Обробка з ЧПУ Вступ

Обробка з ЧПУ широко застосовується для субтрактивного виробничого процесу. При обробці з ЧПУ сировина видаляється з твердих матеріалів за допомогою різних ріжучих інструментів, щоб створити кінцеві деталі з розробленою геометрією у файлах CAD. Ці матеріали з ЧПУ включають як метали, так і пластмаси. Обробка з ЧПУ дозволяє виготовляти кінцеві деталі з високою толерантністю та чудовими властивостями, особливо придатними для одноразового використання та виробництва від малого до середнього обсягу з високою повторюваністю. У порівнянні з 3D-друком, обробка з ЧПУ все ще має деякі природні обмеження через свій метод віднімання.

Метод обробки з ЧПУ

Існують два основних способи обробки з ЧПУ, фрезерування з ЧПУ і токарні роботи з ЧПУ, кожен метод має переваги для різних геометрій виробництва з унікальними характеристиками. Інші методи обробки, такі як 5-осьова обробка, 3-осьова обробка можна визначити як комбінацію цих основних методів.

Процес фрезерування з ЧПУ

Фрезерування з ЧПУяк найпопулярніша архітектура верстатів з ЧПУ, зазвичай є синонімом терміну обробки з ЧПУ. У процесі фрезерування з ЧПУ необроблені металеві блоки встановлюються на станині верстатів з ЧПУ, а обертальні ріжучі інструменти видаляють непотрібні матеріали для остаточної геометрії. Основний процес фрезерування з ЧПУ виглядає наступним чином:

  1. Оператор верстатів з ЧПУ перенесе технічні креслення CAD-моделей у серію команд, які можуть бути інтерпретовані верстатами з ЧПУ (G-код).
  2. Матеріальні блоки або заготовки будуть поміщені на платформу і нарізані на потрібний розмір. Точне позиціонування та вирівнювання є ключем до точного виготовлення деталей з ЧПУ, тому для досягнення цієї мети нам потрібні спеціальні метрологічні інструменти, такі як дотик.
  3. Спеціалізовані ріжучі інструменти з високою швидкістю в тисячі обертів за хвилину видаляють матеріали до потрібної геометрії. Зазвичай нам потрібно кілька проходів, щоб створити проектовану деталь, по-перше, швидко видалити блочні матеріали з блоків, щоб наблизити геометрію з меншою точністю, потім один або кілька фінішних проходів для виготовлення кінцевих деталей.
  4. Після створення моделей зі складними функціями, які важко досягти лише за одну установку за допомогою ріжучих інструментів, таких як прорізи на задній стороні, нам потрібно перевернути деталі та повторити вищезазначений крок, доки не будуть створені остаточні деталі відповідно до вимог.

Після процесу фрезерування необхідне видалення задирок для обробки деталей. Зняття задирок – це ручний процес видалення дрібних дефектів на гострих краях. Якщо на технічному кресленні вказано більший допуск, нам також потрібно перевірити критичні розміри. Нарешті деталі готові до використання або постобробки.

Більшість фрезерних систем з ЧПУ мають звичайні 3 лінійні градуси, вісь X, Y та Z. Розширена система 5 градусів додає більше обертання на станині або головці інструменту як осі A та B. 5-осьова обробка з ЧПУ дозволяє виготовляти складні геометричні деталі без кількох налаштувань верстатів.

Процес токарної обробки з ЧПУ

Токарні роботи з ЧПУ- це процес, при якому застосовують стаціонарні ріжучі інструменти для видалення матеріалів блоків на обертовому патроні. Нарешті створіть деталі із симетрією вздовж центральної осі. Зазвичай точені деталі можна виготовляти швидше, ніж фрезеровані деталі з меншою ціною. Основні етапи токарної обробки з ЧПУ такі:

  1. G-код буде згенеровано з розробленої CAD-моделі, потім вибрати відповідний діаметр циліндра розміром сировини та завантажити в верстат з ЧПУ.
  2. Запаси матеріалу обертаються з високою швидкістю, а стаціонарні ріжучі інструменти простежуватимуть його лінію, поступово видаляючи матеріали до остаточної геометрії проекту. Елементи отворів на центральній осі можуть бути виготовлені центральними свердлами та внутрішніми різальними інструментами.
  3. Коли складні деталі потрібно перевернути або перемістити, повторіть процес різання, щоб створити остаточну необхідну геометрію. В іншому випадку оброблені деталі можна вирізати із заготовки для використання або постобробки.

