Tarvitseeko tämä osa todella 5-akselin, vai riittääkö 3-akseli?

Aloita tavoitettavuudesta: voiko jokaisen piirteen työstää yhdestä tai kahdesta kiinteästä asennosta?

Ensimmäinen kysymys ei ole se, monimutkaiselta osa näyttää, vaan se, tavoittaako työkalu jokaisen kriittisen piirteen muuttamatta asentoaan työkappaleeseen nähden. 3-akselisessa koneessa työkalu liikkuu vain X-, Y- ja Z-akselien suunnissa, joten uuden pinnan saavuttaminen tarkoittaa pysähtymistä, irrottamista ja työkappaleen uudelleenasemointia uudessa kiinnikkeessä⁸.

Kun kaikki kriittiset piirteet voidaan tavoittaa pienellä määrällä suoraviivaisia asetuksia siten, että työkalun asento pysyy kiinteänä, 3-akselia pidetään käytännöllisenä ja kustannustehokkaana³. Tämä on koko päätöksen takana oleva mekanismi: jos asentoa ei koskaan tarvitse muuttaa, ylimääräiset rotaatioakselit eivät osta mitään, ja niille maksettava preemio maksetaan kyvystä, jota osa ei käytä^3,4.

Geometrian laukaisijat, jotka työntävät osan pois 3-akselista, ovat kulma- tai yhdistelmäkulmaiset piirteet, alileikkaukset, syvät taskut, monipintaiset piirteet ja jatkuvasti muotoillut pinnat^4,8,15,17. Piirteet, jotka ovat tavoitettavissa vain yhdestä tai kahdesta asennosta, ovat vastatapaus, jossa 3-akseli voi riittää⁴.

Mikään tämän aineiston lähde ei anna kvantitatiivista tavoitettavuus- tai ylipainokriteeriä, joka tekisi 5-akselin pakolliseksi tietylle geometrialle, joten luokittelu pysyy arviona pääsystä eikä läpäisy/hylkäys-testinä^3,4,8,15,17.

Kulmareiät ja monipintaiset osat: indeksoitu 3+2 ennen samanaikaista 5-akselia

Jos osassa on kulmareiät, kaltevat taskut tai piirteet ei-ortogonaalisilla pinnoilla, se ei automaattisesti tarkoita samanaikaista 5-akselia. 3+2-työstössä kaksi rotaatioakselia indeksoidaan vaadittuun kulmaan ja lukitaan ennen työstön alkua, ja kone työstää sen jälkeen ikään kuin se olisi 3-akselinen kone kyseisessä kulmassa⁸.

Rotaatioakselit pitävät asennon, joten piirre tavoitetaan ilman jatkuvaa työkaluakselin liikettä työstön aikana^3,8. Siksi 3+2 esitetään toistuvasti kustannustehokkaana reittinä kulmareikiin, kaltevuihin taskuihin ja monipintaisiin osiin, ja täysi samanaikainen 5-akseli varataan osille, jotka todella sitä tarvitsevat^3,8.

Toinen lähde toteaa, että 3+2 saavuttaa saman dimensionaalisen tarkkuuden kuin samanaikainen 5-akseli samalla kun ohjelmointiaika ja valmistuskustannus pienenevät, edellyttäen, että kaikki piirteet ovat tavoitettavissa indeksoitua asemointia käyttäen¹⁵. Väite on rajattu osiin, joiden piirteet ovat indeksillä tavoitettavissa; se ei ole yleinen tarkkuusekvivalenssi kahden menetelmän välillä.

Käytännön seuraus tarjoukselle on, että "5-axis" toimittajan hintalistalla voi tarkoittaa kumpaa tahansa menetelmää, ja sama kone voi suorittaa sekä 3+2- että samanaikaisia operaatioita³. Kysy kumpaa tarjotaan ennen hintojen vertailua.

Milloin vain samanaikainen 5-akseli riittää

Samanaikainen 5-akseli koordinoi lineaarisen ja rotaatioliikkeen niin, että työkalun asento voi muuttua työstön aikana³. Tämä jatkuva muutos on erottava vaatimus.

