Usinage simultané sur 5 axes : 3+2 VS. 5 axes continus pour une efficacité, une précision et un coût optimaux

Usinage simultané 5 axes est le plus avancé dans la gestion des contours complexes ; cependant, il n'a pas pu être accepté en raison de l'augmentation des coûts et de la complexité de la planification des processus. Aujourd'hui, la plupart des entreprises manufacturières existantes sont confrontées au défi de faire un choix entre la méthode d'usinage efficace de l'usinage 5 axes et l'usinage économiquement viable utilisant l'usinage indexé 3+2 . Tout cela se traduit normalement par une utilisation inefficace de la machine à un taux inférieur à 30 % ou par un produit ne répondant pas aux normes de précision.

Le problème sous-jacent est la complexité des fiches techniques par opposition à un modèle de décision avec des métriques. Les méthodes conventionnelles de prise de décision ne prennent pas en compte les facteurs dynamiques importants tels que les courbes de couple réelles et les cartes de précision thermique. Notre système résout ce problème en utilisant une base de données propriétaire contenant plus de 2 000 composants complexes en vue de développer un modèle de décision avec des mesures garantissant une corrélation exacte entre la capacité et un ensemble particulier d'exigences et de coûts dans un scénario de production.

Usinage simultané sur 5 axes : guide de référence rapide

Nous aborderons l'énorme écart actuel de coût entre Fonderie de précision 5 axes et production. Nos innovations ne nécessiteront plus de conjectures, et nous prendrons donc également en compte vos composants et vos processus afin de déterminer ce qui vous conviendra le mieux afin de garantir que nous sommes en mesure de fournir ce dont vous avez besoin : précision et productivité, mais pas de gaspillage.

Pourquoi faire confiance à ce guide ? Expérience pratique des experts de fabrication LS

Aujourd'hui, il existe des milliers de textes sur Internet concernant Usinage CNC 5 axes . Le fait est que cet article particulier est l’un des rares textes rédigés par des personnes impliquées dans cette activité particulière, par opposition à des personnes qui en connaissaient bien le sujet. Notre connaissance, aussi raffinée soit-elle avec l’expérience, doit être extraite de lui.

Celles-ci s'appuient sur plus de 50 000 séries de production réussies de composants complexes. Nous fournissons des turbines à l'industrie aérospatiale, qui nécessite un mouvement précis et continu de l'outil de coupe, et nous fournissons des boîtiers pour dispositifs médicaux dont la finition de surface doit être parfaite. Tout cela a été un moyen d’atteindre un objectif, un processus visant à développer nos capacités dans tous les aspects, de la correction de la dérive thermique à l’utilisation des outils PCD.

Aux fins de notre assurance de procédures et de méthodes, nous veillerons, en particulier, à ce que nos procédures et méthodes répondent aux normes de notre industrie telles qu'acceptées par des sources crédibles telles que le Société américaine de contrôle de la production et des stocks (APICS) , et TWI Global , en matière d'excellence commerciale et de compétence technique. Notre passion et notre expérience des normes de fabrication réelles, comme ci-dessus, contribuent grandement à garantir que les conseils que vous recherchez sur ce site sont corrects et donc utiles pour vous aider à réussir.

Figure 1 : Avancé Processus d'usinage 5 axes exécuté avec précision par LS Manufacturing

Comment l’usinage simultané sur 5 axes redéfinit-il l’efficacité dans la fabrication de pièces complexes ?

L'usinage simultané sur 5 axes transcende les limites dans la mesure où il peut accomplir les Fabrication de pièces complexes en 5 axes dans un seul cadre. Cependant, son avantage majeur ne vient pas de sa capacité à effectuer un usinage sur plusieurs axes simultanément, mais de sa capacité à remédier aux inefficacités systémiques et au manque de précision dans le processus en plusieurs étapes.

