Что такое фрезерование с ЧПУ? Процесс, преимущества и области применения

Что такое ЧПУ-фрезерование?

CNC-обработка Фрезерование с ЧПУ включает в себя несколько видов обработки, включая фрезерование, фрезерование и точение. Фрезерование с ЧПУ — это тип обработки, используемый для резки, гравировки, сверления и формовки мягких материалов. 

Фрезерный станок с ЧПУ вырезает и обрабатывает такие материалы, как дерево, пластик, пенопласт, алюминий, латунь и некоторые другие мягкие металлы. Однако по сравнению с фрезерными станками с ЧПУ он имеет ограниченное количество осей перемещения и радиус действия инструмента. 

Давайте обсудим процесс фрезерования с ЧПУ, его преимущества и области применения, инструменты, типы фрезерных станков и чем фрезерование отличается от фрезерования. 

Что такое фрезеровка с ЧПУ? 

Процесс фрезерования с ЧПУ

Это процесс обработки, управляемый ЧПУ, который вырезает, формирует и высекает сложные узоры на материале. Как и в случае с другими процессами ЧПУ, в качестве чертежа используется двухмерный или трёхмерный чертеж САПР. 

Фрезерная обработка выполняется на фрезерном станке с ЧПУ, который оснащен большой рабочей станиной и вращающимися фрезами для придания формы материалу. Это позволяет обрабатывать как тонкие, так и крупногабаритные листы. 

В отличие от более высоких осей фрезерные с ЧПУФрезерование с ЧПУ обычно предполагает перемещение по 3 или 5 осям. Поэтому возможности создания сложных форм ограничены. Тем не менее, при гравировке сложных и крупных узоров оно превосходит фрезерование и точение.

Этапы/шаги процесса фрезерования с ЧПУ

Чтобы понять, как работает фрезерный станок с ЧПУ, Давайте рассмотрим этапы маршрутизации, такие как создание проекта, программирование ЧПУ, настройка и позиционирование маршрутизатора, процесс обработки и Постобработка.

Создание дизайна

Сначала создается детальный 2D- и 3D-проект желаемого компонента с указанием его размеров, характеристик и других характеристик. При проектировании важно учитывать сложность и технологичность. 

Для подготовки 3D-модели вы можете использовать AutoCAD, Solidworks, CATIA или другое соответствующее программное обеспечение для автоматизированного проектирования. 

Программирование ЧПУ

G-код ЧПУ

Файл с цифровыми инструкциями называется программированием ЧПУ, которое включает в себя  G-код ЧПУ и строки M-кода. Программа обычно создается в CAM-системе. 

Выбор материала

Выбор материала требует учёта ряда факторов. Во-первых, механические и физические свойства материала должны соответствовать требованиям к применению. Кроме того, следует учитывать обрабатываемость, эксплуатационные требования и стоимость. 

Настройка и позиционирование маршрутизатора

Инструменты и заготовка закрепляются на шпинделе/фрезере и станине станка. Затем фреза позиционируется в точке (0,0,0) относительно заготовки. При этом важно выбрать правильный тип фрезы и её материал. Если заготовка изготовлена ​​из прочного материала, рассмотрите инструменты с твёрдым покрытием. 

Процесс маршрутизации с ЧПУ

Начинается фрезерование на станке с ЧПУ, строго следуя заданным параметрам и траектории инструмента. Вращающаяся фреза захватывает заготовку и точно удаляет материал.  

Несмотря на то, что процесс обработки автоматизирован, необходимо обеспечить тщательный контроль процесса, например, за образованием стружки и износом инструмента. 

Постобработка

После достижения желаемой формы применяются операции постобработки, такие как пескоструйная обработка и полировка, для повышения качества поверхности и точности размеров. Кроме того, для некоторых деталей может потребоваться термическая обработка, покраска с помощью клея или другие процессы. 

Контроль качества 

После завершения финишной обработки и постобработки детали, обработанные на станках с ЧПУ, проходят контроль качества. Он включает в себя тестирование различных свойств и проверку точности размеров. На этих этапах используется такое оборудование, как КИМ, микрометры и штангенциркули. 

Фрезерный станок с ЧПУ и его компоненты 

CNC-маршрутизатор

Фрезерный станок с ЧПУ — это управляемое компьютером оборудование, используемое в субтрактивном производстве. Он использует различные типы режущих инструментов для формовки, резьбы, сверления и гравировки мягких материалов. Инструменты закреплены на вращающемся шпинделе, который перемещается вдоль неподвижной детали, удаляя материал и придавая ей заданную форму.

