تفاوت دستگاه‌های فرز CNC سه محور، چهار محور و پنج محور و کاربردهای آن‌ها
دستگاه‌های فرز CNC (کنترل عددی کامپیوتری) ابزارهای قدرتمندی هستند که درصنایع مختلف برای تولیدقطعاتپیچیده با دقت بالا مصرف می‌شوند و یکی از دستگاه های صنعتی پولساز است. تفاوت اصلی بین انواع دستگاه‌های فرز CNC سه محور، چهار محور و پنج محور در تعداد محورهای حرکتی آن‌ها است که این امر بر پیچیدگی قطعات قابل تولید، دقت و کارایی فرآیند ماشینکاری تأثیر می‌گذارد.
دستگاه فرز CNC سه محور
این نوع دستگاه فرز دارای سه محور حرکتی خطی است که معمولاً با نام‌های X، Y و Z شناخته می‌شوند.
- محور X: حرکت افقی میز کار یا ابزار برش در راستای طول قطعه‌کار.
- محور Y: حرکت عمودی میز کار یا ابزار برش در راستای عرض قطعه‌کار.
- محور Z: حرکت عمودی ابزار برش به سمت بالا و پایین قطعه‌کار.
دستگاه‌های سه محور برای انجام عملیات ماشینکاری اساسی مانند فرزکاری سطوح صاف، ایجاد شیارها، سوراخکاری و قلاویزکاری مناسب هستند. در این دستگاه‌ها، قطعه‌کار معمولاً ثابت نگه داشته می‌شود و ابزار برش در سه جهت خطی حرکت می‌کند تا شکل مورد نظر را ایجاد کند. برای ماشینکاری چندوجه یک قطعه، نیازبه بستن مجدد و تنظیم موقعیت قطعه‌کار وجوددارد. نگهداری دستگاه cnc از جمله اقداماتی است که در افزایش طول عمر این ماشین و ماندگاری آن نقش دارد بنابراین جهت آگاهی بیشتر می‌توانید ایرادات و مشکلات دستگاه فرز cnc را مطالعه نمایید.
کاربردهای دستگاه فرز CNC سه محور
- تولیدقطعات با هندسه‌ی ساده و سطوح دوبعدی یا 2.5 بعدی.
- ساخت قالب‌های ساده.
- حکاکی و ایجاد طرح روی سطوح صاف.
- تولیدقطعات اولیه و نمونه‌سازی.
- صنایع هوافضا، خودروسازی و ساخت تجهیزات پزشکی برای تولیدقطعات غیرپیچیده.
مزایای دستگاه فرز CNC سه محور
- سادگی کاربری و برنامه‌نویسی: کار با این دستگاه‌ها و برنامه‌نویسی آن‌ها نسبتاً آسان است و نیاز به مهارت‌های تخصصی کمتری دارد.
- هزینه اولیه کمتر: قیمت خرید و نگهداری این دستگاه‌ها در مقایسه با دستگاه‌های چهار و پنج محور کمتر است.
- تعمیر و نگهداری آسان‌تر: ساختار ساده‌تر این دستگاه‌ها باعث می‌شود تعمیر و نگهداری آن‌ها راحت‌تر باشد.
معایب دستگاه فرز CNC سه محور
- محدودیت در تولیدقطعاتپیچیده: ماشینکاری سطوح منحنی، زوایای پیچیده و undercutها (قسمت‌های زیرین) با این دستگاه‌ها دشوار یا غیرممکن است.
- نیاز به بستن مجدد قطعه‌کار: برای ماشینکاری چندوجه قطعه، نیاز به توقف فرآیند، بازکردن قطعه و بستن آن در موقعیت جدید است که زمان‌تولید را افزایش می‌دهد و احتمال خطا را بالامی‌برد.
- دقت محدودتر در قطعات پیچیده: به‌دلیل نیاز به چندین‌بار بستن قطعه، دقت نهایی در قطعات با هندسه‌ی پیچیده ممکن است کاهش‌یابد.
دستگاه فرز CNC چهار محور
دستگاه فرز CNC چهار محور علاوه‌بر سه محور خطی (X، Y، Z)، دارای یک محور چرخشی اضافی است که معمولاً محور A نامیده می‌شود. این محور به ابزار برش یا میزکار اجازه می‌دهد تا حول محور X بچرخد.
- محور A: چرخش میز کار یا ابزار برش حول محور X.
