Sommario
Comprensione dei kit di macchine per router CNC a 3 assi, 4° asse, 4 assi e 5 assi
Quale fresatrice CNC è quella giusta per te?
Di quanti assi hai effettivamente bisogno?
L'acquisto di un kit di router CNC può sembrare sbalorditivo con così tanti modelli diversi sul mercato. Come fai a sapere se hai bisogno di un router CNC a 3 assi, 4 assi o 5 assi? Qual è la differenza? Non sei solo! È un dilemma comune per ogni acquirente di router CNC per la prima volta. Leggi questa semplice guida per aiutarti a capire cosa significa e qual è il modello giusto per te e le tue esigenze.
Comprensione dei kit di macchine per router CNC a 3 assi, 4° asse, 4 assi e 5 assi
Questi sono alcuni dei diversi tipi che troverai sul mercato in questo momento:
5 assi: XYZAB, XYZAC, XYZBC (il mandrino può essere ruotato di 180° sia a sinistra che a destra).
4 assi: XYZA, XYZB, XYZC (collegamento a 4 assi).
4° asse: YZA, XZA (collegamento a 3 assi).
3 assi: XYZ (collegamento a 3 assi).
Gli assi A, B o C corrispondono agli assi di rotazione X, Y e Z.
Router CNC a 3 assi
I router CNC a 3 assi sono il tipo di macchina più semplice e possono percorrere tre assi diversi contemporaneamente, da cui il nome.
Asse X: da sinistra a destra
Asse Y: da davanti a dietro
Asse Z: su e giù
3 assi Macchine router CNC può muoversi lungo tre assi contemporaneamente; l'asse X, l'asse Y e l'asse Z. Il taglio lungo l'asse X sposta la punta del router da sinistra a destra, il taglio lungo l'asse Y la sposta dalla parte anteriore a quella posteriore e il taglio lungo l'asse Z la sposta su e giù. Queste macchine vengono utilizzate principalmente per il taglio di parti piatte, 2D e 2.5D. Che si tratti di un intaglio piatto o rotondo, è più facile pensarlo semplicemente come un intaglio piatto.
Pantografi CNC a 4 assi
In genere, quando un asse di rotazione viene aggiunto a un kit router CNC a 3 assi, chiamato anche asse A, diventa un router CNC 4° asse rotante. Questo è un modo più economico per consentirti di svolgere compiti più complessi, ma non è versatile o efficiente come una vera macchina a 4 assi.
Quindi, come distinguere un vero e proprio kit di router CNC a 4 assi da uno a 4° asse? Un esempio comune di un router CNC a 4 assi sarebbe l'intaglio di una scultura di Buddha da un bastone di legno corto e rotondo, ciò comporta l'utilizzo di 4 assi in quanto è un intaglio cilindrico 3D. Una fresatrice a 4 assi non sarebbe in grado di farlo in quanto può essere utilizzata solo per intagliare su un piano cilindrico, non su un cilindro 3D. Ecco perché le macchine a 4 assi sono più costose.
Router CNC a 4 assi
4 assi vs 4° asse
Un tavolo router CNC a 4 assi rende possibile il lavoro su entrambi i lati, cosa che un tavolo router CNC a 3 assi non può fare. Le macchine utensili CNC a 4 assi hanno assi X, Y, Z e A (o B o C) che si muovono tutti. L'asse aggiuntivo può essere denominato XYZA, XYZB o XYZC. I 4 assi sono collegati, possono muoversi e lavorare insieme allo stesso tempo. Ciò consente intagli regolari, irregolari, simmetrici e asimmetrici.
4 assi significa che la macchina utensile può muoversi lungo gli assi X, Y, Z e A contemporaneamente, quindi in quattro direzioni diverse tutte contemporaneamente. Intelligente, eh? Di solito, l'asse X è la direzione da sinistra a destra, l'asse Y è la direzione da davanti a dietro e l'asse Z è la direzione su e giù. L'asse A è la direzione positiva e negativa dell'asse di rotazione.
Ovviamente tre assi non possono collegare quattro assi contemporaneamente. Le macchine per router CNC a 4 assi sono una sorta di via di mezzo tra i router a 3 e 4 assi. Possono essere approssimativamente divisi in due tipi, macchine per router flat plane del 4° asse e macchine per router CNC 4D del 3° asse. Come suggerisce il nome, le fresatrici a piano piatto del 4° asse intagliano o tagliano solo su un lato del materiale.
