تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره در چه مواردی است؟

ماشینکاری یک فرایند تولید کاهشی است که تولیدکنندگان را قادر می‌سازد قطعات با دقت بالا را به طور دقیق و مقرون‌ به‌ صرفه تولید کنند.

ماشینکاری CNC مواد اولیه اضافی را با ابزارهای برش از قطعات کار حذف می‌کند تا یک محصول نهایی دقیق از موادی مانند پلاستیک، فلز و کامپوزیت‌ها ایجاد شود.

این روزها، تیم‌های تولید در مورد ماشینکاری چند محوره، از ماشینکاری ۳ محوره گرفته تا ۵ محوره و حتی ۹ محوره، گزینه‌های زیادی دارند؛ اما برای داشتن انتخاب بهتر، تفاوت بین هر نوع چیست؟

در این مقاله، شباهت و تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره را به ‌عنوان دو نوع محبوب بررسی خواهیم کرد و توضیح خواهیم داد که چه زمانی استفاده از یکی بر دیگری منطقی است.

1# ماشینکاری سه محوره چیست؟

برای بررسی تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره در گام اول تعریفی از هر کدام از این انواع ارائه می‌دهیم.

در ماشینکاری سه محوره، یک دستگاه CNC با استفاده از سه محور اصلی حرکت که معمولاً با X ،Y و Z مشخص می‌شوند، کار می‌کند.

این محورها نشان‌دهنده جهت‌های خطی هستند که دستگاه را قادر می‌سازند تا ابزار برش یا قطعه‌کار را در امتداد آنها برای عملیات ماشینکاری متنوع روی موادی مانند فلز، چوب و پلاستیک حرکت دهد.

در فضای سه‌بعدی یک دستگاه ماشینکاری سه محوره، ابزار برش یا قطعه‌کار تحت عملیات جابه‌جایی قرار می‌گیرد و عملیاتی مانند فرزکاری، سوراخ‌کاری و برش را تسهیل می‌کند.

به‌ عنوان تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره، برخلاف دستگاه‌های CNC پنج محوره با محورهای چرخشی اضافی، نوع سه محوره محدود به حرکات خطی است.

این محدودیت به این معنی است که ابزار می‌تواند از مجموعه‌ای ثابت از زوایا به قطعه‌ کار نزدیک شود که به طور بالقوه نیاز به تنظیمات متعدد برای کارهای پیچیده ماشینکاری دارد.

درحالی‌ که ماشین‌های سه محوره به دلیل تطبیق‌پذیری، سرعت و کاربرد گسترده در صنایعی مانند نمونه‌سازی اولیه و ماشینکاری عمومی مشهور هستند، ممکن است در مواجهه با طرح‌های بسیار پیچیده یا دشوار که نیاز به سطح بالایی از انعطاف‌پذیری و دقت دارند، با چالش‌هایی روبرو شوند.

در راستای بررسی تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره، ویژگی‌های کلیدی دستگاه ماشینکاری سه محوره عبارت‌اند از:

• محور X: به‌ عنوان یکی از محورهای خطی اساسی در یک دستگاه ماشینکاری سه محوره، محور X حرکت افقی را در امتداد طول دستگاه نشان می‌دهد.
• محور Y: محور Y به‌عنوان یکی دیگر از محورهای خطی ضروری در یک دستگاه سه محوره عمل می‌کند و حرکت عمودی در امتداد عرض دستگاه را نشان می‌دهد.
• محور Z: محور Z که سومین محور خطی اصلی در یک ماشینکاری سه محوره را تشکیل می‌دهد، حرکت در امتداد عمق یا ارتفاع دستگاه را نشان می‌دهد.

صنایعی که به ماشینکاری ۳ محوره متکی هستند، به تلرانس‌های دقیقی مانند صنایعی که از ماشین‌های ۵ محوره استفاده می‌کنند، نیاز ندارند که این به عنوان تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره یاد می‌شود.

2# ماشینکاری پنج محوره چیست؟

ماشینکاری 5 محوره فرآیندی است که با حرکت هم‌زمان ابزار برش یا قطعه‌کار در امتداد پنج محور مختلف، قابلیت‌های قابل‌توجهی را به نمایش می‌گذارد.

این قابلیت منحصربه‌فرد، دقت و پیچیدگی عملیات ماشینکاری را افزایش می‌دهد.

برخلاف دستگاه‌های ماشینکاری 3 محوره معمولی که به‌صورت خطی در امتداد محورهای X ،Y و Z کار می‌کنند، دستگاه پنج محوره دو محور چرخشی اضافی را معرفی می‌کند که معمولاً با A و B مشخص می‌شوند.