Конструкция типа Granty обеспечивала жёсткость станка для стабильной работы. Следовательно, существует набор фрезерных инструментов, которые необходимо менять в зависимости от особенностей конструкции. Современный фрезерный станок с ЧПУ может быть оснащён автоматическим механизмом смены инструмента. 

Давайте рассмотрим некоторые компоненты фрезерного станка с ЧПУ, включая структурную раму, станину, шпиндель, серводвигатели, контроллер ЧПУ и режущие инструменты:  

Компоненты фрезерного станка с ЧПУ 

Структурная рама 

Фрезерный станок с ЧПУ представляет собой портальную раму. Детали рамы изготовлены из высокопрочной стали или алюминиевых сплавов. Основная функция рамы — служить креплением для других компонентов, таких как шпиндель, и выдерживать нагрузки резания. Она также гасит вибрацию, возникающую при обработке. 

Механическая кровать 

Этот компонент зажимает заготовку и обеспечивает рабочую поверхность. Станина станка представляет собой плоскую поверхность с Т-образными пазами или другими зажимными механизмами. Помимо надежного крепления заготовки, она может быть оснащена электронными датчиками для обеспечения точного перемещения инструмента по траектории.

Шпиндель

Шпиндель фрезерного станка 

Шпиндель — это компонент, в котором режущий инструмент крепится в патроне или цанге. Он прочный и жёсткий, содержит вращающиеся валы и подшипники для вращения инструмента со скоростью до 10 000 об/мин и более. Система ЧПУ управляет подключёнными серводвигателями, обеспечивая перемещение шпинделя по осям X, Y и Z. 

Разница между фрезером и шпинделем заключается в том, что фрезер — это менее жесткий станок потребительского класса, тогда как шпиндель — промышленный двигатель, разработанный для более высокой точности и долговечности.

Более крутые или серводвигатели 

Двигатели используются для обеспечения перемещения шпинделя или портала в соответствии с инструкциями ЧПУ. Система ЧПУ управляет позиционированием и корректирует положение в соответствии с обратной связью. Двигатели могут быть шаговыми, сервоприводными или комбинированными. Сервоприводы более точны и используются в промышленных фрезерах, тогда как шаговые двигатели используются в любительских и настольных фрезерах. 

Контроллер ЧПУ

Это мозг фрезерного станка с ЧПУ, который определяет траекторию движения инструмента, его перемещение, скорость резания, глубину и другие параметры обработки. Таким образом, он координирует работу серводвигателей, обеспечивающих перемещение инструмента.  

Контроллеры ЧПУ включают в себя порты для ввода программы ЧПУ, схему привода и обладают способностью интерпретировать и обрабатывать коды G и M, генерируемые на CAM программное обеспечение. 

Режущие инструменты 

Фрезы для ЧПУ-фрезерования 

В фрезеровальных станках с ЧПУ используется несколько типов режущих инструментов, каждый из которых обладает своими возможностями и особенностями. К распространённым инструментам для фрезерования с ЧПУ относятся плоские и конические фрезы, V-образные фрезы, компрессионные фрезы, фрезы с прямыми канавками и концевые фрезы.

Типы фрезерных станков с ЧПУ

Типы фрезерных станков с ЧПУ

На рынке представлены различные типы фрезерных станков с ЧПУ, различающиеся по своим возможностям и производственной цели. К ним относятся настольные, промышленные и многокоординатные фрезерные станки.

Настольный маршрутизатор

Настольные фрезеры — это небольшие станки, предназначенные для обработки деталей небольшого размера. Их можно установить в небольшом пространстве или над столом. Поэтому этот тип фрезеров подходит для обработки деталей небольшого размера, проектов «сделай сам» и для любительского использования. 

Промышленный фрезерный станок с ЧПУ

Этот тип фрезера отличается высокой мощностью и может формовать или вырезать крупногабаритные детали. Он используется для производства точных деталей промышленного класса для автомобильной, машиностроительной, аэрокосмической и других отраслей. Кроме того, промышленный фрезер с ЧПУ также работает быстрее и подходит для различных проектов по фрезерованию. 

Многоосевой фрезерный станок с ЧПУ

Многокоординатный фрезерный станок с ЧПУ — это фрезерный станок с возможностью перемещения по 3, 4 или 5 осям. Шпиндель может перемещаться по нескольким осям для формирования сложных геометрических форм. Кроме того, на многокоординатных фрезерных станках можно выполнять фрезерование, резку, нарезание резьбы, сверление, гравировку и другие операции.

