CNC-обработка
Обработка с ЧПУ — это передовой субтрактивный производственный процесс, при котором материалы обрабатываются и изготавливаются с помощью станков с программным управлением. Работа режущих инструментов и других компонентов станка управляется компьютерными программами.
Этот автоматический и высокоточный процесс начинается с проектирования детали с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР), за которым следует создание программы ЧПУ, настройка станка, процесс обработки и, наконец, этапы отделки.
Помимо того, что обработка на станках с ЧПУ является точным процессом, позволяющим достигать жестких допусков, она также отличается повторяемостью, экономичностью, меньшей вероятностью ошибок и высокой универсальностью в отношении конструкций и материалов.
Универсальность станка позволяет выполнять широкий спектр операций: фрезерование с ЧПУ, точение с ЧПУ, сверление отверстий с ЧПУ и другие. Эти процессы могут использоваться в различных сочетаниях в зависимости от сложности детали.
Учитывая такое количество опций и возможностей обработки на станках с ЧПУ, имеет смысл привлекать профессионалов по обработке на станках с ЧПУ с самого начала проекта по обработке, чтобы оптимизировать время, выбор материала, затраты и т. д.
Продолжайте читать, чтобы узнать больше об обработке на станках с ЧПУ и о том, как она может повысить ценность ваших проектов.
Что такое ЧПУ?
Обработка на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) — это передовой субтрактивный производственный процесс, который производители ценят за его экономичность, точность и достоверность. Они используют его для создания готовых к выходу на рынок изделий и ПрототипыЧитайте также:Обработка фасок
Этот процесс включает в себя специальный механизм, который позволяет программам G-кода управлять точными операциями по удалению материала.
G-код — это специальный язык программирования ЧПУ, используемый в станках с ЧПУ. Это «геометрический код», который задаёт станку положение, скорость и время.
Большая часть обработки на станках с ЧПУ выполняется посредством традиционных операций резки, но существуют такие операции, как лазерная резка, гидроабразивная резка и электроэрозионная обработка (ЭЭО), объединяющие в себе точность компьютерного управления.
Основными компонентами станков с ЧПУ являются устройства ввода, блок управления станком (MCU), приводная система, станочные инструменты, система обратной связи и дисплей. В традиционных станках с ЧПУ, таких как токарные станки с ЧПУ, к дополнительным компонентам относятся задняя бабка, передняя бабка, патрон и система охлаждения.
Обработка на станках с ЧПУ чрезвычайно популярна благодаря своей возможности многократного изготовления точных деталей, выполнения различных операций в различных областях. материалыи работать экономически эффективно в нужном масштабе.
История обработки с ЧПУ
Первые станки с числовым программным управлением (ЧПУ) появились ещё в 1940-х годах, ещё до того, как технический прогресс привёл к появлению современных возможностей ЧПУ. Многие первые разработки в области ЧПУ-обработки приписываются Джону Парсонсу и его изобретательному методу обработки на основе перфокарт.
Перфокарты
Обработка с ЧПУ впервые была использована для автоматизации фрезерных станков с целью сокращения времени, необходимого для разработки и ввода инструкций во фрезерный станок. Поначалу серьёзной проблемой была необходимость в опытном операторе станка.
Это побудило Массачусетский технологический институт (MIT) разработать язык программирования для автоматической генерации координат.
Со временем компьютеры значительно усовершенствовались и стали более доступными, что сделало обработку с ЧПУ высокоэффективной, универсальной и экономичной для Прецизионная обработка деталей с ЧПУ.
Основы станка с ЧПУ и рабочий процесс
По сути, станок с ЧПУ предназначен для обработки детали с помощью программы ЧПУ. Процесс изготовления станка с ЧПУ можно разделить на четыре основных этапа: проектирование модели САПР, подготовка станка с ЧПУ, преобразование файла САПР в программу ЧПУ и собственно обработка.
На этих этапах несколько компонентов станка работают вместе для достижения конечного результата. Контроллер ЧПУ считывает программу, оси станка перемещаются в заданных направлениях, режущие инструменты вращаются на шпинделе (при необходимости), рабочий стол удерживает заготовку и так далее.
Шаг 1: Проектирование модели САПР
Модель САПР
Первым шагом является создание 3D-проекта САПР, который содержит такую информацию, как тип геометрии, количество обрабатываемого материала, а также геометрические размеры и допуски (GD&T).
Шаг 2: Преобразование файла САПР
Следующий этап — генерация G-кода для CAD-модели. Необходимо передать станку с ЧПУ понятные ему инструкции. Этот процесс включает в себя программу CAM (Computer-Aided Manufacturing), которая находится в компьютере станка. Ручное или роботизированное преобразование зависит от конкретного станка с ЧПУ.
