На нашем заводе внедрен пятиосевой обрабатывающий центр, позволяющий изготавливать сложные детали за один проход.

Обрабатывающий центр интегрирует систему одновременного пятиосевого управления, поддерживаемую высокомоментными поворотными столами. Программное обеспечение CAD/CAM с симуляцией траектории инструмента использовалось для предварительного определения последовательностей резки. Приспособления для удержания заготовок были разработаны для минимизации вибрации и повышения повторяемости.

Проверка процесса основывалась на внутренних производственных испытаниях с использованием образцов из нержавеющей стали 304, алюминия 7075 и титана Ti-6Al-4V. Эталонные показатели были взяты из тестов геометрической точности ISO 230-1 и предыдущих отчетов о производительности в отрасли.

Точность измерялась с помощью координатно-измерительной машины (КИМ, Zeiss Contura). Шероховатость поверхности оценивалась профилометром Mitutoyo. Статистический анализ применял дисперсионный анализ (ANOVA) для сравнения дисперсии по нескольким параметрам резания. Все методы были разработаны для обеспечения полной воспроизводимости.

В таблице 1 сравниваются отклонения допусков положения отверстий при трехосевой и пятиосевой обработке. Пятиосевая установка последовательно достигала допусков в пределах ±5 мкм по сравнению с ±15 мкм для трехосевой обработки.

Таблица 1: Сравнение допусков положения отверстий

Показания профилометра показали значение Ra 0,6 мкм на деталях, обработанных по пяти осям, по сравнению с 1,4 мкм на деталях, обработанных по трем осям, что демонстрирует улучшенную чистоту поверхности благодаря оптимизированной ориентации инструмента.

В среднем время обработки сократилось на 25%, так как было устранено несколько настроек. На рисунке 1 показано сравнительное время обработки для различных типов деталей.

(Рисунок 1: Сравнение времени цикла между трехосевой и пятиосевой обработкой)

Повышение точности объясняется уменьшением переустановок и возможностью поддерживать ориентацию инструмента перпендикулярно режущей поверхности. Улучшенная чистота поверхности является результатом минимизации отклонения инструмента и оптимизированного зацепления.

Испытания были ограничены деталями малого и среднего размера в контролируемых заводских условиях. Требуется дальнейшая проверка для крупносерийного производства и сверхтвердых сплавов.

Внедрение пятиосевых центров позволяет производителям консолидировать рабочие процессы, уменьшить вмешательство человека и добиться более высокой производительности в отраслях, требующих сложных геометрий, таких как лопатки турбин или ортопедические имплантаты.

Исследование подтверждает, что пятиосевые обрабатывающие центры значительно повышают точность размеров, качество поверхности и производительность по сравнению с традиционными трехосевыми процессами. Возможность выполнять сложные геометрии за одну установку уменьшает накопление ошибок и затраты. Будущие исследования должны расшириться в сторону крупномасштабных производственных испытаний и оптимизации адаптивных стратегий траектории инструмента для экзотических материалов.