Что такое фрезерование с ЧПУ и как оно работает:все, что вам нужно знать

Фрезерование с ЧПУ — одно из самых впечатляющих технологических достижений этого века.

Хотя большинство людей больше знакомы с 3D-печатью как способом получения точных физических отпечатков, фрезерование с ЧПУ существует намного дольше и по-прежнему широко используется сегодня.

От широкого спектра приложений в электронной промышленности до широкого использования в производственных компаниях, технология по-прежнему быстро растет и развивается, поскольку все больше и больше компаний открывают для себя ее эффективность.

Таким образом, учитывая, что обработка на станках с ЧПУ распространяется на новые отрасли, такие как производство музыкальных инструментов, неудивительно, что к 2025 году эта технология, по оценкам, станет отраслью с оборотом в 100 миллиардов долларов.

Тем не менее, несмотря на то, что процесс и использование фрезерной обработки с ЧПУ хорошо известны людям, работающим в отрасли, люди со стороны могут быть гораздо менее знакомы с тем, как ее можно применять или даже с тем, как она работает.

Итак, в этой статье давайте подробно рассмотрим, что такое фрезерование с ЧПУ, чем оно отличается от 3D-печати, кто может извлечь наибольшую выгоду из этой технологии, а также ответим на все основные вопросы, которые могут у вас возникнуть.

Что такое фрезерование с ЧПУ

Чтобы понять процесс фрезерования с ЧПУ, давайте разобьем его на два компонента:«ЧПУ» и «Фрезерование». '. Фрезерование — это процесс, при котором заготовка вращается вдоль осей вращения, а режущие инструменты используются для откалывания кусков заготовки.

Это делается для придания заготовке требуемой формы. Важно отметить, что эта технология отличается от других методов формирования, таких как 3D-печать.

Это связано с тем, что при фрезеровании материал удаляется с заготовки, в то время как другие альтернативы работают путем добавления материала к заготовке.

Теперь, что касается «ЧПУ», это означает компьютерное числовое управление. ЧПУ позволяет управлять фрезами и движением заготовки с помощью компьютерного программного обеспечения. Благодаря компьютеризированному управлению нет необходимости в ручном труде для управления процессами перемещения.

Кто изобрел фрезерование с ЧПУ?

Концепция фрезерования восходит к 18 веку. Однако первые фрезерные станки с ЧПУ были разработаны в начале 1950-х годов.

Изобретение фрезерных станков с ЧПУ принадлежит Ричарду Кеггу. Он создал эту машину при содействии Массачусетского технологического института в 1952 году и назвал ее Cincinnati Milacron Hydrotel.

Как работает фрезерование с ЧПУ?

В принципе, фрезерование с ЧПУ — это базовый процесс, при котором вы берете начальную заготовку и продолжаете снимать с нее материал в разных местах с помощью режущего инструмента. Чтобы достичь этих различных мест, заготовка продолжает вращаться.

На самом деле весь процесс фрезерования с ЧПУ состоит из нескольких этапов.

Каковы различные этапы типичного процесса фрезерования с ЧПУ?

1. Создание CAD-модели

Прежде всего, вам нужно создать чертеж модели CAD для предполагаемой формы детали. CAD означает автоматизированное проектирование. Как следует из названия, программное обеспечение САПР помогает вам создавать 2-D или 3-D модели для всего, что вы задумали.

Ознакомьтесь с нашими советами и рекомендациями по подготовке CAD-моделей и чертежей для фрезерной обработки с ЧПУ.

2. Преобразование CAD в ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ не распознает модель САПР напрямую. Однако вы можете очень легко преобразовать модель CAD в программу ЧПУ. Эти функции уже присутствуют в большинстве программ САПР.

3. Настройка фрезерных станков с ЧПУ

Перед запуском программы важно правильно настроить станок и заготовку. Конкретные этапы настройки станка с ЧПУ могут различаться в зависимости от производителя и модели.

4. Выполнение программы

После правильной настройки станка оператор может выполнить программу станка с ЧПУ. Весь последующий процесс фрезерования будет выполняться автоматически. Как только выполнение программы будет завершено, необходимая деталь будет создана машиной.

Каковы различные методы фрезерной обработки с ЧПУ?

Из-за широкого применения процесса обработки с ЧПУ теперь это уже не отдельный процесс, а фактически большая область сама по себе. В настоящее время существует множество различных форм фрезерных станков с ЧПУ. Эти различные методы фрезерования с ЧПУ включают:

Простая фрезеровка:

Плоское фрезерование — самый популярный процесс фрезерования. Целью плоского фрезерования является создание плоских поверхностей, параллельных осям вращения режущего инструмента.

Угловое фрезерование:

При угловом фрезеровании фрезерование происходит путем удаления материала с плоской поверхности фрезой, обрезающей заготовку под углом, который не является прямым углом. Чтобы лучше понять это, представьте себе это как угловой резак, снимающий материал с заготовки.

Торцевое фрезерование:

При торцевом фрезеровании обрабатываемая деталь располагается под прямым углом к ​​оси вращения фрезы. Этот процесс фрезерования обычно применяется для обработки торца стержней и пластин.