Шаг 3: Подготовка станка с ЧПУ
Настройка станка с ЧПУ
Подготовка станка с ЧПУ к выполнению задачи в основном заключается в загрузке программы ЧПУ в станок.
Шаг 4: Операция обработки
Операции обработки предшествует задание движения станка. Затем станок с ЧПУ может выполнить программу, используя инструкции G-кода для обработки заготовки.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Подробнее о программировании ЧПУ
Программирование ЧПУ — это применение набора команд для управления процессом обработки на станках с ЧПУ. Наиболее популярным языком программирования для станков с ЧПУ является G-код, также называемый RS-274D. Коды в большинстве случаев начинаются с буквы «G», и каждый код задаёт определённое движение станка.
Ниже приведены некоторые распространённые G-коды и их значения:
Некоторые G-коды и их значения
Наряду с G-кодами существуют M-коды, или смешанные коды. Эти команды предназначены для негеометрических операций, таких как выключение станка и активация подачи СОЖ.
Эти коды начинаются с буквы «M». Вот примеры:
M00 – Остановка программы
M02 – Конец программы
M05 – Остановка шпинделя
Допуски при обработке на станках с ЧПУ
Спецификации допусков играют ключевую роль в комплексном проектировании в САПР для обработки на станках с ЧПУ. Проектировщик должен понимать области применения и финансовые последствия применения основных категорий допусков.
Более жёсткие допуски на обработку требуют больших затрат, поскольку их сложнее обеспечить. Если допуск не указан, рекомендуется стандартный допуск не менее ±0.1 мм. В противном случае конструктор должен предоставить 2D-чертеж с тремя допусками.
Основными типами допусков для определения деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, являются размерные допуски, геометрические допуски (GD&T), допуски текстуры поверхности, допуски посадок и пределов (система отверстие/вал), а также позиционные и базовые допуски.
Допуски размеров
Он применяется к диаметру, толщине, длине и другим размерам элементов. К этой категории относятся угловые и линейные допуски. Если на чертеже иное не указано, оператор должен использовать стандарт ISO 2768-1 для общих допусков.
Таблица 1: Линейные допуски при обработке на станках с ЧПУ
Геометрические допуски (GD&T)
Категория GD&T используется для определения ориентации, положения и формы элемента. Рассматриваются следующие допуски: допуск формы, допуск расположения, допуск ориентации и допуск биения.
Стандарт Великобритании BS 8888, который связан с ISO 1101, определяет GD&T.
Допуски текстуры поверхности
Допуски на текстуру поверхности определяют чистоту или шероховатость поверхности детали, обработанной на станке с ЧПУ. Руководящим стандартом для этих допусков является BS EN ISO 1302, в настоящее время ISO 21920-1:2021.
Посадки и предельные допуски (система отверстие/вал)
Эти допуски предназначены для двух сопрягаемых деталей и определены стандартом BS EN ISO 286 (ранее BS 4500). В данном случае применяются посадка с зазором, переходная посадка и посадка с натягом.
Таблица 2: Часть таблицы допусков ISO для отверстий (источник: https://www.tribology-abc.com/calculators/iso_holes.htm)
Позиционные и базовые допуски
Эти допуски касаются расположения объектов по отношению к другим.
Каковы преимущества обработки с ЧПУ?
ЧПУ прецизионная обработка Услуги могут вывести бизнес на неожиданные высоты, поскольку они предлагают множество преимуществ: от обеспечения стабильных результатов с высочайшей точностью до гибкости в условиях меняющихся требований, а также существенной экономии средств и времени. Вот список преимуществ обработки на станках с ЧПУ.
Превосходная точность
Точность станков с ЧПУ — это, пожалуй, первое преимущество, которое замечает пользователь и заказчик деталей по сравнению с альтернативными технологиями или даже более ручными методами обработки.
Благодаря компьютерному управлению, обработка на станках с ЧПУ позволяет достигать допусков до ±0.0025 мм! Ручная обработка даже близко не может приблизиться к такому уровню производительности. Поэтому результаты обработки остаются стабильными вне зависимости от количества производственных циклов.
Экономия затрат и времени
Обработка на станках с ЧПУ значительно экономит время и деньги. После того, как программа готова, станок делает всё остальное с минимальным участием человека. Поскольку человеческие ошибки отсутствуют, детали изготавливаются в установленные сроки. Также исключаются затраты, связанные с человеческим фактором.
