5-осна срещу 3-осна обработка и EDM за сложни щанци: коя геометрия оправдава надценката

Отхвърлете 5-осната обработка, когато елементите на щанца са на една или две страни

Започнете с преброяване на ориентациите, които гнездото на щанца действително изисква. Ако всеки елемент е достъпен от една или две ориентации, 3-осната обработка може да е достатъчна, а 5-осната добавя разходи, без да добавя стойност¹.

Причината е търговска, не конструктивна: 5-осните машини струват повече при закупуване, програмиране и експлоатация. А работата по CAM е по-сложна, така че надценката попада в цената на детайла дори когато геометрията никога не е имала нужда от допълнителните оси⁶.

Едно сравнение на двата подхода формулира същото ясно — 5-осната обработка е по-бавна при прости детайли заради разходите за програмиране, докато 3-осната там е по-бърза¹⁷. Това не прави 5-осната обработка лош процес.

Прави я процес, който трябва да съответства на работата. Щанц, чието гнездо е призматично, чиито стени са ортогонални и чиито отвори лежат в една равнина, е случаят, в който 3-осната обработка вероятно е най-ефективният и икономичен избор²⁴.

Ако задавате такъв щанц, поискайте от цеха първо оферта за 3-осна обработка и третирайте всеки ред за 5-осна като нещо, което трябва да се оправдае елемент по елемент.

Открийте елементите, които налагат няколко настройки

Задействащият фактор за 5-осна обработка е геометрия, до която не може да се стигне от фиксирана ориентация. Наклонени елементи, подрези и сложни органични форми са случаите, към които сочат източниците.

А свободните повърхности, дълбоките гнезда или елементите, при които ъгълът на инструмента трябва да се променя непрекъснато по време на рязане, ви насочват към едновременна 5-осна обработка¹¹⁹. 3-осната машина обикновено изисква няколко настройки, за да достигне различните страни на детайла, докато 5-осната може да обработва до пет страни с едно закрепване¹⁷.

Всяка от тези 3-осни настройки е мястото, където влиза грешка. Всяко повторно затягане въвежда позиционна грешка от толеранса на приспособлението и от подравняването от оператора, а един източник дава стойност за настройка от порядъка на ±0.02–0.05 mm, като натрупването през няколко настройки може да надхвърли 0.1 mm²⁵.

Приемете тези стойности като ориентировъчни, не като гарантирана възможност — те идват от един издател и нито един източник в този набор не дава абсолютен постижим толеранс за процес. За каквото източниците са съгласни е посоката: обработката с едно закрепване премахва грешката от повторно закрепване, която многостъпковата 3-осна работа натрупва¹⁷²⁴.

Затова въпросът към вашия собствен модел на щанца е дали елементите на гнездото са разпръснати по различни страни и ъгли. Ако са, броят настройки при 3-осна обработка е разходът, с който реално се сравнявате, а не часовата ставка.

Изберете едновременна 5-осна обработка или индексирана 3+2

След като 5-осната обработка е на масата, решете какъв вид. Едновременната 5-осна обработка движи всички оси наведнъж и е правилният избор, когато детайлът изисква непрекъснато движение на инструмента, сложни свободни повърхности или елементи, които не могат да се обработят от фиксирани ориентации¹⁹.

Ако всички елементи са достъпни чрез индексирано позициониране, обработката 3+2 може да постигне нужната прецизност с по-просто програмиране и по-ниски производствени разходи. И един източник посочва, че в този случай тя дава същата размерна точност като едновременната 5-осна обработка¹⁹.

Това разграничение е важно за купувача на щанц, защото е разликата между това да плащате за непрекъснато движение и да плащате за машина, която просто се индексира към съставен ъгъл и реже.

Преди да приемете оферта за едновременна 5-осна обработка, попитайте цеха кои елементи на вашето гнездо действително изискват векторът на инструмента да се движи по време на рязане. Ако отговорът е „нито един“, индексираният подход е този, който трябва да се остойности.

Претеглете довършването на дълбоко гнездо срещу ръчната доработка, която то създава

Дълбоките тесни гнезда са мястото, където 3-осното довършване може да се влоши достатъчно, че да промени решението. Вертикалният шпиндел, който реже дълбок джоб, трябва да осигури излизане на инструмента и държача доста над дъното на гнездото, така че инструментът работи с голям надвес.

Отклонението на инструмента расте стръмно с дължината на надвеса и когато започне трептене, машинният оператор трябва да намали оборотите и подаването, за да избегне следи от трептене, което влошава повърхността²¹. Накланянето на шпиндела или на детайла позволява по-къс и по-твърд инструмент да достигне същата стена.

И един източник съобщава за подобрение на повърхността от по-лоша от Ra 3.2 µm при 3-осната настройка до Ra 0.4 µm при наклонената 5-осна настройка, с по-малко ръчна доработка след това²¹.

