CNC-töötlemise tutvustus

CNC-töötlust kasutatakse laialdaselt lahutava tootmisprotsessi jaoks. CNC-töötlemisel eemaldatakse toormaterjalid tahkete materjalide varudest erinevate lõikeriistadega, et luua CAD-failides kujundatud geomeetriaga lõppdetailid. Nende CNC materjalide hulka kuuluvad nii metallid kui ka plastid. CNC-mehaaniline töötlemine võib toota kõrge tolerantsi ja suurepäraste omadustega lõplikke osi, mis sobivad eriti hästi ühekordseks kasutamiseks ning väikese kuni keskmise mahuga ja suure korratavusega tootmiseks. Võrreldes 3D-printimisega, on CNC-töötlusel selle lahutava meetodi tõttu siiski mõned loomulikud piirangud.

CNC töötlusmeetod

CNC-töötlusmeetodil on kaks peamist viisi, CNC freesimine ja CNC treimine, igal meetodil on eelised erinevate ainulaadsete omadustega tootmisgeomeetriate jaoks. Muud töötlemismeetodid, nagu 5-teljeline töötlemine, 3-teljelist töötlemist saab määratleda nende põhimeetodite kombinatsioonidena.

CNC freesimise protsess

CNC freesiminekui kõige populaarsem CNC-masinate arhitektuur, on tavaliselt CNC-töötluse termini sünonüümid. CNC-freesimisprotsessis paigaldatakse toormetallplokid CNC-masina voodile ja pöörlevad lõiketööriistad eemaldavad lõpliku geomeetria jaoks mittevajalikud materjalid. CNC-freesimise põhiprotsess on järgmine:

  1. CNC-masinate operaator edastab CAD-mudelite tehnilised joonised käskude seeriasse, mida CNC-masinad (G-kood) saavad tõlgendada.
  2. Materjaliplokid või toorikud asetatakse platvormile ja lõigatakse soovitud mõõtu. Täpne positsioneerimine ja joondamine on täpse CNC-osade valmistamise võti, seega vajame selle eesmärgi saavutamiseks spetsiaalseid metroloogia tööriistu, näiteks puutetundlikke tööriistu.
  3. Spetsiaalsed lõikeriistad suure kiirusega tuhandeid pööreid minutis eemaldavad materjalid soovitud geomeetriaga. Tavaliselt vajame kavandatud detaili loomiseks mitut läbimist, esiteks eemaldage kiiresti plokkide materjalid, et geomeetriat madalama täpsusega lähendada, seejärel üks või mitu viimistluskäiku lõpposade valmistamiseks.
  4. Kui keerukate funktsioonidega mudelid, milleni on lõiketööriistade, näiteks tagaküljel olevate pilude abil raske jõuda vaid ühe seadistuse abil, peame osi ümber pöörama ja kordama ülaltoodud sammu, kuni viimased osad on vastavalt vajadusele loodud.

Pärast freesimist on osade viimistlemiseks vajalik jäme eemaldamine. Burdi eemaldamine on väikeste defektide käsitsi eemaldamine teravatelt servadelt. Kui tehnilisel joonisel on ette nähtud suurem tolerants, peame kontrollima ka kriitilisi mõõtmeid. Lõpuks on osad valmis kasutamiseks või järeltöötluseks.

Enamikul CNC-freessüsteemidel on tavaline 3 lineaarset kraadi, X-, Y- ja Z-telg. Täiustatud 5-kraadine süsteem lisab A- ja B-teljena voodil või tööriistapeal rohkem pöörlemist. 5-teljeline CNC-töötlus võimaldab toota keerulisi geomeetrilisi osi ilma mitme masina seadistuseta.

CNC treimisprotsess

CNC treimineon protsess, mille käigus kasutatakse statsionaarseid lõiketööriistu, et eemaldada pöörleva padruni plokkide materjale. Lõpuks valmistage osad sümmeetriliselt piki kesktelge. Tavaliselt saab treitud detaile toota kiiremini kui freesitud detaile madalamate kuludega. CNC-treimise peamised etapid on järgmised:

  1. G-kood genereeritakse kavandatud CAD-mudelist, seejärel valitakse sobiva läbimõõduga silindri materjalid ja laaditakse CNC-masinasse.
  2. Materjalivarud pöörlevad suurel kiirusel ja statsionaarsed lõiketööriistad jälgivad selle joont, eemaldavad materjalid järk-järgult kuni lõpliku disainigeomeetriani. Keskteljel olevaid auke saab valmistada keskpuuride ja sisemiste lõiketööriistade abil.
  3. Kui keerukaid osi on vaja ümber pöörata või liigutada, korrake lõikamisprotsessi, et luua lõplikud vajalikud geomeetriad. Vastasel juhul saab töödeldud osad kasutamiseks või järeltöötluseks laost lõigata.