Фрезерование формы:

Процесс фрезерования формы применяется для обработки заготовки для создания неровных поверхностей, таких как кривые. При фасонном фрезеровании форма фрезы совпадает с требуемой формой контуров.

Другие фрезерные операции с ЧПУ

Помимо этих распространенных процессов фрезерования с ЧПУ, существуют и другие методы создания специализированных деталей. Эти методы включают:

Групповое фрезерование:

При групповом фрезеровании два или более режущих инструмента устанавливаются на одну оправку станка. Каждый резец работает индивидуально над заготовкой, увеличивая производительность. Резцы могут различаться по форме и размеру.

Сдвоенное фрезерование:

Фрезерование с двух сторон — это специализированная форма группового фрезерного станка. При фрезеровании с двух сторон два или более режущих инструмента устанавливаются параллельно друг другу. Эти фрезы одновременно обрабатывают лицевую и боковые стороны заготовки.

Зубофрезерование:

Зубофрезерование также известно как нарезание зубьев. Это очень нишевая форма фрезерования, применяемая для создания зубчатых колес. Он использует изогнутые фрезы для удаления материалов из предполагаемого расстояния между зубьями шестерни.

Фрезерование профиля:

Профильное фрезерование применяется для завершения чистового процесса формообразования, в том числе для обработки вертикальных или наклонных поверхностей. Этот процесс фрезерования с ЧПУ также используется для чистовой обработки выпуклой и вогнутой поверхности заготовки.

Оборудование и компоненты фрезерного станка с ЧПУ

Вот различные компоненты, через которые вы пройдете в течение всего процесса фрезерования с ЧПУ:

Поддержка программного обеспечения

Как мы упоминали в предыдущих разделах, проектирование модели с ЧПУ требует использования программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD) и программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM). CAD выполнит работу по проектированию детали, а CAM заставит станок с ЧПУ понять конструкцию.

Компоненты фрезерного станка с ЧПУ

Очевидно, что фрезерование с ЧПУ не может быть выполнено без фрезерного станка с ЧПУ. Существует множество различных типов фрезерных станков. Компоненты машины могут различаться в зависимости от используемой модели.

В общем, во всех фрезерных станках с ЧПУ вы найдете следующие компоненты:

• Рабочий стол :Рабочий стол удерживает заготовку, требующую фрезерования с ЧПУ. Как правило, заготовка крепится к рабочему столу с помощью удерживающего устройства.
• Седло :Седло находится под рабочим столом для поддержки. Седло также обеспечивает перемещение рабочего стола параллельно оси шпинделя.
• Шпиндель :шпиндель удерживает режущий инструмент (также известный как режущий инструмент) и отвечает за движение режущего инструмента.
• Беседка :Оправка — это вал, проходящий через шпиндель. В случае группового и седельного фрезерования на одну и ту же оправку можно установить несколько режущих инструментов. Оправки бывают разных форм и размеров, их использование зависит от требований и типа фрезерного станка.
• Рам :Ram присутствует не во всех фрезерных станках. Обычно это наблюдается на вертикально-фрезерных станках и угловых фрезерных станках. Он обеспечивает поддержку шпинделя. Раму можно отрегулировать в разных положениях для различных требований резки.
• Станки :станок или режущий инструмент — это компонент для удаления материала с заготовки. Доступно множество различных типов режущих инструментов, которые мы вскоре рассмотрим.
• Интерфейс :Интерфейс станка — это цифровая консоль фрезерного станка с ЧПУ. Оператор использует интерфейс для загрузки и выполнения программ и выполнения основных фрезерных операций с ЧПУ.
• Колено :Колено находится под седлом для поддержки. Колено регулируется по вертикали. Поднятое или опущенное колено позволяет регулировать высоту заготовки для различных требований к фрезерованию.
• Столбец :Колонну можно рассматривать как скелет всего фрезерного станка с ЧПУ. Он обеспечивает механическую прочность машины, скрепляя весь узел. Внутри колонны могут быть дополнительные секции для хранения охлаждающего масла и других узлов.

Какие существуют типы режущих инструментов для фрезерных станков с ЧПУ?

Фрезерование с ЧПУ имеет настолько широкое применение, что существует множество различных типов режущих инструментов, доступных для различных работ. Вот некоторые из этих режущих инструментов:

• Концевые фрезы
• Торцевые фрезы
• Фрезерование плит
• Обрезчик мух
• Шарикорез
• Многогранные режущие инструменты
• Полый фрез
• Эвольвентная фреза
• Инструмент обрезки нитей
• Скользящие и торцевые резаки
• Инструмент "Хобблинг-резак"
• Инструменты для резки ласточкиного хвоста
• Черновая обработка концевых фрез

Какие существуют типы фрезерных станков с ЧПУ?

Вот краткий обзор различных типов используемых фрезерных станков с ЧПУ.

Горизонтальное фрезерование

В горизонтальных станках шпиндель расположен параллельно поверхности заготовки. Он может создавать плоские поверхности, плоскости, наклонные плоскости и канавки на заготовке.

