Czy ta część wymaga obróbki 5-osiowej czy 3-osiowej? Geometria, ustawienia, koszt i czas realizacji

Odpuść obróbkę 5-osiową, gdy każdy element jest osiągalny w jednym lub dwóch pozycjach

Stałe ustawienie na maszynie 3-osiowej nie zmienia położenia ani narzędzia, ani przedmiotu, więc każdy element poza zasięgiem dostępnych pozycji wymaga albo ponownego mocowania, albo maszyny z osią obrotową¹⁵. Jeśli każdy element jest osiągalny w jednym lub dwóch pozycjach, możliwości obrotowe nie wnoszą nic do tej części⁴.

Warunki geometryczne, które źródła konsekwentnie wskazują jako wymagające obróbki 5-osiowej, to elementy pod złożonymi kątami, podcięcia osiągalne tylko z kilku kierunków, płaszczyzny i otwory nieprostopadłe, głębokie kieszenie oraz kanały wirników i łopatek. A także powierzchnie formowane w sposób ciągły, wymagające pochylenia osi narzędzia^13415161930.

Dla części pryzmatycznej, która kończy się w dwóch lub mniejszej liczbie ustawień i nie ma wymagań GD&T przechodzących przez płaszczyzny, obróbka 3-osiowa jest opisywana jako znacznie bardziej opłacalna i szybsza¹⁹.

Sprawdź rysunek techniczny względem tej listy, zanim poprosisz o wycenę w technologii 5-osiowej: jeśli żaden z tych warunków nie występuje, dopłata do obróbki 5-osiowej kupuje możliwość, której część nie używa⁴²².

Wybierz między pozycjonowaniem indeksowanym 3+2 a jednoczesną obróbką 5-osiową

Indeksowane 3+2 blokuje dwie osie obrotowe przed skrawaniem, a następnie obrabia jak maszyna 3-osiowa pod tym kątem, co pozwala osiągnąć otwory pod kątem, kieszenie pochylone i części wielopłaszczyznowe³¹⁵.

Jednoczesna obróbka 5-osiowa porusza wszystkimi pięcioma osiami podczas skrawania i to właśnie sprawia, że stale zakrzywione powierzchnie, łopatki wirników, łopatki turbin i rzeźbione implanty są obrabialne jednym przejściem narzędzia¹⁵¹⁹.

Granica przebiega tam, gdzie oś narzędzia musi się zmieniać, gdy narzędzie jest w styku skrawania: jeśli nie musi, pozycjonowanie indeksowane jest opisywane jako często najbardziej opłacalna droga¹⁵¹⁶. Dla wielu komponentów precyzyjnych 3+2 zapewnia tę samą dokładność wymiarową co jednoczesna obróbka 5-osiowa, przy skróceniu czasu programowania i niższych kosztach wytwarzania¹⁶.

Jeśli wszystkie elementy są osiągalne przez pozycjonowanie indeksowane, ciągły ruch 5-osiowy często daje niewielką wartość dodaną¹⁶. Zapytaj dostawcę, którą z tych dwóch operacji zakłada wycena, bo ta sama maszyna 5-osiowa potrafi wykonać obie³.

Sprawdź, czy tolerancje między płaszczyznami i ciągłość baz odniesienia wymuszają jedno ustawienie

Każde ponowne mocowanie lekko przesuwa bazę odniesienia, więc rysunek, który wiąże dokładność położenia lub profil między kilkoma płaszczyznami, jest powodem, dla którego preferuje się obróbkę 5-osiową w jednym ustawieniu, nawet gdy sama geometria by tego nie wymagała¹⁷¹⁹.

Tam, gdzie dwie lub więcej krytycznych płaszczyzn wymaga spójnej dokładności położenia lub profilu względem baz odniesienia, albo GD&T wiąże ze sobą wiele płaszczyzn, źródła wskazują na 3+2 lub jednoczesną obróbkę 5-osiową i zalecają strategię jednej bazy odniesienia, aby uniknąć kumulacji błędów przy ponownym mocowaniu¹⁹.

