Memilih Mesin Frais CNC 5-Axis yang Tepat untuk Produksi Cetakan

Di masa lalu, mesin frais CNC 5-axis dibangun dan dipasarkan untuk domain produsen penerbang dan pembangkit listrik. Namun, adopsi pusat pemesinan 5-axis telah meningkat untuk pembuat cetakan dalam beberapa tahun terakhir. Jadi, apa yang harus Anda cari saat membeli mesin frais CNC 5-axis untuk pembuatan cetakan?

Keuntungan CNC 5-Axis

Ada banyak keuntungan dari penerapan pemesinan 5-axis untuk pembuatan cetakan, beberapa yang lebih umum adalah:

Gunakan Lebih Sedikit Setup

Pemesinan 5-axis memungkinkan frais bentuk kompleks dengan satu setup versus beberapa setup untuk menyesuaikan mesin, spindle, dan tooling. Ini menyegerakan toleransi antara fitur, terutama untuk lubang atau fitur yang pada sudut majemuk.

Ini juga dapat mengurangi waktu setup keseluruhan. Reorientasi cepat mesin memakan waktu beberapa detik sambil beralih setup dapat memakan waktu yang jauh lebih lama – dalam hitungan jam tergantung pada kompleksitas dan persyaratan bagian. Mesin 5-axis dapat menghemat waktu berharga, mengurangi waktu pekerja dan memenangkan lebih banyak bisnis untuk Anda.

Finishing dengan Alat yang Lebih Pendek

Kemampuan 5-axis penuh dapat memiringkan sumbu alat di sekitar bagian, memungkinkan alat yang lebih pendek dan rasio L/D (panjang ke diameter) yang lebih kecil. Ini membantu mengurangi getaran dan defleksi alat untuk memberikan finishing permukaan yang superior.

Fres Area yang Dalam

Seringkali area dalam bagian yang sulit dicapai secara lurus dari sumbu Z dapat difres dengan memutar sumbu alat dan melakukan operasi 3+2 atau 5-axis simultan.

Hemat Waktu dan Uang

Penggunaan alat yang lebih pendek sering memungkinkan laju pengiriman yang lebih cepat karena defleksi dan getaran yang dikurangi. Pemesinan CNC 5-axis pada area dalam dan tulang dapat mengurangi kebutuhan akan operasi EDM yang lebih lambat, mengurangi waktu pengiriman. Bersama-sama mereka menghemat waktu dan uang dalam pembuatan cetakan.

Secara keseluruhan, pemesinan 5-axis dapat membantu Anda memberikan bagian superior dengan toleransi yang lebih ketat di seluruh fitur kunci dalam waktu lebih singkat, sehingga bisnis Anda dapat tetap bersaing.

3+2 versus 5-Axis Simultan

Saat membahas pemesinan 5-axis, penting untuk membedakan perbedaan antara pemesinan 3+2 axis dan pemesinan 5-axis simultan. Secara umum, mesin frais CNC 5-axis akan memiliki tiga sumbu linier: X, Y, dan Z. Mereka juga akan memiliki dua sumbu rotasi, baik A&B, A&C, atau B&C. Sumbu rotasi sesuai dengan sumbu linier. Misalnya, sumbu rotasi A berputar di sekitar sumbu linier X. Sumbu B berputar di sekitar Y, dan sumbu C berputar di sekitar Z. Sebagian besar mesin frais 5-axis yang digunakan dalam pembuatan cetakan adalah konfigurasi A&C atau B&C.

Pemesinan 3+2 Axis

Mesin memutar ke posisi, menggunakan dua sumbu rotasi, kemudian melakukan pemotongan 3-axis tradisional. Ini memutar pertama, kemudian memotong, tetapi tidak pada saat yang sama. Bayangkan ini sebagai mengatur vektor alat untuk bidang kerja sementara dan melakukan pemotongan 3-axis dari sana. Karena Anda menetapkan bidang kerja, siklus terpadu tradisional, seperti bor, biasanya dapat digunakan selama pemesinan 3+2 axis.

Pemesinan 3+2 axis memiliki keuntungan pemrograman yang lebih sederhana. Fusion 360 membuat operasi 3+2 sangat mudah—hanya ada kotak centang dalam setiap operasi frais yang memungkinkan Anda memutar ulang alat menggunakan pilihan geometri cepat, pegangan grafis, atau menyelaraskan dengan tampilan saat ini. Pendekatan pemrograman yang efisien ini memudahkan untuk mendapatkan yang terbaik dari mesin Anda.

Pemesinan 5-Axis Simultan

Dalam mode ini, sumbu rotasi dapat digunakan pada saat yang sama dengan sumbu linier. Artinya, semua lima sumbu dapat digunakan secara simultan. Memutar dan memfres pada saat yang sama. Gerakan berkelanjutan berarti alat tetap berkontak dengan bagian dan mungkin memiliki lebih sedikit penarikan atau area yang perlu dicampur.