La lavorazione 4D del 3° asse significa che la macchina può eseguire intagli o tagli rotanti 3D in una certa misura, ma uno degli assi X, Y o Z viene convertito in un asse A per la fresatura. Spieghiamo la differenza tra questi due tipi di macchine CNC 3D da diverse angolazioni:
1. Concettualmente, la differenza tra macchine a 4 assi e macchine a 4 assi è se il collegamento a quattro assi di X, Y, Z e A può essere eseguito contemporaneamente.
2. Osservando i sistemi di controllo delle macchine, la macchina CNC a 4 assi utilizza un sistema di collegamento a quattro assi e il 4° asse utilizza un sistema di collegamento a tre assi.
3. Il sistema di collegamento a 4 assi utilizza la trasmissione del segnale a quattro assi in base ai segnali di movimento e agli impulsi della macchina. Il collegamento a 3 assi utilizza solo la trasmissione del segnale a tre assi, uno in meno di 4 assi.
4. In base all'effetto di fresatura, le macchine a 4 assi hanno una potenza di elaborazione maggiore rispetto alle macchine a 4 assi, l'elaborazione è più uniforme, l'angolo morto è più piccolo e l'articolo finito è più intricato, pulito e attraente. Puoi scolpire i modelli più belli.
5. Altre differenze includono il fatto che i punti di descrizione comando a quattro assi possono essere modificati in qualsiasi momento. La punta dell'utensile del 4° asse punta sempre al centro del pezzo. I router a 4 assi sono più avanzati e affidabili di quelli a 4° asse. 4 assi è uno sviluppo su macchine router CNC 3D. La cosa importante da capire è che oltre il 60% delle macchine per router CNC 3D sul mercato sono a 4° asse. Quando si sceglie una macchina CNC 4D a 3 assi, prestare attenzione non solo a distinguere tra modelli a 4 assi e a 4 assi, ma anche ad analizzare le condizioni di lavorazione, come dimensioni, peso, durezza e metodi di lavorazione del pezzo. Assicurati di sapere cosa stai ottenendo per i tuoi soldi.
Router CNC a 5 assi
Quindi ora arriviamo alla crema dei router CNC. Questi router sono simili ai kit di macchine CNC a 3 e 4 assi, ma hanno due assi aggiuntivi su cui possono spostarsi. Questi assi aggiuntivi rendono i tempi di taglio o intaglio molto più rapidi poiché possono tagliare cinque bordi del materiale contemporaneamente. Tuttavia, poiché queste macchine hanno un asse X più lungo, sono meno stabili e quindi richiedono potenzialmente più della tua attenzione rispetto a un kit di router CNC a 3 o 4 assi.
Diamo un'occhiata ai dettagli tecnici di 5 assi macchine più da vicino
Le macchine CNC a 5 assi hanno un'elevata efficienza e un'elevata precisione e il pentaedro può essere lavorato in un unico bloccaggio del pezzo. Se dotati di un sistema di controllo numerico di fascia alta con collegamento a cinque assi, possono anche eseguire elaborazioni ad alta precisione di superfici spaziali complesse e sono perfetti per la lavorazione di stampi moderni come parti strutturali di automobili e aeromobili. Sono disponibili due impostazioni per l'asse rotante del centro di lavoro verticale a cinque assi. Uno è un asse rotante della tavola. Il tavolo, posizionato sul letto, può ruotare attorno all'asse X, che è definito asse A. Il normale intervallo di lavoro dell'asse A è compreso tra +30 gradi e -120 gradi. Al centro del piano di lavoro c'è un'altra tavola rotante, che ruota attorno all'asse Z nella posizione mostrata in figura. Questo è noto come l'asse C e ruota di 360 gradi. Pertanto, attraverso la combinazione dell'asse A e dell'asse C, ad eccezione del centro di lavoro a cinque assi sulla superficie inferiore del pezzo, le altre cinque superfici possono essere lavorate dal mandrino verticale. Il valore minimo di graduazione dell'asse A e dell'asse C è generalmente di 0.001 gradi in modo che il pezzo possa essere suddiviso in qualsiasi angolo e sia possibile elaborare superfici inclinate, fori inclinati, ecc.
