Bagaimana mesin CNC 4-sumbu dan 5-sumbu dapat menghasilkan bagian-bagian yang kompleks

Pemesinan CNC telah mengubah dunia manufaktur. Sementara mesin penggilingan — perangkat yang menggunakan pemotong putar untuk memotong material dari “benda kerja” yang tidak berbentuk — telah ada sejak abad kesembilan belas, munculnya teknologi CNC (kontrol numerik komputer) pada pertengahan abad kedua puluh telah membuat pemesinan jauh lebih cepat dan lebih banyak lagi. akurat.

Mesin CNC saat ini, yang menggunakan komputer untuk mengontrol pergerakan pemotong dan/atau meja, adalah peralatan yang sangat canggih yang memungkinkan produsen membuat komponen kompleks dengan toleransi yang sangat rendah.

Namun, dengan semua opsi pemesinan CNC yang berbeda di luar sana, mungkin sulit untuk mengetahui dari mana harus memulai. Bagian yang berbeda memerlukan proses pemesinan yang berbeda tergantung pada bentuk, ukuran, jumlah, dan tujuan akhirnya, jadi memilih proses CNC yang tepat bukanlah tugas yang mudah.

Salah satu pertanyaan terbesar bagi perusahaan yang menggunakan mesin CNC menyangkut jumlah sumbu yang ditawarkan oleh mesin. Mesin 3-sumbu, 4-sumbu, dan 5-sumbu semuanya sering digunakan, tetapi apa perbedaan praktis di antara keduanya? Dan yang lebih penting, mana yang harus Anda gunakan untuk bagian Anda?

Apa yang dimaksud dengan “sumbu” mesin CNC?

Mendapatkan kepala Anda di sekitar beberapa "sumbu" permesinan dapat membingungkan - dan untuk alasan yang bagus.

Konsepnya membingungkan karena, secara intuitif, tampaknya tiga sumbu dapat mencakup semua bentuk yang mungkin. Dengan memiliki pemotong yang dapat bergerak sepanjang sumbu X, Y dan Z (samping ke samping, bolak-balik, atas dan bawah), sebuah mesin harus dapat memotong benda kerja di sembarang titik di permukaannya. Dengan mengorientasikan ulang benda kerja di atas meja secara manual pada interval tertentu (membuat "pengaturan" baru), operator mesin juga dapat mengizinkan pahat pemotong mengakses bagian mana pun dari benda kerja.

Tetapi meskipun banyak mesin CNC hanya menggunakan tiga sumbu, dan meskipun jenis mesin CNC tiga sumbu yang dijelaskan di atas dapat mencukupi untuk banyak proyek, ada juga sumbu lain yang dapat dimanfaatkan.

Sumbu tambahan ini adalah hasil dari rotasi satu atau dua sumbu X, Y dan Z, dengan mempertimbangkan tidak hanya posisi, tetapi juga orientasi. Secara praktis, sumbu ini dapat dimanfaatkan dengan memutar pahat atau memiringkan meja yang menahan benda kerja.

 

Mengapa mesin CNC 4-sumbu dan 5-sumbu berguna?

Memiliki mesin CNC dengan sumbu tambahan ini memberikan banyak keuntungan. Karena mereka dapat memotong benda kerja dari sudut yang berbeda, mesin 4 sumbu dan 5 sumbu dapat menyelesaikan bagian dalam jangka waktu yang lebih singkat, dengan lebih sedikit kebutuhan untuk beberapa pengaturan. Ini memiliki manfaat langsung untuk menghilangkan keselarasan yang salah — risiko setiap kali benda kerja harus diorientasikan ulang secara manual untuk pengaturan baru.

Manfaat terkait lainnya dari pemesinan multi-sumbu adalah cara menghilangkan kebutuhan akan perlengkapan yang rumit, umumnya diperlukan untuk menahan suku cadang pada tempatnya pada mesin 3-sumbu.

Namun, dari sudut pandang klien, keuntungan terbesar dari mesin CNC 4-sumbu dan 5-sumbu adalah bagaimana ia dapat menghasilkan bentuk yang sangat kompleks dengan standar yang sangat tinggi. Dengan sumbu ekstra, alat berat dapat bergerak dalam lengkungan dan sudut baru dengan jangkauan dan fleksibilitas yang lebih besar. Hal ini pada akhirnya menghasilkan kemampuan untuk menciptakan berbagai geometri yang tidak biasa.

Selain itu, dengan memiliki mesin yang dapat mengarahkan pemotongnya ke sudut mana pun, pekerjaan dapat diprogram untuk memotong benda kerja dengan cara yang paling efisien — datang dari sudut yang akan memberikan kecepatan potong dan penghilangan serpihan yang optimal, sehingga menghasilkan kualitas yang lebih tinggi. bagian yang sudah selesai.

