5-ти осевые фрезерные станки с ЧПУ

Пятиосевой фрезерный станок с ЧПУ обрабатывает заготовку сразу по пяти координатам, а не по трём, как классическая машина. К линейным осям X, Y, Z добавляются две вращательные, обычно это поворот стола по оси A и наклон шпиндельной головы по оси C. Такое сочетание позволяет подводить инструмент к любой точке детали под оптимальным углом, что кардинально снижает количество перенастроек и повышает геометрическую точность.

Принцип кинематики

Большинство промышленных моделей реализуют схему 3 + 2, когда поворотные оси позиционируются, а фрезерование ведётся только в трёх линейных координатах. Более продвинутые решения обеспечивают полносимультанный режим, при котором все пять осей работают одновременно. Последний вариант нужен, если предприятие производит турбинные лопатки, ортопедические импланты или литейную оснастку сложной геометрии, где критична чистота поверхности без последующей ручной доводки.

Технологические возможности

Перед тем как перечислить ключевые возможности, важно подчеркнуть, что каждая из них подтверждена данными производителей DMG MORI, Mazak и Haas, а также отзывами операторов на профильных форумах Practical Machinist и CNCzone.

• Универсальная ориентация инструмента ускоряет черновую и чистовую обработку, сокращая цикл на 40 – 60 % по сравнению с трёхосевым станком.
• Однократная установка детали исключает ошибки базирования, что повышает повторяемость до ±2 мкм на деталях длиной до 500 мм.
• Возможность применения короткого инструмента уменьшает биение, стабилизирует резание и продлевает ресурс шпиндельных подшипников.

После внедрения оборудования предприятия отмечают устойчивое снижение брака и более гибкое планирование партий с разным номенклатурным составом.

Сравнение типовых характеристик

Перед таблицей стоит уточнить, что значения приведены по среднему сегменту 5-осевых центров с рабочим ходом стола до 600 мм. Они помогут быстро сопоставить разные модели на этапе технико-экономического обоснования.

Сразу после изучения таблицы становится понятно, что даже в базовых комплектациях производители закладывают высокую кинематическую точность и приличную мощность, достаточную для тяжёлого фрезерования стали 1.2344.

Обрабатываемые материалы

Пятиосевой центр одинаково уверенно работает с алюминием, конструкционными сталями и жаропрочными сплавами на основе никеля или титана. За счёт оптимального угла наклона инструмента снижается удельная сила резания, поэтому даже труднообрабатываемый титан Grade 5 режется без вибрационных гребней, а ресурс твердосплавной фрезы возрастает на 20 – 25 %.

Отраслевые применения

Прежде чем перейти к примерам, стоит заметить, что статистика приведена по данным отчёта Gardner Business Media за 2023 год.

1. Авиа-и двигателестроение — лопатки компрессоров, крепёжные лонжероны.
2. Медицинская техника — тазобедренные суставы, хирургические направляющие.
3. Инструментальная оснастка — пресс-формы высокого класса полирования.
4. Автомотоспорт — детали подвески из алюминия 7075-T6.
5. Энергетика — рабочие колёса насосов и мини-турбин.

Наличие пяти осей позволяет предприятиям быстро переключаться между перечисленными задачами, сохраняя загрузку оборудования на уровне 85 – 90 % сменного фонда.

Экономический эффект

Снижение количества установов снижает трудоёмкость вспомогательных операций на 30 %, а благодаря единой базе координат полностью исчезают затраты на изготовление сложных приспособлений. По расчётам Sandvik Coromant, средний срок окупаемости 5-осевого центра в серийном производстве мелких партий — 18 – 24 месяца.

Перед тем как перечислить финансовые преимущества, напомним, что речь идёт о производстве с объёмом до 1000 штук в месяц.

• Уменьшение площади участка на 20 м² из-за выбытия двух старых станков.
• Сокращение программного времени до 50 % за счёт высокоэффективных стратегий HSM.
• Повышение коэффициента готовности оборудования OEE до 0,80.

После внедрения станка предприятие получает возможность выпускать более широкую линейку продуктов без существенных инвестиций в оснастку.

Критерии выбора модели

Выбор пятиосевого станка лучше начинать с анализа типоразмера заготовок и требуемой шероховатости. Помимо этого необходимо учитывать ряд технических моментов.

Перед следующим списком подчеркнём, что каждый пункт основан на практических рекомендациях инженеров Okuma и Heidenhain.

– Тип кинематики, портал или поворотный стол, влияет на доступ к детали при наладке.
– Система ЧПУ должна поддерживать пятиосевую интерполяцию и функцию TCPM, иначе не удастся реализовать симультанные траектории.
– Наличие датчиков температурной стабилизации продлевает точность при длительных операциях.
– Автоматический сменщик 60 – 120 инструментов уменьшит простои между операциями сверления и фрезерования.

Взвесив вышеперечисленные факторы, главный инженер может подобрать конфигурацию, которая максимально впишется в существующий технологический поток.

Интеграция в производство

После закупки станка ключевыми этапами остаются грамотная подготовка управляющих программ в CAM-системах NX или PowerMill, корректный запуск ИТС и обучение операторов. По опыту предприятий приборостроения из Калуги, двухнедельный цикл обучения позволяет вывести оборудование на плановую мощность уже через месяц после пуска.

Итого для покупателя

Пятиосевой фрезерный станок с ЧПУ превращает традиционный цех в гибкое высокотехнологичное подразделение, где время переналадки стремится к нулю, а сложность деталей практически не ограничена. Инвестиции окупаются быстрым ростом производительности и сокращением брака, что подтверждается статистикой производителей режущего инструмента и практикой российских машиностроительных компаний.