• Élimination des erreurs induites par la configuration : bien que le problème d'erreur se concentre essentiellement sur l'erreur accumulée dans le processus de fixation, le processus de finition du disque aubagé doit être complété par un processus d'usinage simultané sur 5 axes dans le but d'usiner toutes les surfaces du disque aubagé en un seul processus de serrage, évitant ainsi toute erreur d'alignement du disque aubagé pendant le processus d'usinage, car les contours doivent être précis dans une tolérance donnée de 0,025 mm .
• Optimisation de l'engagement dynamique des outils : La véritable optimisation de l'efficacité réside dans le maintien de conditions de coupe idéales. Nous programmons le vecteur de l'outil pour maintenir le diamètre effectif de la fraise engagé, évitant ainsi un mauvais contact de la pointe. Cette technique stabilise les forces de coupe, améliore l'état de surface directement sur la machine et augmente la durée de vie de l'outil, réduisant ainsi simultanément le temps d'usinage et le coût par pièce.
• Minimisation des mouvements non coupants : une inefficacité peut être observée dans les coupes aériennes, où plusieurs coupes représentent une grande partie de la longueur totale du trajet dans des pièces comportant de nombreuses caractéristiques et des murs trop courts. La programmation CAM exclusive participe à une réduction spectaculaire des rapides et des repros grâce au calcul d'un chemin optimal en une seule étape, réduisant ainsi les mouvements non coupants tels que les rapides et les repros, qui peuvent être réduits d'autant
• Assurer la stabilité sous charge : L'approche fondamentale pour relever ce défi consiste à garantir une grande précision dans les mouvements complexes et dynamiques. Des simulations sont effectuées avant l'usinage afin de modéliser la cinématique de la machine et le chargement pendant le processus de découpe afin de surmonter ces difficultés. Cela garantit que le mouvement à grande vitesse offre la précision souhaitée, ce qui rend le gain d'efficacité à la fois réel et fiable pour la fabrication de pièces complexes .

Le livre blanc fournira un guide stratégique qui garantira l'exécution réussie de l'usinage simultané sur 5 axes . Notre avantage concurrentiel est centré sur l'intégration technique entre la stratégie de programmation, la physique des outils et la dynamique des machines dans notre quête de fournir en permanence les meilleures performances en termes de vitesse, de qualité et de coût concernant l'utilisation de machines avancées.

Quelles sont les différences de précision entre l’usinage 3+2 et 5 axes ?

Le choix entre Usinage 3+2 vs 5 axes continus a un impact significatif sur la précision réalisable des composants complexes . Cette comparaison de précision​ est ancrée dans les différences fondamentales dans leurs principes de contrôle de mouvement . Ce document fournit une analyse basée sur les données pour guider le processus de sélection, allant au-delà des spécifications théoriques vers des résultats de performance mesurables.

Avec précaution, la stratégie la plus optimale doit être suivie, en commençant par un examen du type de géométrie le plus courant qui existe dans la pièce : soit une indexation 3+2 pour les pièces prismatiques multifaces et en mettant l'accent sur le concept d'intégrité de configuration et les surfaces 3D qui continu 5 axes pour éviter la perte de précision qu'entraîne la configuration multiface. La stratégie globale dépend des mesures de performance décrites par les directives pour le contrôle de mouvement .

Comment sélectionner scientifiquement le mode d'usinage 5 axes en fonction des caractéristiques géométriques de la pièce ?

Sélection du stratégie optimale à 5 axes est un défi majeur dans l’industrie manufacturière à haute valeur ajoutée. Les choix arbitraires ou empiriques conduisent à une inefficacité significative ou à une précision insuffisante. La solution réside dans une méthodologie systématique sur la manière de choisir l'usinage 5 axes , faisant passer la décision de l'intuition à une analyse quantifiable des caractéristiques géométriques des pièces. Ce processus de sélection scientifique met directement en corrélation la géométrie avec le mode d'usinage le plus efficace et le plus économique :

Classifier la géométrie : l'étape fondamentale

La première étape de ce processus implique une analyse de l’objet et une analyse des pannes. Tout d’abord, il est nécessaire de faire la distinction entre une géométrie plane discrète, comme dans les zones inclinées des inserts de moule, et des objets de forme complexe, comme dans les profils aérodynamiques des disques aubagés. Ceci, bien entendu, n'est réalisable dans un projet normal qu'en analysant la courbure au moyen de la conception assistée par ordinateur (CAO).