اضافه شدن محور چهارم امکان ماشینکاری قطعات با زوایای مختلف و سطوح منحنی ساده‌تر را فراهم می‌کند. در برخی از دستگاه‌های چهار محور، چرخش حول محور Y (محور B) نیز وجود دارد. این دستگاه‌ها معمولاً برای ماشینکاری قطعاتی که نیاز به‌کار روی چند وجه دارند بدون نیاز به بستن مجدد، استفاده می‌شوند.
کاربردهای دستگاه فرز CNC چهار محور
- تولیدقطعات با سطوح منحنی که حول یک محور مرکزی قرار دارند (مانند بادامک‌ها).
- ماشینکاری قطعات با سوراخ‌ها یا شیارهایی که در زوایای مختلف قرار دارند.
- تولیدقطعات مورداستفاده درصنایع هوافضا، خودروسازی و پزشکی با هندسه‌ی پیچیده‌تر نسبت به قطعات تولیدشده با دستگاه‌های سه محور.
- ساخت قالب‌های پیچیده‌تر.
مزایای دستگاه فرز CNC چهار محور
- افزایش انعطاف‌پذیری: امکان ماشینکاری قطعات با هندسه‌ی پیچیده‌تر و زوایای مختلف.
- بهبود دقت: کاهش نیازبه بستن مجدد قطعه‌کار منجربه افزایش دقت در ماشینکاری می‌شود.
- افزایش کارایی: ماشینکاری چند وجه قطعه در یک مرحله باعث کاهش زمان تولید می‌شود.
معایب دستگاه فرز CNC چهار محور
- هزینه اولیه بیشتر: قیمت خرید و نگهداری این دستگاه‌ها نسبت به دستگاه‌های سه محور بیشتر است.
- پیچیدگی بیشتر در برنامه‌نویسی: برنامه‌نویسی برای حرکت همزمان چهار محور پیچیده‌تر است و نیاز به نرم‌افزار CAM پیشرفته و اپراتور ماهرتردارد.
- محدودیت در‌تولید‌قطعات با هندسه‌ی بسیار پیچیده: برای تولیدقطعات با سطوح منحنی چندگانه و زوایای بسیار پیچیده، ممکن است کافی‌نباشد.
مطلب پیشنهادی: سودآورترین خط تولید
دستگاه فرز CNC پنج محور
دستگاه فرز CNC پنج محور پیشرفته‌ترین نوع دستگاه فرز است و تفاوت بیشتری با سایر انواع دستگاه فرز CNC دارد که علاوه بر سه محور خطی (X، Y، Z)، دارای دو محور چرخشی اضافی است. این دو محور چرخشی می‌توانند به صورت‌های مختلفی ترکیب شوند (مانند محورهای A و B، یا محورهای A و C، یا محورهای B و C) و به ابزار برش یا میز کار اجازه می‌دهند تا حول دو محور چرخشی مختلف بچرخند.
- محور A: چرخش حول محور X.
- محور B: چرخش حول محور Y.
- محور C: چرخش حول محور Z.
توانایی حرکت همزمان در پنج محور امکان ماشینکاری قطعات با هندسه‌ی بسیار پیچیده، سطوح منحنی چندگانه و زوایای گوناگون را بدون نیاز به بستن مجدد قطعه‌کار فراهم می‌کند. این امر منجربه افزایش دقت، بهبود کیفیت سطح و کاهش زمان تولیدمی‌شود.
دستگاه‌های پنج محور به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند
- دستگاه‌های 3+2 محور (اندکسینگ): در این نوع دستگاه، دو محور چرخشی برای تنظیم موقعیت ابزار برش یا قطعه‌کار قبل از شروع فرآیند ماشینکاری استفاده می‌شوند و در حین برش ثابت می‌مانند.
- دستگاه‌های پنج محور پیوسته (Continuous 5-axis): در این نوع دستگاه، هر پنج محور می‌توانند به‌طور همزمان درحین فرآیند ماشینکاری حرکت‌کنند، که امکان تولیدقطعات با هندسه‌ی بسیار پیچیده و سطوح صاف و دقیق را فراهم‌می‌کند.
کاربردهای فرز CNC پنج محور
تولیدقطعات با هندسه‌ی بسیار پیچیده و سطوح منحنی چندگانه مورداستفاده درصنایع هوافضا (مانند پره‌های توربین)، خودروسازی (مانند قالب‌های پیچیده)، پزشکی (مانند ایمپلنت‌های سفارشی) و ساخت قالب‌های پیشرفته.
- ماشینکاری قطعات با undercutها و زوایای دشوار.
- تولیدقطعات با دقت و کیفیت سطح بسیار بالا.
- کاهش تعداد مراحل تولید و افزایش کارایی.