Se mahdollistaa jatkuvasti kaarevien pintojen, juoksupyörän siipien, turbiinien siipiprofiilien ja muotoiltujen lääketeollisuuden implanttien työstämisen yhdellä työkaluradalla⁸. Vapaamuotoiset pinnat, syvät taskut, alileikkaukset ja piirteet, jotka vaativat työkalukulman muuttamista työstön aikana, kuvataan tapauksiksi, joissa samanaikainen 5-akseli on parempi valinta¹⁵.

Lähteiden läpi geometrian laukaisijat tiivistyvät yhdelle riville: kiinteän asennon piirteet voivat jäädä 3-akselille, kulma- ja monipintaiset piirteet voidaan hoitaa indeksoidulla 3+2:lla, ja vain jatkvasti muuttuva työkalun asento kytkeytyy samanaikaiseen 5-akseliin^4,8,15,17. Kaarevat tai muotoillut pinnat, kuten turbiinin siivet ja juoksupyörät, on nimetty vaativan samanaikaista liikettä¹⁷.

Se, mitä lähteet eivät tarjoa, on hallitseva standardi tai kvantitatiivinen kriteeri, joka tekisi samanaikaisen 5-akselin pakolliseksi tietylle geometrialle^4,8,15,17. Luokittelu nojaa siihen, onko työkaluakselin liikuttava työstön aikana, ei julkaistuun rajaan.

Pinnojen välinen toleranssi ja datumin jatkuvuus: syy suosia yhtä asetusta

Toleranssivaatimukset voivat pakottaa yhden asetuksen työstöön, vaikka geometria näyttäisi tavoitettavalta. Joka kerta, kun osa kiinnitetään uudelleen 3-akselisessa koneessa, datumi siirtyy hieman, ja tämä siirtymä lisää paikkavirhettä eri asetuksissa työstettyjen pinnojen välille^17,19.

Kun kahden tai useamman kriittisen pinnan on säilytettävä toisiinsa nähden todellinen paikka tai profiili, tai kun GD&T sitoo useita pintoja yhteen datumiin, lähteet osoittavat 3+2:een tai samanaikaiseen 5-akseliin²⁰.

Yhden vertailupisteen pitäminen koko työn ajan on mekanismi: yhden asetuksen työstö poistaa datumin siirtymän, joka kertyy uudelleen kiinnityksissä, minkä vuoksi pinnojen välisten todellisen paikan toleranssien on raportoitu pitävän paremmin, kun osaa ei siirretä¹⁹. Sama logiikka pätee työkalun tavoittavuuteen.

Syvät taskut ja ohuet seinät suosivat konetta, joka voi kallistaa työkappaletta, koska kallistus antaa lyhyemmän ja jäykemmän työkalun tavoittaa piirteen pitkän, taipuvan ja väristyvän työkalun sijaan¹⁷. Toinen lähde jäsentää valinnan kolmen riskin minimoimiseksi akselien laskemisen sijaan: työkalun tavoittavuus, asetusten määrä ja datuminstrategia²⁰.

Tämä jäsentely on hyödyllinen tarkistuslistana, mutta lähteet eivät aseta numeerista toleranssia tai ylipainoarvoa, jolla 3-akseli lakkaa olemasta kelvollinen.

Laske 3-akselin asetukset ennen kuin hyväksyt 5-akselin preemion

Asetusten määrä on se vipu, jonka ostaja voi oikeasti laskea piirustuksesta, ja se on kohta, jossa 5-akselin preemio alkaa näyttää erilaiselta. Yhden lähteen nyrkkisääntö on tarjota myös 5-akselia, kun osa vaatii neljä tai useampia 3-akselin asetuksia¹⁷.

Kyseessä on yhden lähteen seulontavihje, ei toimialakynnys.

Kustannus: vertaa osan kokonaiskustannusta, ei tuntihintaa

Tuntihinnan suunta ei ole kiistanalainen: 5-akselisten koneiden hintojen on raportoitu olevan korkeampia kuin 3-akselisten^23,25,26. Sen vaikutus osan hintaan riippuu siitä, kuinka paljon asetuksia, kiinnityksiä ja sykliaikaa 5-akselinen reitti poistaa.

Jokainen 3-akselin asetus sisältää osan irrottamisen, puhdistamisen, uudelleenasemoinnin, uudelleenkiinnityksen ja uudelleenmittauksen, mikä lisää käsittelyaikaa, koneen seisokkeja ja toleranssikertymäriskiä²³. Kun nämä kustannukset laskevat tarpeeksi, korkeampi hinta voi tasaantua; kun ne eivät laske, alhaisempi 3-akselin hinta voittaa²⁹.

