Обработка с ЧПУ широко применяется в субтрактивном производственном процессе. При обработке на станках с ЧПУ сырье удаляется из запасов твердых материалов с помощью различных режущих инструментов, чтобы создать окончательные детали с заданной геометрией в файлах САПР. Эти материалы с ЧПУ включают как металлы, так и пластмассы. Обработка на станках с ЧПУ позволяет производить готовые детали с высокой точностью и превосходными свойствами, особенно подходящие для одноразового использования и производства в небольших и средних объемах с высокой повторяемостью. По сравнению с 3D-печатью, обработка с ЧПУ по-прежнему имеет некоторые естественные ограничения из-за субтрактивного метода.
Метод обработки с ЧПУ
Существует два основных способа обработки с ЧПУ: фрезерование с ЧПУ и токарная обработка с ЧПУ, каждый метод имеет преимущества для различной геометрии изготовления с уникальными характеристиками. Другие методы обработки, такие как 5-осевая обработка и 3-осевая обработка, можно определить как комбинацию этих основных методов.
Процесс фрезерования с ЧПУ
Фрезерование с ЧПУ как самая популярная архитектура станков с ЧПУ, обычно является синонимом термина «обработка с ЧПУ». В процессе фрезерования с ЧПУ блоки необработанного металла устанавливаются на станину станка с ЧПУ, а вращающиеся режущие инструменты удаляют ненужные материалы для получения окончательной геометрии. Основной процесс фрезерования с ЧПУ выглядит следующим образом:
- Оператор станков с ЧПУ перенесет технические чертежи моделей САПР в серию команд, которые могут интерпретироваться станками с ЧПУ (G-код).
- Блоки материала или заготовки будут помещены на платформу и нарезаны до нужного размера. Точное позиционирование и выравнивание являются ключом к точному изготовлению деталей с ЧПУ, поэтому для достижения этой цели нам нужны специальные метрологические инструменты, такие как сенсорные доказательства.
- Специализированные режущие инструменты с высокой скоростью в тысячи об/мин удаляют материалы до желаемой формы. Обычно для создания спроектированной детали требуется несколько проходов: во-первых, быстрое удаление блочных материалов из блоков для аппроксимации геометрии с меньшей точностью, затем один или несколько чистовых проходов для изготовления окончательных деталей.
- После создания моделей со сложными функциями, которых трудно достичь за одну настройку с помощью режущих инструментов, таких как прорези на задней стороне, нам нужно перевернуть детали и повторять описанный выше шаг до тех пор, пока не будут созданы окончательные детали, как это требуется.
После процесса фрезерования для окончательной обработки деталей требуется удаление заусенцев. Удаление заусенцев – это ручной процесс удаления мелких дефектов на острых кромках. Если на техническом чертеже указан более высокий допуск, нам также необходимо проверить критические размеры. Наконец, детали готовы к использованию или последующей обработке.
Большинство фрезерных систем с ЧПУ имеют обычные 3 линейных градуса: оси X, Y и Z. Усовершенствованная система на 5 градусов увеличивает поворот станины или головки инструмента по осям A и B. 5-осевая обработка с ЧПУ позволяет изготавливать сложные геометрические детали без необходимости настройки нескольких станков.
Процесс токарной обработки с ЧПУ
Токарная обработка с ЧПУ это процесс, в котором применяются стационарные режущие инструменты для удаления материалов блоков на вращающемся патроне. Наконец, создайте детали с симметрией вдоль центральной оси. Обычно токарные детали можно производить быстрее, чем фрезерованные, и с меньшими затратами. Основные этапы токарной обработки с ЧПУ следующие:
- G-код будет сгенерирован на основе разработанной CAD-модели, затем будут выбраны материалы цилиндра подходящего диаметра и загружены в станок с ЧПУ.
