Macchine utensili a 3 e 4 assi sono più comunemente usate rispetto a quelle a 5 assi. Le ragioni principali risiedono nell'influenza globale di fattori come il costo, la complessità e il grado di corrispondenza con gli scenari applicabili. La chiave per scegliere tra macchine utensili a 3 assi, 4 assi o 5 assi è adattarsi alle caratteristiche strutturali e alla precisione dei componenti.

1. Motivi principali della frequenza relativamente inferiore di applicazione delle macchine utensili a 5 assi

1.1 Fattori di costo

• Basso investimento iniziale: Macchine utensili a 3 e 4 assi hanno strutture semplici e i loro costi di produzione e manutenzione sono significativamente inferiori rispetto a quelli delle macchine utensili a 5 assi (la differenza di prezzo può essere multipla).
• Costi operativi bassi: Le macchine utensili a 5 assi richiedono una programmazione più complessia, operatori con competenze maggiori e attrezzi e accessori più costosi.

1.2 Abbinamento del titolo con scenari applicabili

Nella produzione industriale, oltre l'80% dei componenti può essere lavorato con macchine utensili a 3 o 4 assi senza le funzioni complesse di quelle a 5 assi.

• Macchine utensili a 3 assi: Adatte per parti con piani, gradini, sistemi di foratura e superfici curve semplici (come superfici cilindriche), come fresatura a faccia, foratura di parti meccaniche e lavorazione a cerchio esterno di torni. Coprono parti base come piastre di stampo, alberi e scatole.
• Macchine utensili a 4 assi: Dopo aver aggiunto un asse rotante, possono processare fori distribuiti circonferenzialmente, scanalature (come fori radiali delle flange), superfici a spirale (come viti), ecc. Sono adatti alla produzione di massa di parti con caratteristiche angolari (come le lame a vuoto e i nuclei delle valvole).
• Macchine utensili a 5 assi: Puntare solo a parti con superfici spaziali curve complesse o poliedri (come pale di motore aeronautico, giranti e cavità di stampo). Tali parti rappresentano una bassa percentuale nell'intera industria manifatturiera (circa il 10% - il 15%) e sono concentrate principalmente nei settori di fascia alta (aerospaziale, stampi di precisione, ecc.).

1.3 Complessità di programmazione e operatività

• Programmazione semplice per 3/4 assi: La programmazione CAM per 3 assi o 4 assi è più intuitiva, e il periodo di formazione per gli ingegneri è breve.
• Supporto professionale richiesto per 5 assi: la programmazione di collegamento a 5 assi deve affrontare problemi come l'interferenza degli utensili e la post-elaborazione è complessa, richiedendo elevate competenze da parte degli operatori.

2. Criteri di selezione per macchine utensili a 3, 4 e 5 assi

2.1 Caratteristiche geometriche delle parti

Le caratteristiche geometriche dei pezzi (in particolare la distribuzione delle superfici curve, degli angoli e delle posizioni dei fori) sono la chiave per determinare il numero di assi della macchina utensile.

2.1.1 Scenari applicabili per macchine utensili a 3 assi

• Geometria semplice: fresatura piana, foratura, filettatura, lavorazione dei contorni (come parti di piastre e scatole).
• Elaborazione a singolo lato: tutte le funzionalità devono essere completate da una sola direzione (verticale o orizzontale).
• Domanda a basso costo: Budget limitati o compiti di elaborazione non richiedono aggiustamenti angolari complessi.

2.1.2 Scenari applicabili per macchine utensili a 4 assi

• Caratteristiche della superficie cilindrica: Lavorazione che deve ruotare attorno a un singolo asse (come ingranaggi, camme, intaglio cilindrico).
• Lavorazione dell'indicizzazione: Posizionamento tramite l'asse di rotazione indicizzando per ridurre i tempi di serraggio (ad esempio la fresatura multifaccia, fori distribuiti uniformemente).
• Complessità media: Più flessibile rispetto a 3 assi, ma senza necessità di collegamento a 5 assi.

2.1.3 Scenari applicabili per macchine utensili a 5 assi

• Superfici Curve Complesse: Parti che richiedono un trattamento continuo multi-angolo (come giranti, strutture aerospaziali, impianti medici).
• Requisiti di alta precisione: evitare l'accumulo di errori causato da più clamp.
• Formatura a Clamping Singolo: Migliorare l'efficienza di lavorazione dei pezzi di alto valore.

2.2 Requisiti di precisione e batch

2.2.1 Requisiti di precisione

• Precisione ordinaria (±0,01mm): 3 assi e 4 assi sono sufficienti (parti auto, macchinari generali)
• Alta Precisione (±0,005mm): Parti complesse richiedono 5 assi (per ridurre gli errori di serraggio)

2.2.2 Lotto di produzione

• Parti Piccole Parti/Complesse: 5 assi migliora l'efficienza (singola serratura)
• Produzione di massa/Parti semplici: 3 assi/4 assi sono più economici