стальные компоненты, обработанные на станках с ЧПУ
Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, — это детали, получаемые путем удаления материала из цельной заготовки с помощью станков с компьютерным управлением. Станок следует запрограммированным траекториям движения инструмента, чтобы вырезать заготовку нужной формы и размера.
Типичная деталь может быть изготовлена из алюминиевого блока, стального прутка, латунной заготовки или конструкционного пластика. Затем фреза удаляет материал, образуя углубления, пазы, ступеньки и плоские поверхности. Сверла создают отверстия, а инструменты для нарезания резьбы нарезают внутреннюю резьбу.
Геометрия детали определяет тип используемого метода обработки. Многие призматические детали можно изготовить на 3-осевом фрезерном станке, а 4-осевой станок позволяет обрабатывать заготовку на токарном станке для доступа к другим поверхностям. 5-осевой станок позволяет минимизировать количество смен зажимных приспособлений для сложных, угловых поверхностей.
Помимо серийных деталей, детали, изготовленные на станках с ЧПУ, могут также представлять собой нестандартные узлы, включающие сложные элементы. Отдельная поверхность корпуса клапана может подвергаться... изготовление под заказ, например, фрезерование, сверление, расточка и нарезание резьбы, в то время как вал может быть только обработан токарным способом и нарезана резьба.
Типичная деталь может быть изготовлена из алюминиевого блока, стального прутка, латунной заготовки или конструкционного пластика. В зависимости от геометрии детали может потребоваться фрезерование, токарная обработка, сверление, расточка, нарезание резьбы или другие операции механической обработки.
Что такое компоненты, изготовленные на станках с ЧПУ?
Детали, обработанные на станке с ЧПУ
Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, — это детали, получаемые в процессе удаления материала из твердого материала с помощью станков с компьютерным управлением. Станок с ЧПУ программируется на заданную форму и размер, а затем перемещает материал через него для выполнения операции резки.
В качестве материала могут использоваться металлический пруток, пластина, блок или пластиковый заготовка. Операции на станках с ЧПУ включают в себя такие виды обработки материала, как токарная обработка, фрезерование, сверление, расточка и нарезание резьбы.
Стальной вал может представлять собой, например, круглый стержень. Станок может вращать вал до упора и обрабатывать его до различных диаметров, нарезать канавку, просверлить отверстие и нарезать резьбу. Для алюминиевого корпуса может потребоваться торцевая обработка, фрезерование пазов, сверление и нарезание резьбы.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Как изготавливаются детали, обработанные на станках с ЧПУ?
Дизайн детали
Процесс начинается с CAD-модели и инженерного чертежа. Конструктор определяет геометрию, размеры, материал, качество обработки поверхности и т.д. компонента.
При проектировании также следует учитывать способ крепления и обработки детали. Глубина пазов, узких прорезей, внутренних элементов и труднодоступных поверхностей может повлиять на выбор и настройку инструмента.
Например, для глубокого паза может потребоваться длинный режущий инструмент. Конструктор может предусмотреть подходящий доступ или уменьшить глубину элемента, если достижение полной глубины не требуется.
Планирование траектории движения инструмента
После завершения проектирования программист ЧПУ записывает последовательность обработки в программное обеспечение CAM. Программист выбирает подходящие инструменты и определяет параметры резки для каждой детали.
Как правило, траектория движения инструмента начинается с операций, которые удаляют значительное количество материала. Финишные операции завершают формирование основной формы.
Если корпус подлежит механической обработке, программисту, возможно, придется начать с заготовки, а затем выполнить черновую обработку внешнего профиля и углублений. Последующие операции, согласно чертежу, могут быть выполнены после сверления, нарезания резьбы и чистовой обработки.
Настройка машины
Оператор настраивает станок с ЧПУ в соответствии с запланированным процессом. Режущие инструменты вставляются в станок, а заготовка удерживается в тисках или патроне, устанавливается в приспособление или в другое подходящее зажимное устройство.
Затем определяются рабочие координаты и смещения инструмента. Эти положения указывают на местоположение инструмента и заготовки на станке.