Существуют также различные способы улучшения Стоимость обработки с ЧПУ экономия на продуктах, в том числе;
- Оптимизация элементов дизайна
- Правильный выбор материалов
- Серийное производство
- Использование автоматических сменщиков инструмента
- Профилактическое обслуживание и уход за станком с ЧПУ
Универсальность – варианты материалов
Производитель может с большим успехом использовать широкий спектр материалов для обработки на станках с ЧПУ. Будь то металлы, такие как нержавеющая сталь, алюминиевые и титановые сплавы, или пластики, такие как полиамид, акрил и ПЭЭК, обработка на станках с ЧПУ обычно является ведущим вариантом для производства деталей.
Каковы недостатки/ограничения обработки с ЧПУ?
Обработка на станках с ЧПУ ограничена высокой первоначальной стоимостью, медлительностью и необходимостью обучения.
Высокая начальная стоимость
Станки с ЧПУ стоят дорого, а последующие затраты на их настройку могут быть пугающими. Однако следует отметить, что стоимость одной детали для большая обработка с ЧПУ обычно осуществимо при больших объемах производства.
Связанные чтения:
Мелкосерийная обработка с ЧПУ
Относительно медленный процесс
Обработка на станках с ЧПУ может считаться медленной по сравнению с такими альтернативами, как литье под давлением и литье под давлением.
Обучение Требования
Требуется оператор станков с ЧПУ
Несмотря на автоматизацию, обработка на станках с ЧПУ доступна не каждому. Станочники — это признанные специалисты, обладающие знаниями математики, программного обеспечения, навыками обслуживания станков и решения проблем.
Это особенно актуально для многоосевая обработка, например, 5 оси обработка. Даже 3-осевая обработка с ЧПУ требует уровня знаний, превышающего уровень знаний среднего рабочего на фабрике.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Основные типы станков с ЧПУ
Существуют различные типы станков с ЧПУ, каждый из которых предназначен для решения различных задач, включая токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ, сверлильные станки с ЧПУ и токарные автоматы швейцарского типа с ЧПУ. Также существуют электроэрозионные станки (ЭЭО), плазменные резаки, лазерные резаки, гидроабразивные станки и фрезерные станки с ЧПУ.
токарные станки с ЧПУ
Токарные станки с ЧПУ предназначены для токарных операций, при которых неподвижный режущий инструмент обрабатывает вращающуюся заготовку для создания симметричных элементов. Существуют различные категории токарных станков с ЧПУ в зависимости от их преимуществ и характеристик:
- Моторный токарный станок – Стандартный тип токарного станка, в котором вместо шкивного привода используется двигатель.
- Токарный станок для инструментального цеха – Предназначен для изготовления инструментов и штампов, а также для аналогичных мелкосерийных высокоточных работ в Станочный цех с ЧПУ.
- Револьверный станок – Этот тип имеет уникальную систему инструментов для более безупречного производства деталей.
Токарно-револьверный станок
- Быстрый токарный станок – Имеет простую настройку для быстрой и эффективной токарной обработки.
- Токарный станок с ЧПУ – Этот станок более продвинут, чем остальные, с револьверной головкой, возможностью фрезерования и может иметь пару шпинделей. Некоторые из них вертикальные, другие горизонтальные.
Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ снимает материал с заготовки с помощью вращающегося резца, создавая простые и сложные геометрические формы. Он предназначен для обработки различных материалов, от металлов до неметаллов.
Две основные категории фрезерных станков с ЧПУ — это вертикальные обрабатывающие центры (VMC) и горизонтальные обрабатывающие центры (HMC).
Вертикальный обрабатывающий центр (VMC) – Шпиндель ориентирован вертикально
Горизонтальный обрабатывающий центр (HMC) – Шпиндель ориентирован горизонтально
Горизонтальный обрабатывающий центр (ГОЦ)
Шлифовальные станки с ЧПУ
Шлифовальный станок с ЧПУ представляет собой шлифовальный круг, который точно снимает материал с заготовки с помощью компьютерного управления. Этот станок может выполнять плоское шлифование, круглое шлифование, бесцентровое шлифование, внутреннее шлифование и специальную шлифовку.
Шлифовальный станок с ЧПУ
Сверлильные станки с ЧПУ
Станок для сверления с ЧПУ предназначен для получения точных отверстий в материале. Он позволяет создавать сложные детали. Также читайте:Комплексная обработка на станках с ЧПУ
Сверлильный станок с ЧПУ
Швейцарские токарные станки с ЧПУ
Швейцарский токарный станок с ЧПУ предназначен для изготовления мелких, сложных деталей.