Ohjelmointi on vastapaino. Monimutkainen 5-akselityö kantaa todellista CAM-, simulointi- ja koekäyttökustannusta, ja yksinkertaisempi osa, joka on suunniteltu kahteen 3-akselin asetukseen, voi olla halvempi kuin monimutkainen 5-akseliosa, jolla on huono pääsy²³.

Volyymi leikkaa toiseen suuntaan yksinkertaisissa osissa: yksinkertaisten prismattisten osien suurvolyymit on kuvattu taloudellisemmiksi 3-akselilla, kun taas monimutkaisten osien pienet ja keskisuuret volyymit ovat alue, jossa 5-akseli vähentää asetusaikaa ja lisää toistettavuutta⁴. Mikään tämän aineiston lähde ei osoita numeerista nollakohtavolyymiä, joten vertailu on tehtävä todellisella tarjouksella, ei säännöllä.

Toimitusaika: asetusvähennys monimutkaisissa osissa, ei yleinen nopeusetu

5-akselin toimitusaikaetu tulee samasta paikasta kuin kustannusetu: vähemmän asetuksia monimutkaisessa geometriassa. Useita pintoja voidaan työstää yhdessä asetuksessa, mikä vähentää asetusaikaa ja ihmiskäyttöä monimutkaisissa osissa⁴.

Yksinkertaisessa osassa sama lähde huomauttaa, että 3-akselin asetus voi itse asiassa olla nopeampi⁴. Koneaika on vain osa kokonaiskuvaa.

Työkalun valmistus, materiaalin hankinta, jonotusaika, jälkikäsittely, dokumentaatio, toimitus ja uudelleentyöstö lisäävät kaikkia toimitusaikaa, eikä mikään niistä muutu koneakselien määrän mukaan³⁰. Siksi 5-akselireitti voi lyhentää monimutkaisen osan työstöosuutta ja silti juurikaan liikuttaa luvattua toimituspäivää.

Mikään tämän aineiston lähde ei anna tarjottua 3-akselin versus 5-akselin toimitusaikaa vertailukelpoiselle osalle, joten käsittele mitä tahansa akseleihin perustuvaa toimitusaikavaatimusta tarjouksessa eriteltävänä kohteena, ei hyväksyttävänä.

Mitä toimittajassa on varmistettava ennen 5-akselityön myöntämistä

Tarkkuustyölle nimetyt kvalifiointitarkistukset ovat laatusertifiointi ja se tarkastuslaitteisto, jota paja todellisuudessa käyttää, ei koneen akselimäärä.

Missä kustannusluvut eriävät

Lähteet ovat yhtä mieltä siitä, että 5-akselin tuntihinnat ovat 3-akselin hintoja korkeammat, ja eriävät siitä, mitä se tekee kokonaisuudelle. Alla olevat rivit pitävät molemmat kannat näkyvillä; viimeinen sarake kertoo, minkä puolen tarjouksesta on varmistettava.

What the sources do not establish

• Mikään lähde ei anna 5-akselikoneen tuntihintalukua eikä CAM-ohjelmiston tai postprosessorin kustannusta.
• Mikään lähde ei anna numeerista tuotantovolyymiä tai eräkoon nollakohtaa 3-akselin ja 5-akselin välillä.
• Mikään lähde ei anna tarjottua 3-akselin versus 5-akselin toimitusaikaa vertailukelpoiselle osalle.
• Mikään lähde ei anna pintalaadun Ra/Rz-arvoja, joita ei voi saavuttaa uudelleenasemoinnilla 3-akselilla.
• Hallitseva standardi tai auktoritatiivinen tekninen lähde, joka määrittää, milloin 5-akseli on pakollinen, puuttuu.
• EDM:tä, taontaa ja lisäainevalmistusta tapoina 5-akselin välttämiseksi ei käsitellä olennaisesti.
• NADCAP-akkreditointia ja 5-akselikoneiden tarkkuusmäärittelyjä ei käsitellä.
• Toimittajasertifiointeja, konemääriä ja toimitusaikavaatimuksia lähteissä ei ole varmennettu itsenäisesti.