Оператор также контролирует движение инструмента в течение первых нескольких ходов перед первым режущим ходом. Это помогает выявлять неправильные смещения, положения инструмента и проблемы с настройкой до того, как они повлияют на деталь.
Обработка и инспекция
Затем станок с ЧПУ выполняет необходимые процедуры. Оператор наблюдает за процессом резки и проверяет качество детали в процессе производства.
Контроль качества может проводиться после ключевых операций, а не в конце обработки компонента. Например, после расточки можно измерить критически важное отверстие и выполнить следующую операцию.
Детали, изготовленные по чертежам, проверяются на соответствие техническим чертежам с использованием соответствующих измерительных инструментов. Проверяемые детали могут включать в себя штангенциркули, микрометры, нутромеры, высотомеры, а также координатно-измерительные машины.
Рекомендации по проектированию компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ.
Изготовление детали на станке с ЧПУ упрощается, если чертеж соответствует возможностям станка и инструмента. Небольшие конструктивные решения могут потребовать дополнительной настройки, использования фрезы меньшего диаметра или увеличения объема работ по контролю качества.
Жесткие допуски должны применяться только к рабочим элементам.
Начните с размеров, влияющих на функциональность компонента. Это могут быть диаметры отверстий, размеры посадок вала и сопрягаемых поверхностей. Остальные размеры обычно можно указать с учетом допусков, указанных на чертеже.
Например, если деталь не используется во внешнем измерении, то жесткие допуски не принесут пользы компоненту. Тем не менее, она может использоваться для контроля качества и, возможно, потребует дополнительной обработки.
Сравните размеры компонентов с размерами станка.
Для обработки крупной детали требуется достаточно места для зажимного приспособления, фрезы, шпинделя и перемещения инструмента. Проблема высоты может возникнуть и при обработке глубоких деталей длинным инструментом.
Убедитесь, что конструкция не слишком большая и что самая глубокая обрабатываемая деталь не слишком глубокая. Возможно, удастся использовать более короткую и простую в обслуживании фрезу, немного изменив глубину паза.
Выберите материал, подходящий для данной работы.
Никогда не выбирайте материал только по его прочности. Учитывайте реальные условия эксплуатации компонента. Принимайте во внимание твердость, жесткость, воздействие химических веществ, рабочую температуру, термическое расширение и состояние поверхности.
Если к материалу добавить излишнее сопротивление, это увеличит время обработки и износ инструмента. Если размеры детали близки, это также может вызвать проблемы, если материал не обладает достаточной термостойкостью.
Обеспечьте режущему инструменту достаточный доступ.
Режущий инструмент должен находиться в непосредственном контакте с обрабатываемым элементом. В глубоких, узких углублениях, областях с очень малыми внутренними радиусами и замкнутых пространствах могут потребоваться инструменты с короткой или длинной ручкой.
По возможности используйте более широкие отверстия и больший радиус закругления внутренних углов. Больший фрезер, как правило, проще в использовании, чем маленький, который с трудом вставляется в отверстие.
Сократите количество дополнительных настроек
Осмотрите деталь, над которой работал токарь. Меньше перестановок и работы по выравниванию, когда настройка станка позволяет изготавливать несколько взаимосвязанных элементов.
Избегайте размещения важных элементов на разных сторонах. Предусмотрите свободную поверхность или ориентир для второй установки, если компонент необходимо перевернуть.
Оставьте достаточный запас для механической обработки.
В заготовке должно быть достаточно материала для очистки готовых поверхностей. Припуск будет варьироваться в зависимости от состояния заготовки, размера компонентов, используемого материала и типа процесса обработки.
Не следует использовать универсальный припуск для всех деталей, изготовленных на станке с ЧПУ. Если используется слишком мало материала, поверхность будет необработанной; если используется слишком много материала, потребуется снять больше материала.
Для компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ, простые и экономически эффективные изменения обычно включают функциональные допуски, доступные характеристики, соответствующий выбор материала, меньшее количество переналадок и разумные размеры заготовок.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Практические правила проектирования компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ.