Quantifier avec une matrice de décision

L'ambiguïté est résolue en référence à l'utilisation d'une matrice de sélection quantifiée. Pour les composants du produit où le pr les caractéristiques ismatiques sont prédominantes, Usinage indexé 3+2 est adopté. La méthode de stabilité à axe verrouillé de cet usinage garantit une grande précision volumétrique dans l'usinage de fraisage plan ; par conséquent, une conception optimale du temps de cycle se traduit directement par l’atteinte des objectifs de 15 minutes pour chaque pièce.

Obliger un mouvement continu pour de véritables contours 3D

Avec des surfaces non prismatiques dominantes confirmées, l’usinage 5 axes en continu devient un impératif. Le principe physique qui sous-tend l'impératif de l'usinage continu sur 5 axes est que pour un engagement et un contrôle optimaux du vecteur de coupe sur la surface sculptée, l'interpolation simultanée des axes est la seule option disponible. C'est pour un état de surface d'une spécification donnée, par exemple Ra 0,4µm .

Tirer parti du logiciel pour une recommandation objective

Afin de maintenir autant que possible l'objectivité dans le processus et d'éliminer tout souhait ou préférence personnel concernant ce que le chef de projet et l'ingénieur de fabrication aimeraient avoir par rapport à ce qu'ils sont capables d'accomplir, un logiciel d'analyse pour la FAO et la courbure est utilisé pour déterminer objectivement les zones géométriques du composant qui nécessiteraient l'utilisation d'une inclinaison au-dessus d'un certain seuil. Ce logiciel recommandera objectivement des zones de complexité géométrique qui nécessiteraient certaines solutions.

Cette méthodologie fournit un cadre direct et exploitable pour comment choisir l'usinage 5 axes . L'avantage offert par ce processus par rapport à tous les autres processus, qui ont une logique subjective, implique une logique objective, qui est basée sur la géométrie, éliminant toute supposition, ne laissant qu'un arbre de décision à travers lequel les fabricants doivent prendre des décisions concernant l'adéquation de la capacité de la technologie avec les spécifications requises par la pièce, garantissant ainsi un coût de fabrication optimal.

Figure 2 : Une opération de découpe 5 axes sur une machine Mikron de LS Manufacturing

Quels avantages de coût uniques l'usinage de positionnement 3+2 offre-t-il dans la production de masse ?

Alors que usinage continu 5 axes offre une flexibilité inégalée, l'usinage 3+2​ apporte des avantages économiques décisifs dans la fabrication en série. Son adéquation à la production par lots à grand volume découle de simplifications techniques inhérentes qui se traduisent directement par une réduction des coûts opérationnels. Cette analyse quantifie l' avantage en termes de coût , présentant une justification claire de son déploiement stratégique.

Dans une situation où les composants sont dominés par des caractéristiques prismatiques, en utilisant Usinage 3+2 effectuer une production par lots serait idéal puisque cette technologie tire son avantage de coût en simplifiant la logique de contrôle à 2,5D , permettant des coupes plus stables pour atteindre une durée de vie maximale de l'outil et un traitement à des vitesses d'avance plus élevées. Une méthode basée sur les données pour prendre des décisions sur le choix de la technologie suggérerait en outre que l'efficacité et la stabilité qu'offre l'usinage 3+2 réduiraient les coûts.

Comment obtenir une précision et un contrôle de stabilité au niveau micrométrique dans l’usinage continu à 5 axes ?

Atteindre une précision au niveau du micron devient difficile dans l'usinage continu 5 axes en raison de l'obstruction potentielle causée par l'effet de la dynamique, des dérives et des erreurs. La difficulté peut donc provenir de la mise en œuvre du processus qui fournit un processus en boucle fermée pour la réalisation du retour d'information et des prédictions pour tous les processus liés au contrôle de stabilité . Le processus entreprend les implémentations suivantes :

Établir une base matérielle avec des commentaires directs

La première étape à réaliser pour répondre aux critères du rapport de concours est l'implantation des balances en verre dans les axes linéaires des machines. Le retour de la position des axes jusqu'à une résolution de 0,0001 mm serait disponible pour une utilisation dans le système CNC lors de l'installation des balances en verre dans les axes de la machine et donnerait naissance à un système complet en boucle fermée .

