5 Steps in CNC Machining Processes Explained

Сайт Обработка на станках с ЧПУ Процесс превращает сырье в компоненты с помощью автоматизированной системы управления. Он позволяет получать допуски до ±0,002″ в металлах, пластмассах и композитах. CNC означает Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление). Это современная технология производства, которая использует CAD-проектирование, CAM-программирование и многоосевую обработку. С ее помощью можно получить действительно сложные размеры. Этот субтрактивный производственный процесс используется в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других отраслях промышленности.

Основные выводы

• Обработка с ЧПУ - это производственный процесс, позволяющий получать допуски ±0,002″ для 50+ типов материалов.
• 5-осевая обработка с ЧПУ позволяет изготавливать сложные детали всего за одну установку, сокращая время производства
• Новейшие станки с ЧПУ работают день и ночь с автоматической сменой инструмента и контролем качества
• Процесс производства станков с ЧПУ контролирует каждое движение с микронной точностью
• Различные типы станков с ЧПУ варьируются от базовых 3-осевых до современных 12-осевых конфигураций

Что такое обработка с ЧПУ и как работает ЧПУ?

Обработка с ЧПУ - это субтрактивный производственный процесс, в котором используется компьютерное числовое управление для автоматизации станков. Он избавляет заготовки от материала в соответствии с запрограммированными инструкциями. Система ЧПУ управляет режущими инструментами с помощью серводвигателей и шаговых двигателей. Таким образом достигается точность в пределах 0,0001″ благодаря замкнутой системе обратной связи.

Современная технология ЧПУ сочетает в себе защитные кожухи, автоматические устройства смены инструмента и мониторинг в режиме реального времени. Это делается для того, чтобы обеспечить стабильное качество. Согласно GlobeNewsWireВ 2021 году мировой рынок станков с ЧПУ стоил $83,99 млрд. К 2029 году он, вероятно, увеличится до $140,78 млрд. Это средний темп роста около 7,1% в год.

Историческое развитие и эволюция производства ЧПУ

История обработки с ЧПУ началась с того, что в 1949 году Джон Т. Парсонс разработал в Массачусетском технологическом институте первые станки с числовым программным управлением для производства самолетов, которые затем были усовершенствованы Ричардом Кеггом в 1952 году. Современные станки с ЧПУ заменяют перфокарты языками программирования G-кодов, которые задают перемещения инструмента, скорость вращения шпинделя и скорость подачи. Электронные системы управления управляют всеми функциями станка, от подачи СОЖ до позиционирования заготовок, а системы сбора производственных данных (MDC) отслеживают производительность в режиме реального времени.

Технология ЧПУ принципиально отличается от ручной обработки тем, что исключает человеческий фактор и позволяет работать непрерывно. Различные станки с ЧПУ многократно выполняют запрограммированные последовательности, обеспечивая точность размеров тысяч деталей, в то время как операторы контролируют работу нескольких станков одновременно.

5 этапов процесса обработки с ЧПУ

Процесс обработки на станках с ЧПУ начинается с систематической работы от первоначального проектирования до окончательного контроля, что обеспечивает стабильное качество и точность размеров. Каждый этап производственного процесса опирается на предыдущий, создавая интегрированную систему, которая преобразует цифровые модели в физические компоненты. Понимание этих этапов процесса обработки позволяет оптимизировать эффективность производства и повысить качество продукции.

Шаг 1: Создание модели CAD и подготовка дизайна

Процесс обработки начинается с создания подробных моделей CAD, которые определяют все размеры, допуски и особенности готовой детали. Инженеры используют такие программы, как SolidWorks, AutoCAD или Fusion 360, чтобы задать геометрические ограничения, свойства материалов и требования к производству. Сложные компоненты требуют расширенного 3D-моделирования с параметрическими характеристиками, сборочными связями и инженерными чертежами, которые направляют последующие процессы обработки на станках с ЧПУ.

Конструктивные соображения и требования

Модель CAD служит основой для всех операций обработки на станках с ЧПУ. Инженеры должны учитывать ограничения на обработку при дизайн, в том числе:

• Углы доступа к режущему инструменту для многоосевых операций
• Минимальные радиусы внутренних углов и карманов
• Черновые углы для глубоких полостей и сложных геометрических форм
• Стратегии удаления материала и места зажима

Принципы проектирования для обеспечения технологичности

Принципы проектирования с учетом требований технологичности лежат в основе разработки САПР, обеспечивая экономичную обработку деталей станка при соблюдении функциональных требований. Это включает в себя избежание подрезов, требующих специального инструмента, минимизацию изменений в настройках и выбор подходящих обработка поверхности технические характеристики.