Токарна система з ЧПУ також називається токарними верстатами, яка використовується для виробництва циліндричних деталей. Крім того, нециліндричні деталі також можуть виготовлятися на сучасних багатоосьових токарних центрах з ЧПУ, які можуть бути оснащені фрезерними інструментами з ЧПУ. Ці системи поєднують високу продуктивність токарної обробки з ЧПУ з можливістю фрезерування з ЧПУ для створення широкого діапазону геометрій із більш слабкою симетрією обертання, як-от розподільні вали та крильчатки компресора.

Оскільки фрезерні та токарні системи з ЧПУ розмиті, ми зосередимося на фрезеруванні з ЧПУ, оскільки це більш поширений виробничий процес.

Параметри верстата з ЧПУ

Оператори верстатів з ЧПУ визначають параметри обробки в процесі генерації G-коду. Нормальними є розмір і точність збірки.

Верстати з ЧПУ мають великий розмір конструкції, фрезерна система з ЧПУ може виготовляти розміри до 2000×800×100 мм, токарна система з ЧПУ може виготовляти діаметр до 500 мм.

Обробка з ЧПУ може забезпечити оброблені деталі з високою точністю та жорстким допуском. Наш стандартний допуск становить точність ± 0,125 мм, жорсткий допуск може досягати точності ± 0,025 мм.

Параметри верстата з ЧПУ

Оператори верстатів з ЧПУ визначають параметри обробки в процесі генерації G-коду. Нормальними є розмір і точність збірки.

Верстати з ЧПУ мають великий розмір конструкції, фрезерна система з ЧПУ може виготовляти розміри до 2000×800×100 мм, токарна система з ЧПУ може виготовляти діаметр до 500 мм.

Обробка з ЧПУ може забезпечити оброблені деталі з високою точністю та жорстким допуском. Наш стандартний допуск становить точність ± 0,125 мм, жорсткий допуск може досягати точності ± 0,025 мм.

Ріжучі інструменти з ЧПУ

Верстат з ЧПУ використовує різні ріжучі інструменти для створення різної геометрії, ми представимо найпоширеніший інструмент для обробки в ЧПУ:

Фрезні інструментивключаючи звичайні 3 типи: плоска голова, бичача та кульова голова. Ці різні інструменти для кінцевих фрез застосовуються для виготовлення пазів, пазів, порожнин та інших вертикальних стінок з різними деталями. Інструмент з кульовою головкою також широко використовується в 5-осьовій обробці з ЧПУ для створення поверхонь із кривизною та геометрією свободи.

Свердлазазвичай використовуються для виготовлення отворів, для нестандартних діаметрів, занурюючі плоскі торцеві фрези можуть застосовуватися на гвинтовому шляху.

Шліцерізимають менший діаметр валу, ніж його ріжуча кромка, це дозволяє фрезам для різців створювати Т-подібні пази та інші виїмки в процесі видалення матеріалів з вертикальних сторін стінки.

Кранизастосовуються для виготовлення різьбових отворів, для цього необхідний точний контроль швидкості обертання та лінійної швидкості. Ручне нарізування все ще широко застосовується в деяких машинних центрах.

Торцеві фрезиє високоефективними інструментами для видалення матеріалів з великих плоских поверхонь. Вони можуть обробляти більші площі з меншою кількістю проходів і меншим часом через більший діаметр, ніж звичайні інструменти. Торцеве фрезерування часто відбувається на ранньому циклі обробки для підготовки розмірів блоків.