Электроэрозионные станки (ЭЭС)
Эта технология генерирует электрические искры, которые придают заготовке заданную форму. Она идеально подходит для обработки твёрдых материалов, которые невозможно обработать традиционными методами.
Плазменные резаки
При плазменной резке с ЧПУ точно контролируемая высокоскоростная струя ионизированного газа (плазмы) режет электропроводящий материал.
Плазменный резак с ЧПУ
Лазерные резаки
Лазерный резак использует мощный управляемый лазер для резки или гравировки материалов. Компьютерная программа управляет движением лазерной головки, которая направляет луч лазера на плавление или испарение материала.
Водоструйные резаки
Мощная струя, обычно в сочетании с абразивами, управляется компьютером и режет материал. Она способна резать гранит, металл, композиты и дерево.
чпу станок
Фрезерные станки с ЧПУ обычно используются в деревообрабатывающей промышленности, где они выполняют точную резку, гравировку и профилирование. Они также могут использоваться и для обработки других мягких материалов.
Различные операции обработки на станках с ЧПУ
Число операций обработки на станках с ЧПУ велико из-за разнообразия возможных компонентов. Эти операции можно разделить на токарные, фрезерные, сверлильные и другие.
Токарные операции с ЧПУ
Эти операции характеризуются вращающейся заготовкой и неподвижным режущим инструментом. Режущий инструмент изменяет поверхность заготовки, удаляя материал. Токарные операции позволяют получать цилиндрические или круглые детали, например, валы и стержни.
Вал
Вот список ЧПУ типы токарной обработки;
- Сверление
- Бурение
- Проточка/разделка
- Threading
- Поворот
Фрезерные операции с ЧПУ
In фрезерные с ЧПУЗаготовка неподвижна, а многолезвийный режущий инструмент движется/вращается. Вращающийся инструмент снимает материал с заготовки, отслаивая его.
Фрезерование с ЧПУ идеально подходит для создания карманов, выточек и плоских поверхностей на заготовках. Как и точение с ЧПУ, фрезерование можно применять для обработки различных материалов, включая металлы, пластик и дерево.
Конкретные возможности фрезерования с ЧПУ:
- Фрезерование плит (периферийное)
- Торцевое фрезерование
- Плоское фрезерование
- Угловое фрезерование
- Фрезерование карманов
Обработка отверстий на станках с ЧПУ
Универсальность обработки на станках с ЧПУ проявляется в возможности создания отверстий, обычно с помощью сверла. Помимо сверления, обработка отверстий на станках с ЧПУ возможна также путём развёртывания и растачивания.
Сверление позволяет создать базовое отверстие, а развертывание и растачивание улучшают существующее отверстие. ЧПУ растачивание Уменьшает количество дефектов и снижает шероховатость поверхности. Это очень медленный процесс, подобный развертыванию, функция которого заключается в улучшении качества поверхности и точности размеров отверстия. Подробнее:Дефекты обработки
Другие операции обработки на станках с ЧПУ
Другие операции обработки на станках с ЧПУ не входят в основные категории, описанные выше, но они также важны для производства с ЧПУ. Наиболее популярными из них являются:
- Электроэрозионная обработка (EDM)
- Дробление:
- Лазерная резка с ЧПУ
- Гидроабразивная резка с ЧПУ
Гидроабразивная резка с ЧПУ
- плазменная резка с ЧПУ
- Хонингование с ЧПУ
- протяжка с ЧПУ
- ЧПУ-маршрутизация
Читать далее:
Фрезерование против токарной обработки,
Обрабатывающие материалы с ЧПУ
Обработка материалов с ЧПУ включает металлы, пластмассы и решения для обработка стеклаМеталлические детали в основном предпочтительнее из-за прочности, долговечности, термостойкости и твердости. Детали из обработанного пластика выбираются из-за их малого веса, химической стойкости и электроизоляционных свойств. Также читайте:Обрабатываемость боевых предметов
Металлические сплавы для обработки на станках с ЧПУ
Наиболее распространенными металлическими сплавами для обработки деталей на станках с ЧПУ являются:
Алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы широко используются в обработке на станках с ЧПУ благодаря хорошей обрабатываемости, высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и электропроводности. Услуги по обработке этого сплава на станках с ЧПУ обычно включают алюминий 5083, алюминий 6061, алюминий 7075 и алюминий 6082.
Алюминиевые детали, обработанные на станке с ЧПУ
Легированная сталь
Помимо углерода, в легированную сталь добавляют другие легирующие элементы, повышающие твёрдость и долговечность. Несмотря на низкую коррозионную и химическую стойкость, легированные стали обладают хорошими механическими свойствами. Для обработки на станках с ЧПУ используются марки легированной стали 4140 и 4340.