Тази двойка Ra е наблюдение на един източник при неговите собствени условия на изпитване, а не възможност, която може да се впише в чертеж на щанц. Качествената точка е тази, която да пренесете в запитването си за оферта: по непрекъснато извити повърхности 5-осната обработка може да поддържа постоянен ъгъл на инструмента по целия проход.

Което обикновено дава по-равномерна повърхност и по-малко следи от преминаване, отколкото 3-осните проходи с фиксирана ориентация, а 3-осната остава напълно достатъчна по плоски и призматични елементи²³. Ако повърхността е реална спецификация за стените на вашето гнездо, посочете я изрично, за да оферират доставчиците процеса и довършващите стъпки, които действително ще я постигнат²³.

Решете къде EDM е правилният процес

EDM е подходът за геометрия, до която въртящ се инструмент не може да стигне, и за електропроводим материал като цяло — той е ограничен до електрически проводими материали, така че неработещите с проводимост материали отпадат¹¹. Компромисите са реални и трябва да ги предвидите в бюджета.

EDM отнема материала по-бавно от фрезоването, изисква значителна първоначална настройка и изработка на електроди, а самият електрод се износва и се нуждае от подмяна или презаточване, което добавя оперативни разходи и време¹¹. Повърхността е частта, която най-често изненадва купувачите на щанци.

EDM създава гладки повърхности, но те не са толкова фини, колкото при шлайфане или полиране, и някои приложения изискват допълнителна обработка след това, за да се постигне нужното качество на повърхността¹¹. Освен това остава локализирана термично засегната зона и претопен слой, чиято дебелина зависи от енергията на разряда и параметрите на обработка¹¹.

Затова офертата за EDM не е цената на готовото гнездо — попитайте каква ръчна доработка или полиране следва изгарянето и кой ги извършва. От положителната страна, EDM реже без механични ръбове, така че оставя повърхности без грат и избягва деформацията от контакт с инструмент, която причинява грат¹¹.

Третирайте предимството в точността като насока, а не като спецификация

Аргументът за точност при 5-осната обработка се крепи на елиминирането на настройки, а не на по-прецизна машина. Източниците последователно отдават по-добра размерна устойчивост на 5-осната обработка с едно закрепване, защото грешката от повторно закрепване изчезва, а едновременният контрол на ориентацията на инструмента се описва като минимизиращ натрупването на толеранси и геометричното отклонение¹⁷²⁴²⁵.

Това е аргументът, на който може да разчитате, когато елементи на различни страни трябва да запазят позиция един спрямо друг. Това, което не можете, е да цитирате стойностите на грешката като гаранция.

Стойността ±0.02–0.05 mm за настройка и таванът на натрупване 0.1 mm идват от един издател без изпитателни данни зад тях²⁵ (стойност, съобщена от доставчик). И нито един източник в този набор не установява абсолютен постижим толеранс за 5-осна обработка, 3-осна обработка или EDM, нито сравнява толеранса на 5-осната обработка с този на EDM²⁵.

Ако вашият щанц има толеранс, който решава дали детайлът работи, впишете този толеранс в чертежа и поискайте от всеки доставчик да посочи как ще го поддържа и как ще го измерва. Изборът на процес следва от техния отговор, а не от правило на палеца.

Потвърдете, че цехът действително може да изпълни зададения от вас процес

Не всеки цех разполага с 5-осно оборудване, а срокът на изпълнение може да се удължи според капацитета на машините и търсенето⁶. Източниците не дават данни за работния обхват, шпиндела или размерите на блока на щанца, така че капацитетът трябва да се провери директно с доставчика, преди да разчитате на оферта.

• ✓Попитайте дали цехът разполага с капацитет за едновременна 5-осна обработка или само с индексирани машини 3+2.
• ✓Потвърдете, че размерите и теглото на блока на щанца се вписват в работния обхват на машината — нито един източник в този набор не публикува данни за обхвата.
• ✓Попитайте как цехът ще измерва елементи на различни страни спрямо една база след обработка с едно закрепване.
• ✓Поискайте срока за CAM програмиране отделно от времето за рязане, тъй като сложността на програмирането може да определя графика.
• ✓За всяко съдържание с EDM поискайте времето за проектиране и изработка на електроди като отделен ред.
• ✓Попитайте каква ръчна доработка или полиране следва рязането или изгарянето и кой ги извършва.

Къде източниците се разминават относно срока на изпълнение

Източниците не дават единен отговор дали 5-осната обработка е по-бърза, защото отговорът зависи от геометрията. Четете двете позиции като условия, а не като противоречие, и накарайте цеха да ви каже в кое условие попада вашият щанц.

Before you request a quote

• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.