مزایای فرز CNC پنج محور
- بالاترین سطح انعطاف‌پذیری: امکان تولید پیچیده‌ترین قطعات با هر نوع هندسه‌ای.
- بهترین دقت و کیفیت سطح: حرکت همزمان پنج محور و عدم نیاز به بستن مجدد قطعه‌کار منجربه دقت و کیفیت سطح بی‌نظیرمی‌شود.
- کاهش زمان‌تولید و هزینه‌ها: ماشینکاری کامل قطعه دریک مرحله و کاهش نیاز به فیکسچرهای پیچیده باعث کاهش‌زمان و هزینه‌های تولیدمی‌شود.
- امکان استفاده از ابزارهای برش کوتاه‌تر: به دلیل نزدیکی ابزار به قطعه‌کار در زوایای مختلف، می‌توان از ابزارهای برش کوتاه‌تر و مقاوم‌تر استفاده‌کرد که منجر به بهبود دقت و کاهش لرزش می‌شود.
معایب فرز CNC پنج محور
- بالاترین هزینه‌ی اولیه: قیمت خرید و نگهداری این دستگاه‌ها به طور قابل توجهی از دستگاه‌های سه و چهار محور بیشتر است.
- پیچیده‌ترین برنامه‌نویسی: برنامه‌نویسی برای حرکت همزمان پنج محور بسیار پیچیده‌است و نیاز به نرم‌افزارهای CAM بسیار پیشرفته و اپراتورهای با تجربه و متخصص دارد.
- نیاز به اپراتورهای ماهر: کار با این دستگاه‌ها نیازمند دانش و مهارت بالایی در زمینه CNC، برنامه‌نویسی و ماشینکاری است.
- تعمیر و نگهداری پیچیده‌تر: ساختار پیچیده‌ی این دستگاه‌ها باعث می‌شود تعمیر و نگهداری آن‌ها دشوارتر و پرهزینه‌تر باشد.
عوامل موثر در انتخاب دستگاه فرز CNC
از آنجایی که تفاوت هایی میان انواع دستگاه فرز CNC وجوددارد، انتخاب بین دستگاه فرز CNC سه محور، چهار محور و پنج محور بستگی به عوامل مختلفی دارد، از جمله:
- پیچیدگی قطعات مورد نیاز: اگر قطعات دارای هندسه‌ای ساده هستند، دستگاه سه محور کافی است. برای قطعات با سطوح منحنی ساده یا زوایای خاص، دستگاه چهار محور مناسب است. برای پیچیده‌ترین قطعات با سطوح منحنی چندگانه و زوایای گوناگون، دستگاه پنج محور ضروری است.
- پدقت مورد نیاز: دستگاه‌های پنج محور بالاترین دقت را ارائه می‌دهند، در حالی که دستگاه‌های سه محور برای قطعات با تلرانس‌های وسیع‌تر مناسب هستند.
- حجم تولید: برای تولیدانبوه قطعات پیچیده، دستگاه‌های چهار و پنج محور به‌دلیل کاهش‌زمان تولید و نیاز به‌بستن مجدد، کارآمدترهستند.
- بودجه: هزینه‌ی اولیه، هزینه‌های نگهداری و تعمیرات، و هزینه آموزش اپراتورها باید در نظرگرفته‌شود. دستگاه‌های سه محور کمترین هزینه و دستگاه‌های پنج محور بیشترین هزینه را دارند.
- مهارت اپراتورها: کار با دستگاه‌های چهار و پنج محور نیازمند اپراتورهای ماهر و آموزش دیده‌است.
- مواد مورد استفاده: نوع ماده‌ای که قرار است ماشینکاری شود نیز می‌تواند در انتخاب دستگاه تاثیرگذار باشد.
سخن پایانی
انتخاب دستگاه فرز CNC مناسب بدلیل وجود تفاوت هایی میان انواع دستگاه‌های فرز cnc، تصمیمی استراتژیک است که به طور مستقیم بر کیفیت، دقت، سرعت و هزینه‌ی تولیدقطعات تأثیر می‌گذارد. درک عمیق تفاوت‌های بین دستگاه‌های سه محور، چهار محور و پنج محور، همراه با در نظرگرفتن نیازهای خاص تولید، بودجه و سطح مهارت اپراتورها، کلید دستیابی به کارآمدترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین راه حل برای ماشینکاری قطعات مورد نظر خواهدبود. با پیشرفت روزافزون فناوری CNC، انتظار می‌رود که این دستگاه‌ها نقش حیاتی‌تری در صنایع مختلف ایفا کرده و امکان تولیدقطعات پیچیده‌تر و با کیفیت‌تری را فراهم آورند.