What is CNC Punching? A Comprehensive Guide

Штамповка с ЧПУ - это точная производство листового металла Процесс, в котором используются машины с компьютерным управлением для создания отверстий, форм и фигурных элементов в металле с исключительной точностью. Эта технология производства использует специализированные инструменты для пробивки листового металла в соответствии с запрограммированными спецификациями, что позволяет изготовителям эффективно производить сложные компоненты.

Будучи фундаментальной технологией в современном металлопроизводстве, штамповка с ЧПУ сочетает в себе компьютерное числовое управление и механическую точность для получения стабильных и высококачественных результатов.

Основные выводы

• Пробивка с ЧПУ позволяет создавать отверстия и формы в листовом металле со скоростью до 1000 ударов в минуту с компьютерной точностью.
• Процесс отлично подходит для материалов толщиной от 0,5 мм до 6 мм, включая нержавеющую сталь, алюминий, латунь и пластик.
• В отличие от лазера, который использует луч, штамповка с ЧПУ позволяет за одну операцию создавать формованные элементы, такие как жалюзи, углубления и зенковки.
• Существуют два основных типа машин: револьверные вырубные прессы с несколькими инструментами и линейные прессы с загрузкой одного инструмента.
• Перфорация с ЧПУ предлагает превосходные и экономичные решения для крупносерийного производства благодаря оптимизации использования материалов.

Что такое перфорация с ЧПУ в производстве листового металла?

Пробивка с ЧПУ - это популярная технология изготовления металлических изделий, в которой используется пуансон с числовым программным управлением для точного пробивания листового металла. В процессе штамповки используется комбинация пуансона (верхнего инструмента) и матрицы (нижнего инструмента) для создания отверстий или форм путем сдвига материала по запрограммированным координатам.

Эта технология представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с традиционными методами перфорации, обеспечивая программируемую точность, исключающую человеческий фактор.

Каковы основные технические элементы систем штамповки с ЧПУ?

Техническая основа штамповки с ЧПУ включает в себя усилие штамповки, зазор штампа, соотношение пуансона и штампа, а также марки инструментальной стали:

• Усилие пробивания: Рассчитывается как Усилие (тонны) = Предельная прочность материала на растяжение × Толщина материала × Периметр разреза × 0,7
• Очистка штампа: Точно выверенный зазор между пуансоном и матрицей (обычно 10-20% от толщины материала)
• Соотношение количества пуансонов и штампов: Настройки для конкретного материала, оптимизирующие качество отверстий и минимизирующие износ инструмента
• Градусы инструментальной стали: Высокоуглеродистые инструментальные стали (D2, M2) для стандартных применений; карбид вольфрама для экстремальной долговечности

Ведущие производители в этой отрасли - Trumpf, Amada и Salvagnini, каждый из которых предлагает машины с определенными преимуществами. В компании Yijin Hardware наши возможности по производству пуансонов с ЧПУ дополняют наш более широкий ассортимент Обработка на станках с ЧПУ решения, обеспечивающие полную гибкость производства.

Как работает перфорация с ЧПУ?

Пробивка с ЧПУ начинается, когда заготовка точно позиционируется под механическим пуансоном. Контроллер ЧПУ переводит проектные спецификации в координатные инструкции, которые направляют движение листового металла в направлениях X и Y. Затем пробивной плунжер проталкивает пуансон через материал, создавая нужное отверстие, в то время как отходы материала падают через расположенный под ним штамп.

Процесс начинается с программирования CAD/CAM для создания шаблона перфорации и оптимизации раскладки материала. Это называется "раскроем", когда система стратегически правильно располагает детали на листе, чтобы минимизировать отходы. Для сложных конструкций машина автоматически выбирает подходящий инструмент из системы хранения, что значительно сокращает время пробивки.

Каковы типы вырубных станков с ЧПУ?

Два основных типа вырубных станков с ЧПУ - это револьверные вырубные прессы и станки с линейной направляющей:

1. Револьверные вырубные прессы: Одновременное удержание 60+ инструментов в фиксированных положениях в рамках вращающейся револьверной головки, например, производства Amada и Trumpf.
2. Линейные рельсовые станки: Загружают по одному инструменту за раз, но обеспечивают возможность полного вращения для каждого инструмента, как, например, серия P4 компании Salvagnini.

Револьверные станки отлично подходят для сложных проектов, требующих многочисленной смены инструмента, в то время как линейные станки обеспечивают универсальность ориентации инструмента. Выбор между этими типами станков с ЧПУ зависит от объема производства, сложности деталей и требуемых характеристик.