در بررسی تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره، این انعطاف‌پذیری افزایش‌ یافته به‌ ویژه در صنایعی که دقت و پیچیدگی نقش محوری دارند، سودمند است.

ماشین‌های پنج محوره در مدیریت هندسه‌ها و خطوط پیچیده عالی هستند و نیاز به تنظیمات متعدد و تعویض ابزار را به حداقل می‌رسانند.

در نتیجه، آنها به افزایش کارایی و دقت در طول فرایند ماشینکاری کمک می‌کنند.

توانایی اجرای برش‌های پیچیده از زوایای مختلف، ماشین‌های پنج محوره را به‌عنوان ابزارهای ضروری برای ساخت اجزای پیچیده‌ای که به نهایت دقت و پیچیدگی نیاز دارند، تثبیت می‌کند.

در راستای بررسی تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره، ویژگی‌های کلیدی ماشینکاری 5 محوره عبارت‌اند از:

1-2# محور XYZ

محور XYZ قابلیت‌های اساسی حرکت خطی یک دستگاه ماشینکاری را در بر می‌گیرد.

در این زمینه، محور X نشان‌دهنده حرکت افقی، محور Y نشان‌دهنده حرکت عمودی و محور Z نشان‌دهنده عمق یا حرکت به سمت و دور از قطعه‌ کار است.

این محورها اساس حرکات جهت‌دار در فضای سه‌بعدی را تشکیل می‌دهند و ابزارهای برش و قطعه‌کار را هدایت می‌کنند.

2-2# محور A

در ماشینکاری 5 محوره، محور A در امتداد محور X می‌چرخد.

این قابلیت چرخشی امکان کج کردن ابزار برش یا قطعه‌کار را فراهم می‌کند و ماشینکاری را از زوایا و جهت‌های مختلف تسهیل می‌کند.

محور A به طور قابل‌ توجهی انعطاف‌پذیری دستگاه را در نزدیک‌ شدن به قطعه‌کار افزایش می‌دهد و امکان اجرای برش‌های پیچیده‌تر را فراهم می‌کند.

3-2# محور B

محور B در ماشینکاری 5 محوره مربوط به چرخش حول محور Y است.

مشابه محور A، محور B امکان کج شدن و چرخش را فراهم می‌کند و آزادی بیشتری برای نزدیک‌شدن به قطعه‌کار از زوایای مختلف فراهم می‌کند.

ترکیب محورهای A و B امکان ماشینکاری جامع چند زاویه‌ای را فراهم می‌کند.

4-2# قابلیت‌های پیشرفته

ادغام محورهای A و B در ماشین‌های پنج محوره، قابلیت‌های ماشینکاری آنها را افزایش می‌دهد.

این محورهای چرخشی اضافی، دستگاه را قادر می‌سازد تا به مناطقی دسترسی پیدا کند که برای یک ماشین سه محوره چالش‌برانگیز یا غیرممکن است و دامنه قطعات قابل‌ ساخت را گسترش می‌دهد.

5-2# افزایش کارایی

حرکت چند محوره ذاتی در ماشینکاری 5 محوره، نیاز به تنظیمات و تعویض ابزار چندگانه را به حداقل می‌رساند.

این بهینه‌سازی، فرایند تولید را ساده می‌کند، کارایی را افزایش می‌دهد و زمان تولید را تسریع می‌کند.

این دستگاه می‌تواند وظایف پیچیده را در یک تنظیم واحد انجام دهد، زمان از کار افتادگی را کاهش دهد و بهره‌وری کلی را افزایش دهد.

6-2# دقت بهبودیافته

توانایی نزدیک‌شدن به قطعه‌کار از زوایای مختلف، دقت و صحت فرآیند ماشینکاری را در ماشین‌های 5 محوره افزایش می‌دهد.

درگیری مداوم ابزار با قطعه‌کار منجر به افزایش دقت در برش‌های پیچیده می‌شود.

کاهش خطاها و افزایش تکرارپذیری، به دقت کلی قطعات تولید شده کمک می‌کند.

صنایعی که به ماشینکاری ۵ محوره نیاز دارند، به درجه بالایی از دقت و پیچیدگی متکی هستند.

این صنایع شامل موارد خودرو، هوافضا و پزشکی می‌شوند؛ اما محدود به آنها نیستند.

3# تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره

ماشینکاری 3 محوره و ماشینکاری 5 محوره دو نوع فرایند فرزکاری تحت کنترل کامپیوتر هستند که برای ساخت قطعات پیچیده با دقت و صحت بالا استفاده می‌شوند.

