Ось обработки с ЧПУ

Ось обработки с ЧПУ — это одна из многих осей, с которыми может работать станок с числовым программным управлением.

Для лучшего понимания напомним, что станок с ЧПУ выполняет различные операции резки заготовки на основе программы, созданной для изготовления такой детали. Инструкции, предоставляемые программой, обычно включают в себя:

• Тип операции (фрезерование, превращение, сверление и т. д.)
• Выбор инструмента
• Движения или маршрут, которым необходимо следовать для достижения желаемых результатов

Поэтому для последнего пункта выше необходима ссылка, и именно здесь становится актуальной ось обработки с ЧПУ. Большинство станков перемещаются по трем осям плоскости XYZ (вертикальная, горизонтальная и глубина), что является наиболее очевидным способом позиционирования инструмента для выполнения простых операций. Однако некоторые операции требуют более сложных движений, таких как вращение вокруг оси X и вращение вокруг оси Y, что вводит оси номер 4 и номер оси 5 соответственно.

Очевидно, что чем больше осей может использовать станок с ЧПУ, тем большего он может достичь. Это определяет тип работы, количество деталей и места, которые можно обрабатывать.

В настоящее время самые инновационные и мощные станки с ЧПУ имеют 6 и даже 7 осей, о которых мы поговорим ниже.

4-осевая обработка с ЧПУ

Как упоминалось выше, 4-осевая обработка с ЧПУ предполагает вращение вокруг оси X, и эта добавленная ось известна как ось A.

Это делает 4-осевую обработку с ЧПУ хорошим решением, когда требуются операции вдоль дуги или на поверхности цилиндрической детали. Кроме того, 4-осевая обработка с ЧПУ обычно позволяет заготовке вращаться во время работы, что позволяет одновременно работать как фрезерным, так и токарным станком.

4-осевая обработка с ЧПУ может происходить в одном из двух режимов. Эти режимы:

• Индексирование: операция происходит, когда вращательное движение по 4-й оси остановлено и закреплено тормозной системой станка. Обычно это применяется для зубчатых колес и подобных деталей, где требуется одна и та же операция по дуге или цилиндру с высокой точностью.
• Непрерывный: операция происходит, пока деталь находится в постоянном вращательном движении. Это более полезно для элементов, покрывающих всю поверхность цилиндра, таких как кулачки распределительного вала.

Помимо возможности обеспечить вращение по оси X, 4-осевая обработка с ЧПУ обеспечивает важные преимущества, такие как скорость процесса и сокращение времени наладки, что, в свою очередь, приводит к повышению производительности и рентабельности.

5-осевая обработка с ЧПУ

Подобно 4-осевой обработке с ЧПУ, 5-осевая обработка с ЧПУ привносит в возможности машины новое вращательное движение. В этом случае вращение происходит вокруг оси Y, как было описано ранее.

Новая добавленная ось обычно известна как ось B, и вместе с другими четырьмя осями она позволяет создавать еще более сложные геометрии с характеристиками, которые невозможно создать с использованием ресурсов ручной обработки.

Для 5-осевой обработки с ЧПУ вы можете найти три типа станков. Их классифицируют в зависимости от расположения осей вращения. Это три типа:

1. Голова-Голова: Этот тип 5-осевого станка с ЧПУ включает в себя обе оси вращения в головке, удерживающей инструмент. Таким образом, операции происходят, пока деталь закреплена на столе, а инструмент перемещается и вращается по 5 осям.
2. Стол-Голова: как следует из названия, оси вращения распределены: одна в голове, другая в таблице. Преимущество этого типа обычно заключается в том, что он позволяет без ограничений вращать заготовку на столе.
3. Стол-стол: ясно, что обе оси вращения находятся в таблице. Это не самый распространенный вариант, и он обычно ограничивается небольшой группой приложений.

Можно выделить 5 преимуществ 5-осевой обработки с ЧПУ:

• Сокращенная настройка
• Высокая точность вращения
• Возможность сложной геометрии.
• Быстрое удаление материала
• Высококачественная обработка поверхности

6-осевая обработка с ЧПУ

Как вы можете себе представить, 6-осевая обработка на станке с ЧПУ означает, что в этом производственном процессе появляется новая добавленная ось. И да, это еще одна ось вращения.

На этот раз добавлено вращение вокруг оси Z, что означает значительное увеличение скорости процесса по сравнению с 5-осевой обработкой с ЧПУ. Некоторые эксперты утверждают, что 6-осевая обработка с ЧПУ может сократить время резки на станке 75%.

Кроме того, большие 6-осевые станки с ЧПУ позволяют легко и плавно и с высокой точностью обрабатывать большие детали, поэтому 6-осевая обработка с ЧПУ является предпочтительным решением, например, для производства блоков двигателей и турбин.