È possibile elaborare superfici spaziali complesse se l'asse A e l'asse C sono collegati agli assi lineari X, Y e Z. Naturalmente, ciò richiede il supporto di sistemi CNC, servosistemi e software di fascia alta. Il vantaggio di questa disposizione è che la struttura del mandrino è relativamente semplice, la rigidità del mandrino è particolarmente buona e il costo di fabbricazione è relativamente basso.
Tuttavia, il piano di lavoro generale non può essere progettato troppo grande e anche la capacità portante è relativamente piccola, soprattutto quando la rotazione dell'asse A è maggiore o uguale a 90°. Se è troppo grande, il pezzo da lavorare indurrà un grande momento portante sul piano di lavoro durante il taglio.
L'altro tipo si basa sulla rotazione della testa del mandrino verticale. L'estremità anteriore dell'albero principale è una testa girevole, che può circondare completamente l'asse Z di 360 gradi per diventare l'asse C. La testa girevole ha anche un asse A che può ruotare attorno all'asse X, che generalmente può raggiungere più di ±90 gradi. Il vantaggio di questo metodo di impostazione è che la lavorazione del mandrino è molto flessibile, il piano di lavoro può essere anche molto più grande e su questo tipo di centro di lavoro possono essere lavorati oggetti di grandi dimensioni come la fusoliera degli aerei e i gusci dei motori.
Questo design ha un altro grande vantaggio: quando le frese sferiche vengono utilizzate per lavorare superfici curve e la linea centrale dell'utensile è perpendicolare alla superficie lavorata, la qualità della superficie del pezzo tagliata dall'apice sarà scarsa, poiché la velocità lineare della fresa sferica l'apice è zero. La rotazione del mandrino viene adottata per far ruotare il mandrino di un angolo rispetto al pezzo, garantendo una certa velocità lineare e migliorando la qualità della lavorazione della superficie.
Questa struttura è estremamente popolare per la lavorazione superficiale di stampi ad alta precisione, difficile da raggiungere per i centri di lavoro a tavola rotante. Per ottenere un'elevata precisione di rotazione, l'asse rotante di fascia alta è dotato anche di feedback a reticolo circolare e la precisione di indicizzazione è di pochi secondi. Naturalmente la struttura di rotazione di questo tipo di mandrino è più complicata e anche il costo di fabbricazione è piuttosto elevato.
Veri 5 assi contro falsi 5 assi
Le vere macchine a 5 assi hanno una funzione RTCP (Rotation Tool Center Point), che significa che possono essere convertite automaticamente in base alla lunghezza del pendolo del mandrino e alle coordinate meccaniche della tavola rotante.
Durante la compilazione del programma devono essere considerate solo le coordinate del pezzo, non la lunghezza del pendolo del mandrino o la posizione della tavola rotante. Sia le macchine a 5 assi reali che quelle false a 5 assi possono avere un collegamento a cinque assi. Se il mandrino ha l'algoritmo RTCP true 5 assi, è per eseguire l'elaborazione dell'indicizzazione. Il vero 5 assi con funzione RTCP deve solo impostare un sistema di coordinate e le coordinate dell'utensile devono essere impostate solo una volta. Il falso cinque assi è alquanto problematico e da evitare.
I sistemi CNC con la funzione RTCP possono utilizzare direttamente la programmazione della punta dell'utensile senza considerare l'interasse dell'asse rotante. Dopo aver applicato la modalità RTCP, la programmazione della lavorazione CNC a 5 assi può indirizzare direttamente la punta dell'utensile anziché il centro della testa del mandrino rotante, quindi la programmazione diventerà per fortuna molto più semplice ed efficiente.
Per il doppio giradischi a pseudo 5 assi, è necessario impostare più coordinate per ottenere l'elaborazione dell'indice. Tuttavia, se si tratta di una testa oscillante a 5 assi, l'elaborazione dell'indicizzazione non può comunque essere completata, perché la testa oscillante non è un singolo movimento Z durante l'elaborazione verso il basso, ma Z si muove insieme a X o Y. Di conseguenza, falsi 5 assi la programmazione sarà molto problematica, il debug sarà più difficile e la funzione di offset a tre assi non può essere utilizzata in questo momento.
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Quale fresatrice CNC è quella giusta per te?
Sebbene questi router sembrino in qualche modo semplici in termini di ciò che possono realizzare, sono componenti tecnologici molto delicati e avanzati. Se stai cercando di diventare più creativo con i tuoi progetti e hai il budget, ti consigliamo di investire in un kit router CNC a 4 o 5 assi. Tuttavia, i kit di router CNC a 3 o 4 assi sono spesso più convenienti.