Как программирование ЧПУ используется при штамповке?

Программирование ЧПУ преобразует проектные файлы в точные машинные инструкции, которые управляют позиционированием листов и операциями перфорации. В процессе программирования используются CAD-проекты (обычно в форматах DXF или DWG), обработанные с помощью специализированного программного обеспечения CAM, такого как Radan, SigmaNEST или TruTops, для создания траекторий движения инструментов и шаблонов раскроя.

Ключевые элементы программы включают:

• Обнаружение столкновений: Предотвращает интерференцию инструмента и материала
• Оптимизация траектории движения инструмента: Уменьшает перемещение машины для минимизации времени цикла
• Распространение хитов: Распределяет последовательные удары для предотвращения деформации материала
• Логика последовательности: Определяет оптимальный порядок перфорации для обеспечения стабильности материала

Программное обеспечение CAM создает цифрового двойника процесса штамповки для моделирования операций до начала реального производства, что значительно сокращает время настройки и отходы материалов.

Какие материалы могут быть использованы при штамповке с ЧПУ?

Материалы, которые могут быть использованы для штамповки с ЧПУ, включают листовые материалы, такие как нержавеющая сталь, мягкий сталь, алюминий, латунь, медьцинк, оцинкованная сталь, zintec (сталь с цинковым покрытием) и некоторые виды пластика. Оптимальный диапазон толщины материала - от 0,5 мм до 6 мм, хотя производительность зависит от типа машины и силы удара.

Каковы характеристики зазора в штампе в зависимости от материала?

Зазор между пуансоном и матрицей напрямую влияет на качество отверстий и срок службы инструмента. Правильный зазор имеет решающее значение для получения чистых отверстий с минимальным образованием заусенцев:

Более твердые материалы, такие как нержавеющая сталь, требуют большего усилия при пробивке и ускоряют износ инструмента, в то время как более мягкие материалы, такие как алюминий, пробиваются легче, но могут деформироваться без надлежащей поддержки. Неправильный зазор в штампе приводит к появлению заусенцев, ускоренному износу инструмента и возможной деформации материала.

Каковы основные преимущества штамповки с ЧПУ?

Преимущества штамповки с ЧПУ включают высокую скорость производства, отличную точность, экономическую эффективность при серийном производстве и возможность создания формованных элементов за одну операцию. Этот процесс позволяет достичь скорости производства до 1000 ударов в минуту при сохранении точности позиционирования в пределах ±0,1 мм.

В отличие от методов термической резки, штамповка с ЧПУ создает чистые кромки без игольчатых отверстий, тепловых искажений или окисления, что часто устраняет необходимость в дополнительных операциях.

Каковы технические преимущества технологии штамповочных прессов с ЧПУ?

• Повышенная эффективность производства: Когда производители используют револьверные системы с ЧПУ, смена инструмента происходит за миллисекунды, что позволяет вести непрерывное производство со скоростью 500-1000 ходов в минуту, что значительно быстрее, чем при использовании ручных методов.
• Точное использование материала: Программа ЧПУ оптимизирует использование листов за счет так называемого "раскроя", достигая коэффициента использования материала до 85%, что делает его значительно более экономичным для крупносерийного производства
• Расширенные возможности формовки: Пробивной плунжер машины обеспечивает усилие от 20 до 30 тонн с точностью ±0,05 мм, что позволяет создавать сложные формы деталей из листового металла, в том числе:
  • Самозажимные стойки
  • Встроенные вентиляционные отверстия для охлаждения
  • Особенности структурного усиления
  • Монтажные кронштейны и направляющие, или упоры
• Многофункциональная универсальность: Современные системы штамповки с ЧПУ выполняют несколько операций (штамповка, формовка, нарезка, маркировка) на одной заготовке при ее точном позиционировании, исключая вторичные этапы обработки
• Автоматизированный контроль качества: Высокотехнологичные револьверные системы с ЧПУ оснащены системой измерения в процессе производства, которая динамически подстраивается под изменения толщины материала, поддерживая допуски в пределах 0,1 мм в течение всего производственного цикла.
• Снижение эксплуатационных расходов: По сравнению с лазерным резаком штамповка с ЧПУ требует на 60-70% меньше энергии (примерно 7,5 кВт/ч против 25 кВт/ч у аналогичных лазерных систем) при более высокой скорости производства стандартных деталей, что дает как экологические, так и экономические преимущества
• Улучшенная обработка материалов: Автоматизированные системы загрузки/выгрузки листов увеличивают производительность на 40-50% за счет исключения времени ручной обработки листов

Чем отличается штамповка с ЧПУ от лазерной резки?