Эти правила касаются особенностей, которые непосредственно влияют на то, как фреза входит в деталь, перемещается в ней и выходит из нее.
Внутренний угловой радиус
Внутренний радиус скругления углов
С помощью обычной фрезы невозможно получить идеально ровный внутренний угол. Режущая кромка всегда имеет закругленный радиус.
Используйте максимальный радиус, который поместится в сопрягаемом элементе. Если требуется меньший угол, для обработки может потребоваться фреза меньшего размера и дополнительные операции по изменению траектории движения инструмента.
Тонкие и высокие стены
Геометрическая структура толстостенного компонента
Высокая и узкая стенка может смещаться под давлением резки. Это приведет к прогибу стенки, вибрации или изменению размеров после резки.
По возможности увеличьте толщину стенок и/или уменьшите высоту незакрепленных стенок. Другой вариант — использование ребра жесткости для повышения прочности без увеличения толщины всей конструкции.
Глубокий кариес
Фрезерование глубоких полостей
Для обработки глубоких углублений требуются более длинные режущие инструменты. Чем длиннее инструмент, тем сложнее контролировать его отклонение.
Для большинства деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, глубина полости должна быть в пределах примерно в четыре раза больше ширины полостиДля более глубоких полостей требуются более длинные инструменты, которые могут сильнее изгибаться и вибрировать во время резки. Кроме того, стружку сложнее удалять из глубоких полостей. Расширение полости может обеспечить режущему инструменту лучший доступ и больше места для удаления стружки.
Машинный текст
Текст выгравирован на детали.
Добавляет операции резки, не влияющие на основную форму детали. При необходимости упрощает надписи для идентификации.
Для нанесения рельефных или тисненых букв требуется больше механической обработки, поскольку режущий инструмент должен удалять материал вокруг букв. Гравировка текста обычно проще и быстрее, поскольку инструмент вырезает буквы только на поверхности.
При проектировании детали для обработки на станках с ЧПУ необходимо учитывать ограничения. Некоторые формы невозможно эффективно изготовить с помощью стандартного инструмента для станков с ЧПУ. Эти ограничения следует оценить до начала производства детали.
Резец Геометрия
Получаемая поверхность зависит от формы фрезы. Фреза с плоским дном подходит для обработки пазов с плоским дном, а шаровидная фреза используется для обработки пазов с изогнутым дном.
Углы на внутренней стороне объекта также закруглены с использованием того же радиуса. Наличие элементов, разработанных для стандартных размеров фрез, предоставляет токарю больший выбор конструкций фрез.
Доступ к резцу
Инструмент должен иметь беспрепятственный доступ к поверхности. Закрытые участки, глубокие боковые выемки или подрезы могут препятствовать этому доступу.
Если данная функция недоступна ни одним из существующих способов, может потребоваться другой инструмент, метод сборки или производственный процесс.
Отклонение инструмента
Чем меньше диаметр и чем длиннее инструмент, тем легче он согнется при резке. Это может повлиять на качество конечного продукта и увеличить риск поломки инструмента. По возможности используйте резец большего диаметра с минимально возможной длиной режущей кромки.
Отклонение детали
Деталь также может вибрировать во время резки. Это характерно для тонких стенок, узких ребер и участков, где за зоной резки остается лишь небольшая часть стенки.
Обеспечьте надлежащую поддержку в этих секциях для компенсации сил резания. Зажимные приспособления должны обеспечивать доступ к обрабатываемым элементам без блокировки.
Какие существуют распространенные типы деталей, изготовленных на станках с ЧПУ?
Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, обычно группируются по типу выполняемой для их производства обработки. Деталь может быть изготовлена преимущественно методом фрезерования, токарной обработки, сверления или электроэрозионной обработки. Для некоторых деталей требуется более одного процесса, прежде чем они будут готовы.
Фрезерные компоненты с ЧПУ
Детали с плоскими поверхностями, углублениями, пазами, отверстиями, ступенями и некруглыми профилями, как правило, обрабатываются фрезерным способом. Заготовка остается стабильной по мере перемещения режущего инструмента по различным участкам детали.