الان در این بخش شما درک اولیه‌ای از این دستگاه‌ها دارید.

با این‌ حال، تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره مشهود است.

اگر می‌خواهید تصمیم به خرید بگیرید، درک این تمایزات ضروری است.

در این قسمت به تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره می‌پردازیم.

1-3# پیچیدگی برنامه‌نویسی

در بررسی تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره، دستگاه‌های سه محوره آسان و سرراست هستند.

دستورالعمل‌های کد آنها نیز بسیار ساده بوده و ایجاد طرح و تبدیل آن به فرم کد برای مهندسان آسان‌تر است و مهندسان برای کار با این دستگاه باید دانش اولیه‌ای در مورد G-code داشته باشند.

در مقابل، ماشینکاری پنج محوره پیچیده است. آنها به مهارت‌های برنامه‌نویسی تخصصی نیاز دارند؛ زیرا محورهای بیشتری در حرکت دخیل هستند.

به‌ عنوان‌ مثال، برخی از ماشین‌ها از کد M به همراه کد G برای عملکرد خود استفاده می‌کنند.

از نظر برنامه‌نویسی، ماشین‌های پنج محوره فنی هستند.

سیستم‌های ۵ محوره برای مدیریت بردارهای پیچیده ابزار و حرکات چرخشی (مختصات IJK) به جدیدترین نرم‌افزارهای CAM مانند Siemens NX یا Mastercam نیاز دارند.

2-3# مدت زمان و پیچیدگی راه‌اندازی

یکی دیگر از معیارهای بررسی تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره این است که دستگاه ۳ محوره برای راه‌اندازی به زمان بیشتری نیاز دارد.

به‌ خصوص هنگام ساخت اشکال پیچیده، باید قطعه‌کار را مرتباً تنظیم کنید.

این کار زمان زیادی برای انجام کار می‌برد.

با این‌ حال، این دستگاه برای کارهای ساده زمان کمتری نیاز دارد.

دلیلش این است که هنگام انجام کارهای ساده، قطعات کار نیازی به تنظیم ندارند.

راه‌اندازی دستگاه‌های ۵ محوره آسان است و نیازی به تغییر مداوم موقعیت قطعه‌کار ندارند و می‌توانید پس از قراردادن مواد، دستگاه را روشن کنید و کار خود را به‌راحتی انجام دهید.

این به دلیل حرکت ابزارهای برش در جهات مختلف است.

جالب اینجاست که دستگاه‌های سه محوره پیچیده نیستند و نیروی کار باتجربه متوسط می‌تواند به طور مؤثر آنها را اداره کند.

با این‌ حال، دستگاه‌های ۵ محوره بسیار پیچیده هستند.

آنها به مهارت و تجربه زیادی به‌عنوان اپراتور نیاز دارند.

3-3# هزینه نیروی کار و انعطاف‌پذیری

از جمله تفاوت تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره بحث هزینه و انعطاف پذیری نیروی کار است.

دستگاه‌های ۳ محوره معمولی هستند.

کار با آنها نیازی به مهارت خاصی از طرف کارگران ندارد.

از آنجایی‌ که سال‌هاست مورداستفاده قرار می‌گیرند، همه به‌خوبی با آنها آشنا هستند.

هر کارگری که کمی تجربه داشته باشد می‌تواند چنین دستگاه‌هایی را اداره کند.

آنها به نیروی کار کمتری نیاز دارند، بنابراین نیازی به استخدام متخصص نخواهید داشت.

دستگاه‌های ۵ محوره بسیار پیچیده هستند.

آن‌ها به نیروی کار ماهر با تخصص مرتبط نیاز دارند؛ بنابراین، شما باید یک نیروی کار خاص استخدام کنید که هزینه نیروی کار را نیز اضافه می‌کند.

با این‌ حال، آن‌ها می‌توانند هر شکل پیچیده‌ای را به‌راحتی ایجاد کنند.

هر طرحی که به آن بدهید، این دستگاه یک نمونه اولیه دقیق به شما ارائه می‌دهد؛ بنابراین، بسیار انعطاف‌پذیر است که ویژگی برجسته آن است.

4-3# عملکرد و کارایی

در بررسی تفاوت ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره، دو ویژگی می‌تواند عملکرد این دستگاه‌های CNC را قضاوت کند.

اولین مورد مدت زمان چرخش و دومی دقت است.

در هر دو مورد، دستگاه ۵ محوره دست بالا را دارد.

این دستگاه می‌تواند در کمترین زمان ممکن، شکل پیچیده‌ای را برای شما ایجاد کند.

بیشتر ماشین‌های ۳ محوره معمولاً برای برش‌های اولیه با سرعت ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه کار می‌کنند؛ بنابراین، آنها برای کارهای ساده با زمان چرخه ۲۰ تا ۳۰ قطعه در ساعت مناسب هستند؛ اما ماشین‌های ۵ محوره می‌توانند به سرعت‌هایی بیش از ۲۰۰۰۰ دور در دقیقه برسند.

و نیازی به تغییر موقعیت دستی در ماشینکاری ۵ محوره نیست که زمان چرخه را ۷۵٪ کاهش می‌دهد.

ماشینکاری پنج محوره دقت (تا ±0.0001 تا ±0.0005) و دقت (±0.0002 تا ±0.0005) بالاتری نسبت به ماشینکاری CNC سه محوره دارد که دقت ±0.002 تا ±0.005 و دقت ±0.003 تا ±0.010 دارد.

با این‌ حال، ماشینکاری ۳ محوره زمان زیادی می‌برد.

اپراتور باید قطعه‌ کار را بارها تنظیم کند تا کار را انجام دهد؛ بنابراین، با دستگاه ۵ محوره چرخش بهتری خواهید داشت؛ اما از نظر دقت، هر دو دستگاه به یک اندازه خوب هستند.

ماشینکاری 5 محوره راندمان بهتری نسبت به همتای خود ارائه می‌دهد؛ بنابراین، تولیدکنندگان معتبری که در مقیاس بزرگ کار می‌کنند از این دستگاه‌ها استفاده می‌کنند.

در نقطه مقابل ماشینکاری 3 محوره برای تولیدکنندگان کوچک مناسب هستند.

5-3# دوام و ماندگاری

ماشین‌های ۳ محوره بادوام‌تر در نظر گرفته می‌شوند.

دلیل این امر این است که آنها خیلی پیچیده نیستند و قطعات کمتری دارند؛ بنابراین، نگهداری از این ماشین‌ها نسبتاً ساده‌تر است.

آنها مرتباً دچار ساییدگی و پارگی زیادی نمی‌شوند.

حتی اگر مشکلی داشته باشند، کارگران محلی می‌توانند آنها را تعمیر کنند.

برعکس، دستگاه 5 محوره معمولاً بیشتر مستعد فرسودگی و پارگی است.

این به دلیل قطعات و اجزای پیچیده آنها است. هزینه نگهداری آنها نیز بالاست.

6-3# هزینه و مقرون به‌صرفه‌بودن

در مقایسه و بررسی تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره، هزینه یکی از قوی‌ترین عواملی است که فرایند تصمیم‌گیری را تعیین می‌کند.

ماشین‌های ۳ محوره با قطعات پایه (سروو موتور، بال اسکرو، اسپیندل) به دلیل تعداد کم قطعات متحرک، ارزان‌تر هستند؛ بنابراین برای کارهای ساده و کم حجم مناسب هستند.

همچنین به آموزش کمتری نیاز دارند و هزینه‌های نگهداری کمتری دارند.

با این‌ حال، مدل‌های پیشرفته ماشین‌های ۵ محوره با تعویض ابزار خودکار و سرهای کج‌شونده، هزینه‌های عملیاتی و اولیه بالاتری دارند؛ اما با کاهش نیروی کار، خطاها و تنظیمات، صرفه‌جویی بلندمدت را فراهم می‌کنند.

7-3# کاربردها و صنایع ماشینکاری

هر دو دستگاه CNC سه محوره و پنج محوره در صنایع مختلف برای اهداف خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در مورد تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره از لحاظ کاربرد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1) ماشینکاری 3 محوره

• خودرو: ماشینکاری سه محوره برای ساخت قطعات مهم خودرو مانند موتور استارت، گیربکس، محورهای محرک و سرسیلندر طراحی شده‌اند.
• اقلام مصرفی: قاب گوشی‌های هوشمند، قطعات PCB و قاب دستگاه‌های الکترونیکی توسط دستگاه‌های سه محوره تولید می‌شوند.
  علاوه بر این، این دستگاه‌ها می‌توانند عناصر تزیینی با پرداخت سطحی دقیق، قطعات مبلمان و همچنین قالب‌های فلزی برای کفی‌های لاستیکی را نیز ایجاد کنند.
• نجاری: برای ساخت مبلمان از طریق حکاکی‌های پیچیده، شکل‌دهی دقیق و برش‌های دقیق، روترهای سه محوره عالی هستند.
  آنها همچنین پنل‌های تزیینی، کابینت‌های سفارشی و عناصر معماری با پرداخت‌های سطحی ثابت می‌سازند.
• هوافضا: یک دستگاه سه محوره می‌تواند به راحتی اجزای بزرگ بخش هوافضا مانند محفظه موتور، پمپ‌های سوخت و دنده‌های بال را که به هندسه‌های ساده و نرخ تبدیل مواد بیشتر نیاز دارند، بسازد.

2) ماشینکاری 5 محوره

• پزشکی: دستگاه‌های ماشینکاری پنج محوره که برای تولید محصولات پزشکی نیاز به دقت بسیار بالایی دارند؛ مانند ایمپلنت‌های ارتوپدی، ایمپلنت‌های دندانی، ایمپلنت‌های جراحی و ابزارهای جراحی پیچیده ساخته شده از مواد زیست سازگار استفاده می‌شوند.
• هوافضا: دستگاه‌های ماشینکاری پنج محوره می‌توانند قطعات مهم هواپیما مانند روتور موتور، بخش‌های بدنه، سازه بال و پره‌های توربین را با دقت ۴ میکرون تولید کنند.
• دفاع: دستگاه‌های CNC پنج محوره، قطعات نظامی بسیار مهمی از جمله قطعات زیردریایی، تجهیزات رادار گریز، سلاح‌های هوشمند و همچنین سیستم‌های راداری و قطعات موتور با کارایی بالا را تولید می‌کنند.
• قالب‌ها و ابزارسازی: متخصصان با استفاده از ماشینکاری پنج محوره می‌توانند حفره‌های قالب پیچیده و اجزای قالب را با خطوط سطحی پیچیده و حفره‌های عمیق بسازند.
  این امر تولید قالب‌های پرس و تزریق را در یک مرحله تسهیل می‌کند.

4# انتخاب ماشینکاری 3 محوره یا 5 محوره

هنگام تصمیم‌گیری بین ماشینکاری ۳ محوره یا ۵ محوره، عوامل زیادی باید در نظر گرفته شوند.

در همین راستا درک تفاوت‌های اساسی بین دو نوع ماشین مهم است.

به طور خلاصه تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره در انتخاب، می‌تواند موارد زیر را شامل شود:

• یک ماشین ۳ محوره می‌تواند روی یک قطعه‌کار از سه محور X، Y و Z کار کند.
  در مقابل، یک ماشین ۵ محوره می‌تواند روی یک قطعه‌کار از پنج محور X، Y، Z و دو محور چرخشی A و B کار کند.
• هنگام تصمیم‌گیری بین این دو گزینه، نوع قطعاتی را که تولید خواهید کرد در نظر بگیرید.
  اگر نیاز به تولید قطعاتی با هندسه‌های پیچیده دارید که به تنظیمات متعدد نیاز دارند، یک دستگاه ۵ محوره ممکن است گزینه بهتری باشد.
  ماشینکاری ۵ محوره به‌ویژه برای صنایعی که به دقت و صحت بالایی در قطعات خود نیاز دارند، مفید است.
  با این‌ حال، اگر در درجه اول قطعاتی با هندسه‌های ساده‌تر تولید می‌کنید، یک دستگاه ۳ محوره ممکن است کافی باشد.

عوامل دیگری که باید هنگام انتخاب بین یک مرکز ماشینکاری ۳ محوره یا ۵ محوره در نظر بگیرید شامل اندازه و وزن قطعات، بودجه و سطح مهارت و تجربه شما در ماشینکاری CNC است.

مهم است که تفاوت ماشینکاری 3 محوره و 5 محوره را درک کرده و دستگاهی را انتخاب کنید که متناسب با نیازها و الزامات خاص شما باشد.

نتیجه‌گیری

در فرایند ماشینکاری، مراکز ماشینکاری ۳ محوره و ۵ محوره از جمله ابزارهای رایج مورداستفاده تولیدکنندگان هستند؛ اما انتخاب بین ماشینکاری ۳ محوره یا ۵ محوره به پیچیدگی قطعاتی که تولید خواهید کرد و عوامل دیگری مانند بودجه و سطح مهارت بستگی دارد.

ماشین‌های ۳ محوره گزینه‌ای مقرون‌ به‌ صرفه و همه‌کاره برای تولید قطعات با هندسه‌های ساده‌تر هستند، در حالی‌ که ماشین‌های ۵ محوره برای تولید قطعات پیچیده در یک عملیات واحد و دستیابی به دقت و صحت بالاتر مناسب‌تر هستند.
قبل از تصمیم‌گیری برای انتخاب یک ماشین‌ابزار سه یا پنج محوره، درک آنچه می‌خواهید به دست آورید، بسیار مهم است.