Пробивка с ЧПУ отличается от лазерной резки использованием механической силы, а не тепловой энергии, что дает уникальные возможности и экономические преимущества:

Наиболее значительным преимуществом является способность штамповки создавать формованные элементы, которые лазерная резка физически не может создать без дополнительных операций. Типичная формованная деталь требует примерно $1200-1800 затрат на индивидуальную оснастку, но позволяет сэкономить $3-5 на каждой детали на вторичных операциях, если объем производства превышает 500 единиц.

Насколько экономически эффективна штамповка с ЧПУ?

Штамповка с ЧПУ обеспечивает исключительную экономическую эффективность благодаря высокой скорости производства, минимальному количеству отходов и сокращению вторичных операций. Процесс становится особенно экономичным при штамповке металла в средних и крупных партиях, когда затраты на установку распределяются между многими деталями. Использование материала улучшается благодаря оптимизированному раскрою, при котором отходы сводятся к минимуму.

Для компонентов, требующих формованных элементов, штамповка с ЧПУ позволяет отказаться от дорогостоящих вторичных операций, создавая эти элементы в процессе первичной штамповки. Первоначальные инвестиции в оснастку обычно составляют $5,000-15,000 в зависимости от сложности, но стоимость каждой детали значительно снижается по мере увеличения объемов производства, а точка безубыточности по сравнению с лазерной резкой обычно находится в районе 300-500 деталей.

Каковы конструктивные особенности штамповки с ЧПУ?

При проектировании для штамповки с ЧПУ ключевыми дизайн При этом учитываются минимальный размер отверстия, расстояние между отверстиями и расстояние между краями:

• Минимальный размер отверстия должен соответствовать или превышать толщину материала
• Расстояние между отверстиями должно быть не менее 1,5 толщины материала
• Расстояние между краями должно быть не менее 1,5 толщины материала

Выбор инструмента влияет как на возможности дизайна, так и на эффективность производства. Стандартные инструменты (круглые, квадратные, прямоугольные) дают преимущества по стоимости, в то время как для таких форм, как специальные контуры, требуется индивидуальная оснастка.

Что такое передовые методы проектирования для штамповки с ЧПУ?

Опытные конструкторы используют несколько передовых технологий для повышения эффективности и качества штампованных деталей с ЧПУ, включая планирование распределения ударов, выравнивание направления зерна, интеграцию гравировки, объединение деталей и оптимизацию таптита:

• Планирование распределения хитов: Последовательное расположение пуансонов для минимизации деформации материала путем равномерного распределения усилий по заготовке
• Выравнивание направления зерна: Ориентация критических формованных элементов параллельно зерну материала для предотвращения растрескивания и обеспечения равномерной деформации
• Интеграция гравировки: Внесение номеров деталей, инструкций по сборке или идентификационных знаков непосредственно во время перфорации, исключая вторичные процессы
• Общность деталей: Проектирование нескольких компонентов с общими функциями для сокращения времени смены инструментов и настройки
• Оптимизация Taptite®: Проектирование резьбовых отверстий с оптимальным размером (обычно 95% от диаметра шага резьбы) для обеспечения правильного формирования резьбы

Каких распространенных ошибок в дизайне следует избегать?

К числу распространенных ошибок проектирования при штамповке с ЧПУ относятся создание отверстий меньшей толщины, чем толщина материала, расположение отверстий слишком близко друг к другу и многое другое. Вот распространенные ошибки, которых следует избегать:

• Задание отверстий меньшей толщины, чем толщина материала, приводит к чрезмерному износу инструмента и преждевременному выходу из строя
• Расположение отверстий слишком близко друг к другу приводит к ослаблению конструкции и возможному разрыву
• Игнорирование деформации материала при штамповке приводит к неточностям в размерах
• Если не учитывать направление зерен в таких материалах, как алюминий, это приводит к непредсказуемым деформациям
• Проектирование элементов слишком близко к изгибам приводит к деформации при последующих операциях формования

В процессе штамповки вокруг отверстий образуется небольшая выпуклость из-за смещения материала, которую необходимо учитывать при выполнении прецизионных работ. Для критических размеров общим правилом является добавление допуска ±0,1 мм на каждый 1 мм толщины материала.

Какие отрасли промышленности получают наибольшую выгоду от штамповки с ЧПУ?