Ciasne tolerancje i gładsze powierzchnie również zyskują na obróbce 5-osiowej, ponieważ narzędzie może utrzymać optymalny kąt skrawania przy mniejszej liczbie ustawień⁴. Droga 3-osiowa przerywa łańcuch baz odniesienia przy każdym ponownym mocowaniu, dlatego wyceny wieloustawieniowe mają trudność z spełnieniem wymagań między płaszczyznami¹⁷²².

Zanim udostępnisz rysunek, oznacz, które tolerancje faktycznie przechodzą przez płaszczyzny; to one, a nie liczba elementów, decydują, czy wieloustawieniowa wycena 3-osiowa utrzyma wymagania części¹⁹.

Policz pozycje, których wymaga droga 3-osiowa, i wycenij ciężar ustawień

Więcej pozycji oznacza więcej oprzyrządowania, więcej ponownych mocowań i więcej kontroli międzyoperacyjnej, a to są koszty, z którymi porównuje się wyższą stawkę godzinową maszyny 5-osiowej¹⁷²²²³. Policz je, zanim zaczniesz porównywać stawki za maszyny.

• ✓Wypisz każdą płaszczyznę z obrobionym elementem oraz pozycję potrzebną, by go osiągnąć.
• ✓Policz ustawienia, których wymagałaby droga 3-osiowa; jedno źródło podaje cztery ustawienia dla złożonej części.
• ✓Dolicz wykonanie oprzyrządowania i czas ponownego mocowania do każdego dodatkowego ustawienia.
• ✓Dolicz kontrolę międzyoperacyjną po każdym ponownym mocowaniu tam, gdzie obowiązują tolerancje między płaszczyznami.
• ✓Porównuj całkowity koszt części, a nie stawki godzinowe maszyn, między obiema drogami.

Oceń, czy wielkość serii i złożoność sytuują część tam, gdzie łączny koszt obróbki 5-osiowej może wygrać

Stawki godzinowe za obróbkę 5-osiową są podawane jako wyższe niż za 3-osiową, ale dla części złożonych mniejsza liczba ustawień, mniej oprzyrządowania i mniej odpadu mogą to zrekompensować^3222324. Wielkoseryjna produkcja prostych części sprzyja obróbce 3-osiowej, która utrzymuje krótkie czasy cyklu i pozwala uniknąć zaawansowanego oprogramowania CAM i wysoko wyspecjalizowanych operatorów⁴²².

Złożone części w seriach małych i średnich sprzyjają obróbce 5-osiowej, która skraca czas ustawień i zwiększa powtarzalność⁴²². Punkt opłacalności zależy od konkretnej geometrii i wielkości produkcji, a żadne źródło nie podaje liczbowego progu²².

Poproś dostawcę o wycenę obu dróg na tym samym rysunku i dla tej samej ilości, a potem porównuj sumy, a nie stawki³.

Oceń, czy obróbka 5-osiowa skraca czy wydłuża oferowany czas realizacji

Mniejsza liczba ustawień skraca obsługę i czas przezbrojeń przy częściach złożonych, ale czas realizacji kształtują także wykonanie narzędzi i oprzyrządowania, zaopatrzenie w materiał, czas oczekiwania w kolejce, obróbka wykańczająca i poprawki⁴⁵²⁸. Warsztat dysponujący wyłącznie maszynami 3-osiowymi potrzebowałby wielu ustawień z dedykowanym oprzyrządowaniem, co wydłuża programowanie, ustawianie i cały czas produkcji²⁸.

Dla prostej części ustawienie na maszynie 3-osiowej może być w rzeczywistości szybsze niż na maszynie 5-osiowej⁴. Czas maszynowy to tylko część czasu realizacji, więc krótszy cykl sam w sobie nie skraca wyceny⁵.