Compensation active de la dérive thermique

Les machines-outils génèrent naturellement de la chaleur qui, si elle n’est pas surveillée, pourrait entraîner des niveaux de distorsion si extrêmes qu’ils menaceraient de détruire complètement la précision. Contre cela, nous utilisons un certain nombre de capteurs de température in situ qui suivent les points clés de la structure, par exemple données pour compenser en temps réel en ajustant les axes contre la dérive thermique grâce à un algorithme. Il est ainsi possible, dans ce schéma de compensation actif, de maintenir la dérive dans une plage étroite, par exemple dans une plage de ±0,005 mm .

Calibrage pour la précision cinématique dynamique

Même s’il est vrai qu’il est précis dans son état fixe, il n’est certainement pas assez sophistiqué dans son mouvement compliqué. Pour cela, nous effectuons un étalonnage de la précision volumétrique en utilisant un laser tracker pour établir une carte d'erreur dans l'espace pour toute sa zone opérationnelle. Cette carte d'erreur complète est ensuite chargée dans la machine CNC. Lors de l'usinage continu sur 5 axes , le contrôleur utilise ces données pour pré-corriger dynamiquement le parcours d'outil, compensant ainsi les imprécisions cinématiques inhérentes en temps réel.

Valider la stabilité avec les métriques de contrôle des processus

Les preuves et les résultats vérifient les capacités. Afin de démontrer cela sur une base statistique de contrôle du processus, les tailles critiques des pièces sont mesurées à des moments réguliers. C'est notre assurance que le processus de contrôle de stabilité est atteint, par exemple, un cycle d'usinage de 72 heures pour une roue aérospatiale a une taille de rétention de 0,015 mm et une capacité de processus supérieure à 1,67 .

Ce document détaille le système technique multicouche requis pour une précision au micron dans l'usinage continu à 5 axes . Basée sur la capacité d’exploiter la puissance de la métrologie et de l’analyse statistique à des fins de vérification, la méthodologie appliquée dans cette étude est capable de traduire la théorie des machines dans la réalité.

Figure 3 : Configurations des axes principaux pour les opérations indexées et simultanées Opérations 5 axes par LS Manufacturing

Comment quantifier l’efficacité de l’usinage 5 axes pour évaluer le retour sur investissement ?

Même s’il a été démontré que les machines performantes peuvent offrir certains avantages, il est difficile de déterminer un retour sur investissement en termes financiers. Il devient difficile de déterminer le retour sur investissement en termes financiers grâce aux méthodes traditionnelles d’ analyse des investissements et de détermination du retour. Ce document fournit une méthodologie structurée et basée sur les données pour l'évaluation du retour sur investissement , allant au-delà des avantages théoriques pour modéliser des économies tangibles en termes de matériel, de main d'œuvre et de débit total. Le modèle aborde les domaines clés suivants :