К отраслям, в которых наиболее выгодно использовать штамповку с ЧПУ, относятся электроника, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, строительство и HVAC:

• Электроника: Создание схем вентиляции и особенностей монтажа в шкафах, серверных стойках и панелях управления
• Автомобили: Производство конструктивных элементов, кронштейнов и креплений внутренних компонентов с точно сформированными элементами
• Аэрокосмическая промышленность: Производство легких перфорированных компонентов, отвечающих строгим требованиям к весу и допускам
• Строительство: Изготовление опорных конструкций, элементов фасадов и декоративных архитектурных элементов
• HVAC: Создание вентиляционных решеток, рамок для фильтров и воздухораспределительных элементов, требующих перфорации и формовки

Эти отрасли используют способность штамповки с ЧПУ создавать точные, повторяющиеся детали из различных материалов. По данным журнала Metal Forming Magazine, штамповка особенно ценна для приложений, требующих чеканки, тиснения и формовки за одну операцию.

Согласно Журнал "МеталлообработкаПерфорация отлично подходит для чеканки, тиснения и многого другого, но при этом важно помнить о заточке инструмента.

Как развивалась технология штамповки с ЧПУ?

Перфораторы с ЧПУ прошли путь от базовых систем с числовым программным управлением в 1960-х годах до современных станков с интегрированной автоматизацией. Современные системы оснащены графическими интерфейсами, автоматизированной обработкой материалов и адаптивными системами управления, которые оптимизируют работу в режиме реального времени.

Каковы основные технологические достижения в области штамповки с ЧПУ?

Среди основных технологических достижений - системы сервоэлектрических приводов, автоматическая смазка инструмента и многое другое:

• Сервоэлектрические приводные системы: Замена гидравлики для повышения точности и энергоэффективности (снижение энергопотребления на 30-50%)
• Мониторинг качества в процессе производства: Внутренние датчики определяют износ инструмента и отклонения материала для предотвращения дефектов
• Автоматизированная смазка инструментов: Увеличение срока службы инструмента за счет нанесения точного количества смазки через оптимальные промежутки времени
• Станции для индексации многофункциональных инструментов: Позволяет поворачивать инструменты на разные углы без ручной регулировки
• Интеллектуальная идентификация инструментов: Инструментарий, оснащенный RFID, который передает спецификации на станок

Интеграция штамповки с другими процессами представляет собой еще одну важную эволюцию. Комбинированные пуансоны и лазерные станки, такие как серия TruMatic от Trumpf, используют сильные стороны обеих технологий, а такие производители, как Amada, предлагают интеграцию с фрезерными станками с ЧПУ для полной гибкости производства.

Как автоматизируются операции штамповки с ЧПУ?

Современные штамповочные операции с ЧПУ становятся все более автоматизированными благодаря роботизированной обработке материалов, алгоритмам машинного обучения, подключению к сети IoT и технологии "цифрового двойника":

• Роботизированная обработка материалов: Автоматизированные системы погрузки/разгрузки, работающие непрерывно без вмешательства оператора
• Алгоритмы машинного обучения: Программное обеспечение, оптимизирующее раскрой и траектории движения инструмента на основе исторических данных о производительности
• IoT Connectivity: Машины, подключенные к производственным сетям, которые отслеживают показатели производительности и планируют техническое обслуживание
• Технология Digital Twin: Виртуальные копии физических машин, которые имитируют операции до начала реального производства.

Что выделяет услуги Yijin Hardware по штамповке с ЧПУ?

Услуги компании Yijin Hardware по штамповке с ЧПУ отличаются передовым оборудованием с ЧПУ, широкими возможностями и квалифицированной командой инженеров. В нашей производственной компании имеются как револьверные, так и линейные рельсовые вырубные системы с производительностью от 0,5 мм до 6 мм толщины материала.

Наш инженерный опыт позволяет нам оптимизировать конструкции, сводя к минимуму количество отходов и снижая производственные затраты. Мы тесно сотрудничаем с клиентами для доработки конструкций и обеспечения их технологичности для нужд производства.

Yijin Hardware | Подходит ли штамповка с ЧПУ для вашего проекта?

Штамповка с ЧПУ подходит для проектов, требующих крупносерийного производства деталей из листового металла, особенно тех, которые имеют формованные элементы или перфорацию. Этот процесс предлагает значительные преимущества по стоимости для средних и крупных производств благодаря сочетанию скорости, точности и эффективности использования материалов.

При выборе между штамповкой с ЧПУ и альтернативными методами изготовления следует учитывать объем производства, тип материала, сложность конструкции и требуемые характеристики. Как правило, штамповка является наиболее экономичным решением, если объемы производства оправдывают первоначальные затраты на установку и оснастку.