Porównując czasy realizacji, poproś dostawcę o rozbicie wyceny na programowanie, wykonanie oprzyrządowania, obróbkę, wykańczanie i kontrolę oraz o podanie zakładanej pozycji w kolejce⁵²⁸.

Sprawdź, czy alternatywny proces usuwa wymóg obróbki 5-osiowej

Indeksowane 3+2 to podstawowa alternatywa, która może usunąć potrzebę jednoczesnej obróbki 5-osiowej przy elementach pochylonych i wielopłaszczyznowych. Jest też opisywana jako często najbardziej opłacalna droga, gdy nie ma stale zakrzywionych powierzchni³¹⁵¹⁶.

Odlewanie i wtrysk metali (MIM) to inna droga, z własnym profilem tolerancji, wielkości serii i czasu realizacji, a dograwanie detali jest powszechne przy elementach o ciasnych tolerancjach²⁹. Ważniejsze pytanie brzmi, czy część w ogóle potrzebuje obróbki 5-osiowej, czy 3-osiowa lub 3+2 może osiągnąć wymagany rezultat taniej³⁰.

Jeśli twoja część ma otwory pod kątem lub płaszczyzny nieprostopadłe, ale bez ciągłej krzywizny, poproś o wycenę w technologii 3+2, zanim zdecydujesz się na jednoczesną obróbkę 5-osiową¹⁵¹⁶.

Sprawdź, czy dostawca obróbki 5-osiowej potrafi certyfikować i skontrolować wykonanie

Deklaracja możliwości to nie dowód, że warsztat potrafi udokumentować część. Poniższe punkty obejmują dokumentację stojącą za wyceną obróbki 5-osiowej.

• ✓Zapytaj, jakie certyfikaty posiada warsztat, na przykład ISO 9001 lub AS9100D, jeśli część ich wymaga.
• ✓Zapytaj, czy rejestracja ITAR dotyczy twojego rysunku i kto będzie miał dostęp do danych.
• ✓Zażądaj pakietu inspekcji pierwszej sztuki (FAI) dla nowej części, zmienionej rewizji, zmienionego materiału lub nowego oprzyrządowania.
• ✓Określ, które elementy wymagają pomiaru na maszynie pomiarowej (CMM), a które można kontrolować wybierkowo.
• ✓Potwierdź, jakie zapisy z kontroli otrzymasz, zanim materiał zostanie skrawany.

Miejsca, w których źródła różnią się co do kosztów obróbki 5-osiowej

Oba poniższe stanowiska są raportowane, a źródła nie rozstrzygają, które dotyczy twojej części. Ostatnia kolumna mówi, co należy zweryfikować.

Czego źródła nie potwierdzają

• Żadne źródło nie podaje ilościowego progu geometrycznego (kąta, głębokości podcięcia lub współczynnika wydłużenia), przy którym obróbka 3-osiowa staje się niemożliwa.
• Żadne źródło nie podaje konkretnych wartości tolerancji ani Ra/Rz, których nie da się spełnić przez ponowne pozycjonowanie na maszynie 3-osiowej.
• Żadne źródło nie podaje liczbowego punktu opłacalności wielkości produkcji lub wielkości partii dla obróbki 5-osiowej względem 3-osiowej.
• Żadne źródło nie podaje bezwzględnych stawek godzinowych maszyn ani kosztów programowania i ustawień dla obróbki 3-osiowej względem 5-osiowej.
• Żadne źródło nie podaje porównania oferowanych czasów realizacji obróbki 3-osiowej i 5-osiowej obejmującego programowanie, wykonanie oprzyrządowania, dostępność maszyn i czas oczekiwania w kolejce.
• Żadne źródło nie porównuje obróbki elektroerozyjnej (EDM), kucia ani wytwarzania przyrostowego jako alternatyw dla obróbki 5-osiowej.
• Żadne źródło nie podaje specyfikacji dokładności ani tolerancji maszyn 5-osiowych, ani wymagań NADCAP.
• Żadne źródło nie daje ogólnej reguły na policzenie wymaganych pozycji części dla dowolnej części.