- Запасы материалов вращаются с высокой скоростью, а стационарные режущие инструменты отслеживают их контуры и постепенно удаляют материалы до достижения окончательной геометрии конструкции. Отверстия на центральной оси могут быть изготовлены с помощью центровых сверл и внутренних режущих инструментов.
- Если сложные детали необходимо перевернуть или переместить, повторите процесс резки, чтобы создать окончательную необходимую геометрию. В противном случае обработанные детали можно вырезать из заготовки для использования или последующей обработки.
Токарная система с ЧПУ, также называемая токарными станками, применяется для производства цилиндрических деталей. Кроме того, нецилиндрические детали также могут быть изготовлены на современных многоосных токарных центрах с ЧПУ, которые могут быть оснащены фрезерными инструментами с ЧПУ. Эти системы сочетают в себе высокую производительность токарной обработки с ЧПУ и возможности фрезерования с ЧПУ для создания широкого спектра геометрических форм с более слабой симметрией вращения, таких как распределительные валы и рабочие колеса компрессоров.
Поскольку фрезерная и токарная система с ЧПУ размыта, мы сосредоточимся на фрезеровании с ЧПУ, поскольку это более распространенный производственный процесс.
Параметры станка с ЧПУ
Операторы станков с ЧПУ определяют параметры обработки в процессе генерации G-кода. Какие нормальные размеры сборки и точность.
Станки с ЧПУ имеют большие размеры, фрезерная система с ЧПУ может производить размеры до 2000×800×100 мм, токарная система с ЧПУ может изготавливать детали диаметром до 500 мм.
Обработка на станках с ЧПУ может обеспечить обработанные детали с высокой точностью и жесткими допусками. Наш стандартный допуск составляет ± 0,125 мм, жесткий допуск может достигать точности ± 0,025 мм.
Параметры станка с ЧПУ
Операторы станков с ЧПУ определяют параметры обработки в процессе генерации G-кода. Какие нормальные размеры сборки и точность.
Станки с ЧПУ имеют большие размеры, фрезерная система с ЧПУ может производить размеры до 2000×800×100 мм, токарная система с ЧПУ может изготавливать детали диаметром до 500 мм.
Обработка на станках с ЧПУ может обеспечить обработанные детали с высокой точностью и жесткими допусками. Наш стандартный допуск составляет ± 0,125 мм, жесткий допуск может достигать точности ± 0,025 мм.
Режущие инструменты с ЧПУ
Станки с ЧПУ используют различные режущие инструменты для создания различной геометрии. Мы представим наиболее распространенный обрабатывающий инструмент с ЧПУ:
Фрезерные инструменты включая нормальные 3 типа: плоская голова, бычья голова и шаровая голова. Эти различные концевые фрезы применяются для изготовления пазов, канавок, полостей и других вертикальных стенок с различными деталями. Инструмент со сферической головкой также широко используется в 5-осевой обработке с ЧПУ для создания поверхностей с кривизной и геометрией свободы.
Упражнения Обычно используются для изготовления отверстий, для нестандартных диаметров по винтовой траектории можно применять погружную концевую фрезу с плоской головкой.
Шлицевые фрезы имеют меньший диаметр вала, чем его режущая кромка, это позволяет пазорезам создавать Т-образные пазы и другие подрезы в процессе удаления материалов с вертикальных сторон стенки.
Краны применяются для изготовления резьбовых отверстий, для чего необходим точный контроль скорости вращения и линейной скорости. Ручное нарезание резьбы по-прежнему широко применяется в некоторых обрабатывающих центрах.
Торцевые фрезы являются высокоэффективными инструментами для удаления материалов с больших плоских поверхностей. Они могут обрабатывать большие площади за меньшее количество проходов и за меньшее время из-за большего диаметра, чем обычные инструменты. Торцевое фрезерование часто используется на ранних этапах цикла обработки для подготовки размеров блока.
Геометрическая сложность и ограничения дизайна
Хотя обработка с ЧПУ обеспечивает больше свободы проектирования, в отличие от 3D-печати, все же существуют некоторые ограниченияДетали высокой сложности увеличивают количество этапов производства и конечную стоимость.