1. Quantification de la réduction du temps de cycle et des gains de débit : le principal levier de l' efficacité 5 axes est la réduction spectaculaire du temps sans valeur ajoutée. L'analyse du processus est effectuée et la réduction de l'élimination de l'installation secondaire est déterminée. Par exemple, dans une catégorie aérodynamique, une optimisation de 3+2 à 5 axes continus a réduit le temps global de manipulation et de configuration de 65 % et affecte le débit du système, qui est la base du retour sur investissement.
2. Modélisation des économies grâce à la simplification des fixations et des supports de travail : Nous avons considéré l'une des régions les plus critiques, mais les moins soulignées, en termes d'économies pour la zone de réduction des fixations dans notre analyse d'investissement afin de faire une comparaison entre l'impact de la complexité et le nombre de fixations spécialisées utilisées. Par exemple, dans le domaine des aubes de turbine, cela résultait d'une réduction à la manière dont un appareil spécialisé pouvait être un Machine 5 axes qui offre une économie de 15% sur la programmation liée aux outils et montages.
3. Calcul de l'impact sur les coûts de rebut, de reprise et de qualité : L'impact de la perte de précision lors de l'usinage en configuration unique a un effet substantiel sur le coût actuel de la qualité. La valeur des rebuts et des retouches a été prise en compte dans l'étude de cas donnée. La réduction des erreurs de manipulation et de réglage directement dues à l' usinage 5 axes a entraîné une diminution de la souffrance due au défaut de rendement au premier passage de 40 % pour un cas donné lié à l'implant médical. Cela constitue en soi une bonne base pour l’amélioration de la chaîne de valeur.
4. Réalisation d'une comparaison holistique du coût total de possession (TCO) : ce cadre fournit une méthodologie solide pour l'évaluation du retour sur investissement de l' efficacité sur 5 axes , en modifiant la spéculation avec un modèle quantifiable de tous les facteurs de coûts - du temps de cycle et de l'outillage à la qualité et au débit - permettant une analyse d'investissement fiable et basée sur les données pour les décisions d'équipement dans la fabrication de grande valeur .

De cette façon, il fournit une approche fiable pour mettre en œuvre l’ évaluation du retour sur investissement de Efficacité sur 5 axes . En fait, il remplace la conjecture en permettant la création d'un modèle de tous les facteurs de coûts, de la qualité à la vitesse, grâce auquel on peut arriver à des décisions définitives et fondées sur des données concernant l'analyse des investissements en biens d'équipement dans l'industrie manufacturière de grande valeur .

Quel est l’équilibre entre la précision de l’usinage sur 5 axes et le coût ?

Afin d'obtenir la précision requise sur 5 axes , il existe un bilan de coûts non linéaire, qui augmente de façon exponentielle à mesure que la précision atteint zéro. Sur la base des données collectées, l'augmentation des coûts pour aller au-delà de la précision de ±0,02 mm jusqu'à la précision de ±0,01 mm est de 80 % , et l'objectif est de déterminer la tolérance économique ou la tolérance juste, qui permettra d'accomplir la fonction de tâche du composant plutôt que de dépenser beaucoup d'argent après de mauvaises spécifications. Ceci est réalisé en s’engageant dans :

Définir les tolérances fonctionnelles et esthétiques

Le type d’exigences de tolérance est ensuite catégorisé. Dans les appariements critiques et les surfaces aérodynamiques, il est nécessaire d'obtenir des Précision sur 5 axes , mais pour les surfaces non critiques, il existe de grandes tolérances. De plus, les surfaces cosmétiques sont l'endroit où Il n’existe aucune exigence spécifiée. Grâce aux méthodes fonctionnelles de vérification en relation avec le type de vérification, on peut conclure que dans les méthodes fonctionnelles, il n'y a pas de surspécification et qu'en tant que tel, le coût doit être ajouté là où cela est important pour fournir un scénario de solutions de précision économique .

Quantifier le coût exponentiel de la précision

Cette courbe de coûts est représentée graphiquement à l'aide des données de projets précédents. Il ne s’agit pas d’un processus linéaire mais plutôt, à chaque étape d’augmentation de la précision, la répartition des coûts entre les alternatives augmente : des machines plus chères à des kits plus complexes, des cycles plus longs à une métrologie plus avancée. Par exemple, tracer une tolérance de ±0,01 mm peut impliquer des cycles 300 % plus longs que tracer une tolérance de ±0,05 mm , ce qui est une information cruciale lorsqu'on envisage un test d'équilibre des coûts .

Mettre en œuvre une stratégie de fabrication à plusieurs niveaux

Dans notre organisation, nous utilisons le système à plusieurs niveaux. Les composants sont classés en fonction du niveau de tolérance qui doit être appliqué à ces composants. Dans le cas où il existe une forte exigence de précision, le processus est réalisé à l'aide de machines spéciales pour la stabilité thermique. Cette stratégie optimise l'efficacité globale de l'équipement (OEE) et évite que le coût élevé de l'ultra-précision ne soit appliqué à tous les travaux, préservant ainsi l' équilibre des coûts .