Fusion 360 juga menawarkan operasi 5-axis simultan untuk meningkatkan kapasitas Anda untuk bagian kompleks dan menggunakan mesin Anda dengan potensi penuhnya.

Penting untuk dicatat bahwa sebagian besar mesin 5-axis sebenarnya melakukan pemesinan 3+2 axis sekitar 80 persen (atau lebih!) dari waktu dalam pembuatan cetakan. Pemesinan simultan disediakan untuk aplikasi unik tertentu—biasanya ketika 3+2 tidak cukup.

Perbedaan Dasar Mesin Frais

Ada banyak gaya desain mesin frais CNC 5-axis yang berbeda. Untuk artikel ini, kita akan menyederhanakannya menjadi dua kelompok utama; meja berputar atau kepala berputar.

Desain meja berputar adalah di mana bagian dipasang pada meja yang berputar, biasanya dengan gerakan sumbu C. Atau meja melakukan rotasi lainnya, seperti dalam kasus trunnion, atau spindle memiliki satu sumbu rotasi untuk menyelesaikan mesin 5-axis.

Desain kepala berputar biasanya menggunakan beberapa knuckle di mana spindle dipasang. Knuckle biasanya memungkinkan dua sumbu rotasi, biasanya A&C atau kadang, tetapi kurang umum, B&C.

Beberapa keuntungan desain meja berputar adalah:

• Kekakuan yang lebih tinggi daripada desain kepala berputar
• Kecepatan dan performa yang lebih besar daripada desain kepala berputar

Beberapa keuntungan desain kepala berputar adalah:

• Lingkup kerja yang lebih besar dan bagian yang lebih berat daripada desain meja berputar
• Keversatan lebih besar dengan pemasang dan banyak bagian daripada desain meja berputar

Tidak peduli konfigurasi yang Anda putuskan untuk digunakan, Fusion 360 memprogram masing-masing dengan cara yang sama untuk menjaga pemrograman tetap sederhana. Kami bahkan menawarkan library post processor yang cepat, gratis, dan sepenuhnya dapat disesuaikan sehingga Anda dapat menyesuaikan G-code Anda dengan kebutuhan Anda dan menyelesaikan bagian dengan benar.

Ukuran Area Kerja

Pertimbangan terbesar saat membeli mesin frais CNC 5-axis adalah ukuran lingkup kerja. Kesalahan umum adalah membeli mesin yang terlalu kecil pada kali pertama.

Seperti dalam pemesinan 3-axis, perjalanan Z mesin penting saat memproses rongga. Anda memerlukan cukup perjalanan Z untuk menempatkan bagian dan alat panjang untuk menarik keluar dari bagian. Kelebihan ruang tambahan dalam mesin 5-axis untuk penarikan alat diperlukan di seluruh bagian Anda.

Saat berbelanja, saat Anda mempertimbangkan mesin 5-axis, pertimbangkan bagian terbesar yang akan Anda gunakan pada mesin, dan tambahkan alat terpanjang Anda ke dimensi di seluruh bagian. Ini akan membantu memastikan Anda membeli mesin dengan ruang kosong yang cukup.

Keterbatasan Sumbu

Saat mempertimbangkan mesin frais 5-axis, pertimbangkan keterbatasan apa pun pada sumbu rotasi. Batas dalam rotasi akan membatasi seberapa banyak bagian yang dapat Anda fres dengan 5-axis. Jika Anda perlu memproses bagian dengan kondisi backdraft, pastikan mesin frais CNC 5-axis Anda memiliki kemampuan rotasi yang cukup untuk menyelesaikannya.

Juga, jika menggunakan mesin frais 5-axis tipikal, cari tahu apakah sumbu C memiliki batas atau tidak. Sumbu C yang tidak terbatas memungkinkan Anda terus memutar bagian saat memprosesnya. Bayangkan benda seperti botol soda. Dengan sumbu C yang berkelanjutan, Anda dapat terus memutar botol saat memprosesnya dari atas ke bawah, area backdraft, dan semuanya.

Mesin dengan batas pada rotasi sumbu C akan terpaksa menarik jauh dari bagian, memutar ulang sumbu, mendekati bagian lagi, dan melanjutkan pemesinan. Gerakan memutar ulang ini dapat membuang waktu pemesinan berharga dengan gerakan di udara hanya karena batasan.

Controller

Tanpa controller mesin frais, yang Anda miliki hanyalah potongan logam besar yang mahal. Tugasnya adalah mengambil data dari encoder pada sumbu linier dan rotasi dan mengontrol apa yang dilakukan motor selanjutnya.

