Úvod do CNC obrábění

CNC obrábění je široce používáno pro subtraktivní výrobní proces. Při CNC obrábění se suroviny odebírají ze zásob pevných materiálů pomocí různých řezných nástrojů, aby se vytvořily finální díly s navrženými geometriemi v souborech CAD. Tyto CNC materiály zahrnují jak kovy, tak plasty. CNC obráběním lze vyrobit finální díly s vysokou tolerancí a vynikajícími vlastnostmi, vhodné zejména pro jednorázové použití a nízko až středně objemovou výrobu s vysokou opakovatelností. Ve srovnání s 3D tiskem má CNC obrábění stále určitá přirozená omezení z důvodu jeho subtraktivní metody.

Metoda CNC obrábění

Existují dva hlavní způsoby CNC obrábění, CNC frézování a CNC soustružení, každá metoda má výhody pro různé výrobní geometrie s jedinečnými vlastnostmi. Jiné způsoby obrábění jako 5osé obrábění, 3osé obrábění lze definovat jako kombinace těchto základních metod.

Proces CNC frézování

CNC frézováníjako nejoblíbenější architektura CNC strojů, jsou běžně synonymem termínu CNC obrábění. V procesu CNC frézování jsou surové kovové bloky namontovány na lože CNC strojů a rotační řezné nástroje odstraňují nepotřebné materiály pro finální geometrie. Základní proces CNC frézování takto:

  1. Operátor CNC strojů převede technické výkresy CAD modelů do řady příkazů, které mohou být interpretovány CNC stroji (G-kód).
  2. Bloky materiálu nebo obrobky budou umístěny na plošinu a rozřezány na požadovanou velikost. Přesné umístění a vyrovnání jsou klíčem k přesné výrobě CNC dílů, takže k dosažení tohoto účelu potřebujeme speciální metrologické nástroje, jako jsou dotykové důkazy.
  3. Specializované řezné nástroje s vysokou rychlostí tisíců otáček za minutu odeberou materiály na požadovanou geometrii. Normálně potřebujeme několik průchodů k vytvoření navržené součásti, nejprve rychle odstraníme blokové materiály z bloků, abychom aproximovali geometrii s nižší přesností, pak jeden nebo více dokončovacích průchodů pro výrobu finálních součástí.
  4. Jakmile jsou modely se složitými funkcemi, které je obtížné dosáhnout pouze jedním nastavením pomocí řezných nástrojů, jako jsou štěrbiny na zadní straně, musíme díly otočit a opakovat výše uvedený krok, dokud nebudou vytvořeny konečné díly jako požadavek.

Po procesu frézování je pro konečnou úpravu dílů vyžadováno odstranění otřepů. Odjehlování je ruční proces odstraňování malých defektů na ostrých hranách. Pokud je v technickém výkresu uvedena vyšší tolerance, musíme také zkontrolovat kritické rozměry. Nakonec jsou díly připraveny k použití nebo následnému zpracování.

Většina CNC frézovacích systémů má normální 3 lineární stupně, osu X, Y a Z. Pokročilý systém 5 stupňů přidává větší rotaci na lůžku nebo nástrojové hlavě jako osy A a B. 5osé CNC obrábění je schopno vyrábět složité geometrické díly bez vícenásobného nastavení stroje.

CNC soustružnický proces

CNC soustruženíje proces, při kterém se používají stacionární řezné nástroje k odstraňování materiálů bloků na rotačním sklíčidle. Nakonec vytvořte díly se symetrií podél středové osy. Normálně lze soustružené díly vyrábět rychleji než frézované díly s nižšími náklady. Hlavní kroky CNC soustružení jsou následující:

  1. G-kód bude vygenerován z navrženého CAD modelu, poté se vybere vhodná velikost materiálu válce a vloží se do CNC stroje.
  2. Zásoby materiálu rotují vysokou rychlostí a stacionární řezné nástroje budou sledovat jeho linii, postupně odstraňovat materiály až do konečné geometrie návrhu. Prvky děr na středové ose lze vyrobit pomocí středových vrtáků a vnitřních řezných nástrojů.
  3. Jakmile je třeba složité díly převrátit nebo přesunout, opakujte proces řezání, abyste vytvořili konečné požadované geometrie. Jinak mohou být zpracované díly vyříznuty z polotovaru pro použití nebo následné zpracování.

CNC turning system also called as lathes, which is applied for cylindrical parts production. In addition, Non-cylindrical parts also can be produced by CNC modern multi-axis CNC turning centers, which can be equipped with CNC milling tools. These systems combine CNC turning high productivity with CNC milling capability to create large range of geometries with looser rotational symmetry, like camshafts and compressor impellers.

Since CNC milling and turning system are blurry, so we will focus on CNC milling because of it is a more common manufacturing process.

Parametry CNC stroje

CNC machines operators determine machining parameters in G-code generation process. Which normal are the build size and accuracy.

CNC machines have large build size, CNC milling system can produce dimensions up to 2000×800×100 mm, CNC turning system can manufacture diameter up to 500 mm.

CNC obrábění může poskytnout obráběné díly s vysokou přesností a úzkou tolerancí. Naše standardní tolerance je přesnost ± 0,125 mm, těsná tolerance může dosáhnout přesnosti ± 0,025 mm.

Parametry CNC stroje

CNC machines operators determine machining parameters in G-code generation process. Which normal are the build size and accuracy.

CNC machines have large build size, CNC milling system can produce dimensions up to 2000×800×100 mm, CNC turning system can manufacture diameter up to 500 mm.