В дополнение к предыдущему пункту существуют инновационные 6-осевые станки с ЧПУ, оснащенные одной или несколькими револьверными головками и возможностью автоматизации смены инструмента.

Итак, кому будут интересны предыдущие типы обработки, если это звучит так идеально? Что ж, у 6-осевой обработки с ЧПУ есть недостаток: она очень дорогая. Уровень сложности делает эти станки дорогостоящими для мастерских с простыми требованиями к работе, поэтому 6-осевая обработка с ЧПУ используется только в требовательных секторах, таких как аэрокосмическая промышленность, которая может оправдать затраты.

7-осевая обработка с ЧПУ

Хотя мы уже видели, что 6-осевая обработка с ЧПУ представляет собой очень сложную конфигурацию для производства и что она обычно ограничивается отраслями, которые могут оправдать затраты, у нас все еще есть еще один шаг в сложности обработки с ЧПУ — 7-осевая обработка с ЧПУ.

До сих пор мы говорили о 6 осях, 3 линейных осях и 3 осях вращения, а именно:

• Ось X (вертикальное перемещение)
• Ось Y (горизонтальное движение)
• Ось Z (перемещение по глубине)
• Ось A (вращающаяся вокруг оси X)
• Ось B (вращающаяся вокруг оси Y)
• Ось C (вращающаяся вокруг оси Z)

Для 7-осевой обработки с ЧПУ мы добавляем новую, которая называется осью E. Эта новая ось обеспечивает свободу поворотного движения рычага машины.

Основные преимущества 7-осевой обработки с ЧПУ включают в себя:

• Высокая эффективность
• Возможность достижения даже самой сложной и детальной геометрии.
• Никакой постобработки не требуется
• Высочайшая скорость процесса

Однако есть и некоторые ограничения. И самый большой из них заключается в том, что это еще дороже. Опять же, это означает, что он используется только для приложений, которые оправдывают высокую стоимость.

Обработка медицинских изделий на станках с ЧПУ

Обработка медицинских изделий на станках с ЧПУ требует очень высокой точности и работы со специальными материалами, в том числе с так называемыми биосовместимыми материалами. Это важно для соблюдения самых строгих стандартов, например, установленных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами или FDA в Соединенных Штатах Америки.

Обычные медицинские устройства, производимые с помощью станков с ЧПУ, включают, помимо прочего:

• Хирургические инструменты
• Тазобедренный сустав и другие типы имплантатов
• Компоненты устройств мониторинга
• Ортопедические устройства
• Стенты
• Катетеры

Из-за требуемого уровня точности в этом секторе распространена 5-осевая обработка, 6-осевая обработка и 7-осевая обработка.

Однако в связи с недавними разработками и медицинскими требованиями хирургические инструменты и другие типы устройств, которые используются в хирургических процессах, должны быть очень маленькими, иногда до микроскопических размеров, и с очень жесткими допусками, чтобы сделать эти операции минимально инвазивными.

Типичными примерами таких микроскопических требований являются:

• Имплантируемые хирургические пластины
• Хирургические и костные винты
• Сверла и развертки

Для достижения этих требований необходимо использовать специализированное решение для обработки с ЧПУ. Именно здесь становится актуальной обработка швейцарских винтов с ЧПУ и аналогичные варианты, поскольку они могут обеспечить микрообработку с допусками вплоть до диапазона 0,0125 мм (0,0005 дюйма).

Обработка швейцарских винтов с ЧПУ

Первое, что следует упомянуть о швейцарской обработке винтов с ЧПУ, это то, что этот станок также известен как швейцарский токарный станок, что означает, что это тип токарного станка. Основное отличие от обычных токарных станков заключается в том, что швейцарская винтовая обработка с ЧПУ позволяет изготавливать очень мелкие детали с высоким уровнем детализации и сложной геометрией.

Хотя обработка швейцарских винтов с ЧПУ не ограничивается производством винтов, она получила свое название от того факта, что швейцарские часовщики создали эти станки для изготовления очень маленьких и точных винтов для своих часов.

Обработка швейцарских винтов с ЧПУ заключается в удерживании заготовки и ее вращении (как на токарном станке), в то время как разные инструменты обрабатывают ее под разными углами, хотя такое вращение может не потребоваться для того, чтобы инструменты выполняли работу.

Еще одно отличие от стандартного токарного станка заключается в том, что швейцарские токарные станки могут перемещать заготовку по оси Z, поэтому инструменты могут оставаться в том же положении, а не перемещаться вдоль детали.

