Як багатоосьові центри ЧПУ-токарної обробки підвищують продуктивність і точність

Досягнення вищої точності завдяки багатовісній обробці за одну установку

Виконання жорстких вимог до допусків у високоточному виробництві

Сучасні галузі, такі як аерокосмічна промисловість і виробництво медичних пристроїв, вимагають допусків менше ніж 0,001 мм — цей рівень можна досягти лише за допомогою багатовісних токарних центрів з ЧПК. Ці системи зберігають позиційну точність при обробці складних геометричних форм, усуваючи помилки ручного переустановлення, властиві традиційним 3-вісним процесам, забезпечуючи стабільну точність на вигнутих поверхнях та глибоких порожнинах.

Зменшення накопичених похибок за рахунок мінімізації обробки та переустановки

У традиційному обробленні кожного разу, коли деталі переміщаються між операціями, існує ризик невідповідності положення, що сягає приблизно 0,005 мм, згідно з останніми даними галузі. Тут на допомогу приходять багатовісні верстати. Ці системи виконують близько 95% усіх операцій, тоді як деталь надійно закріплена, що забезпечує сталість важливих вимірювань протягом усього процесу. Згідно з фактичними даними виробничих ділянок, виробники помітили, що після переходу зі стандартних конфігурацій на 5 або навіть 6 вісей точність форми значно покращується. Рівень похибок знижується приблизно на дві третини порівняно з випадками, коли використовуються кілька окремих операцій обробки. Це суттєво впливає на якість виробництва, особливо для складних компонентів, де найвища точність має першорядне значення.

Дослідження випадку: Виробництво авіаційних компонентів з допуском менше 0,001 мм за допомогою 6-вісного токарного центру з ЧПК

Один із провідних учасників у виробництві авіаційної техніки скоротив цикл виготовлення корпусів турбін приблизно на 40%, коли перейшов на використання 6-вісних токарних обробних центрів. Ці сучасні верстати обробляють складні вигнуті паливні форсунки з надзвичайною точністю — близько 0,0008 мм на 78 різних ущільнювальних ділянках. Такий рівень контролю повністю усунув необхідність будь-якої додаткової шліфувальної обробки, і кожна деталь проходила перевірку якості з першої спроби. Справжньою причиною ефективності цієї системи є те, що весь процес виконується протягом двох годин після затиснення деталі. Такий швидкий цикл допомагає уникнути проблем із накопиченням тепла, що зазвичай виникає під час тривалого виробництва, що може деформувати компоненти й призводити до дорогочасного переділу.

Підвищення продуктивності за рахунок скорочення часу на налагодження та перерв у робочому процесі

Менше операцій налагодження завдяки 5-вісним можливостям і живим інструментам у токарних обробних центрах

Найновіші 5-вісні центри з ЧПК можуть виготовляти складні деталі під різними кутами за один раз, тому немає потреби постійно зупинятися та вручну переміщувати частини. Ці верстати оснащені вбудованими живими інструментами, що дозволяють їм виконувати такі операції, як фрезерування та свердління, одночасно з основним процесом різання. Останній звіт про обробку на верстатах з ЧПК за 2024 рік показав досить вражаючі результати. Підприємства, які перейшли на ці сучасні системи, зафіксували скорочення часу на налагодження від 40 до майже 60 відсотків у порівнянні зі старими 3-вісними верстатами. Що ще краще? Їм вдалося підтримувати надзвичайно вузький допуск ±0,005 мм протягом усього процесу. Така ефективність має велике значення в умовах виробництва, де кожна хвилина має значення.

Кількісні переваги: скорочення циклу та термінів виготовлення до 50% у автомобільній галузі

Виробники автозапчастин помічають зростання циклів виробництва на 45–50% для масових деталей, таких як корпуси турбонагнітачів і штовхачі трансмісій, коли використовуються багатоосьові токарні верстати з ЧПК. Справжня вигода полягає у скороченні кількості операцій з обробки деталей під час виробництва, що економить приблизно 12–18 хвилин простою між переналагодженнями, а також запобігає виникненню проблем з вирівнюванням, які накопичуються з часом. Один із великих постачальників недавно скоротив час виготовлення деталей електромоторів майже вдвічі після впровадження сучасних 7-осьових токарно-фрезерних комплексів із автоматичними змінниками палет. Це цілком логічно, адже кожна збережена хвилина має значення, коли щомісяця з конвеєра виходить тисячі одиниць продукції.

Поєднання початкових інвестицій із довгостроковою ефективністю та рентабельністю

Хоча багатовісні системи ЧПК мають початкову вартість на 20–35% вищу, ніж у традиційних моделей, більшість виробників окупають інвестиції протягом 18–24 місяців завдяки помітному підвищенню ефективності:

• на 30–40% нижчі витрати на оплату праці на один виріб
• скорочення відходів на 15–25% завдяки зменшенню кількості переналадок
• переналагодження на 80–90% швидше для партій із змішаного виробництва

Експлуатаційна гнучкість сучасних токарних центрів також забезпечує довготривалу придатність виробничих ліній, що робить їх ідеальними для змінних вимог у виробництві електромобілів та прецизійної робототехніки.

Можливість виготовлення складних геометрій без додаткових операцій

Виготовлення складних конструкцій деталей за один цикл на сучасному токарному центрі

Багатовісні токарні центри з ЧПК можуть обробляти найрізноманітніші елементи деталей, такі як гелікоїдальні траєкторії та складні піднутрення, безпосередньо за один цикл операції. Це означає, що більше не потрібні додаткові етапи чи вторинні процеси після початкового різання. Згідно з дослідженням минулого року, приблизно 89 відсотків підприємств, які перейшли на 5-вісні верстати, зафіксували зниження витрат на доробку на 30–60 відсотків. Чому? Тому що ці системи одночасно позиціонують інструменти під час різання, що усуває проблеми зі співвісністю, які часто виникають при виконанні кількох окремих етапів у традиційних технологічних процесах.