Шаг 2: Программирование в CAM и разработка программ для ЧПУ

Программное обеспечение CAM преобразует модели CAD в инструкции для станка с ЧПУ, которые контроллеры могут выполнять напрямую. Такие программы, как Mastercam, PowerMill или HSMWorks, рассчитывают оптимальные траектории движения инструмента, выбирают параметры резания и генерируют код для конкретного станка. Программное обеспечение CAE (Computer-Aided Engineering) анализирует силы резания и оптимизирует стратегии траекторий резания для различных типов металлов и других материалов.

Рабочий процесс программирования и генерация кода

Программа ЧПУ содержит геометрические инструкции, а М-код управляет такими функциями работы станка, как запуск/остановка шпинделя и активация СОЖ. Современные CAM-системы виртуально моделируют траектории движения инструмента, выявляя возможные столкновения и оптимизируя стратегии резания до начала фактической обработки.

Расширенные возможности программирования

Программы для станков с ЧПУ должны учитывать специфические возможности станка, библиотеки инструментов и свойства материалов. Автоматизированный характер обработки на станках с ЧПУ зависит от точного программирования, учитывающего:

• Постпроцессоры для конкретных машин и совместимость с контроллерами
• Управление библиотекой инструментов и оптимизация параметров резания
• Свойства материалов и тепловые характеристики
• Обнаружение столкновений и проверка траектории инструмента

Шаг 3: Установка станка и системы зажимных приспособлений

Настройка станка включает в себя установку заготовок, установку режущего инструмента и определение системы координат для обеспечения соответствия деталей размерным характеристикам. Операторы закрепляют заготовки с помощью тисков, приспособлений, специальных зажимных устройств или пневматических зажимов, которые предотвращают их перемещение во время операций обработки на станках с ЧПУ.

Методы обработки и крепления

• Тиски и механические зажимы для стандартных геометрических форм
• Нестандартные приспособления для сложных или крупносерийных деталей
• Пневматические и гидравлические зажимы для автоматизированных систем
• Роботизированные манипуляторы для автоматизированной загрузки и позиционирования заготовок

Процедуры настройки и калибровки инструмента

Настройка режущего инструмента требует точных измерений длины и диаметра с помощью предварительных установок инструмента или датчиков, устанавливаемых на станке. Положение каждого инструмента относительно системы координат заготовки должно быть установлено с точностью до 0,0001″ для контроля размеров. Станок, используемый для наладки, напрямую влияет на качество конечной детали и эффективность производства.

Выравнивание системы координат

Выравнивание системы координат устанавливает связь между размерами модели CAD и физическим позиционированием заготовки. Операторы с помощью краевых искателей, систем датчиков или опорных поверхностей задают смещения заготовки, которые переводят запрограммированные координаты в фактические положения станка. Этот важный этап определяет, насколько точно станок с ЧПУ сможет воспроизвести заданную геометрию.

Шаг 4: Выполнение операций обработки с ЧПУ

Станки с ЧПУ выполняют запрограммированные операции, управляя вращением шпинделя, скоростью подачи инструмента и координатными перемещениями одновременно по нескольким осям. Серводвигатели позиционируют режущий инструмент с разрешением 0,0001″, а скорость вращения шпинделя достигает 40 000 об/мин для высокоскоростной обработки.

Мониторинг и управление в режиме реального времени

Системы обратной связи в реальном времени контролируют силы резания, вибрацию и износ инструмента для поддержания оптимальных условий резания при выполнении распространенных операций обработки на станках с ЧПУ. Станок с ЧПУ подает материалы через автоматизированные системы, а роботизированные манипуляторы управляют обработкой заготовок.

Автоматизированное управление инструментами

• Инструментальные магазины, вмещающие 20-200 режущих инструментов
• Автоматические устройства смены инструмента для бесперебойного производства
• Системы компенсации длины инструмента
• Контроль состояния инструмента в режиме реального времени

Виды операций механической обработки

Обычные операции ЧПУ включают черновые операции, которые быстро удаляют основной материал, получистовые операции, которые приближают конечные размеры, и чистовые операции, которые достигают заданного качества поверхности. Системы СОЖ заполняют зоны резания смазочными материалами или используют минимальное количество смазки (MQL) для контроля температуры резания и продления срока службы инструмента.

Шаг 5: Контроль качества и окончательная проверка

Для контроля качества используются координатно-измерительные машины (КИМ), оптические компараторы и измерители шероховатости поверхности для проверки точности размеров и качества поверхности. Системы КИМ измеряют характеристики деталей с точностью до 0,0001″ с помощью контактных датчиков или лазерных сканеров, которые сравнивают фактические размеры со спецификациями модели CAD.

Методы проверки и оборудование

• Системы КИМ для точного измерения размеров
• Оптические компараторы для проверки профиля
• Измерители шероховатости поверхности для анализа текстуры
• Цифровые штангенциркули и микрометры для быстрых проверок

Документация и прослеживаемость

Документы контроля первого изделия проверяют соответствие исходных деталей всем требованиям чертежей до начала полного производства. Статистический контроль процессов отслеживает тенденции изменения размеров для предотвращения отклонения качества при длительном производстве.