Мягкая сталь
Мягкая сталь — это другое название низкоуглеродистых сталей, категории металлов, поддающихся сварке и механической обработке. Мягкая сталь также очень распространена, особенно 1018, в обработке на станках с ЧПУ.
Нержавеющая сталь
Детали из нержавеющей стали, обработанные методом механической обработки, славятся своей прочностью и коррозионной стойкостью. Эти металлы также свариваются и хорошо поддаются механической обработке. Некоторые популярные варианты обработка стали с ЧПУ нержавеющая сталь марки 304, нержавеющая сталь марки 316, нержавеющая сталь марки 303 и дуплексная нержавеющая сталь марки 2205.
Инструментальная сталь
Инструментальная сталь отличается исключительной твёрдостью и превосходной износостойкостью и термостойкостью. Из этого материала изготавливаются высоконадёжные штампы, пресс-формы и другие производственные инструменты. Наиболее популярными являются инструментальные стали марок D2 и A2.
Пластмассы для обработки с ЧПУ
Распространенными пластиками для обработки на станках с ЧПУ являются:
- АБС (акрилонитрилбутадиенстирол)
- Ацеталь/ПОМ (полиоксиметилен)
- ПК (поликарбонат)
- ПММА (полиметилметакрилат) или акрил
- HDPE (полиэтилен высокой плотности)
- PEEK (полиэфирный эфир кетон)
Каждый из этих и других пластиков имеет свои преимущества и ограничения, поэтому перед выбором следует учесть несколько факторов. При выборе пластика для обработки на станках с ЧПУ важно учитывать следующие моменты:
- Внешний вид
- Machinability
- Термостойкость
- усадка
- Стоимость
Различные применения обработки с ЧПУ
Универсальность, точность, экономичность, Скорость резания и скорость подачи при обработке на станках с ЧПУ подходят для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, здравоохранение и медицину, электронику, оборону, энергетику, автоматизацию и робототехнику, судостроение и спорт.
ЧПУ для электроники
Ниже приведена таблица, обобщающая эти приложения:
| Промышленность | Приложения для обработки с ЧПУ |
| Аэрокосмическая индустрия | Детали шасси, каркасы сидений, детали кабины, компоненты двигателя |
| Автомобильная | Головка блока цилиндров, поршень, детали подвески, крышка коробки передач, рулевое колесо |
| Здравоохранение и медицина | Ортопедические имплантаты, хирургические устройства и детали диагностического оборудования |
| Электроника | Радиаторы, корпуса |
| Защита | Детали транспортных средств, детали оружия |
| Энергия | Буровое оборудование, клапаны |
| Автоматизация и робототехника | Шестерни, рамы роботов |
| морской | Детали двигателя, воздушные винты |
| Спорт | Скейтборды, снаряжение, головки клюшек для гольфа |
| Потребительские товары | Электроника, кухонная техника |
Сколько стоит обработка с ЧПУ?
Стоимость обработки на станках с ЧПУ можно оценить, используя критерий «за деталь» или «за час работы», и это надежный способ расчета. производство контрактов Поставщики используют обе модели ценообразования при формировании коммерческих предложений для клиентов. Каждый из этих подходов дает разные результаты, поскольку в процесс вовлечено множество факторов.
Почасовая стоимость будет в основном зависеть от Типы станков с ЧПУ Использованные материалы и прилагаемая экспертиза. Стоимость за деталь зависит от таких факторов, как сырьё. материала, сложность детали и объем производства.
Конечно, существуют ценовые диапазоны, но это лишь базовые значения. Выше этих значений стоимость обработки на станках с ЧПУ сильно варьируется в зависимости от размера партии. жизненный цикл деталей с ЧПУи доступность/стоимость сырья.
Для точной оценки стоимости обработки на станках с ЧПУ лучше обратиться за советом к опытному специалисту. Обработка с ЧПУ поставщик.
Заключение
Обработка на станках с ЧПУ является отличительной чертой многих отраслей промышленности, обеспечивая производство точных, прочных и привлекательных деталей для самых разных применений. Аэрокосмическая, автомобильная, оборонная и робототехническая отрасли — лишь некоторые из наиболее востребованных отраслей.
Независимо от того, ищете ли вы детали, изготовленные по индивидуальному заказу на станке с ЧПУ, или детали, производимые серийно, для вас всегда найдется решение.
Задайте вопрос экспертам. Свяжитесь с Boda сегодня!