Фрезерные станки с ЧПУ для хобби

Как следует из названия, эти типы фрезеров используются любителями и студентами для самостоятельного изготовления. Некоторые небольшие мастерские также могут использовать их для небольших работ по дереву. Кроме того, они экономичны и компактны. Если вы хотите освоить основы фрезерования, этот тип фрезера — лучший выбор. 

ATC (автоматическая смена инструмента) Фрезерные станки с ЧПУ

Эти типы фрезеров оснащены механизмами автоматической смены инструмента. В соответствии с кодами ЧПУ, они могут выполнять сверление, профилирование, нарезание резьбы, отрезку и другие операции с одновременной сменой инструмента. Кроме того, фрезеры с автоматической сменой инструмента сокращают время наладки и позволяют обрабатывать сложные многофункциональные детали. 

Фрезерные станки с ЧПУ на основе технологии раскроя

Эти фрезеры плотно располагают детали на листовом материале, минимизируя отходы. Они работают в паре с вакуумными столами и оптимизированными траекториями инструмента. Вложенные фрезеры популярны в производстве корпусной мебели, вывесок и других изделий.

Какой материал можно использовать при фрезеровании на станках с ЧПУ? 

Хотя фрезерные станки с ЧПУ чаще всего используются в деревообработке, они также могут обрабатывать различные материалы. Обработка материалов с ЧПУ, включая пластики, композиты и некоторые мягкие металлы. Главный недостаток метода совместимости материалов заключается в том, что он не позволяет обрабатывать твёрдые материалы, такие как закалённая сталь и титановые сплавы. 

Древесина (хвойные, лиственные породы, фанера)

Древесина — самый популярный материал для фрезерования на станках с ЧПУ, включая мягкую и твёрдую древесину, а также фанеру. Твёрдая древесина требует более медленной подачи и более острых твёрдосплавных фрез, тогда как фанера и мягкие материалы обрабатываются фрезами с обратным резом или компрессионным резом.

Акрил (ПММА)

Детали из ПММА

Акрил — блестящий материал, похожий на стекло. При фрезеровании его обрабатывают однозаходными, О-образными или компрессионными фрезами, чтобы избежать плавления и оплавления. Благодаря высокой скорости вращения шпинделя уменьшается сколы и формируются гладкие кромки.

ABS

АБС — прочный термопластик, идеально подходящий для создания функциональных прототипов и вывесок. Для фрезерования АБС обычно используются острые двухлезвийные фрезы, обеспечивающие хороший отвод стружки. С другой стороны, важно обеспечить надлежащую вентиляцию для отвода дыма.

Алюминиевые сплавы

Поскольку алюминиевые сплавы не обладают высокой твёрдостью, их можно обрабатывать твёрдосплавными инструментами. Для плавной обработки требуются высокая скорость вращения шпинделя и высокая подача. Вы можете выбрать такие марки, как 7075, 6061 и 2020, в зависимости от требуемых свойств для вашей области применения.

Латунь

Латунь обычно используется для изготовления декоративных и прецизионных деталей. Для фрезерования латуни используются острые твердосплавные или быстрорежущие инструменты, умеренные скорости вращения шпинделя и положительные передние углы. Поскольку латунь тяжелее, для предотвращения вибрации требуются жёсткие крепления. При этом для удаления стружки требуется минимальное количество охлаждающей жидкости или обдув сжатым воздухом. 

В процессе фрезерования с ЧПУ можно использовать любой из следующих материалов:

• Твердая древесина 
• мягкая древесина
• фанера
• МДФ
• Акрил
• поликарбонат,
• ABS
• Алюминиевые сплавы
• Латунь
• Пена
• Резина 

Если вас интересуют материалы для ЧПУ, ознакомьтесь с информацией о различных виды пластика для обработки на станках с ЧПУ здесь. 

Каковы области применения фрезерных станков с ЧПУ?  

Детали для фрезерования на станках с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ используются для формовки, резки, сверления, резьбы и гравировки материалов в различных отраслях промышленности. Они незаменимы при обработке древесины, изготовлении вывесок, рекламных щитов, скульптур и т. д. 

В таблице ниже приведены примеры применения фрезерных станков с ЧПУ:

Помимо полномасштабного промышленного производства, фрезерные станки с ЧПУ также незаменимы для создания эстетических и функциональных прототипов. Они обеспечивают быстрое и экономичное прототипирование потребительских товаров, электроники, архитектурных элементов и декоративных изделий.