CNC-treisüsteemi nimetatakse ka treipinkideks, mida kasutatakse silindriliste osade tootmiseks. Lisaks saab mittesilindrilisi osi toota ka CNC kaasaegsete mitmeteljeliste CNC-treikeskustega, mida saab varustada CNC-freestööriistadega. Nendes süsteemides on kombineeritud CNC-treimise kõrge tootlikkus ja CNC-freesimise võime, et luua laia valikut geomeetrilisi kujundeid, millel on lõdvem pöörlemissümmeetria, nagu nukkvõllid ja kompressori tiivikud.

Kuna CNC freesimise ja treimise süsteem on hägune, keskendume CNC freesimisele, kuna see on tavalisem tootmisprotsess.

CNC masina parameetrid

CNC-masinate operaatorid määravad G-koodi genereerimise protsessis töötlusparameetrid. Millised on tavalised ehituse suurus ja täpsus.

CNC-masinad on suurte ehitusmõõtmetega, CNC-freessüsteem suudab toota mõõtmeid kuni 2000 × 800 × 100 mm, CNC-treisüsteem suudab toota läbimõõtu kuni 500 mm.

CNC-mehaaniline töötlemine võib pakkuda töödeldud osi suure täpsusega ja tiheda tolerantsiga. Meie standardne tolerants on täpsus ± 0,125 mm, tihe tolerants võib saavutada täpsusega ± 0,025 mm.

CNC masina parameetrid

CNC-masinate operaatorid määravad G-koodi genereerimise protsessis töötlusparameetrid. Millised on tavalised ehituse suurus ja täpsus.

CNC-masinad on suurte ehitusmõõtmetega, CNC-freessüsteem suudab toota mõõtmeid kuni 2000 × 800 × 100 mm, CNC-treisüsteem suudab toota läbimõõtu kuni 500 mm.

CNC-mehaaniline töötlemine võib pakkuda töödeldud osi suure täpsusega ja tiheda tolerantsiga. Meie standardne tolerants on täpsus ± 0,125 mm, tihe tolerants võib saavutada täpsusega ± 0,025 mm.

CNC lõikeriistad

CNC-masin kasutab erinevate geomeetriate loomiseks erinevaid lõiketööriistu, tutvustame CNC-s kõige levinumat töötlemistööriista:

Veski tööriistadsealhulgas tavalist 3 tüüpi: lamepea, härjapea ja kuulpea. Neid erinevaid otsfreesi tööriistu kasutatakse pilude, soonte, süvendite ja muude erinevate detailidega vertikaalsete seinte valmistamiseks. Kuulpeatööriista kasutatakse laialdaselt ka 5-teljelises CNC-töötluses, et luua kumeruse ja vabaduse geomeetriaga pindu.

Puuridkasutatakse laialdaselt aukude tegemiseks, mittestandardse läbimõõdu korral saab spiraalsele teele rakendada tasapinnalise peaga freespinki.

Pilulõikuridmillel on lõikeservast väiksem võlli läbimõõt, mis võimaldab pilulõikuritel luua vertikaalsetest seinakülgedest materjalide eemaldamise käigus T-kujulisi pilusid ja muid sisselõikeid.

Kraanidkasutatakse keermeaukude tootmiseks, selleks on vaja täpset pöörlemis- ja lineaarkiiruse juhtimist. Käsitsi koputamist kasutatakse mõnes masinakeskuses endiselt laialdaselt.

Lauafreesidon väga tõhusad tööriistad materjalide eemaldamiseks suurtelt tasastel pindadel. Nad suudavad töödelda suuremaid alasid vähemate käikude ja ajaga, kuna nende läbimõõt on suurem kui tavalised tööriistad. Plokkide mõõtmete ettevalmistamiseks on pindfreesimine sageli varases tsüklis.