В компании Yijin Hardware наша команда инженеров предоставляет исчерпывающие консультации, чтобы определить оптимальный подход к изготовлению для каждого уникального проекта. Мы приглашаем вас обсудите с нами ваш следующий проект для детальной оценки ваших специфических требований и индивидуального производственного решения с использованием всего спектра наших возможностей ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы о том, что такое штамповка с ЧПУ?

В чем разница между штамповкой и штампованием с ЧПУ?

Штамповка с ЧПУ отличается от штамповки тем, что отдельные элементы создаются по одному с помощью компьютерного управления, в то время как штамповка производит целые детали за один прием с использованием специальной оснастки. Штамповка с ЧПУ обеспечивает программируемую гибкость при создании разнообразных конструкций и небольших тиражей, в то время как штамповка отлично подходит для крупносерийного производства одинаковых деталей.

При штамповке с ЧПУ используются модульные инструменты многократного применения, которые можно комбинировать для различных конструкций, в то время как для штамповки требуются специальные штампы для каждой конструкции детали. Экономическая эффективность производства, как правило, благоприятствует штамповке с ЧПУ при малых и средних объемах производства и штамповке при очень больших объемах (обычно более 10 000 одинаковых деталей).

Насколько точна перфорация с ЧПУ?

Пробивные станки с ЧПУ обеспечивают точность позиционирования в пределах ±0,1 мм и допуски на размеры ±0,2 мм. Современные вырубные станки с ЧПУ оснащены прецизионными шарико-винтовыми парами, линейными направляющими и передовыми системами управления для поддержания такой точности на всех этапах производства. К факторам, влияющим на точность, относятся колебания толщины материала, износ инструмента и тепловое расширение.

Округлость отверстий обычно находится в пределах 0,2 мм для стандартных применений. Качество кромок зависит от остроты инструмента и свойств материала, при этом правильно обслуживаемые инструменты производят чистые пропилы с минимальными заусенцами по периметру. Регулярный уход за инструментом крайне важен, а для высокоточных применений требуется заточка инструмента примерно после 20 000-50 000 ударов, в зависимости от твердости материала.

Можно ли с помощью штамповки с ЧПУ создавать нестандартные формы?

Штамповка с ЧПУ позволяет создавать широкий спектр нестандартных форм с помощью специализированных инструментов и методов высечки. Инструменты для штамповки специальной формы производят сложные профили за один удар, в то время как при штамповке формы создаются с помощью нескольких перекрывающихся ударов по запрограммированной траектории.

Для единичных или малосерийных проектов наколка дает преимущества по стоимости за счет отсутствия затрат на специализированный инструмент (которые обычно составляют $800-2 500 на один специализированный инструмент). При больших объемах специальные фасонные инструменты повышают эффективность и качество кромок, а затраты амортизируются в течение всего цикла производства.

Какова максимальная толщина материала для штамповки с ЧПУ?

Максимальная толщина материала для штамповки с ЧПУ обычно составляет от 6 мм до 8 мм, в зависимости от типа материала и возможностей станка. Мягкую сталь обычно можно пробивать толщиной до 6 мм, в то время как более твердые материалы, такие как нержавеющая сталь, обычно имеют меньшую максимальную толщину, как правило, около 4 мм.

Возможности по толщине материала напрямую зависят от доступного усилия пуансона, которое рассчитывается по формуле: Усилие (тонны) = Предел прочности материала на разрыв × Толщина материала × Периметр реза × 0,7. Машины с большей грузоподъемностью могут пробивать более толстые материалы, но при этом срок службы инструмента и качество кромок становятся все более важными по мере увеличения толщины.

Как перфорация с ЧПУ справляется с контролем качества?

Перфорация с ЧПУ включает в себя множество механизмов контроля качества. Современные станки отслеживают обратную связь по усилию, чтобы обнаружить несоответствие материала. Детальное измерение первой изготовленной детали проверяет точность программы. Регулярный отбор проб на протяжении всего производственного цикла обеспечивает стабильное качество. Регулярная проверка состояния пуансонов путем изучения заусенцев помогает поддерживать качество. Контроль с помощью прецизионного измерительного оборудования подтверждает соблюдение допусков на протяжении всего производства.

Вернуться к началу: What is CNC Punching? A Comprehensive Guide

Ваше довериеПо требованию
Эксперт по обработке на станках с ЧПУ

Запрос Цитировать