Преимущества фрезерования с ЧПУ

Фрезерование с ЧПУ обеспечивает высокую точность, повторяемость, большую станину, быструю обработку и универсальность инструментов. Давайте кратко рассмотрим эти аспекты.

• Низкая стоимость: Фрезерование с ЧПУ обходится дешевле, чем фрезерование мягких материалов, благодаря скорости производства и низким затратам на настройку. 
• 2.5 и 3D-фигуры: С его помощью можно резать листы, гравировать узоры и создавать трехмерные фигуры с использованием различных типов фрезерных инструментов. 
• Большая станина для обработки: Размер станины станка больше по сравнению с фрезерными станками с ЧПУ, что позволяет обрабатывать и вырезать заготовки больших размеров. 
• Точность и повторяемость: Фрезерные станки с ЧПУ обеспечивают жёсткие допуски до ±0.0025 мм. Кроме того, компьютерное управление процессом позволяет изготавливать детали с высокой размерной стабильностью. 
• Более быстрое производство: Автоматизация процесса удаления материала и усовершенствованное устройство автоматической смены инструмента сокращают время простоя станка, повышая скорость и эффективность производства. 
• Расширенные возможности инструментария: Фрезерные станки с ЧПУ имеют универсальные возможности оснащения, позволяющие создавать широкий спектр сложных конструкций. 

Прочитайте больше:

• Руководство по проектированию для производства 
• Производство аэрокосмических деталей

Какие существуют операции фрезерования с ЧПУ?

Существует несколько операций фрезерования с ЧПУ, каждая из которых имеет свой механизм удаления материала и возможность создания определённого элемента. Она включает в себя:  

Давайте рассмотрим, когда они используются: 

Какие инструменты необходимы для фрезерования на станках с ЧПУ?

Для выполнения операций и изготовления деталей с требуемыми характеристиками при фрезеровании с ЧПУ используются три типа инструментов: режущие инструменты, оснастка и инструменты контроля качества. Каждый из этих инструментов играет свою роль в процессе обработки.

Давайте более подробно остановимся на инструментах для резки, закрепления деталей и контроля качества. 

Режущие инструменты 

Они непосредственно контактируют с заготовкой, снимая материал и формируя заданную вами форму. Для фрезерования используются такие режущие инструменты, как концевые фрезы, V-образные фрезы, пряморезные фрезы, шаровидные фрезы, компрессионные фрезы и спиральные фрезы. 

Инструменты для крепления 

Эти инструменты используются для фиксации рабочего места на станине станка и инструмента на шпинделе. Помимо обеспечения соосности и устойчивости, они также играют важную роль в обеспечении безопасности оператора. К числу наиболее известных инструментов для фиксации заготовок относятся Т-образные пазовые зажимы, механические струбцины, тиски, вакуумные прижимы, шарнирные струбцины, ступенчатые струбцины, винтовые струбцины и гвоздезабивные пистолеты.

Инструменты контроля качества 

зонд КИМ 

Инструменты контроля качества можно разделить на два типа: инструменты, используемые перед обработкой для калибровки наладки, и инструменты, используемые для проверки обработанных деталей после обработки. Задача этих инструментов — обеспечить точность размеров и общее качество изготовленных деталей. 

Примерами инструментов контроля качества являются циферблатные индикаторы, контрольные индикаторы, кромкоискатели, контактные щупы, приборы для установки длины инструмента, калибровочные образцы и лазерные калибровочные системы. 

Факторы, влияющие на стоимость фрезерования с ЧПУ

Первоначальные затраты на установку фрезерного станка с ЧПУ относительно невелики: стоимость стандартного фрезерного станка составляет около 200 000 долларов США. Однако стоимость производства за единицу, за час фрезерования или за проект зависит от различных факторов.

В списке ниже приведены общие факторы, влияющие на стоимость фрезерования с ЧПУ: 

1. Чем производительнее фрезерный станок с ЧПУ, который вы используете, тем выше стоимость станков с осями.
2. Сложные элементы требуют специальных стратегий траектории инструмента, что приводит к повышению стоимости.
3. Тип материала также влияет на стоимость. Например, для обработки более твёрдых материалов требуются специальные инструменты и больше времени, чем для обработки более мягких материалов. 
4. Если вашим деталям требуется более высокая точность и более качественная обработка поверхности, это также может увеличить стоимость. 
5. Стоимость также варьируется в зависимости от того, в каком округе вы отдаёте услугу на аутсорсинг. Производители в Азии и Северной Америке, как правило, более экономичны. 