Geomeetrilise keerukuse ja disaini piirangud

Kuigi CNC-mehaaniline töötlemine annab suurema disainivabaduse, on erinevalt 3D-printimisest siiski olemasmõned piirangud, suurendavad suure keerukusega osad valmistamise etappe ja lõppkulusid.

Peamine piirang CNC-s on ühenduse loominelõikeriistade geomeetria. Näiteks pilude sisemised servad on ümarad, kuna lõikeriistadel on silindriline profiil.

Juurdepääs tööriistadeleon veel üks suur CNC-töötluse piirang, plokkide materjale saab eemaldada ainult tööriistade ulatuse piirkonnas. Nagu 3-teljelises CNC-masinasüsteemis, peavad kõik funktsioonid olema konstrueeritud nii, et need pääseksid otse ülaltoodud suunas. 5-teljelised CNC-masinasüsteemid võivad luua keerukamaid osi, kuna osade ja tööriistade vahelisi nurki saab reguleerida, et pääseda raskesti ligipääsetavasse piirkonda.

Õhukesi seinu või peeneid detaile on CNC-masinatega raske luua. Õhukesed seinad võivad töötlusprotsessis vibratsiooni ja lõikejõu tõttu puruneda. Soovitame minimaalse seinapaksusega metalli puhul olla 0,8 mm ja plasti puhul 1,5 mm.

CNC-töötluse omadused

CNC-mehaaniline töötlus võimaldab toota suurepäraste materjaliomadustega detaile laias materjalivaldkonnas, sealhulgas kõigis tehnilistes materjalides. Erinevalt 3D-printimisest on CNC-ga töödeldud osadel puistematerjalina täielikult isotroopsed füüsikalised omadused. CNC-töötlust kasutatakse laialdaselt koos metallidega prototüüpimisel ja suuremahulises tootmises. Plaste on raskem toota selle madala jäikuse ja sulamistemperatuuri tõttu.

CNC töötlusmaterjalid

CNC töötlusmaterjalidmaksumus on väga erinev, metallmaterjalide puhul on kõige ökonoomsem variant Alumiinium 6061, plastide puhul on ABS-l madalaim hind. Lisaks mõjutavad CNC üldkulusid ka materjalide füüsikalised omadused, näiteks kõvametallist roostevaba terast on palju raskem töödelda kui alumiiniumi.

materjalidomadused
Alumiinium 6061Hea tugevuse ja kaalu suhe
Hea töödeldavus
Madal kõvadus
Roostevaba teras 304Suurepärased mehaanilised omadused
Goog korrosioonikindlus
Suhteliselt töötlemisraskused
Messing C360Kõrge elastsus
Suurepärane töödeldavus
Hea korrosioonikindlus
ABSHea löögikindlus
Head mehaanilised omadused
Tundlik lahustite suhtes
NailonHead mehaanilised omadused
Kõrge sitkus
Halb niiskuskindlus
POMKõrge jäikus
Suurepärased termilised, elektrilised omadused
Suhteliselt rabe

Järeltöötlus ja pinnaviimistlus

CNC-töödeldud osad jätsid alati nähtavaid tööriistajälgi, järeltöötlus on tõhus meetod pinnaviimistluse parandamiseks, kulumis-, korrosiooni- või keemilise vastupidavuse suurendamiseks ning välimuse optimeerimiseks. Meie peamised järeltöötlusmeetodid, sealhulgas anodeerimine, rantpritsiga töötlemine ja pulbervärvimine.

CNC-töötluse eelised

  1. CNC-mehaaniline töötlemine tagab suure täpsuse ja korratavuse, mis sobib ideaalselt tipptasemel rakenduste jaoks.
  2. CNC materjalidel on täielikult isotroopsed füüsikalised omadused, mis sobivad insenerirakendusteks.
  3. CNC-mehaaniline töötlemine on kõige tõhusam tootmismeetod väikese kuni keskmise mahuga osade tootmiseks.

CNC-töötluse piirang

  1. Lahutava meetodi tõttu on CNC-mehaaniline töötlemine teatud geomeetriate valmistamisel kulukas või võimatu.
  2. CNC-töötlemisel on kõrged käivituskulud kui 3D-printimisel, eriti plastmaterjalide odava prototüüpimise puhul.
  3. CNC-masinad vajavad töötamiseks asjatundlikke teadmisi, nende teostusaeg on pikem (10 päeva) kui 3D-printimisel (2-5 päeva).