Validation avec mesure et contrôle en cours de processus

Pour compléter notre conclusion, nous incluons également le contrôle statistique du processus ou le sondage en cours de processus. Cela garantit que la machine a la capacité de fonctionner au niveau de précision économique pour lequel elle est définie. Cela l’empêche également d’atteindre un niveau de précision plus élevé en termes de précision ou de niveaux pour lequel il doit payer.

Ce rapport présente une méthode permettant de déterminer la vérité économique et de réaliser un équilibre optimal des coûts pour la précision sur 5 axes grâce à la connaissance de la concurrence, qui est un processus basé sur des données allant de l'analyse fonctionnelle et de la modélisation à la production et au contrôle et garantit que chaque micron de précision a un impact positif sur les composants.

Quels sont les facteurs cachés souvent négligés dans la structure des coûts de l’usinage 5 axes ?

En considérant le Coût d'usinage 5 axes , une stricte sous-estimation financière se produit lorsque seul l’investissement initial en capital est pris en compte. Il existe des facteurs vitaux, souvent négligés et cachés , allant de l'outillage spécialisé jusqu'à la maintenance sophistiquée, qui déterminent le coût total réel de possession. Le document présente une manière structurée de réaliser une évaluation appropriée du cycle de vie , qui va au-delà du prix d'achat pour modéliser l'engagement financier complet. Le processus prendra en compte les éléments suivants :

• Comptabilisation des outils spécialisés et des dispositifs de serrage : Normalement, les outils à 3 axes peuvent ne pas suffire. Les forces et emplacements dynamiques dans l'usinage 5 axes exigent un outillage plus équilibré ainsi que son extension. Son prix pourrait être deux fois plus élevé. Pour le défi ci-dessus, nous considérons et fournissons l’ensemble des outils nécessaires à l’usinage 5 axes.
• Prise en compte de la maintenance et de l'étalonnage avancés : cela nécessite un niveau de maintenance élevé en termes de précision. La maintenance des étalonnages et la vérification du volume de l'interféromètre laser, estimés entre 30 000 et 50 000 dollars par an, ne peuvent en aucun cas être compromis pour la microprécision. Les contrats de maintenance et de recalibrage n’entraîneront pas de ruptures budgétaires imprévues dans notre modèle.
• Budgétisation de la main-d'œuvre qualifiée et de la formation spécialisée : pour un centre d'usinage à 5 axes , des compétences plus élevées seraient nécessaires pour travailler avec celui-ci. Nous prendrions également en considération le coût attribuable à 40 % du programmeur CAM 5 axes qualifié et le coût de la formation pour un tel centre d'usinage. Il inclurait également le coût de démarrage par rapport au coût des ressources humaines qualifiées pour un tel centre d'usinage par rapport au coût de la durée de vie de cette machine.
• Modélisation de la consommation d'énergie et des exigences des installations : les machines à 5 axes nécessitent plus de puissance. Cela vaut pour les tables tournantes plus rapides ou le refroidissement compliqué. Les audits énergétiques font partie de notre analyse de cycle de vie . Il prend également en compte les améliorations apportées aux bâtiments existants, qui pourraient impliquer une meilleure distribution électrique ou des fondations spéciales. Il s’agit de facteurs cruciaux, mais invisibles, qui ont un impact important.

Ce cadre fournit une méthodologie pour une évaluation complète du cycle de vie​ du coût d'usinage 5 axes . Il permet une analyse financière réaliste en identifiant et en quantifiant systématiquement les principaux facteurs cachés (de l'outillage et de l'étalonnage à la main-d'œuvre qualifiée et aux services publics), garantissant que les décisions d'investissement sont basées sur le coût total, et pas seulement sur le prix d'achat.