Ошибки, которых следует избегать при фрезеровании на станках с ЧПУ

Незначительные отклонения или ошибки в процессе обработки могут привести к дефектным изделиям и полному отказу. Поэтому при фрезеровании с ЧПУ следует избегать некоторых ошибок, таких как неправильный выбор подачи, типа инструмента, ослабление зажима и регулярное техническое обслуживание.

• Неправильная подача и скорость: Знайте правильную скорость подачи и скорость шпинделя в зависимости от обрабатываемого материала и выполняемой токарной операции. 
• Неправильный тип инструмента: Необходимо выбрать правильный инструмент, в противном случае это приведет к неточности и износу инструмента. 
• Настройка и выравнивание: Закрепите заготовку с правильным усилием зажима; слабый зажим приводит к прогибу, а сильный зажим может повредить поверхность обрабатываемого материала. 
• Игнорирование калибровки: Используйте оборудование и инструменты для калибровки настроек и качества деталей, обработанных на станках с ЧПУ. 
• Нерегулярное техническое обслуживание: Не пренебрегайте периодическим и профилактическим обслуживанием токарных станков с ЧПУ. 

Средний срок фрезерования на станках с ЧПУ

Временной диапазон ЧПУ-фрезерования варьируется от нескольких минут до 12 часов. Если вы создаете простой двухмерный профиль, это можно сделать за 10 минут на многокоординатном фрезерном станке, тогда как для вырезания большого и сложного рисунка может потребоваться несколько часов. 

Распространенными факторами, влияющими на продолжительность фрезерования с ЧПУ, являются тип обрабатываемого материала, сложность конструкции, тип используемого фрезерного станка с ЧПУ, время простоя станка, сложность траектории инструмента и глубина резания. 

Фрезерование с ЧПУ против фрезерования

Процесс фрезерования с ЧПУ

Фрезерование и фрезерование с ЧПУ выполняют пересекающиеся, но разные функции. Фрезерные станки в первую очередь требуют высокой скорости вращения шпинделя, больших размеров станины и быстрого снятия материала при обработке более мягких материалов. С другой стороны, фрезерование обеспечивает высокую жёсткость, крутящий момент и гибкость перемещения по оси Z.

Давайте рассмотрим сравнительную таблицу основных различий между фрезерованием и фрезерованием:

Универсальные услуги по обработке на станках с ЧПУ в Boda

Ищете производителя для аутсорсинга деталей, изготовленных на станках с ЧПУ? Если да, ПролинТех Может стать для вас идеальным вариантом. Имея более чем десятилетний опыт в производстве, мы предлагаем универсальные решения. Обработка с ЧПУ, включая фрезерование, точение и фрезерование на станках с ЧПУ.

Мы работаем с различными материалами, чтобы перенести дизайн на физическую основу, отвечая всем вашим требованиям. Кроме того, мы гибки в отношении объёмов производства. Независимо от того, нужны ли вам несколько прототипов или полномасштабное производство, мы уложимся в ваши сроки. Загрузите свой дизайн и… Получить предложение прямо сейчас 

Заключение

Токарная обработка с ЧПУ — это универсальный производственный процесс, позволяющий формовать, резать, вырезать и гравировать мягкие материалы. Этот процесс, управляемый компьютером, обеспечивает превосходную точность и стабильность. Однако оптимизация технический рисование и параметры обработки, а также выбор правильного типа инструмента имеют решающее значение для использования всех возможностей фрезерных станков с ЧПУ. 

Если вам нужна дополнительная информация и консультации по вашему проекту фрезерования с ЧПУ, Свяжитесь с нами Сейчас. Наши отраслевые эксперты помогут вам достичь желаемых результатов. 

FAQ

Как работает фрезерование с ЧПУ?
Токарная обработка с ЧПУ использует вращающиеся инструменты для удаления материала под управлением программы ЧПУ. Шпиндель перемещается по осям X, Y и Z, следуя траектории инструмента, пока не будет получена требуемая деталь/изделие. 

В чем разница между фрезерованием с ЧПУ и фрезерованием с ЧПУ?

Главное отличие фрезерования с ЧПУ от фрезерования заключается в обрабатываемых материалах. Фрезерование позволяет работать с твёрдыми материалами, тогда как фрезерование предназначено для древесины, пластика и мягких металлов. 

Сколько времени занимает фрезерование на станке с ЧПУ?
Фрезерование с ЧПУ — это быстрый процесс обработки. Однако точное время зависит от размера детали, сложности конструкции, типа материала, требуемой точности и качества отделки.