برای اینکه مکانیسم کار ماشین 4 و 5محوره بهتر درک شود، ابتدا باید تصویر واضحی از ماشینکاری 3محوره داشته باشید. ماشینکاری 3محوره معمولا شامل 3 مکانیسم برای ایجاد قطعه می باشد، که شامل حرکت دوک به بالا و پایین وحرکت بقیه به پهلو،عقب و جلو می باشد.
این ماشینکاری در امتداد 3 محور
XYZ کار می کند ولی
محدودیت زیادی دارد. به عنوان مثال زاویه ابزار برش یکنواخت باقی می ماند و باعث می شود که برش قسمت هایی از مواد در بخش هایی از قطعه که سخت هستند با مشکل مواجه شود.
گاهی اوقات نیز لازم می شود تا چندین راه اندازی برای یک قطعه انجام شود که در این صورت بهره وری کاهش پیدا می کند.
این ها نمونه ای از محدودیت ها هستند که کاربر را مجبور به استفاده از ماشینکاری CNC 4 و 5محوره می کند.
ماشینکاری CNC 4محوره
این نوع
CNC شامل ابزارهای برشی با قابلیت حرکت در امتداد محورهای
X،
Y،
Z به همراه یک محور چرخشی اضافه می باشد و معمولا محور
A نامیده می شود. معمولا این چهارمین محور چرخشی باعث می شود که قطعه کاری که حول محورهای
X،
Y،
Z می چرخد، امکان برش در زوایای دیگر را نیز داشته باشد و اجازه می دهد که بدون نیاز به تغییر مکان قطعه کار به زوایای مختلف آن دسترسی داشت و فرایند ساخت ساده تر می شود.
با این نوع CNC می توان قطعات پیچیده و چند وجهی مانند لوب های بادامک ومارپیچ ها را ماشینکاری کرد. از ماشینکاری CNC 4محوره در ساخت اجزای هوافضا، قطعات موتور و ملخ ها و ... می توان استفاده کرد.
با استفاده از CNC 4محوره می توان قسمت های زاویه دار را نیز ماشینکاری کرد، در حالیکه با CNC 3محوره امکان پذیر نیست.
به طور کلی یکی از دلایلی که این CNC محبوبیت دارد افزایش سرعت و بهبود دقت و عملکرد آن نسبت به CNC 3محوره می باشد.
ماشینکاری CNC 5محوره
CNCهای 5محوره نسبت به نوع 4محوره آزادی بیشتری ارائه می دهند. این ماشینکاری علاوه بر سه محور X، Y، Z و محور دوار، یک محور دوار دوم هم دارد که معمولا به نام محور B شناخته می شود. این محور ابزار برش را قادر می سازد تا از زوایا و جهات مختلف به قطعه نزدیک شود و برش دهد و برای کار روی چند قسمت فقط نیاز به یک دستگاه است.
مزیت این
CNC نسبت به بقیه آزادی عمل در ایجاد هندسه های پیچیده است و در صنایع مختلف مانند پزشکی، هوافضا، خودروسازی و هر صنعتی که نیاز به تولید قطعات پیچیده و ارگانیک دارد، استفاده می شود.
این نوع ماشینکاری می تواند به محورهای غیرقابل دسترس به راحتی نزدیک شود و زمان انجام کار را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و دقت کار نیز بالا می برد.
CNCهای 5محوره معمولا دو نوع هستند: CNCهای 5محوره کاملا پیوسته و CNCهای 2+3 محوره.
در نوع 2+3، دو محور چرخشی به طور مستقل از هم عمل می کنند و می توان قطعه کار را در هر زاویه ای چرخاند ولی چرخش دو محور همزمان با ماشینکاری امکان پذیر نیست. با این ماشینکاری می توان اشکال سه بعدی پیچیده را تولید کرد.
با ماشینکاری 2+3 محور، با چرخش دوک یا میز حول دو محور اضافی A و B، زاویه ابزار برش تغییر نمی کند و در نتیجه ابزار برش همیشه عمود بر قطعه نمی باشد و برش های کاملی ایجاد نمی شود.
زمانی که بتوان ابزار برش را عمود بر قطعه نگه داشت، ماشینکاری 5محوره پیوسته یا همزمان داریم. با این روش می توان به سطوح و مناطق صعب العبور دسترسی داشت. ماشینکاری 5محوره کاملا پیوسته می تواند همزمان با ماشینکاری دو محور چرخش را نیز بچرخاند، اما نسبت به ماشینکاری 2+3 کندتر عمل می کند.
تفاوت بین ماشینکاری 4محوره و 5محوره
تفاوت عمده ای که بین این دو
ماشینکاری وجود دارد به دلیل محورهای آنهاست و همین منجر به تفاوت های ظریفی بین آن دو می شود:
- ماشینکاری 4محوره، یک محور اضافی به نام A دارد، در حالی که نوع 5محوره، دارای دو محور اضافی است.
- ماشینکاری 4محوره امکان چرخش بر روی محور A را دارد، ولی ماشینکاری 5محوره امکان چرخش در دو محور از سه محور A، B و C را فراهم می کند.
- ماشینکاری 4محوره برای قطعاتی مناسب است که در چند طرف نیازی به تعویض فیکسچر ندارند، ولی ماشینکاری 5محوره قادر به عملیات پیچیده تری می باشد.
- با ماشینکاری 5محوره می توان سطوح سه بعدی پیچیده و منحنی و ویژگی های زاویه دار را برش داد، در صورتی که با نوع 3 و 4 محوره این امکان وجود ندارد.
- برنامه ریزی ماشینکاری 4محوره شامل درون یابی خطی و چرخشی می باشد، ولی CNC 5محوره به درون یابی 5 بعدی پیچیده و همزمان نیاز دارد که کدنویسی دشوارتری نیز دارد.
به طور کلی CNCهای 5محوره برای قطعات بسیار پیچیده، مناسب تر هستند و به ماشین آلات گران تر و مهارت برنامه نویسی پیشرفته تری نیز نیاز دارند. می توان گفت 4محوره ها بیشتر برای ایجاد پروفیل و کارهایی که ساده هستند، کاربرد دارد. ولی به طور کلی استفاده از هر کدام بستگی به بودجه و نیاز تولید دارد.
ماشین کاری CNC 6محوره نیز وجود دارد که بیشتر برای تولید کارهای حجمی استفاده می شود و بسیار کارآمد و سریع عملیات ماشینکاری را انجام می دهد.