Как правило, это монтажные пластины, кронштейны, корпуса, приспособления, крышки и основания для машин.
Например, монтажная пластина с углублением, множеством резьбовых отверстий и расположением болтовых отверстий обычно изготавливается путем фрезерования и сверления отверстий. Если элементы должны быть размещены и на других поверхностях, в плане обработки могут быть указаны дополнительные места для деталей.
Компоненты токарной обработки с ЧПУ
Компоненты, обработанные на станке с ЧПУ
Точеные детали, как правило, имеют круглую форму и изготавливаются в процессе вращения материала относительно инструмента. Типичные детали включают в себя валы, штифты, втулки, гильзы, прокладки, кольца и т.д. высокоточное производство трофееви резьбовые фитинги.
Токарная обработка идеально подходит для деталей, имеющих множество элементов вдоль одной центральной оси. Например, вал может иметь различный наружный диаметр, быть с канавками или резьбой, а также иметь центральное отверстие. Такие элементы могут быть созданы за одну операцию токарной обработки.
Сверленые и расточенные детали
Деталь, просверленная на станке с ЧПУ
Разница между сверлением и расточкой отверстия заключается в том, что расточка используется для обработки существующего отверстия до более контролируемого диаметра и геометрии, тогда как сверление используется для создания отверстия.
Когда отверстие является неотъемлемой частью сопрягаемого элемента, разница становится важной. Иногда для создания зазорного отверстия достаточно просто просверлить отверстие; в других случаях может потребоваться расширение прецизионного отверстия или добавление посадочного места для подшипника.
К типичным областям применения относятся корпуса машин, детали двигателей, корпуса клапанов, гидравлические детали и корпуса подшипников.
Компоненты, обработанные электроэрозионным методом
Компоненты, обработанные электроэрозионным методом
Когда формирование элемента с помощью обычного режущего инструмента затруднительно, применяется электроэрозионная обработка (ЭЭО). В этом процессе электрические разряды используются для удаления проводящего материала.
Этот метод подходит для обработки небольших внутренних элементов, узких пазов, сложных полостей и закаленных деталей инструмента. Например, узкие внутренние элементы трудно обрабатывать, если подходящая фреза не может до них добраться. В таких случаях может потребоваться изменение конструкции для улучшения доступа инструмента. Электроэрозионная обработка позволяет это сделать без перемещения небольшого режущего инструмента в неподходящие условия обработки.
Компоненты, вырезанные лазером
Лазерная резка в основном применяется для плоских листовых и пластинчатых деталей, которые необходимо только вырезать в виде профиля, отверстия или паза.
К распространенным компонентам относятся панели, кронштейны, крышки, пластины и корпуса.
Заготовку, вырезанную лазером, также можно обрабатывать для получения других изделий с ЧПУ. Например, пластину можно вырезать лазером по ее внешней форме, а затем обработать на станке для создания углублений, резьбовых отверстий или точной обработки поверхностей.
Изготовленные на заказ прецизионные компоненты
Компоненты, изготовленные на заказ, создаются по чертежу, а не по каталогу. Форма и требуемые свойства определяют необходимые процессы механической обработки.
Один компонент может быть задействован в операциях токарной обработки, фрезерования, сверления, нарезания резьбы, расточки, электроэрозионной обработки и чистовой обработки. Например, круглый корпус может быть повернут для получения основного диаметра и отверстия перед фрезерованием для создания монтажных площадок и сверлением отверстий по схеме расположения.
Ключевым аспектом такой работы является подбор соответствующего процесса для каждой детали. Использование отдельных процессов для каждой детали не всегда целесообразно, особенно если компонент имеет округлые, плоские, внутренние и детализированные элементы.
Какие материалы обычно используются для изготовления деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ?
