Współczesne procesy obróbki CNC przeszły ogromną ewolucję – od prostych, jednoosiowych rozwiązań po zaawansowane systemy wieloosiowe umożliwiające frezowanie najbardziej złożonych kształtów. Dla inżynierów, producentów oraz osób związanych z przemysłem precyzyjnym rozróżnienie pomiędzy frezowaniem 3-osiowym, 4-osiowym i 5-osiowym ma kluczowe znaczenie. Od wyboru odpowiedniej technologii zależy nie tylko jakość finalnego produktu, ale również czas realizacji, zużycie narzędzi oraz koszty produkcji.
Zasada działania frezowania 3-osiowego
Frezowanie 3-osiowe to najbardziej klasyczna i jednocześnie najpowszechniej stosowana forma obróbki CNC. Jak sama nazwa wskazuje, proces ten odbywa się w trzech podstawowych płaszczyznach: X (poziom wzdłużny), Y (poziom poprzeczny) oraz Z (pionowy). Narzędzie obracające się z dużą prędkością porusza się względem nieruchomego przedmiotu obrabianego, zdejmując z niego materiał w sposób warstwowy.
Ten typ frezowania sprawdza się doskonale w przypadku płaskich elementów oraz kształtów o ograniczonej złożoności – takich jak rowki, kieszenie, otwory czy płaszczyzny 3D o małym nachyleniu. Główne atuty frezowania 3-osiowego to:
-
stosunkowo niski koszt inwestycyjny,
-
łatwość programowania,
-
dobra powtarzalność dla prostych serii produkcyjnych.
Jednakże frezowanie 3-osiowe ma także istotne ograniczenia. Niemożność obróbki boków i trudno dostępnych obszarów bez repozycjonowania detalu ogranicza jego efektywność przy bardziej złożonych geometriach. Dodatkowo, z uwagi na prostą trajektorię narzędzia, zwiększa się ryzyko konieczności zastosowania dodatkowych mocowań oraz wydłuża czas obróbki skomplikowanych elementów.
Jak działa frezowanie 4-osiowe i jakie daje możliwości
Frezowanie 4-osiowe wprowadza dodatkowy wymiar – oś A lub B, czyli obrót detalu wokół jednej z płaszczyzn poziomych. Dzięki temu możliwa staje się obróbka bocznych powierzchni i kształtów cylindrycznych bez konieczności ręcznego przestawiania elementu.
Do najważniejszych cech i zalet frezowania 4-osiowego należą:
-
możliwość realizacji bardziej złożonych elementów w jednym zamocowaniu,
-
redukcja liczby operacji i repozycjonowań, co zwiększa precyzję,
-
lepsze wykorzystanie czasu pracy maszyny i narzędzi,
-
możliwość obróbki elementów cylindrycznych, spiralnych i śrubowych,
-
obróbka podcięć i nieregularnych form.
W praktyce frezowanie 4-osiowe wykorzystywane jest powszechnie w produkcji wałów, tulei, przekładni, form czy matryc, gdzie wymagana jest wysoka dokładność przy zachowaniu krótkich czasów cyklu. Odpowiednie zaprogramowanie osi obrotowej oraz koordynacja z pozostałymi osiami ruchu pozwalają osiągnąć znaczną elastyczność przy zachowaniu wysokiej jakości powierzchni.
Na czym polega frezowanie 5-osiowe i kiedy warto je stosować
Frezowanie 5-osiowe stanowi najbardziej zaawansowany technologicznie poziom wśród metod obróbki CNC. Maszyna porusza się nie tylko w trzech płaszczyznach liniowych (X, Y, Z) oraz wokół jednej osi obrotowej, jak w przypadku systemów 4-osiowych, ale dodatkowo uzyskuje ruch wokół drugiej osi obrotowej (najczęściej A i B lub B i C). Taka konfiguracja umożliwia niezwykle precyzyjne, płynne i kompleksowe frezowanie elementów o wyjątkowo złożonej geometrii – bez konieczności przerywania procesu i repozycjonowania detalu.
Zdolność do jednoczesnego manipulowania przedmiotem obrabianym i narzędziem w pięciu osiach sprawia, że możliwe jest:
-
swobodne obrabianie zakrzywionych powierzchni, podcięć i głębokich kieszeni,
-
zachowanie jednolitej jakości powierzchni przy zmiennym kącie natarcia,
-
ograniczenie błędów wynikających z wielokrotnego mocowania,
-
skrócenie czasu produkcji w przypadku skomplikowanych projektów,
-
produkcja detali, które byłyby niemożliwe do wykonania na mniej zaawansowanych maszynach.
Frezowanie 5-osiowe jest powszechnie stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym oraz narzędziowym. Tam, gdzie wymagana jest najwyższa precyzja, doskonałe dopasowanie komponentów i minimalizacja obróbki wykańczającej, ta technologia sprawdza się bezkonkurencyjnie. Wymaga jednak nie tylko wysoce wyspecjalizowanych maszyn, ale również zaawansowanego oprogramowania CAM oraz doświadczenia w pracy z geometriami 3D.
Którą technologię frezowania wybrać do konkretnego zastosowania?
Dobór odpowiedniej metody obróbki zależy w dużej mierze od charakterystyki produkcji, poziomu skomplikowania detali oraz dostępnych zasobów technologicznych. Frezowanie CNC oferuje różne możliwości w zależności od liczby osi, dlatego przed podjęciem decyzji warto dokładnie przeanalizować potrzeby danego projektu. Poniżej przedstawiamy uproszczone wskazówki pomocne przy wyborze:
-
Produkcja prostych płaskich elementów (np. blach, formatek, podstaw konstrukcyjnych) – najlepiej sprawdzi się frezowanie 3-osiowe.
-
Detale cylindryczne, spiralne lub wymagające obróbki bocznej bez ręcznego przestawiania – tutaj warto zastosować frezowanie 4-osiowe.
-
Bardzo skomplikowane geometrycznie komponenty, które wymagają wysokiej precyzji oraz ciągłej obróbki powierzchni 3D – optymalnym rozwiązaniem będzie frezowanie 5-osiowe.
-
W przypadku produkcji jednostkowej lub prototypowej, gdzie czas i jakość mają pierwszorzędne znaczenie – technologia 5-osiowa umożliwia maksymalną elastyczność.
Nie bez znaczenia pozostaje również aspekt ekonomiczny – inwestycja w maszyny 5-osiowe to kosztowna decyzja, dlatego nie zawsze jest uzasadniona w kontekście prostych zadań. Z kolei frezowanie CNC 3-osiowe, choć bardziej ograniczone, może być wystarczające w wielu przypadkach przy znacznie niższych nakładach finansowych. Kluczowe jest zatem dobranie technologii do realnych potrzeb – nie tylko pod względem technicznym, ale także ekonomicznym i organizacyjnym.