Ora che hai una conoscenza pratica di come funziona un router puoi capire meglio le differenze tra i vari modelli che, si spera, ti aiuteranno a decidere quale acquistare.
Per riassumere. Le macchine CNC a 5 assi possono tagliare lungo due assi in più rispetto alle macchine CNC a 3 assi. Questi router possono tagliare contemporaneamente su cinque lati di un oggetto, il che espande le capacità e la flessibilità dell'operatore. A differenza delle loro controparti a 3 assi, queste macchine vengono solitamente utilizzate per tagliare parti 3D di grandi dimensioni. Inoltre, le macchine CNC a 5 assi hanno un gantry più alto e un asse X più lungo, che consente loro di tagliare parti più grandi; tuttavia, questo ha un costo serio; più alto è il gantry e più lungo è l'asse X, meno precise e stabili sono queste macchine. Per un controllo di qualità adeguato, il gantry e l'asse X dovrebbero essere limitati il più possibile.
Sebbene i router sembrino macchine relativamente semplici, sono tecnologie altamente sofisticate che richiedono un certo livello di esperienza per funzionare. Si consiglia vivamente di leggere attentamente il manuale o di ricevere formazione da un esperto. Le macchine CNC a 5 assi tendono ad essere molto più costose dei tradizionali tipi a 3 assi, ma in definitiva offrono una maggiore flessibilità e consentono agli utenti di essere più creativi con i loro progetti.
Di quanti assi hai effettivamente bisogno?
Potresti aver visto router CNC che offrono sette, nove o anche undici assi. Sebbene molti assi aggiuntivi possano sembrare difficili da immaginare, la spiegazione di tali sbalorditive geometrie è in realtà abbastanza semplice.
Quando hai a che fare con macchine che hanno più di un mandrino di tornitura, allora hai già più assi.
Ad esempio, le macchine con secondi mandrini e torrette inferiori hanno più assi: la torretta superiore avrà 4 assi e la torretta inferiore 2, quindi si hanno mandrini contrapposti che hanno anche 2 assi. Quelle macchine possono averne fino a 9 in totale.
Un componente, come una valvola aerospaziale, potrebbe essere realizzato su una macchina CNC a 5 assi. Oppure potrebbe essere fatto su un router CNC multiasse che ha un asse B rotante e due mandrini per due assi C, più X, Y e Z. C'è anche una torretta inferiore che ti dà un secondo X e Z, dandoti più assi, ma la parte stessa ha la stessa geometria.
Quindi di quanti assi hai bisogno per la tua attività?
Come spesso accade nel settore manifatturiero, la risposta a questa domanda dipende dalle vostre applicazioni particolari. Il seguente esempio dovrebbe aiutare:
Una pala di turbina è una superficie a forma libera che può essere piuttosto complessa. Il modo più efficiente per rifinire a macchina una lama del genere è utilizzare una macchina a 5 assi, portando l'utensile a spirale attorno al profilo aerodinamico della lama. È possibile utilizzare un modello a 3 assi per la lavorazione se si indicizza la lama in una posizione e quindi si utilizzano tre assi lineari per la lavorazione in superficie, ma non è il modo più efficiente.
La geometria della parte ti dirà se hai bisogno di una configurazione a 3, 4 o 5 assi.
Tuttavia, è importante ricordare che il numero di assi necessari dipende da più di una parte. La parte è importante ovviamente, ma limiterà ciò che il tuo negozio vuole realizzare.
Un cliente potrebbe portare una parte, ad esempio una staffa aerospaziale in titanio, e potresti pensare che sia una parte perfetta per un tavolo router CNC a 5 assi. Quella macchina multifunzione potrebbe non essere ottimizzata allo stesso modo di una macchina CNC a 5 assi, ma potrebbe offrire al cliente l'opportunità di eseguire lavori di tornio, albero o mandrino che fanno parte del loro piano a lungo termine.
Un'altra cosa da considerare è la busta di lavoro. Qual è la dimensione massima del pezzo che puoi inserire nella macchina e continuare a eseguire cambi utensile e trasferimenti di pezzi? Comprendere le capacità della macchina CNC e ciò che può e non può fare è davvero importante per la tua attività.
Fonte da Stilecnc
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