Основное ограничение в ЧПУ — подключение к геометрия режущего инструмента. Так как внутренние края пазов закруглены, поскольку режущие инструменты имеют цилиндрический профиль.
Доступ к инструментам Это еще одно серьезное ограничение обработки на станках с ЧПУ: блочные материалы можно удалять только в зоне досягаемости инструментов. Как и в 3-осевой системе станков с ЧПУ, все функции должны быть спроектированы так, чтобы иметь прямой доступ в указанном выше направлении. 5-осевые станки с ЧПУ позволяют создавать более сложные детали, поскольку углы между деталями и инструментами можно регулировать, чтобы попасть в труднодоступную зону.
Тонкие стенки или мелкие детали сложно создать на станках с ЧПУ. Тонкие стенки склонны к разрушению из-за вибрации и силы резания в процессе обработки. Мы рекомендуем минимальную толщину стенки 0,8 мм для металла и 1,5 мм для пластика.
Характеристики обработки с ЧПУ
Обработка на станках с ЧПУ позволяет производить детали с превосходными свойствами материалов в широком диапазоне материалов, включая все конструкционные материалы. В отличие от 3D-печати, детали, обработанные на станках с ЧПУ, имеют полностью изотропные физические свойства сыпучих материалов. Обработка металлов с ЧПУ широко используется при прототипировании и крупносерийном производстве. Пластмассы сложнее производить из-за их низкой жесткости и температуры плавления.
Материалы для обработки с ЧПУ
Материалы для обработки с ЧПУ Стоимость сильно варьируется, из металлических материалов наиболее экономичным вариантом является алюминий 6061, а из пластиков АБС имеет самую низкую цену. Кроме того, физические свойства материалов также влияют на общую стоимость станка с ЧПУ, например, нержавеющую сталь из твердого металла гораздо труднее обрабатывать, чем алюминий.
| Материалы | Характеристики |
| Алюминий 6061 | Хорошее соотношение прочности и веса Хорошая обрабатываемость Низкая твердость |
| Нержавеющая сталь 304 | Отличные механические свойства Устойчивость к коррозии Относительная сложность обработки |
| Латунь C360 | Высокая пластичность Отличная обрабатываемость Хорошая устойчивость к коррозии |
| АБС | Хорошая ударопрочность Хорошие механические свойства Восприимчив к растворителям |
| Нейлон | Хорошие механические свойства Высокая прочность Плохая влагостойкость |
| ПОМ | Высокая жесткость Отличные тепловые и электрические свойства. Относительная хрупкость |
Постобработка и отделка поверхности
Детали, обработанные на станках с ЧПУ, всегда оставляют видимые следы от инструмента. Последующая обработка является эффективным методом улучшения качества поверхности, повышения износостойкости, коррозии или химической стойкости, а также оптимизации внешнего вида. Наши основные методы последующей обработки, включая анодирование, дробеструйную очистку и порошковое покрытие.
Преимущества обработки на станках с ЧПУ
- Обработка на станке с ЧПУ обеспечивает высокую точность и повторяемость, что идеально подходит для высокотехнологичных применений.
- Материалы с ЧПУ обладают полностью изотропными физическими свойствами, что подходит для инженерных применений.
- Обработка на станке с ЧПУ является наиболее эффективным методом производства деталей в малых и средних объемах.
Ограничение обработки с ЧПУ
- Из-за субтрактивного метода обработка с ЧПУ является дорогостоящей или невозможной для изготовления деталей определенной геометрии.
- Обработка с ЧПУ имеет более высокие начальные затраты, чем 3D-печать, особенно для недорогого прототипирования из пластиковых материалов.
- Для работы станков с ЧПУ необходимы экспертные знания, время выполнения заказа больше (10 дней), чем 3D-печать (2-5 дней).