Переваги багатовісної обробки для медичних, оборонних та високонадійних компонентів

Багатовісні системи стали обов'язковими для регульованих галузей промисловості, коли йдеться про обробку таких виробів, як титанові імпланти для хребта, де точність позиціонування має бути меншою за 0,005 мм, або виготовлення артилерійських компонентів, що потребують надтонкої обробки поверхні на рівні мікронів. Звіти з виробничих цехів свідчать про значні покращення: багато провідних виробників фіксують прискорення процесу кваліфікації деталей для оборонних технологій приблизно на 40%, оскільки працівникам тепер не потрібно так часто переміщати деталі між фрезерними та токарними станками. Зокрема для медичних пристроїв така інтегрована конфігурація дійсно допомагає зменшити проблеми забруднення, адже немає необхідності передавати заготовки між різними ділянками механічної обробки, що може завести небажані частинки в чутливі застосування.

Тренд: Зростаючий попит на органічні та асиметричні форми в прецизійному машинобудуванні

Розробники авіаційної та космічної техніки тепер вказують на 78% більше лопатей турбін з урахуванням рідинно-дynamічних характеристик, які вимагають поверхонь у форматі неоднорідних раціональних B-сплайнів (NURBS), тоді як корпуси акумуляторів електромобілів все частіше використовують решітчасті структури, оптимізовані за топологією. Сучасні токарні центри вирішують ці завдання за рахунок швидкостей шпінделя понад 12 000 об/хв та радіального доступу до інструменту, забезпечуючи товщину стінок менше 0,3 мм без додаткових операцій з їхнього зменшення.

Комплексна обробка: поєднання токарної, фрезерної та свердлильної операцій на одній платформі

Максимізація продуктивності за допомогою багатофункціональних токарних центрів

Найновіші багатоосьові токарні центри поєднують токарну обробку, фрезерування та свердління в одному пристрої, що усуває багато проблем, створених застарілими системами з кількома верстатами. Згідно з даними галузі за 2023 рік, виробники тепер можуть виконати приблизно 85–95 відсотків операцій з деталей лише за одну операцію. Аналізуючи те, що доступно через сервіс Thomas Supplier Discovery, ми бачимо, що ці 5-осьові системи дозволяють підприємствам виконувати контурне фрезерування одночасно з високоточною токарною обробкою. Деякі практичні випробування компонентів коробки передач показали скорочення циклу обробки аж на 40%. Така ефективність має велике значення для виробничих підприємств, які прагнуть залишатися конкурентоспроможними.

Усунення переміщень між верстатами для зменшення помилок і простоїв

Переміщення деталей з одного верстата на інший може серйозно порушити точність позиціонування та забирає близько 12–18 хвилин на кожну операцію, згідно з дослідженням Phas.io за 2024 рік. У сучасних токарних центрів з ЧПК є живі інструменти та допоміжні шпінделя, вбудовані безпосередньо в конструкцію, що забезпечує точність позиціонування на рівні приблизно ±0,005 міліметра, навіть коли кілька операцій виконуються послідовно. Ці системи працюють за принципом безперервного процесу, запобігаючи накопиченню похибок з часом. Вони особливо ефективні для виготовлення складних деталей без зупинок — наприклад, корпусів гідравлічних клапанів або турбінних валів, де найвища точність потрібна протягом усього виробничого циклу.

Дослідження випадку: багатоосьові швейцарського типу верстати, які виготовляють повністю готові хірургічні інструменти за одну установку

Одна європейська компанія, яка виробляє медичні пристрої, недавно досягла вражаючого показника першого проходу 98%, коли виготовляла крихітні титанові гвинти для кісток із вбудованими шестигранними приводами та різьбовими кінцями. Це було досягнуто за допомогою сучасних 7-вісних свердловинних верстатів з ЧПУ. Що робить ці верстати такими особливими? Вони мають функцію фрезерування по осі Y, а також протиточні шпінделя, які виконують усі операції від початку до кінця. Усі 23 різні виробничі етапи виконуються загалом лише за 11 хвилин. Це значно скорочує час виробництва — приблизно на дві третини швидше, ніж раніше, коли використовувалися кілька окремих верстатів.

Розділ запитань та відповідей

Що таке багатовісні токарні центри з ЧПУ?

Багатовісні токарні центри з ЧПУ — це передові системи обробки, які можуть виконувати різні операції, такі як токарна обробка, фрезерування та свердління, за одну установку. Ці верстати оснащені кількома осями для підвищеної точності та здатності обробляти складні геометричні форми.

Як багатовісні верстати зменшують похибки у виробництві?

Багатовісні верстати зменшують похибки за рахунок мінімізації ручного обслуговування та переустановки деталей, що є поширеними причинами невідповідності та неточності в традиційних процесах обробки. Це забезпечує кращу узгодженість і точність, особливо для складних компонентів.

Які галузі найбільше виграють від багатовісної CNC-обробки?

Галузі, такі як авіаційно-космічна промисловість, виробництво медичних приладів, автомобілебудування, оборонна галузь та прецизійне машинобудування, отримують суттєві переваги від багатовісної CNC-обробки завдяки її здатності відповідати високим вимогам до точності та ефективно виготовляти складні компоненти.

Чи є економічні переваги використання багатовісних CNC-систем?

Хоча багатовісні CNC-системи мають вищу первинну вартість, вони забезпечують довгострокову економію за рахунок зниження витрат на робочу силу, рівня браку та часу на налагодження. Більшість виробників можуть окупити свої витрати протягом 18–24 місяців завдяки цим ефективним удосконаленням.