Pengaturan ini juga ideal untuk menghasilkan permukaan berkontur. Dengan mesin 3-sumbu, tepi melengkung membutuhkan beberapa potongan kecil yang bisa memakan waktu lama untuk dilakukan dan yang jarang meninggalkan hasil akhir yang sempurna. Namun dengan mesin multi-sumbu, rotasi bertahap — penyesuaian sumbu keempat atau kelima — dapat menghasilkan kontur yang hampir sempurna dengan hasil akhir yang halus.

Pemesinan 5-sumbu atau 3+2?:Panduan Singkat untuk Menemukan Kesesuaian yang Tepat

Ketika berbicara tentang alat pemotong, salah satu pertimbangan utama yang harus Anda buat adalah memilih berapa banyak sumbu yang sesuai untuk alur kerja Anda. Anda dapat menerima sistem 3-sumbu untuk pekerjaan yang relatif sederhana, tetapi untuk bagian yang lebih kompleks, Anda mungkin memerlukan peningkatan. Di situlah peran mesin 5-sumbu dan 3+2.

Sementara mesin 5-sumbu agak favorit abadi, 3+2 juga memiliki tempat khusus dan menyajikan beberapa keuntungan yang berbeda. 3+2 atau 5-sumbu diindeks (atau salah satu dari berbagai judul alternatifnya) adalah bentuk pemesinan yang telah mendapatkan popularitas di antara toko cetakan dan perusahaan dengan persyaratan cetak yang tidak terlalu rumit.

Jadi mari kita lihat lebih dekat:

Perbedaan Alur Kerja

Perbedaan inti antara kedua teknologi ini terletak pada pemancingan dan pemesinan kontinu versus pemesinan terindeks. Ini berarti bahwa pemesinan 3+2 atau pemesinan “diindeks” 5-sumbu tidak mempertahankan kontak terus menerus antara pahat potong dan benda kerja melalui semua sumbu rotasi. Berlawanan dengan mode pemesinan ini, pemesinan 5-sumbu simultan atau benar menggunakan tiga sumbu linier alat mesin (X, Y dan Z) dan dua sumbu rotasi (A dan B) pada saat yang sama, menghasilkan pemesinan permukaan kontur yang lebih kompleks.

Dalam hal kode, pemesinan 3+2 umumnya juga menggunakan kode-G yang tidak terlalu rumit. Banyak penyedia perangkat lunak pemesinan 5 sumbu menyertakan ketentuan untuk pemesinan 3+2. Namun, pemesinan 3 + 2 menyederhanakan gerakan pahat karena ini secara efektif merupakan mesin tiga sumbu tanpa “memutar dan memutar” kepala spindel untuk menggerakkan pahat.

Apa yang mungkin ingin diingat oleh pengguna adalah bahwa mereka harus mengevaluasi penghindaran tabrakan dan kemampuan simulasi program dari perangkat lunak CAM. Namun, salah satu alasan 3+2 bisa menjadi begitu populer adalah utilitas pemrograman ekstensif yang tersedia yang telah muncul, jadi seharusnya tidak terlalu menjadi rintangan.

Kesamaan

Dalam hal keunggulan umum, keduanya menghadirkan stabilitas dimensi karena pengaturan yang lebih sedikit dan penyelesaian permukaan yang lebih baik menggunakan perkakas yang lebih pendek. Proses 3+2 menggunakan kontrol 3-sumbu yang sama untuk proses penggilingan, tetapi meja pemesinan dapat diorientasikan kembali dan diputar dalam dua arah tambahan. Akibatnya, objek mesin dapat diproses dari semua sisi, mengurangi kebutuhan untuk set up dan memotong biaya keseluruhan. Waktu siklus yang lebih rendah juga mengurangi biaya selama pengoperasian untuk kedua teknologi tersebut.

Seperti yang bisa ditebak siapa pun, memproses suku cadang dari kelima sisi menggunakan satu penyiapan memerlukan lebih sedikit persiapan, dan mendapat manfaat dari waktu tunggu yang jauh lebih singkat saat beroperasi dengan akurasi yang lebih baik dan menghilangkan kebutuhan untuk memindahkan objek Anda dari satu peralatan ke peralatan lainnya.

Aplikasi Tertentu

Pemesinan 5-sumbu dapat memberikan produk akhir yang lebih kompleks secara keseluruhan, tetapi ada cara tertentu yang menonjolkan sumbu 3+2. Pemesinan sumbu 3+2 sangat bagus untuk suku cadang tanpa memerlukan kontrol kontur ekstrem seperti jig, perlengkapan, rumah, dan komponen sejenis lainnya. Jika Anda perlu membuat desain dengan fitur yang sangat halus, pemesinan 5 sumbu yang sebenarnya mungkin yang terbaik untuk Anda.

Pemesinan 5-sumbu sangat berguna untuk suku cadang otomotif, kedirgantaraan, atau medis karena peningkatan kualitas dan penyelesaian yang diberikannya. Sederhananya, toleransi yang lebih ketat dan geometri yang lebih kompleks lebih sesuai untuk pemesinan 5-sumbu. Namun, ini bukan akhir dari diskusi. Seperti yang telah disebutkan, sebelumnya ada beberapa manfaat berbeda dari pemesinan sumbu 3+2 yang dapat membuatnya lebih diinginkan.