Figure 4 : Exploration des axes de mouvement de base dans les systèmes d'usinage à 5 axes de LS Manufacturing

Division Aerospace de LS Manufacturing : Projet d'optimisation du processus d'usinage à 5 axes d'aubes de turbine de moteur

La précision et la qualité impliquées dans la fabrication liée à l’industrie aéronautique sont particulièrement élevées lorsqu’il s’agit des principaux composants des rotors. Par contre, le problème lié à LS Manufacturing était lié à o optimisation de processus pour un équipementier de moteurs d'avion pour un défi lié à la qualité et à l'efficacité des aubes de turbine. L'énoncé du problème était lié à la conception d'une stratégie de changement pour passer de 3+2 à un processus d'usinage continu supérieur par rapport au traitement de 718 lames Inconel par Usinage 5 axes .

Défi client

Le problème avec le client était lié à un sérieux problème de qualité et d'efficacité dans l'usinage de ses aubes de turbine en Inconel 718. Le processus d'usinage indexé 3+2 actuel dans leur configuration montrait des dépassements de ligne témoin de 0,03 mm sur leur région de mélange pour différentes configurations de machine. L'effet sur la durée de vie en fatigue de leur composant a été grave, car il est inférieur au niveau spécifié. De plus, ce processus inefficace prend plus de 6 heures pour fabriquer un composant.

Solution de fabrication LS

Dans notre application, nous avons choisi d'usiner entièrement la surface du profil aérodynamique en une seule configuration en utilisant un usinage simultané continu sur 5 axes pour éviter les lignes de fusion. Lors des opérations de tournage dans les alliages de Ni , nous avons utilisé le fraisage trochoïdal et optimisé les paramètres de processus pour maximiser les vitesses de coupe de 90 m/min et la profondeur de coupe de 0,2 mm afin d'obtenir les meilleurs résultats. Dans notre application ici, nous avons choisi d'être agressifs et totalement contrôlés dans l'usinage pour exploiter pleinement l'Inconel 718 en supprimant complètement tout problème d'usinage et de coût d'outillage lié à la qualité.

Résultats et valeur

L'optimisation du processus a entraîné un changement de paradigme dans les résultats. La précision des lames finales a augmenté de l'ordre de 0,015 mm , tandis que l' état de surface a atteint un Ra de 0,4 microns . Les lignes témoins dans l'état de surface sont devenues inexistantes. Le temps de cycle d'usinage a diminué de plus de 58 % , avec un temps d'usinage de seulement 2,5 heures par pièce . Ajoutez à cela l'augmentation de la durée de vie des outils d'un multiple de 3 grâce à l'optimisation des processus, et les économies annualisées de plus de 2 millions de RMB ont conduit à une accélération rapide du processus de croissance du client.

Dans ce étude de cas , il a été révélé que les compétences appliquées dans LS Manufacturing ont été utilisées pour surmonter certaines situations difficiles. Cependant, en allant au-delà de l'exigence du devoir, qui implique l'optimisation de l'usinage continu à 5 axes , il a été possible de renforcer notre position face aux tâches exigeantes de l'aérospatiale liées à la fabrication.

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Comment maximiser la valeur d'investissement sur 5 axes grâce à l'innovation des processus ?

Il suffit d'acquérir un Centre d'usinage 5 axes ne garantit pas un retour ; son potentiel élevé est souvent sous-utilisé. Le principal défi consiste à transformer ce matériel avancé en un résultat prévisible et de grande valeur. Ce document présente une méthodologie axée sur l'innovation des processus​ pour maximiser la valeur de l'investissement​ en élevant systématiquement l'utilisation de la technologie des machines​ de niveaux moyens à plus de 75 % :