Мониторинг качества в процессе производства

Для контроля критических размеров во время активных операций обработки используются датчики, установленные на станке. Цифровые отчеты о проверке обеспечивают полную документацию для отслеживания и обеспечения качества. Процесс обработки на станках с ЧПУ позволяет использовать автоматизированные системы контроля, которые проверяют качество деталей без участия человека, поддерживая возможности бесперебойного производства.

Типы станков с ЧПУ и их конфигурации

Различные типы станков с ЧПУ отвечают конкретным производственным требованиям: от простых 2-осевых систем до сложных 12-осевых конфигураций. Каждый тип станков с ЧПУ предлагает уникальные возможности для различных применений и материалов.

Фрезерные и фрезерные работы с ЧПУ

The CNC mill represents the most versatile machine tool in modern manufacturing, capable of producing flat surfaces, complex pockets, and intricate 3D geometries. CNC milling machines use rotating cutting tools that move along programmed toolpaths to remove material from stationary workpieces. The CNC milling process achieves exceptional surface finishes and dimensional accuracy across various materials.

Looking for CNC milling China? At Yijin Hardware, we specialize in advanced CNC milling services to deliver high-precision parts and components tailored to your manufacturing needs.

5-осевое фрезерование с ЧПУ позволяет одновременно обрабатывать сложные поверхности, перемещая режущий инструмент по трем линейным осям и одновременно вращая его вокруг двух дополнительных осей. Эта возможность позволяет отказаться от многократной настройки, необходимой на обычных станках, сократить ошибки при настройке и повысить качество обработки поверхности. Пятиосевой процесс с ЧПУ отлично подходит для обработки аэрокосмических компонентов со сложной геометрией.

Токарные и фрезерные работы с ЧПУ

Сайт токарный станок с ЧПУ специализируется на обработке цилиндрических деталей путем вращения заготовок относительно неподвижных режущих инструментов. Токарная обработка с ЧПУ Операции позволяют создавать внешние поверхности, внутренние отверстия и сложные профили с исключительной концентричностью и чистотой поверхности. Токарная обработка - идеальный процесс для обработки валов, втулок и резьбовых деталей, требующих вращательной симметрии.

Современные токарные станки с ЧПУ оснащаются инструментами, работающими под напряжением, что позволяет выполнять фрезерные операции на вращающихся заготовках. Эта возможность позволяет совмещать токарную и фрезерную обработку за один установ, сокращая время обработки и повышая точность деталей. Токарные станки швейцарского типа поддерживают длинные и тонкие заготовки с помощью направляющих втулок, которые минимизируют прогиб во время обработки.

Роутер с ЧПУ и специализированное оборудование

Фрезерный станок с ЧПУ обрабатывает древесину, пластик и композитные материалы с помощью высокоскоростных шпинделей и специализированных режущих инструментов. Фрезерные станки с ЧПУ отлично справляются с раскроем листовых материалов, созданием декоративных элементов и изготовлением компонентов упаковки. Станок работает на более высоких скоростях, чем металлорежущие станки, сохраняя точность при обработке неметаллических материалов.

Сверлильные станки с ЧПУ специализируются на создании точных отверстий за счет автоматизированного позиционирования и циклов сверления. Процесс сверления на станках с ЧПУ позволяет обрабатывать отверстия различных размеров и глубины с неизменной точностью, что очень важно для деталей, требующих сборки с крепежом или проходами для жидкости.

Передовые процессы и технологии ЧПУ

Современные технологии ЧПУ выходят за рамки обычной фрезерной и токарной обработки и включают в себя специализированные процессы, позволяющие обрабатывать сложные материалы и сложные геометрические формы. Эти передовые методы производства позволяют с высокой точностью обрабатывать детали, которые невозможно изготовить с помощью традиционных методов обработки.

Проволочно-вырезные и электроэрозионные станки

Проволочная электроэрозионная обработка режет закаленные материалы с помощью электрических искр между тонкими проволочными электродами и заготовками в диэлектрической жидкости. Электроэрозионные станки обрабатывают материалы независимо от твердости, достигая допусков ±0,0001″ с превосходной чистотой поверхности. Процесс создает плазменные каналы между электродами с помощью контролируемых электрических разрядов, что позволяет создавать сложные геометрические формы, невозможные при использовании обычных режущих инструментов.

Гидроабразивная и плазменная резка с ЧПУ

Гидроабразивная резка с ЧПУ использует потоки воды под сверхвысоким давлением (50 000+ PSI) с абразивными частицами для резки толстых материалов без зон термического воздействия. Этот процесс позволяет обрабатывать практически любые материалы, сохраняя точность размеров и устраняя тепловые искажения. Плазменная резка Системы используют ускоренную горячую плазму для резки электропроводящих материалов толщиной до 30 мм.