Dalam 5-axis simultan, tidak hanya controller harus menyelaraskan gerakan linier X, Y, dan Z dengan akurat, tetapi juga harus mengelola sumbu rotasi. Ini lebih sulit karena kecepatan meningkat saat komponen bergerak lebih jauh dari pusat rotasi.

Tidak semua controller 5-axis dibuat sama. Beberapa melakukan sinkronisasi lebih baik daripada yang lain—beberapa melambatkan proses pemrosesan saat melakukan 5-axis simultan. Saat membeli mesin frais CNC 5-axis, penting untuk melihat kecepatan realistis yang tersedia dalam mode 5-axis simultan.

Satu hal lain yang harus dipertimbangkan saat membeli mesin frais CNC 5-axis adalah seberapa baik controller menetapkan bidang kerja untuk pemesinan 3+2 axis? Apakah semua siklus terpadu tersedia pada kemiringan apa pun? Apa yang diperlukan dalam output post-processed untuk mengelola hal ini?

Pertimbangan lain adalah apakah controller memiliki cara untuk menetapkan RTCP, Rotation Tool Center Point? Ini adalah di mana controller mengetahui asal bagian dalam hubungan dengan pusat rotasi dan dapat menghitung dengan akurat gerakan yang diperlukan untuk bagian yang diprogram. Beberapa bentuk RTCP (kadang disebut TCPM) biasanya digunakan 5-axis simultan untuk finishing bagian cetakan.

Tool Holding

Saat menggunakan spindle dan tooling berkinerja tinggi, sistem pemegang alat dapat mempengaruhi kekakuan keseluruhan secara positif atau negatif. Beberapa sistem pemegang alat menekan dari luar pemegang dengan tekanan ke dalam. Sistem lain menekan dari dalam pemegang dengan gaya ke luar. Sistem terakhir, memegang dari dalam dengan gaya ke luar, didukung oleh gaya sentrifugal dari rotasi dari spindle berkecepatan tinggi.

Linear Ways

Sebagian besar mesin frais CNC menggunakan ball screw, yang termasuk bearing bola untuk mengurangi gesekan, untuk mengontrol gerakan. Beberapa perkembangan terbaru dalam mesin CNC adalah mengganti motor dan ball screw dengan linear motor. Biaya untuk mesin yang dilengkapi dengan linear motor biasanya akan lebih tinggi. Namun, rata-rata, mereka dapat memberikan tingkat percepatan yang lebih tinggi, presisi yang lebih tinggi, dan operasi yang lebih halus.

Penting untuk dicatat bahwa keuntungan ini dibandingkan dengan mesin frais CNC 5-axis menengah. Mesin frais 5-axis high-end dengan encoder, skala, screw, dan motor yang lebih kuat memberikan kecepatan dan presisi yang sama yang tersedia dari linear motor.

CAD Files

Saat melakukan pemesinan 5-axis, Anda akan ingin mensimulasikan dan memverifikasi program CNC Anda sebelum menjalankannya pada mesin frais. Saat Anda mulai memutar bagian atau kepala, kemungkinan tabrakan mesin dengan bagian meningkat.

Simulasi yang akurat dimulai dengan data 3D CAD yang akurat dari mesin frais CNC 5-axis. Tanpa representasi yang akurat dari mesin, simulasi adalah, pada bestenya, estimasi. Ini termasuk spindle, meja, dan semua bagian yang membuatnya berputar, apa pun gaya itu.

Beberapa vendor mesin menyediakan file CAD dari mesin frais mereka, beberapa mengenakan biaya untuk itu, dan yang lain tidak akan menyediakannya sama sekali. Apakah file CAD disediakan, dibeli, atau Anda mendesainnya sendiri, Anda perlu memverifikasi data 3D terhadap dimensi mesin sebenarnya untuk memastikan mereka akurat.

Menambahkan pemesinan 5-axis ke pembuatan cetakan memiliki banyak keuntungan dan dapat meningkatkan finishing, mengurangi waktu pengiriman, dan mengurangi kebutuhan akan operasi EDM.

Saat mempertimbangkan mesin frais CNC 5-axis, pertimbangkan untuk naik satu ukuran daripada yang Anda pikir Anda butuhkan. Verifikasi kemampuan RTCP untuk pemesinan 5-axis simultan. Periksa kesederhanaan penggunaan bidang kerja sementara yang berbeda untuk pemesinan 3+2 axis. Pertimbangkan komponen kualitas lebih tinggi dan lebih kuat untuk kecepatan, akurasi, dan kualitas finishing yang lebih tinggi.

Siap membeli mesin frais CNC 5-axis? Pelajari lebih lanjut tentang cara memaksimalkan mesin Anda dengan Fusion 360.