Là nhà cung cấp linh kiện cơ khí chính xác chuyên nghiệp, đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi thường xuyên nhận được các câu hỏi từ khách hàng như: "Bộ phận này có nhất thiết phải gia công 5- trục không, hay có thể gia công trên máy 4 trục với chi phí rẻ hơn?" hoặc “Nếu chúng ta chọn gia công 3 trục để tiết kiệm chi phí nhưng lại yêu cầu sáu thao tác định vị và kẹp thì điều này có ảnh hưởng đáng kể đến thành phẩm không?” Trong lĩnh vực sản xuất chính xác, việc lựa chọn loại máy công cụ phù hợp không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà còn là vấn đề hiệu quả chi phí.
Dựa trên kinh nghiệm sản xuất sâu rộng trong lĩnh vực sản xuất chính xác, Hansheng cung cấp cho bạn-so sánh chuyên sâu về gia công CNC 3 trục, 4 trục và 5 trục về mặt chi phí, độ chính xác, hình học và kích thước lô, giúp bạn đưa ra lựa chọn phù hợp nhất.
Để đọc thêm, bài viết này chủ yếu tập trung vào so sánh. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về chi tiết của một công nghệ cụ thể, vui lòng tham khảo các bài viết chuyên dụng của chúng tôi:
So sánh cốt lõi
Để so sánh giữa ba tùy chọn rõ ràng hơn, chúng tôi đã biên soạn một bảng so sánh toàn diện để bạn tham khảo nhanh.
| Kích thước | Gia công CNC 3 trục | Gia công CNC 4 trục | Gia công CNC 5 trục |
|---|---|---|---|
| Nguyên lý chuyển động | Chuyển động tuyến tính theo trục X, Y, Z. Dụng cụ cắt luôn vuông góc với phôi. | Chuyển động tuyến tính theo trục X, Y, Z + trục A- (phôi quay quanh trục X-). | Chuyển động tuyến tính theo trục X, Y, Z + trục A/B/C (phôi có thể xoay/nghiêng theo mọi hướng). |
| Năng lực cốt lõi | Chỉ có thể gia công bề mặt trên hoặc một mặt phẳng chuẩn. | Có thể gia công bốn mặt trong một lần thiết lập; thích hợp cho các bộ phận hình trụ và các tính năng xoắn ốc. | Có thể gia công năm mặt trong một lần thiết lập; có khả năng gia công các bề mặt liên tục và đường cắt có độ phức tạp cao. |
| Chi phí gia công | Thấp nhất (ví dụ: mức giá theo giờ thấp hơn). | Trung bình (hiệu quả về chi phí, giảm chi phí thiết lập thủ công). | Cao nhất (thiết bị đắt tiền, lập trình phức tạp). |
| Độ phức tạp của lập trình | Đơn giản, có thể được thiết lập bởi một nhà điều hành thông thường. | Trung bình, yêu cầu xem xét nhiễu trục quay. | Rất cao, yêu cầu phần mềm CAM cao cấp và kỹ sư giàu kinh nghiệm. |
| Bộ phận phù hợp | Tấm phẳng, vỏ đơn giản, các bộ phận được khoan một mặt. | Trục, bánh răng, vỏ có lỗ bên, khắc hình trụ. | Cánh tuabin, bộ phận kết cấu hàng không vũ trụ, bộ phận cấy ghép chỉnh hình. |
| Hạn chế chính | Cần có nhiều thiết lập để gia công nhiều mặt-, dẫn đến lỗi tích lũy và hiệu quả thấp. | Không thể gia công các lỗ có góc không vuông góc với trục quay; vùng chết vẫn còn tồn tại | Chi phí cao; yêu cầu cực kỳ cao về thiết kế đồ gá. |
Làm thế nào để lựa chọn dựa trên dự án của bạn?
Hansheng Automation giúp bạn đánh giá số lượng trục cần thiết cho dự án của mình từ hai góc độ.
Đặc điểm hình học và độ phức tạp của các bộ phận dự án
1.Nếu các bộ phận chủ yếu là phẳng, với các đặc điểm (lỗ, rãnh, hốc) tập trung ở một hoặc hai hướng ngược nhau hoặc nếu bộ phận yêu cầu gia công trên không quá hai bề mặt và các yêu cầu về dung sai cho phép lật thủ công (ví dụ: +/- 0.05mm trở lên), thì gia công 3 trục là lựa chọn kinh tế nhất.
2.Nếu các bộ phận của dự án có dạng hình trụ hoặc các tính năng được phân bố xung quanh một trục trung tâm (chẳng hạn như bánh răng hoặc ống lót có lỗ bên) hoặc nếu các bộ phận hình vuông của bạn yêu cầu gia công rộng rãi ở các bên thì gia công 4 trục có thể hoàn thành công việc trên bốn bề mặt trong một thiết lập duy nhất, tránh các vấn đề mất mốc liên quan đến các thiết lập lặp đi lặp lại trên máy 3 trục.
3.Nếu thiết kế của bạn bao gồm các bề mặt hữu cơ phức tạp (chẳng hạn như cánh quạt), các lỗ góc phức tạp về mặt không gian (không{1}}dọc, không-ngang) hoặc các khoang sâu và các khe hẹp yêu cầu nghiêng dụng cụ để duy trì độ cứng hoặc nếu bạn cần duy trì dung sai độ chính xác vị trí cực cao (ví dụ: +/- 0.01mm) trên năm bề mặt của một bộ phận chính xác thì chỉ gia công 5 trục mới có thể đáp ứng nhu cầu của bạn.