Геометрична складність і обмеження дизайну

Хоча обробка з ЧПУ надає більше свободи дизайну, на відміну від 3D-друку, все ж єдеякі обмеження, деталі високої складності підвищать етапи виготовлення та кінцеву вартість.

Основним обмеженням у ЧПУ є підключення догеометрія ріжучих інструментів. Такі як внутрішні кромки пазів закруглені, оскільки ріжучі інструменти мають циліндричний профіль.

Доступ до інструментівє ще одним серйозним обмеженням для обробки з ЧПУ, блокові матеріали можна видаляти лише в зоні доступу інструментів. Як і в системі 3-осьових верстатів з ЧПУ, усі функції повинні бути розроблені для доступу безпосередньо з вищевказаного напрямку. 5-осьові верстати з ЧПУ можуть створювати більш складні деталі, оскільки кути між деталями та інструментами можна регулювати, щоб потрапити у важкодоступну область.

Тонкі стінки або тонкі елементи важко створити на верстатах з ЧПУ. Тонкі стінки схильні до руйнування через вібрацію та силу різання в процесі обробки. Ми рекомендуємо мінімальну товщину стінки 0,8 мм для металу і 1,5 мм для пластику.

Характеристики обробки з ЧПУ

Обробка з ЧПУ дозволяє виготовляти деталі з чудовими властивостями матеріалу в широкій області матеріалів, включаючи всі інженерні матеріали. На відміну від 3D-друку, деталі, оброблені на ЧПУ, мають повністю ізотропні фізичні властивості як сипучі матеріали. Обробка з ЧПУ широко використовується з металами при створенні прототипів і великомасштабному виробництві. Пластмаси важче виробляти через низьку жорсткість і температуру плавлення.

Обробка матеріалів з ЧПУ

Обробка матеріалів з ЧПУвартість сильно варіюється, в металевих матеріалах Алюміній 6061 є найбільш економічним варіантом, у якого для пластмас АБС найнижча ціна. Крім того, фізичні властивості матеріалів також впливають на загальну вартість ЧПУ, наприклад, тверду нержавіючу сталь набагато складніше обробляти, ніж алюміній.

Матеріалихарактеристика
Алюміній 6061Хороше співвідношення міцності до ваги
Хороша оброблюваність
Низька твердість
Нержавіюча сталь 304Відмінні механічні властивості
Стійкість до корозії Goog
Відносна складність обробки
Латунь C360Висока пластичність
Відмінна оброблюваність
Хороша стійкість до корозії
ABSХороша ударостійкість
Хороші механічні властивості
Сприйнятливий до розчинників
НейлонХороші механічні властивості
Висока міцність
Погана вологостійкість
POMВисока жорсткість
Відмінні теплотехнічні, електричні властивості
Відносно крихкий

Постільна обробка та обробка поверхні

Оброблені на ЧПУ деталі завжди залишають видимі сліди інструменту, постобробка є ефективним методом для поліпшення обробки поверхні, підвищення стійкості до зносу, корозії або хімічних речовин і оптимізації зовнішнього вигляду. Наші основні методи постобробки, включаючи анодування, обробку кульками та порошкове покриття.

Переваги обробки з ЧПУ

  1. Обробка з ЧПУ забезпечує високу точність і повторюваність, що ідеально підходить для високоякісних застосувань.
  2. Матеріали з ЧПУ мають повністю ізотропні фізичні властивості, що підходить для інженерних застосувань.
  3. Обробка з ЧПУ є найефективнішим методом виробництва для виробництва деталей малого та середнього обсягу.

Обмеження обробки з ЧПУ

  1. Через субтрактивний метод обробка з ЧПУ є дорогою або неможливою для виготовлення певної геометрії.
  2. Обробка з ЧПУ має високу початкову вартість, ніж 3D друк, особливо для недорогого виготовлення прототипів із пластикових матеріалів.
  3. Для роботи верстатів з ЧПУ потрібні знання експертів, вони мають більший термін виконання (10 днів), ніж 3D-друк (2-5 днів).