Основными преимуществами обработки швейцарских винтов с ЧПУ являются:

• Максимальная эффективность
• Высочайший уровень точности
• Максимально жесткие допуски в диапазоне от 0,0002 до 0,0005 дюйма.
• Непрерывная работа после настройки. Даже круглосуточная работа для больших тиражей

Общие приложения включают в себя:

• Автоматизированная индустрия
• ИТ-компоненты
• Мелкие детали для сельского хозяйства
• Электронные компоненты
• Аэрокосмическая промышленность
• Медицинское оборудование

Обработка стекла на станке с ЧПУ

Существуют простые стеклорезы, которые помогут получить чистый рез при простой геометрии. Однако в некоторых случаях требуется резка стекла сложной геометрии, и в них используется обработка стекла с ЧПУ.

Например, стекло и другие специальные материалы обычно используются в оптических компонентах сложной геометрии. Это отрасль, которая определенно выигрывает от использования обработки стекла с ЧПУ.

Обработка стекла на станке с ЧПУ дает возможность добиться желаемых результатов, не разбивая стекло полностью. Общие геометрии, которые могут быть достигнуты, включают:

• Специальные цековки
• Фаски
• Фаски
• Шаги
• Слоты

Помимо высокой точности и повторяемости, обработка стекла с ЧПУ обеспечивает следующие преимущества:

• Возможна сложная геометрия.
• Требования к надзору снижены
• Непрерывная работа
• Высокая скорость процесса

Опять же, единственное ограничение, которое можно найти при обработке стекла на станках с ЧПУ, — это стоимость. Например, возможно, не стоит вкладывать средства в производство простых сферических линз, но они определенно оправдают себя, когда дело доходит до более сложных компонентов, требующих высокой точности и жестких допусков.

Помимо оптической промышленности, другие отрасли промышленности, получающие выгоду от обработки стекла с ЧПУ, включают:

• Оборона и аэрокосмическая промышленность
• Биотехнология
• Полупроводник
• Медицинское оборудование

Аэрокосмическая обработка с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ для аэрокосмической отрасли обеспечивает соответствие самым высоким стандартам в этой отрасли. Чтобы гарантировать, что компоненты не выйдут из строя в полете, необходимы как специальные материалы, так и очень жесткие допуски, поэтому стандартный производственный процесс не может удовлетворить эти жесткие требования.

Важно подчеркнуть, что обработка с ЧПУ в аэрокосмической отрасли превратилась в очень передовое решение, позволяющее снизить и даже исключить риск человеческой ошибки при производстве высокоточных компонентов для этой отрасли, где простой дефект может привести к катастрофе.

Обычными материалами, обрабатываемыми на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли, являются:

• Легкие металлы, такие как алюминий и нержавеющая сталь.
• Высокопроизводительные пластмассы
• Различные композиты

Обработка на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли способна обрабатывать эти материалы, в том числе в тех случаях, когда материал по своей природе трудно обрабатывать или применение требует таких особенностей, как тонкие стенки или поверхности с геометрией, склонной к деформации.

К основным преимуществам, получаемым аэрокосмической отраслью, относятся:

• Компоненты из высококачественных материалов и отличной обработки поверхности.
• Возможно изготовление по индивидуальному дизайну
• Увеличение скорости производства
• Высокие уровни точности
• Повышенная повторяемость

Общие компоненты, производимые с помощью механической обработки с ЧПУ для аэрокосмической отрасли, включают:

• Самолетный двигатель
• Гидравлические коллекторы
• Трансмиссии
• Топливные корпуса
• Шасси
• Электрические разъемы
• Корпуса

обработка пластика на станке с ЧПУ

Хорошо известно, что пластик стал очень популярным материалом в различных сферах применения. В результате были разработаны различные производственные процессы для использования этого материала, и один из них — обработка пластмасс с ЧПУ.

Обработка пластмасс на станке с ЧПУ является подходящим решением, когда пластиковый компонент трудно сформировать напрямую или требуются высокоточные и сложные элементы.

Еще одним важным аспектом обработки пластмасс на станках с ЧПУ является достижение высококачественной зеркальной поверхности, которая невозможна при использовании других процессов производства пластмасс.

Однако есть некоторые вещи, которые следует учитывать при выполнении обработки пластмасс с ЧПУ, чтобы достичь желаемых результатов. Вот некоторые:

• Режущие инструменты: обычно рекомендуются твердосплавные инструменты, хотя можно использовать и быстрорежущую сталь.
• Параметры резания: важно поддерживать движение инструмента во избежание плавления стружки на заготовке или инструменте, поэтому подачи обычно большие, а скорость вращения должна быть высокой.
• Установка детали: избегайте высокого давления для удержания детали, поскольку в процессе она может сломаться. Рекомендуется некоторое дополнение.