Выбор подходящего материала зависит от того, какие задачи должна выполнять деталь. Прочность, вес, коррозионная стойкость, износостойкость, температура, электрические свойства и требования к механической обработке — все это влияет на выбор.
|
Материал |
Практические рекомендации |
|
алюминий |
• Используется для легких корпусов, кронштейнов, пластин, конструкционных элементов и т. д. компоненты сельскохозяйственной техники. |
|
Нержавеющая сталь |
• Использовать для компонентов, подверженных воздействию влаги, чистящих средств или агрессивных сред. |
|
Сталь |
• Используется для валов, шестерен, инструментов и несущих деталей машин. |
|
Титан |
• Используется для компонентов, где приоритетом является снижение веса без потери прочности. |
|
Инженерные пластмассы |
• POM: скользящие детали, втулки, шестерни |
|
композиты |
• Используется, когда требуется малый вес и высокая жесткость. |
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Каковы основные преимущества компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ?
Обработка на станках с ЧПУ обеспечивает практические преимущества при производстве точных, однородных и специализированных компонентов.
- Высокая точность
- Высокая повторяемость
- Более быстрое производство
- Гибкость дизайна
- Широкий выбор материалов
- Низкие требования к оснастке
- Простое прототипирование
- Подходит для различных объемов производства.
Как выбрать надежного поставщика компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ?
Удовлетворительный поставщик оборудования для станков с ЧПУ должен продемонстрировать свой подход к обработке, контролю качества, выбору материалов и срокам поставки, начиная от чертежей и заканчивая готовым изделием. Не стоит ориентироваться только на цену или сроки выполнения заказа; необходимо ознакомиться с фактическим процессом работы поставщика.
Опыт обработки
Убедитесь, что поставщик имеет опыт производства изделий из того же материала, с той же геометрией и допусками. Например, процесс обработки алюминия 6061 существенно отличается от процесса изготовления небольших деталей с глубокими углублениями и жесткими допусками по положению, таких как сплав Ti-6Al-4V.
Эффективный поставщик должен быть знаком с выбором инструмента, креплением заготовки, последовательностью обработки и условиями резания. Обсудите с ними их планы по выполнению сложных элементов до начала производства, а не тогда, когда элемент появляется на станке.
Проверки качества
Контроль качества должен соответствовать требованиям, указанным на вашем чертеже. Критический диаметр можно измерить микрометрами, расположение элементов — высотомерами, резьбовое отверстие — резьбовыми калибрами, а сложные размеры и допуски положения — с помощью координатно-измерительной машины (КИМ).
Если это прецизионный компонент, уточните, какие проверки проводятся перед отправкой. Типичные проверки включают:
- Критические размеры
- Диаметр и расположение отверстий.
- Размер и глубина нити.
- Плоскостность и перпендикулярность
- Шероховатость поверхности
- Размеры детали относительно чертежа
- Сертификация материалов
- Обработка поверхности
- Механические дефекты – визуальные и следы механической обработки.
При больших объемах производственного заказа для регистрации размеров критически важных элементов можно использовать протоколы контроля качества или отчеты, составленные на координатно-измерительной машине.
Способность материала
Убедитесь, что поставщик регулярно использует указанный вами материал и может обеспечить отслеживаемость материала при необходимости. Рассмотрите влияние различных материалов на износ инструмента, скорость резания, охлаждающую жидкость, образование заусенцев и качество поверхности.
Например, нержавеющая сталь обрабатывается иначе, чем алюминий, а титан выделяет гораздо больше тепла при резке. При планировании технологического процесса следует учитывать эти различия.
Производственная мощность
Убедитесь, что поставщик может удовлетворить ваши потребности в отношении объема производства и сроков поставки оборудования. Поставщик может хорошо справляться с изготовлением прототипов, но не с производством 5,000 единиц продукции.
Уточните наличие оборудования, время наладки, контроля качества и производства. Время обработки — не единственный компонент фактического времени выполнения заказа; его следует учитывать также включающие вторичные операции, контроль качества и финишную обработку.
Инженерная поддержка
В идеале, чертеж должен быть проверен квалифицированным поставщиком до начала резки, чтобы убедиться в использовании соответствующего производственного процесса. Он должен уметь выявлять такие проблемы, как излишне жесткие допуски, глубокие и узкие пазы, труднодоступные внутренние углы, плохой доступ инструмента или нежелательные особенности обработки, требующие многократных переналадок.
