто новый станок. Это:
- Расширение производственных возможностей;
- Увеличение производительности;
- Возможность брать более сложные заказы;
- Снижение себестоимости обработки;
- Повышение конкурентоспособности.
Инвестиции в будущее.
Информация о компаниях
Sulzer Innotec — лидер в области разработки инновационных технологий фрезерования сложных деталей.
www.sulzer.com
Hermle AG — один из ведущих мировых производителей высокоточных 5-осевых обрабатывающих центров.
www.hermle.com
Сотрудничество этих компаний — гарантия качества и инноваций в области 5-осевой обработки крупногабаритных деталей.