CNC obrábění může poskytnout obráběné díly s vysokou přesností a úzkou tolerancí. Naše standardní tolerance je přesnost ± 0,125 mm, těsná tolerance může dosáhnout přesnosti ± 0,025 mm.

CNC řezací nástroje

CNC stroj využívá různé řezné nástroje k vytváření různých geometrií, představíme nejběžnější obráběcí nástroj v CNC:

Frézovací nástrojevčetně normálních 3 typů: plochá hlava, býčí hlava a kulová hlava. Tyto různé nástroje pro čelní frézy se používají pro výrobu drážek, drážek, dutin a dalších vertikálních stěn s různými detaily prvků. Nástroje s kulovou hlavou jsou také široce používány v 5osém CNC obrábění k vytváření povrchů se zakřivením a volnou geometrií.

Vrtákyse běžně používají k výrobě děr, pro nestandardní průměry lze na spirálové dráze použít zapichovací frézu s plochou hlavou.

Frézy na drážkymají menší průměr hřídele než jeho řezná hrana, což umožňuje řezačkám drážek vytvářet T-drážky a jiné podříznutí v procesu odstraňování materiálů ze svislých stran stěn.

Kohoutkyse používají pro výrobu závitových otvorů, což vyžaduje přesné řízení rotační a lineární rychlosti. Ruční řezání závitů je v některých strojních centrech stále široce používáno.

Čelní frézyjsou vysoce účinné nástroje pro odstraňování materiálů z velkých plochých ploch. Mohou obrábět větší plochy s menším počtem průchodů a kratším časem, z důvodu většího průměru než běžné nástroje. Čelní frézování je často v raném cyklu obrábění pro přípravu rozměrů bloku.

Omezení geometrické složitosti a designu

Přestože CNC obrábění poskytuje větší volnost při návrhu, na rozdíl od 3D tisku stále existujenějaká omezenídíly s vysokou složitostí zvýší výrobní kroky a konečné náklady.

Hlavním omezením v CNC je připojenígeometrie řezných nástrojů. Například vnitřní hrany štěrbin jsou zaoblené, protože řezné nástroje mají válcový profil.

Přístup k nářadíje dalším velkým omezením CNC obrábění, blokové materiály lze odstraňovat pouze v oblasti dosahu nástrojů. Stejně jako u 3osého CNC strojního systému musí být všechny funkce navrženy tak, aby umožňovaly přímý přístup z výše uvedeného směru. 5osé CNC strojní systémy mohou vytvářet složitější díly, protože úhly mezi díly a nástroji lze upravit, aby se dostaly do obtížně přístupných oblastí.

Tenké stěny nebo jemné prvky je obtížné vytvořit na CNC strojích. Tenké stěny jsou náchylné k prasknutí z důvodu vibrací a řezné síly v procesu obrábění. Doporučujeme minimální tloušťku stěny 0,8 mm pro kov a 1,5 mm pro plast.

Charakteristika CNC obrábění

CNC obráběním je možné vyrábět díly s vynikajícími materiálovými vlastnostmi v široké oblasti materiálů, včetně všech strojírenských materiálů. Na rozdíl od 3D tisku mají CNC obráběné díly jako sypké materiály plně izotropní fyzikální vlastnosti. CNC obrábění je široce používáno s kovy při prototypování a velkoobjemové výrobě. Plasty se obtížněji vyrábějí z důvodu jejich nízké tuhosti a teploty tání.

CNC obrábění materiálů

CNC obrábění materiálůnáklady se velmi liší, v kovových materiálech je nejekonomičtější variantou hliník 6061, který má nejnižší cenu pro plasty, ABS. Kromě toho fyzikální vlastnosti materiálů také ovlivňují celkové náklady CNC, například tvrdokovová nerezová ocel je mnohem obtížnější obrábět než hliník.

Materiálycharakteristika
Hliník 6061Dobrý poměr pevnosti a hmotnosti
Dobrá obrobitelnost
Nízká tvrdost
Nerezová ocel 304Vynikající mechanické vlastnosti
Google odolnost proti korozi
Relativně obtížnost obrábění
Mosaz C360Vysoká tažnost
Výborná obrobitelnost
Dobrá odolnost proti korozi
ABSDobrá odolnost proti nárazu
Dobré mechanické vlastnosti
Citlivý na rozpouštědla
NylonDobré mechanické vlastnosti
Vysoká houževnatost
Špatná odolnost proti vlhkosti
POMVysoká tuhost
Vynikající tepelné, elektrické vlastnosti
Relativně křehký

Následné zpracování a povrchové úpravy

CNC obráběné díly vždy zanechávaly viditelné stopy po nástroji, následné zpracování je efektivní metodou ke zlepšení povrchové úpravy, zvýšení odolnosti proti opotřebení, korozi nebo chemikáliím a optimalizaci vzhledu. Naše hlavní metody následného zpracování včetně eloxování, tryskání a práškového lakování.

Výhoda CNC obrábění

  1. CNC obrábění poskytuje vysokou přesnost a opakovatelnost, což je ideální pro špičkové aplikace.
  2. CNC materiály mají plně izotropní fyzikální vlastnosti, což je vhodné pro strojírenské aplikace.
  3. CNC obrábění je nejúčinnější výrobní metodou pro malo až středně objemovou výrobu dílů.

Omezení CNC obrábění

  1. Z důvodu subtraktivní metody je CNC obrábění drahé nebo nemožné pro výrobu určitých geometrií.
  2. CNC obrábění má vysoké počáteční náklady než 3D tisk, zejména pro nízkonákladové prototypování v plastových materiálech.
  3. CNC stroje potřebují k provozu odborné znalosti, mají delší dodací lhůtu (10 dní) než 3D tisk (2-5 dní).