Ультразвуковая и электрохимическая обработка

Ультразвуковая обработка сочетает высокочастотные колебания (18-40 кГц) с абразивной суспензией для обработки хрупких материалов, таких как керамика и стекло. Электрохимическая обработка удаляет материал путем контролируемого растворения, создавая поверхности без напряжения с качеством обработки Ra 0,05 на труднообрабатываемых сверхпрочных сплавах.

Совместимость материалов и параметры обработки

Материалы для обработки с ЧПУ включают металлы, пластмассы, композиты и керамику, для каждого из которых требуются особые параметры резания и выбор инструмента. Обработка металлов доминирует в сфере применения ЧПУ из-за требований к прочности и стабильности размеров в различных отраслях промышленности.

Стратегии обработки металлов

Преимущества обработки с ЧПУ и применение в промышленности

Преимущества обработки с ЧПУ включают в себя превосходную точность, повторяемость и возможности автоматизации, которые позволяют снизить производственные затраты и повысить качество. Обработка с ЧПУ позволяет создавать сложные геометрические формы, обеспечивать жесткие допуски и стабильное производство в различных отраслях и сферах применения.

Применение в обрабатывающей промышленности

Обработка с ЧПУ находит применение в аэрокосмическая промышленность для лопаток турбин и конструктивных элементов, требующих сертификации AS9100. Обрабатывающая промышленность обслуживает производство медицинского оборудования с биосовместимыми материалами и требованиями FDA. Автомобильные приложения включают компоненты двигателей и прецизионную оснастку для систем массового производства.

Тенденции в обрабатывающей промышленности с ЧПУ

Рынок механической обработки с ЧПУ продолжает развиваться благодаря достижениям в области автоматизации и многоосевым возможностям. Тенденции в обрабатывающей промышленности с ЧПУ включают в себя производство без света, адаптивные системы управления и технологию "цифрового двойника", которые оптимизируют эффективность производства.

Партнерство с Yijin Hardware для прецизионной обработки с ЧПУ

Компания Yijin Hardware использует передовые технологии ЧПУ для производства прецизионных компонентов, превосходящих отраслевые стандарты. Наши передовые многоосевые возможности в сочетании со строгими процедурами контроля качества гарантируют, что ваши критически важные детали всегда будут соответствовать точным спецификациям. Используя технологию ЧПУ, мы оптимизируем эффективность производства, сохраняя при этом высочайшие стандарты качества.

Начните свой проект с ЧПУ Уверенно сотрудничайте с Yijin Hardware. Наши комплексные услуги по механической обработке с ЧПУ сочетают в себе технические знания и проверенные производственные процессы, обеспечивая исключительные результаты для самых сложных задач.

Процессы обработки на станках с ЧПУ | Вопросы и ответы

Как плазменная резка сочетается с обработкой на станках с ЧПУ при работе с толстыми материалами?

Плазменная резка с ЧПУ использует ускоренный поток горячей плазмы для резки электропроводящих материалов толщиной до 30 мм с помощью высоковольтного электричества или пилотных дуговых систем. Процесс происходит быстрее, чем при кислородной резке, при этом сохраняется точность благодаря компьютерному управлению движением резака и расходом газа. Резаки HFSS используют высоковольтное электричество, а системы MCSP создают пилотную дугу из движущихся электродов для повышения качества резки.

Какую роль играет программное обеспечение CAE в оптимизации операций ЧПУ?

Программное обеспечение CAE (Computer-Aided Engineering) моделирует силы резания, тепловые эффекты и отклонение инструмента до начала фактической обработки. Программное обеспечение анализирует свойства материала, геометрию инструмента и параметры резания для прогнозирования оптимальных скоростей и подач и выявления потенциальных проблем, таких как болтанка или поломка инструмента. Такое виртуальное тестирование сокращает время наладки и повышает качество первых деталей, подтверждая стратегии обработки с помощью анализа методом конечных элементов.

Чем токарные станки швейцарского типа отличаются от обычных токарных центров с ЧПУ?

Токарные станки швейцарского типа поддерживают длинные и тонкие заготовки через направляющие втулки, которые располагают материал близко к режущему инструменту, уменьшая прогиб и обеспечивая жесткие допуски на детали малого диаметра. Конструкция позволяет одновременно выполнять такие операции, как точение, сверление и фрезерование, пока заготовка подается через шпиндель бабки. Такая конфигурация отлично подходит для крупносерийного производства прецизионных деталей, таких как медицинские винты и аэрокосмические фитинги.

Вернуться к началу: Процессы обработки с ЧПУ