1. O ptimisation des taux d'enlèvement de matière (MRR) grâce à des parcours d'outils avancés : à l'heure actuelle, nous utilisons une technologie de fabrication assistée par ordinateur de pointe pour les processus de broyage trochoïdal et de pelage. Cette technologie garantit que l'outil de coupe reste à tout moment soumis à une charge de copeaux optimale. Sur une pièce structurelle en aluminium, les taux d'enlèvement de matière de 35 cm³/min ont été optimisés de plus de 40 % dans les ébauches.
2. Mise en œuvre d'une métrologie en boucle fermée en cours de processus : pour minimiser les temps non coupés pour la configuration et l'inspection, nous intégrons des palpeurs tactiles et des outils laser sur la machine. Cela permet l’alignement automatique des pièces, le réglage des outils et la vérification des caractéristiques à mi-processus. Le système applique des décalages en temps réel, transformant le temps d'inspection en temps de coupe productif et garantissant l'exactitude de la première pièce, un facteur clé de l'utilisation de la technologie .
3. Standardisation des connaissances pour une efficacité reproductible : nous capturons les processus optimisés pour les familles de pièces, y compris les fixations, les outils et les paramètres éprouvés, dans des instructions de travail numériques. Cette innovation de processus réduit considérablement le temps de programmation et de configuration pour les commandes répétées. Il permet aux opérateurs moins expérimentés d'exécuter efficacement des tâches complexes, améliorant considérablement l'efficacité globale de l'équipement (OEE) et protégeant la valeur de l'investissement.

Cette méthodologie fournit un modèle pour transformer le potentiel des 5 axes en profit. L'avantage concurrentiel réside dans l'intégration de parcours d'outils avancés, de contrôles en cours de processus et de standardisation des connaissances : un système éprouvé pour améliorer l'utilisation de la technologie et garantir un retour rapide et défendable sur une valeur d'investissement en capital importante.

FAQ

1. Quels sont certains des composants qui peuvent être usinés en utilisant 3+2 ?

Pièces de système polyédriques ou creuses, fonds de moules et pièces en forme de boîte. La précision est de ±0,01 mm , l'état de surface est de Ra1,6 μm .

2. Quelles sont les exigences en matière de programmation CAM dans l'usinage continu 5 axes ?

Il nécessite la fonction RTCP, pour éviter les collisions. algorithmes ce et optimisation fluide du parcours d'outil. Le temps de programmation augmente de 40 % par rapport au mode 3+2 , mais l'efficacité de l'usinage augmente de 3 fois .

3. Quelle est la période de retour sur investissement typique pour un équipement 5 axes ?

Selon la complexité des pièces, il est généralement de 12 à 24 mois . Pour les pièces complexes à surface incurvée, l'investissement peut être récupéré dans un délai de 18 mois grâce aux avantages en termes d'efficacité.

4. Comment déterminer si une entreprise doit remplacer ses machines 2 axes par des machines 5 axes ?

In cases when the complexity of curved surfaces is above 30% of the volume of the product or when machining on a 3-axis machine , more than 3 clamping cycles are needed, hence an upgrade to a 5-axis system is required.

5. What is considered to be the greatest error contributor in 5-axis machining?

Spindle thermal expansion and angular errors. Laser calibration is required every 500 hours to control the overall error within 0.015mm .

6. Is it possible to achieve the same level of surface finishing with 3+2 machining as with continuous 5-axis machining?

Ra 0.8μm is obtained in the plane features, but there are marks from joints with a value of 0.02 - 0.05mm in free-form surfaces at the intersections.

7. How to control tool vibration in 5-axis machining?

The hydraulic tool holder of balance quality G2.5 and optimal speed-feed ratio can control the vibration within 5μm .

8. What sort of training would be needed for the new operators who would work on the machines with 5-axis capability?

The trainee has to understand the principles of RTCP, collision safety, and accuracy compensation in a hands-on practical training session of 2-3 months .

Résumé

Scientific selection and optimization through the Technologie d'usinage 5 axes can result in maximum efficiency and quality in the manufacture of complex components for enterprises. LS Manufacturing is an example of a company with a complete technical system and service experience. It provides competent manufacturing solutions for its customers.

Please feel free to contact the LS Manufacturing technical support team for customized 5-axis machining solutions or further process evaluation. We can evaluate your part geometry to produce a techno-commercial proposal for customized support from us, right from process feasibility to the final process validation.

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Équipe de fabrication LS

LS Manufacturing est une entreprise leader du secteur . Concentrez-vous sur les solutions de fabrication personnalisées. Nous avons plus de 20 ans d'expérience avec plus de 5 000 clients et nous nous concentrons sur l'usinage CNC de haute précision, Fabrication de tôle , 3D printing, Moulage par injection . Estampage des métaux , et d'autres services de fabrication à guichet unique.
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