Untuk satu hal, ini lebih murah daripada pemesinan 5-sumbu. Aplikasi umum untuk operasi 3 + 2 termasuk pengasaran dan teknik pemesinan kecepatan tinggi agresif lainnya. Panjang pahat yang lebih pendek juga memungkinkan pemotongan di rongga dan dinding curam, kemampuan yang sangat cocok untuk pembuatan cetakan dan aplikasi benda kerja lainnya yang melibatkan kurva atau bentuk tabung miring. Dibandingkan dengan pemesinan 3-sumbu konvensional, pemesinan 3+2 menggunakan pahat potong yang lebih pendek dan kaku yang dapat dimiringkan ke permukaan kerja untuk pengumpanan dan kecepatan yang lebih cepat. . Ini juga mewujudkan banyak keuntungan dari pemesinan 5-sumbu tanpa label harga yang lebih tinggi, meskipun mesin 5-sumbu telah menempuh perjalanan jauh dalam hal harga dalam beberapa tahun terakhir.

Dalam kasus tertentu kedua teknologi dapat digunakan bersama-sama. Misalnya, pemesinan 3 + 2 dapat diterapkan untuk operasi pengasaran, dan ditindaklanjuti dengan pemesinan lima sumbu simultan untuk operasi penyelesaian. Karena panjang pahat yang lebih pendek yang diizinkan oleh 3 + 2, ini cocok untuk teknik pemesinan kecepatan tinggi yang lebih agresif seperti ini. Mesin sumbu 3+2 juga dapat secara efektif melakukan pemesinan istirahat dalam banyak kasus.

Pada saat yang sama, sistem dan pengaturan 3+2 tidak boleh dianggap sebagai pengganti pemesinan lima sumbu secara simultan. Ada geometri tertentu yang mutlak membutuhkan sistem 5-sumbu, seperti end mill berhidung datar untuk menghasilkan sudut tajam di rongga. Karena pemesinan 3+2 umumnya menggunakan end mill berhidung bola yang serupa dengan yang ada pada pemesinan 3-sumbu, pengaturan ini dapat berupa penurunan versi. Berbagai mode pemotongan lainnya menggunakan alat pemotong dengan kerucut, lolipop, atau geometri khusus lainnya mungkin memerlukan gerakan lima sumbu penuh untuk mendapatkan hasil yang presisi.

Baik pemesinan sumbu 5-sumbu dan 3+2 memiliki tempat di dalam manufaktur. Ini hanya masalah memilih apa yang paling sesuai dengan alur kerja, tingkat investasi, dan produk akhir seseorang.

Proses mana yang tepat untuk saya?

Karena mesin 4-sumbu dan 5-sumbu dapat menghasilkan suku cadang yang sangat kompleks, mereka sering disukai oleh klien di industri dengan anggaran tinggi dan berisiko tinggi seperti sektor kedirgantaraan. Namun, pengaturan multi-sumbu tidak diperlukan untuk setiap pekerjaan.

Jika biaya adalah prioritas nomor satu, pemesinan 3-sumbu kemungkinan merupakan pilihan terbaik. Mesin 3-sumbu lebih murah untuk dibeli dan membutuhkan lebih sedikit keterampilan untuk mengoperasikannya, sehingga pemesinan 3-sumbu suatu suku cadang cenderung lebih murah daripada salah satu proses yang lebih maju. Dan bahkan jika biaya tidak menjadi masalah, bentuk yang sangat sederhana terkadang lebih baik diserahkan kepada mesin 3-sumbu juga.

Ketika tidak satu pun dari kriteria tersebut berlaku, keputusan menjadi lebih rumit. Dan itulah mengapa sering kali yang terbaik adalah berkonsultasi dengan pakar permesinan CNC untuk mendapatkan saran tentang jenis mesin apa yang sesuai untuk pekerjaan tertentu.

Spesialis pembuatan prototipe 3ERP adalah salah satu perusahaan permesinan CNC terkemuka, dan salah satu nomor pilihan yang dapat menawarkan pemesinan 4-sumbu dan 5-sumbu selain variasi 3-sumbu yang lebih umum. Layanan penggilingan CNC HAAS kami adalah beberapa yang terbaik yang tersedia, dan para insinyur perusahaan memiliki pengalaman bertahun-tahun di lapangan. 3ERP juga menawarkan berbagai macam material, termasuk plastik seperti ABS, Teflon, dan PEEK, serta logam seperti Aluminium, Baja, dan Titanium.

Bicaralah dengan 3ERP tentang kebutuhan pemesinan CNC Anda untuk mengetahui apakah pemesinan 4-sumbu atau 5-sumbu dapat memberikan solusi terbaik untuk proyek Anda.