Dự án kinh tế và quy mô sản xuất
1.Đối với nguyên mẫu và lô rất nhỏ (khoảng 1-10 chiếc), gia công 3 trục thường là lựa chọn ưu tiên do chi phí ban đầu thấp nhất. Trừ khi hình học buộc bạn phải sử dụng gia công nhiều trục, hãy cố gắng đơn giản hóa thiết kế để phù hợp với gia công 3 trục.
2.Đối với sản xuất số lượng-trung bình (10-500 chiếc), gia công 4 trục mang lại hiệu quả chi phí tốt nhất. Mặc dù tốc độ theo giờ của máy 4 trục cao hơn một chút so với máy 3 trục nhưng nó giúp tiết kiệm đáng kể thời gian thiết lập thủ công. Ví dụ: một bộ phận yêu cầu ba lần lật trên máy 3 trục có thể được hoàn thành trong một lần thiết lập trên máy 4 trục, giúp giảm đáng kể chi phí tổng thể.
3.Đối với-sản xuất số lượng lớn với yêu cầu về độ chính xác cao và nhu cầu đảm bảo độ chính xác về vị trí cực cao hoặc nếu các bộ phận cực kỳ phức tạp, khuyến nghị của chúng tôi là mặc dù gia công 5-trục có chi phí đơn vị cao hơn nhưng nó giúp loại bỏ thời gian chờ đợi và rủi ro phế liệu trong quy trình làm việc nhiều-quy trình và có thể tiết kiệm chi phí hơn xét về mặt chu trình dự án tổng thể.
Những quan niệm sai lầm phổ biến về gia công nhiều trục
Quan niệm sai lầm 1: “Máy càng có nhiều trục thì chất lượng gia công càng tốt”.
Cách hiểu này không hoàn toàn đúng. Chất lượng gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như độ cứng của máy công cụ, việc lựa chọn dụng cụ cắt và trình độ kỹ năng của kỹ sư. Chúng ta không nên mù quáng theo đuổi công nghệ cao bằng cách lựa chọn máy năm{2}}trục; chúng ta nên xem xét nhu cầu thực tế của dự án.
Quan niệm sai lầm 2: "Máy công cụ năm{1} trục có thể làm được mọi việc."
Sự thật là máy năm{0} trục cũng có những hạn chế. Chúng có nguy cơ gây nhiễu thiết bị cố định rất cao và chiều dài dụng cụ bị hạn chế. Hơn nữa, thời gian lập trình và gỡ lỗi cho gia công năm- trục dài hơn nhiều so với gia công ba- trục. Đối với các bộ phận đơn giản, việc sử dụng máy năm{6} trục cũng giống như "sử dụng siêu xe để giao hàng tận nơi"-có thể thực hiện được nhưng sẽ gây lãng phí rất lớn tài nguyên.
Tóm lại
Tại Hansheng Automation, chúng tôi tuân thủ triết lý "sản xuất thực tế". Chúng tôi sẽ không cố gắng bán cho bạn những quy trình đắt tiền chỉ vì chúng tôi có thiết bị-cao cấp. Thay vào đó, chúng tôi cam kết tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa chất lượng và chi phí thông qua phân tích DFM (Thiết kế để sản xuất).
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Nếu bộ phận của tôi có thể được gia công trên máy 3 trục, tôi vẫn có thể yêu cầu gia công 5 trục chứ?
Đáp: Về mặt kỹ thuật thì điều đó là có thể, nhưng nó thường gây lãng phí không cần thiết. Trừ khi bạn có yêu cầu cực kỳ cao về độ bóng bề mặt của bộ phận (ví dụ: yêu cầu gia công đồng thời 5-trục để giảm vết cắt từ máy nghiền bi-), chúng tôi khuyên bạn nên tuân theo "nguyên tắc quy trình đơn giản nhất" và sử dụng gia công 3 trục để đạt hiệu quả chi phí tốt nhất.
Câu hỏi: Từ góc độ thiết kế, làm cách nào để giảm chi phí gia công nhiều{0} trục?
A: Tối đa hóa bán kính của các miếng philê bên trong (tránh sử dụng các dụng cụ có đường kính cực nhỏ).
Giảm số lượng các tính năng có dung sai cực kỳ chặt chẽ (chỉ xác định dung sai nghiêm ngặt trên các bề mặt tiếp xúc).
Thiết kế các tính năng với kích thước tiêu chuẩn bất cứ khi nào có thể để cho phép sử dụng các công cụ tiêu chuẩn thay vì các công cụ tùy chỉnh.
Câu hỏi: Bạn chấp nhận những định dạng tệp nào để đánh giá?
Trả lời: Để xác định chính xác xem một bộ phận có phù hợp cho gia công 3 trục, 4 trục hay 5 trục hay không, chúng tôi yêu cầu mô hình CAD 3D (định dạng .STEP hoặc .IGES). Ngoài ra, vui lòng gửi kèm bản vẽ PDF 2D để chỉ định bất kỳ lỗ nào có dung sai, thông số kỹ thuật ren và yêu cầu về độ nhám bề mặt.
Câu hỏi: Gia công 5 trục có thời gian thực hiện dài hơn không?
A: Điều này phụ thuộc vào độ phức tạp của phần này. Thời gian lập trình ban đầu (CAM) và mô phỏng va chạm cho gia công 5 trục thực sự dài hơn so với gia công 3 trục. Tuy nhiên, khi bắt đầu gia công, tốc độ sản xuất thực tế thường nhanh hơn vì nó giảm thời gian chuyển và chờ giữa các quy trình. Đối với các nguyên mẫu khẩn cấp và phức tạp, 5 trục thường là lựa chọn nhanh hơn.
Tài liệu tham khảo
Cẩm nang Máy móc (Ấn bản thứ 31) – Nhà xuất bản Công nghiệp, 2020
Bộ tiêu chuẩn ISO 10791: Điều kiện kiểm tra trung tâm gia công – Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế