صنعت تولید و ماشینکاری با تحولاتی که در فناوری‌های نوین وجود دارد، همواره در حال پیشرفت است.
نیاز روزافزون به تولید قطعات پیچیده با دقت بالا، کاهش زمان ساخت و افزایش کیفیت، باعث شده تا شرکت‌ها و مهندسان به دنبال راهکارهای نوینی برای بهینه سازی فرایندهای تولید باشند.
یکی از این نرم افزارهای پیشرفته، Siemens NX Advanced 5-Axis Machining یا ماشینکاری ۵ محوره با NX است که توسط شرکت زیمنس توسعه یافته است.
این نرم افزار با تمرکز بر ماشینکاری ۵ محور همزمان، به کاربران این امکان را می‌دهد تا هندسه‌های پیچیده را با دقت بسیار بالا و با کمترین خطا ماشینکاری کنند.
در این مقاله به بررسی ماشینکاری ۵ محوره با NX، علل اهمیت، ویژگی‌ها، تکنولوژی موجود، کاربردها، امکانات کلیدی، مزایا و چالش‌ها، نکات و روش‌های افزایش بهره وری ماشینکاری ۵ محوره با NX خواهیم پرداخت.
1# ماشینکاری ۵ محوره با NX چیست؟
ماشینکاری ۵ محوره با NX به فرایند ماشینکاری گفته می‌شود که در آن ابزار برش می‌تواند در پنج محور حرکتی مستقل عمل کند.
این پنج محور شامل سه محور خطی (X, Y, Z) و دو محور چرخشی A و B یا C هستند که امکان دسترسی به سطوح پیچیده را فراهم می‌آورند.
به بیان ساده‌تر، ابزار فرز قادر است به صورت همزمان در جهت‌های مختلف حرکت کرده و پیچیدگی‌های هندسی مورد انتظار را به دقت تراش دهد.
ماشینکاری ۵ محوره فرآیندی است که به یک ماشین ابزار اجازه می‌دهد تا دقت و انعطاف پذیری بیشتری را هنگام ایجاد قطعات پیچیده فراهم می‌کند.
این فرآیند به صورت گسترده در صنایعی مانند هوافضا، خودرو و تولید برای تولید قطعات با دقت بالا با طرح‌های پیچیده استفاده می‌شود.
استفاده از نرم افزار CAM (تولید به کمک کامپیوتر) مناسب برای بهینه سازی ماشینکاری ۵ محوره بسیار مهم است Siemens NX، ارائه شده توسط Penta 3D، به عنوان بهترین نرم افزار CAM برای ماشینکاری ۵ محوره شناخته می‌شود.
Siemens NX همراه با ویژگی‌های قدرتمند خود به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا طرح‌های پیچیده را به گونه‌ای مؤثر مدیریت کرده، فرآیند تولید را بهبود بخشند و آن را به راه حلی ایده آل برای دستیابی به نتایج ماشینکاری با دقت بالا تبدیل می‌کند.
2# علل اهمیت ماشینکاری ۵ محوره با NX چیست؟
از جمله علل اهمیت ماشینکاری ۵ محوره با NX می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دسترسی به سطوح پیچیده: ماشینکاری ۵ محوره با NX امکان دسترسی به بخش‌های دشوار و پیچیده قطعه را فراهم می‌کند که در سیستم‌های ۳ محوره قابل دسترسی نیست.
- کاهش نیاز به بازتنظیم قطعه: با این تکنولوژی می‌توان قطعه را بدون نیاز به جابه‌جایی‌های متعدد ماشینکاری کرد که این امر سبب افزایش دقت و کاهش خطا می‌شود.
- بهبود کیفیت سطح: حرکت همزمان ابزار در چندین محور، امکان استفاده از زاویه‌های بهینه برش را فراهم می‌کند که باعث بهبود کیفیت سطح و افزایش عمر ابزار می‌شود.
- افزایش سرعت و کارایی: کاهش زمان جابه‌جایی و تنظیم مجدد قطعه، باعث کاهش کل زمان تولید می‌شود.
3# ویژگی‌های کلیدی ماشینکاری ۵ محوره با NX
در این بخش به بررسی ویژگی‌های ماشینکاری ۵ محوره با NX می‌پردازیم.
1-3# ماشینکاری ۵ محور همزمان
نرم‌افزار NX با پشتیبانی از ماشینکاری ۵ محور همزمان، امکان تولید قطعات پیچیده با دقت بالا را فراهم می‌آورد.
این قابلیت به ویژه در صنایع هوافضا، پزشکی و قالب سازی کاربرد فراوانی دارد.
2-3# برنامه ریزی خودکار ویژگی‌ها
NX با استفاده از شناسایی ویژگی‌ها و انتخاب خودکار ابزار، فرایند برنامه ریزی را تسهیل می‌کند.
این ویژگی به ویژه در تولید قطعات با هندسه‌های پیچیده و متغیر، بسیار مفید است.
3-3# شبیه سازی پیشرفته و تجسم مسیر ابزار
امکان شبیه سازی دقیق فرایند ماشینکاری و تجسم مسیر ابزار به کاهش خطاها و بهینه سازی فرآیند تولید کمک می‌کند.
این ویژگی به ویژه در مراحل طراحی و پیش تولید اهمیت دارد.
4-3# یکپارچگی با Teamcenter
یکپارچگی NX با سیستم مدیریت چرخه عمر محصول (PLM) Teamcenter امکان مدیریت مؤثر داده‌ها و اسناد تولید را فراهم کرده است.
این ویژگی به ویژه در پروژه‌های بزرگ و پیچیده که نیاز به هماهنگی میان تیم‌های مختلف دارند، حیاتی است.
5-3# فرزکاری تطبیقی
فرزکاری تطبیقی ۳ و ۵ محوره، نرخ بالای براده برداری و استراتژی‌های برش کارآمد را به ویژه برای اشکال پیچیده، امکان پذیر می‌کند.
6-3# برش مبتنی بر مرز
این ویژگی امکان برش بر اساس حداقل هندسه را فراهم کرده و انعطاف پذیری در تعریف نواحی برش و بهینه سازی مسیر ابزارها را امکان پذیر می‌کند.
7-3# برش صاف
قابلیت‌های برش نرم NX نرخ پیشروی بالا را حفظ کرده و پرداخت سطحی ظریفی را تضمین می‌کند که برای قطعات با کیفیت بالا بسیار مهم است.
8-3# الگوهای ساده شده
این نرم افزار مسیرهای ابزاری ایجاد می‌کند که به شکلی طبیعی از خطوط سطح پیروی می‌کنند و باعث بهبود راندمان برش و کیفیت سطح می‌شوند.
9-3# پس پردازش
NX شامل ویژگی‌های پیشرفته پس پردازش است که تولید دقیق کد ماشین برای دستگاه‌های CNC را تضمین می‌کند و تنظیمات دستی را به حداقل می‌رساند.
10-3# مدیریت هندسه‌های پیچیده
NX در کار با اشکال و هندسه‌های پیچیده عالی عمل کرده و امکان تولید قطعات پیچیده را با تنظیمات و عملیات کمتر فراهم می‌کند.
11-3# کنترل مسیر ابزار
NX گزینه‌های مختلف کنترل مسیر ابزار، از جمله رانندگی، قطعه سازی و بررسی مشخصات سطح را ارائه می‌دهد و انعطاف پذیری لازم را برای برنامه ریزی برش‌های پیچیده فراهم می‌کند.
12-3# زمان راه اندازی کاهش یافته
با فعال کردن چندین عملیات در یک تنظیم واحد، ماشینکاری ۵ محوره با NX نیاز به تغییر مکرر موقعیت قطعه کار را کاهش داده و به شکل قابل توجهی زمان تنظیم را نیز کاهش می‌دهد.
13-3# بهبود عمر ابزار
مسیرهای ابزار بهینه شده و کاهش لرزش به افزایش عمر ابزار، به حداقل رساندن تعویض ابزار و زمان از کارافتادگی کمک می‌کند.
14-3# کاهش هزینه
با بهینه سازی نرخ حذف مواد، کاهش زمان چرخه و به حداقل رساندن سایش ابزار، ماشینکاری ۵ محوره با NX به کاهش هزینه‌های کلی تولید کمک می‌کند.
15-3# قابلیت‌های پیشرفته
قابلیت‌های ۵ محوره NX امکانات جدیدی را برای ساخت قطعات پیچیده فراهم می‌کند و امکان ایجاد طرح‌ها و هندسه‌های نوآورانه را فراهم می‌آورد.
16-3# ادغام با CAD
ادغام یکپارچه با ابزارهای CAD امکان انتقال روان از طراحی به تولید را فراهم کرده و دقت و کارایی را تضمین می‌کند.
4# تکنولوژی‌های پیشرفته موجود در ماشینکاری ۵ محوره با NX
از جمله تکنولوژی‌های ماشینکاری ۵ محوره با NX می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
1-4# الگوریتم‌های بهینه سازی مسیر ابزار
NX با بهره گیری از الگوریتم‌های پیشرفته، مسیر حرکت ابزار را به گونه‌ای بهینه می‌کند که زمان تولید کاهش یافته و ابزار کمترین فشار ممکن را تحمل کند.
این الگوریتم‌ها مسیرهای برخورد احتمالی ابزار با قطعه یا میز کار را به دقت حذف می‌کنند.
2-4# مدیریت و کاهش لرزش ابزار
یکی از مهمترین چالش‌ها در ماشینکاری ۵ محوره با NX، کنترل لرزش ابزار است.
نرم افزار NX با آنالیز نیروهای برشی و شبیه سازی پیشرفته، کمک می‌کند تا شرایط بهینه برش برقرار شود و عمر ابزار افزایش یابد.
3-4# استفاده از ماشینکاری با سرعت بالا (High-Speed Machining)
NX قابلیت برنامه ریزی ماشینکاری با سرعت بالا را دارد که ضمن افزایش تولید، باعث بهبود کیفیت سطح و کاهش گرمای تولیدی می‌شود.
5# کاربردهای ماشینکاری ۵ محوره با NX
کاربردهای ماشینکاری ۵ محوره با NX به صورت زیر هستند:
1-5# صنعت هوافضا
در تولید قطعات پیچیده هواپیماها و فضاپیماها، دقت و کیفیت بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
NX با ارائه ابزارهای پیشرفته برای ماشینکاری ۵ محور، این نیاز را برآورده می‌کند.
2-5# صنعت پزشکی
تولید قطعات پزشکی مانند ایمپلنت‌ها و ابزارهای جراحی نیازمند دقت بالا و کیفیت سطح عالی است.
NX با قابلیت‌های پیشرفته خود، این نیازها را تأمین می‌کند.
3-5# قالب سازی
در تولید قالب‌های پیچیده برای صنایع مختلف، استفاده از ماشینکاری ۵ محوره با NX و برنامه ریزی خودکار ویژگی‌ها، به بهبود کارایی و کاهش زمان تولید کمک می‌کند.
4-5# صنعت خودرو
در خودرو سازی، تولید قالب‌های پیچیده و قطعات مهندسی شده که در موتور و بدنه استفاده می‌شوند، به کمک NX تسهیل می‌شود.
بهینه سازی مسیر ابزار و کاهش زمان تولید، باعث افزایش بهره وری خواهد شد.
6# امکانات کلیدی ماشینکاری ۵ محوره با NX
از جمله امکانات ماشینکاری ۵ محوره با NX عبارت اند از:
- برنامه ریزی مسیر ابزار ۵ محور همزمان: کاربران می‌توانند، مسیر حرکت ابزار را به صورت دقیق و بهینه تعریف کنند و از بروز خطا جلوگیری نمایند.
- شبیه سازی پیشرفته ماشینکاری: امکان دیدن مسیر ابزار و مدل سه بعدی قطعه در محیط شبیه سازی قبل از تولید واقعی که باعث کاهش ریسک خطاهای پرهزینه می‌شود.
- شناسایی و برنامه ریزی خودکار ویژگی‌ها: نرم افزار می‌تواند، ویژگی‌های هندسی قطعه را شناسایی کند و برنامه ریزی مسیرهای ماشینکاری را تا حد زیادی به صورت خودکار انجام دهد.
- پشتیبانی از انواع ماشین‌های :CNC از ماشین‌های فرز معمولی گرفته تا ماشین‌های ۵ محور پیشرفته و حتی ماشین‌های با سرعت بالا (High-Speed Machining) را پشتیبانی می‌کند.
7# مزایا و چالش‌های ماشینکاری ۵ محوره با NX
در این بخش به بررسی مزایا و چالش‌های ماشینکاری ۵ محوره با NX خواهیم پرداخت.
1-7# مزایای ماشینکاری ۵ محوره با NX
از جمله مزایای ماشینکاری ۵ محوره با NX می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزایش سرعت تولید: با استفاده از برنامه ریزی خودکار و شبیه سازی پیشرفته، زمان تولید تا حد زیادی کاهش می‌یابد.
- کاهش خطاهای تولید: شبیه سازی دقیق و تجزیه و تحلیل مسیر ابزار، احتمال خطاهای تولید را به حداقل می‌رساند.
- بهبود کیفیت قطعات: استفاده از تکنیک‌های پیشرفته ماشینکاری، کیفیت سطح و دقت ابعادی قطعات را افزایش می‌دهد.
- یکپارچگی با سیستم‌های PLM: مدیریت مؤثر داده‌ها و اسناد تولید، هماهنگی میان تیم‌های مختلف را تسهیل می‌کند.
- دقت و صحت: زیمنس NX تضمین می‌کند که حتی پیچیده ترین طرح‌ها نیز با بالاترین سطح دقت تولید شوند.
- بهره وری هزینه: با بهینه سازی مسیرهای ابزار و کاهش زمان ماشینکاری، زیمنس NX در به حداقل رساندن ضایعات مواد و کاهش هزینه‌های تولید کمک می‌کند.
- انعطاف پذیری برای قطعات پیچیده: زیمنس NX از ماشینکاری هندسه‌های پیچیده و موادی که ماشینکاری آنها دشوار است، پشتیبانی کرده و آن را به یک راه حل ایده آل برای تولید با کیفیت بالا تبدیل می‌کند.
2-7# چالش‌های ماشینکاری ۵ محوره با NX
با وجود مزایای بسیار، ماشینکاری ۵ محوره با NX نیازمند برنامه ریزی دقیق و کنترل پیشرفته است؛ زیرا هماهنگی بین پنج محور پیچیدگی‌های خاصی خود را دارد و هرگونه اشتباه در تنظیم مسیر ابزار می‌تواند، منجر به برخورد و آسیب به قطعه یا ابزار شود.
8# نکات مهم در آموزش و پیاده سازی ماشینکاری ۵ محوره با NX
نکات مهمی در رابطه با آموزش و پیاده سازی ماشینکاری ۵ محوره با NX وجود دارد که در ادامه بررسی خواهیم کرد.
1-8# آموزش تخصصی کاربران
کاربران برای استفاده مؤثر از NX باید آموزش‌های تخصصی دیده و با مفاهیم ماشینکاری ۵ محور و اصول برنامه ریزی مسیر ابزار آشنا باشند.
2-8# به روز رسانی نرم افزار و سخت افزار
برای بهره برداری کامل از امکانات نرم افزار، به روز رسانی‌های مرتب نرم افزاری و استفاده از سخت افزارهای CNC پیشرفته ضروری است.
3-8# همکاری میان تیم‌های طراحی و تولید
یکپارچگی و هماهنگی بین تیم‌های طراحی، مهندسی و تولید از عوامل موفقیت در پروژه‌های ماشینکاری ۵ محور است که توسط امکانات PLM نرم افزار NX تسهیل می‌شود.
9# روش‌های افزایش بهره وری ماشینکاری ۵ محوره با NX
در این بخش به بررسی اطلاعاتی در رابطه با جدیدترین نوآوری‌های ماشینکاری ۵ محوره با NX می‌پردازیم:
1-9# مسیر ابزار منحنی راهنما، جریان توپوگرافی سطح برای سطوح نرم‌تر
منحنی‌های هدایت کننده یک عملیات تکمیلی است که به شما این امکان را می‌دهد تا مسیرهای ابزار ۵ محوره را مستقیماً روی ناحیه ماشینکاری با کنترل کامل جریان مسیر ابزار ایجاد کنید.
دیگر نیازی به ایجاد سطوح تصویرسازی در CAD و سپس تلاش برای تشخیص جهت تصویرسازی مسیر ابزار روی ناحیه ماشینکاری نیست.
شما به کنترل دقیق محور ابزار دسترسی دارید:
- چه بخواهید عمود بر سطح باقی بمانید.
- چه بین چندین محور ابزار درون یابی کنید.
- چه یک محور را قفل کنید.
- و مواردی از این قبیل
همچنین به صورت خودکار هموارسازی مسیر ابزار را با حرکت مسیر از یک موقعیت به موقعیت بعدی فراهم می‌کند.
منحنی‌های هدایت کننده، مسیرهای ابزار را مستقیماً روی ناحیه ماشینکاری اعمال می‌کنند و کنترل کامل جریان مسیر ابزار را در اختیار دارند.
2-9# برش دهنده‌های بشکه ای سطوح منحنی و شیب دار با کارایی بیشتری
فرزهای بشکه ای (چپ) در مقایسه با فرزهای انگشتی نوک ساچمه ای (راست)، ایجاد دیوارهای شیب دار و کمی خمیده را همراه با پله‌های پایین تر به صورت بسیار کارآمدتر ماشینکاری می‌کنند.
ابزارهای برش بشکه ای برای انواع عملیات ماشینکاری استفاده می‌شوند؛ اما چیزی که واقعاً در آن کارا عمل می‌کنند، خشن کاری و پرداخت دیوارهای صاف و کمی خمیده در ماشینکاری ۵ محوره است.
به دلیل شکل ابزار بشکه ای، می‌توانید با یک گام پایین‌تر، به همان سطح و معمولاً سطح بهتری برسید.
با استفاده از این ابزارها برای استراتژی‌های پیشرفته برش، می‌توانید زمان ماشینکاری برخی از ویژگی‌ها را در مقایسه با ماشینکاری با فرزهای انگشتی نوک ساچمه ای تا ۷۰ درصد کاهش دهید.
3-9# شیب خودکار ۳ به ۵ محوره با جلوگیری از برخورد ابزارگیر
یکی از مزایای بزرگ ماشینکاری ۵ محوره با NX، امکان کج کردن ابزار از دیواره‌های حفره یا محفظه است تا از برخورد ابزارگیر یا اسپیندل جلوگیری شود.
این امر، امکان استفاده از ابزارهای بسیار کوتاه‌تر را فراهم می‌کند که ماشینکاری تهاجمی‌تر را با کاهش لرزش و بهبود سطح نهایی امکان پذیر خواهد کرد.
این یک استراتژی ایده آل برای قطعاتی با حفره‌های عمیق و ویژگی‌های ظریف در کنار دیواره‌های بلند است.
با قابلیت کج کردن ۳ تا ۵ محور در CAM، می‌توانید مسیر ابزار را در حالت ۳ محوره که بیشتر با آن آشنا هستید، برنامه ریزی کنید و سپس نرم افزار به صورت خودکار بُردار ابزار را برای موقعیت‌هایی که ابزارگیر با سطوح مجاور برخورد می‌کند، تنظیم می‌کند.
شیب خودکار ۳ تا ۵ محوره، بردار ابزار را برای موقعیت‌هایی که ابزارگیر یا اسپیندل با سطوح مجاور برخورد می‌کند، تنظیم می‌کند.
4-9# سنگ زنی تطبیقی چندمحوره سبب کاهش زمان چرخه
چه با یک حفره قالب سروکار داشته باشید و چه با یک شکل منشوری، سریع‌ترین راه برای حذف مواد، استفاده از یک چرخه خشن کاری تطبیقی با سرعت بالا است.
اول از همه، با یک فرآیند ۵ محوره، می‌توانید به شکل نیمه تمام قطعه نزدیکتر شوید که می‌تواند زمان چرخه پرداخت را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
با اضافه کردن فرز تطبیقی، کاهش زمان چرخه کل می‌تواند، چشمگیر باشد.