Например, если допуск составляет ±0.01 мм, а затем изменяется до ±0.05 мм, то время обработки и требования к контролю могут иногда сократиться без ущерба для функциональности компонента.
Контрольный список поставщиков
При поиске поставщика компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ, обратите внимание на следующие моменты:
- Опыт работы с аналогичными деталями и материалами.
- Возможность иметь станок с ЧПУ и соответствующую оснастку.
- Контроль критических размеров
- Возможность использования координатно-измерительной машины (КИМ) для изготовления сложных деталей.
- Проверка качества поверхности
- Проверка резьбы и отверстий.
- Используемые материалы сертифицированы и имеют подтвержденное происхождение.
- Возможность контроля качества первого образца
- Производственная мощность
- Инженерная поддержка и поддержка в области проектирования с учетом технологичности производства предоставляются в обоих направлениях.
- В соответствии с требованиями, соблюдает рекомендации, содержащиеся в отчетах об инспекции.
- Реалистичные сроки производства
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Заключение
Детали, изготовленные на станках с ЧПУ, могут варьироваться от небольшого штифта или втулки до целого корпуса с отверстиями, углублениями, резьбой и обработанными поверхностями. Различия между проектами обусловлены сочетанием материала, геометрии, требуемых размеров, качества поверхности, объема производства и способом применения детали.
Создание качественной детали на станке с ЧПУ начинается с чертежа, четко определяющего контролируемые параметры. Выбор материала влияет на резку и конечный результат. Геометрия влияет на доступ инструмента и количество переналадок. Допуски и требования к качеству поверхности влияют на способ обработки и контроля детали. Объемы производства также меняются, и в зависимости от выбранного метода обработки получается оптимальный вариант.
Эти моменты стоит проверять до начала производства, а не после того, как деталь уже обработана. Труднодоступная деталь, излишне малый допуск или материал, плохо подходящий для данного применения, могут увеличить объем работы без улучшения качества компонента.
На заказ Услуги по механической обработкеBoda Tech Компания предоставляет услуги по механической обработке различных материалов, деталей разных размеров, геометрических форм и в соответствии с производственными требованиями. Вы можете предоставить свой чертеж CAD и подробную информацию о проекте, чтобы обсудить требования к механической обработке вашей детали.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Какие детали можно изготовить с помощью станков с ЧПУ?
Обработка на станках с ЧПУ используется для изготовления широкого спектра деталей, от простых штифтов и пластин до валов, корпусов, кронштейнов, втулок, фитингов и компонентов машин. Этот же процесс применяется для компонентов, используемых в автомобильной, медицинской, электронной и промышленной технике.
Как выбрать материал для детали, изготовленной на станке с ЧПУ?
Начнем с задачи, которую должен выполнять компонент. Алюминий подходит для легких компонентов, а сталь — для прочности. Детали, подверженные коррозии, обрабатываются нержавеющей сталью; если требуется высокая прочность в сочетании с малым весом, то полезен титан. Пластиковые детали доступны из различных материалов, таких как полиоксиметилен (ПОМ), нейлон, ПТФЭ и полиэфиркетон (ПЭЭК), в зависимости от требуемых параметров трения, изоляции, веса или химической стойкости.
Насколько точной может быть деталь, изготовленная на станке с ЧПУ?
Однако, поскольку допуск зависит от условий обработки, трудно найти единое значение допуска, применимое ко всем деталям, изготовленным на станках с ЧПУ. На работу станка могут влиять следующие факторы: состояние, материал, геометрия, настройка и контроль качества. Чрезвычайно малый допуск на размеры может потребовать более тщательной обработки и дополнительного контроля качества, что увеличит время производства и стоимость.
Подходит ли обработка на станках с ЧПУ для изготовления прототипов деталей?
Станок с ЧПУ — хорошее решение для изготовления прототипов, поскольку деталь можно вырезать непосредственно из CAD-проекта без использования производственной пресс-формы. Изготовленный на станке образец позволяет инженерам проверить размеры, сборку, посадку и функциональность перед запуском серийного производства.