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增加CNC加工轴数降本增效——原理与实践

官方确认!增加加工轴数可提升效率、降低成本。揭秘背后原理。

制造业技术迭代永不止步。新技术涌现、老技术进阶,我们须更新工艺跟上节奏。

近期趋势:CNC加工可用轴数增加。最新技术让多轴加工比以往更普及。

但您可能疑惑:轴数越多真越好?

答案是肯定的。

增加加工轴数带来诸多红利:效率提升、成本降低。

实现途径二:投资多轴CNC机床,或采用机器人加工。

孰优孰劣?先看传统加工痛点。

传统三轴CNC的5大痛点

传统CNC典型3轴(X、Y、Z),可在三维钻铣变形工件。简易机型(如雕刻机)仅2D/2.5D。

3D加工虽覆盖常规操作,但仅3轴极具限制性。

增加CNC加工轴数降本增效——原理与实践

1. 需更多装夹

轴少则装夹多。除非产品极简,否则需反复调整工件位置/朝向完成全加工。

每次额外装夹直接拖累加工单元产能。小批量(日益普及)下,高达90%加工时间耗于装夹。

2. 更多人工工时

装夹多不只降机器产能,更耗人工。每次装夹占用宝贵人力做非增值工作,本可投入更高产出环节。

优化换型能缩减时间,但彻底减少人工干预才根治。

增加CNC加工轴数降本增效——原理与实践

3. 需定制夹具

三轴机床受限于接近工件朝向。若加工需微小偏移朝向,常需设计制造定制夹具。

大批量下定制夹具无伤大雅。但每装夹增巨量工作,显著增加单件工时与成本。

4. 加工步骤增多

制造商共识:加工步骤越少越好。可制造性设计原则多致力于简化操作、减步骤。

三轴机常因自由度不足,强制增加本可省略的步骤。

5. 交期延长、成本上升

上述问题累积拖垮整体制造流程,导致交期延长、产品成本上升。每次技工花时间装夹、每次定制夹具制造,直击利润底线。

为什么额外轴能降成本

日益流行的解法:给加工操作加轴。

两种实现路径(下文详述),先看多轴为何降本。

增加CNC加工轴数降本增效——原理与实践

6自由度“黄金法则”

我们习惯认为世界三维。实则全柔性加工需6维:

这6值是从任意角度接近工作空间任意点所需的最小自由度(DoF)“黄金点”。

3、4、甚至5轴CNC永受限,因未达6 DoF“黄金点”。

额外轴降本的5大路径

  1. 单次装夹搞定(Done-in-one)。
  2. 操作员人工工时降至最低。
  3. 通常无需定制夹具。
  4. 减少并简化加工步骤。
  5. 缩短产品交期。

所有因素合力压缩生产时间与成本。

最多能加多少轴?

6 DoF是全柔性机床门槛,如何加、加几个?

两条路径:

  1. 多轴CNC机床。
  2. 机器人加工。

各路径可加轴数:

CNC机床路径

谈CNC机床通常指当前三大主流类型:

  1. 传统三轴CNC
  2. 四轴CNC
  3. 五轴CNC机床

虽2019年见报道六轴机床,但五轴是常见“上限”。

机器人加工路径

替代方案:机器人加工——给工业机器人装加工工具。

基础配置即6 DoF(工业机器人标配)。但可加任意数量额外轴,极大拓展工作空间与柔性。

虽DoF上限不可超6,但增轴带来更大工作空间与灵活度。

增加CNC加工轴数降本增效——原理与实践

孰优孰劣:CNC还是机器人加工?

多轴趋势推高五轴机床热度,但CNC劣势显著:

最终抉择在您,但值得提示:机器人加工某些场景下性能甚至超越CNC机床。

相比多轴CNC,机器人加工真能简化您的生活。

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