با گام کمتر اما عمق برش بسیار بیشتر، خشن کاری تطبیقی چند محوره امکان پیشروی سریع تر و نرخ براده برداری فلز بالاتر را فراهم می‌کند.
همچنین با فرزکاری تطبیقی، عمق برش شعاعی را به کمتر از 25 درصد قطر ابزار کاهش می‌دهید؛ اما عمق برش محوری را به صورت قابل توجهی افزایش خواهید داد.
از آنجا که ضخامت براده اکنون بسیار کمتر از پیشروی خط مرکزی در هر دندانه است، می‌توانید نرخ پیشروی را به میزان قابل توجهی افزایش دهید.
این امر، به عملکرد برش سبک و سریع کمک کرده که امکان برش تهاجمی تر و نرخ‌های سریع‌تر حذف فلز را فراهم می‌کند و می‌تواند زمان ماشینکاری را تا 60 درصد کاهش دهد.
همچنین گرما و لرزش کمتری در ناحیه برش ایجاد می‌کند که به نوبه خود از سایش ایمن و قابل پیش بینی ابزار برش پشتیبانی می‌کند.
5-9# چرخاندن توربوماشین‌ها، پروانه‌ها و بلیک‌های ماشین‌های فرز را در نصف زمان معمول
نرم افزار فرزکاری توربوماشینری زیمنس NX، فرآیند برنامه نویسی NC را برای ماشینکاری قطعات چرخشی پیچیده چند پره 5 محوره مانند پروانه‌ها، بلیس‌ها و توربین‌های پوشش دار ساده می‌کند.
با مجموعه‌ای از توابع خاص فرآیند که به شکل ویژه برای این نوع قطعات طراحی شده‌اند، فرزکاری توربو NX CAM امکان ایجاد موارد زیر را فراهم می‌کند:
- برنامه‌های قطعه بهینه شده با سرعت بیشتر
- زمان چرخه به صورت قابل توجهی کوتاه‌تر
- سطح نهایی بهتر
- و عمر ابزار طولانی‌تر
6-9# امکان استفاده بهتر از ماشین‌های چند کاره
همه فرآیندهای ۵ محوره روی مراکز فرز ۵ محوره انجام نمی‌شوند.
به خصوص در مورد پوسته‌های گرد بزرگتر، شفت‌ها و سایر اجزایی که ماشینکاری آنها دشوار است، اجرای ماشینکاری ۵ محوره روی یک مرکز فرزکاری، اغلب کارآمدترین روش برای ماشینکاری قطعات پیچیده در یک چیدمان واحد خواهد بود.
فرزکاری چرخشی یک تکنیک عالی برای ماشینکاری سریع بوده که مقدار زیادی از مواد از سطوح دایره ای یا مخروطی شکل با موانع خاص، مانند برآمدگی‌ها و فلنج‌های درز شکاف دار را ایجاد می‌کند.
این عملیات را می‌توان با ابزارهای زیر انجام داد:
- قابل اندازه گیری
- جامد
- سرامیکی
- کاربیدی
- گرد
- با تغذیه بالا
- و ابزارهای پاک کننده
این امر، فرزکاری چرخشی را به یک راه حل ایده آل برای خشن کاری و پرداخت کاری با تلرانس سطح عالی و پرداخت نهایی در صورت استفاده از ابزار پاک کننده تبدیل می‌کند.
در فرزکاری چرخشی، موقعیت ابزار برش نسبت به سطح قطعه بسیار مهم است.
در اکثر کاربردها، برش مواد در لبه جلویی ابزار برش مهم است.
این کار از برش معکوس سطح قطعه جلوگیری می‌کند و شرایط برش را بهبود می‌بخشد که می‌تواند طول عمر ابزار را افزایش دهد.
فرزکاری چرخشی یک تکنیک عالی برای ماشینکاری سطوح دایره ای یا مخروطی شکل با موانع ظاهری است.
درباره نویسنده : فریبا صالح
نظرتون درباره این مقاله چیه؟
ما رو راهنمایی کنید تا اون رو کامل تر کنیم و نواقصش رو رفع کنیم.
توی بخش دیدگاه ها منتظر پیشنهادهای فوق العاده شما هستیم.