Вертикальное фрезерование

Операции вертикального фрезерования можно рассматривать как операцию сверления, поскольку шпиндель расположен перпендикулярно неподвижной заготовке или плоской движущейся поверхности заготовки.

Для получения дополнительной информации о процессе вы можете проверить наше сравнение горизонтальных и вертикальных фрезерных станков.

Многоосевое фрезерование

При многоосевом фрезеровании режущий инструмент может двигаться в четырех и более направлениях.

В случае 5 направлений станок называется 5-осевым станком. Чем выше ось, тем более сложные детали можно создать.

Фрезерование колонн и колен

Фрезерные станки с колонной и коленом также называются фрезерными станками с регулируемой скоростью. В этих станках происходит очень точное вертикальное перемещение узла колонны и колена, используемое для точной операции вертикального фрезерования.

Фрезерный станок

В плунжерно-фрезерном станке режущий инструмент может перемещаться по горизонтальной оси вперед или назад. Это достигается с помощью подвижного плунжера, прикрепленного к шпинделю.

Фрезерный станок для производства неподвижной станины

В этих машинах нет движения колонны, колена или седла. Неподвижная заготовка находится на рабочем столе, непосредственно закрепленном на станине станка. Благодаря простой конструкции эти машины, как правило, дешевле других.

Фрезерно-фрезерные работы

При плоском фрезеровании режущее действие происходит в одной плоскости за счет линейного относительного движения заготовки и режущего инструмента. Эти фрезерные станки используются для создания плоских поверхностей.

Чтобы принять решение о том, какой фрезерный станок вам нужен, вы можете прочитать наше подробное руководство о том же.

Каковы области применения и области применения фрезерного станка с ЧПУ?

Чтобы получить точное представление о применении обработки с ЧПУ, давайте разделим наше обсуждение на две части:материалы, которые она поддерживает, и отрасли, которые прямо или косвенно используют этот процесс.

Вы уже знакомы с тем, что такое фрезерование с ЧПУ. Он используется для формирования деталей и формования их в соответствии с требованиями. Вот материалы, на которых можно применить процесс фрезерования с ЧПУ:

Материалы, совместимые с фрезерованием на ЧПУ

Металлы являются одним из наиболее распространенных материалов, которые подвергаются процессу фрезерования. Металлы плавятся при очень высоких температурах, что делает их непригодными для таких процессов, как 3D-печать. Поэтому фрезерование с ЧПУ — лучший способ придания формы металлам.

Пластмассы и эластомеры также хорошо работают при фрезеровании с ЧПУ благодаря своим физическим и химическим свойствам. Использование высокотемпературных методов обработки пластмасс часто изменяет их химический состав.

Кроме того, они также выделяют токсичные пары при нагревании. Поэтому для этих материалов идеально подходит такой процесс, как фрезерование с ЧПУ без нагрева.

Керамика и композиты часто обладают свойствами термостойкости, что делает их непригодными для процессов 3D-печати и литья. Фрезерование с ЧПУ лучше всего подходит для этих материалов, поскольку оно может работать без какого-либо вреда для материалов.

Многие люди не знают об этом, но вы также можете формовать стекло. с помощью фрезерного станка с ЧПУ. Стекло хрупкое и может легко сломаться при других процессах формообразования. Поэтому для таких материалов лучше всего использовать фрезерование с ЧПУ с соответствующим режущим инструментом.

Чтобы узнать о более конкретных материалах и примерах использования, ознакомьтесь с нашим руководством по материалам для фрезерных станков с ЧПУ и о том, как их выбрать для своего приложения.

Отрасли, в которых используются фрезерные станки с ЧПУ

Вы будете удивлены количеством отраслей, использующих процесс фрезерования с ЧПУ.

Конечно, этот сюрприз исчезнет, ​​когда вы прочитаете о преимуществах фрезерной обработки с ЧПУ по сравнению с другими альтернативами в следующем разделе.

Одним из самых популярных способов использования технологии ЧПУ является быстрое прототипирование, предоставляющее дизайнерам и инженерам быстрый и надежный способ увидеть, как продукт или деталь выглядит на различных этапах разработки.

Вот некоторые из отраслей, в которых используется фрезерование с ЧПУ:

Автомобилестроение

Автомобильная промышленность требует большого количества услуг по индивидуальному производству деталей, которые входят в транспортное средство. Эти детали создаются с использованием фрезерных станков с ЧПУ как для производственных процессов, так и для ремонта.

Аэрокосмическая промышленность

Из-за чрезвычайно высокой точности фрезерных станков с ЧПУ понятно, почему они стали широко использоваться в аэрокосмической промышленности, где эта технология играет решающую роль в производстве широкого спектра деталей, используемых для обеспечения безопасности и надлежащего функционирования самолетов.

Аэрокосмическая промышленность работает со множеством специализированных материалов, обладающих очень высокой твердостью, а также устойчивостью к высоким температурам. Для обработки этих материалов в промышленности широко используются фрезерные станки с ЧПУ.

Некоторые из деталей, которые производятся с использованием технологии ЧПУ, включают компоненты двигателя, компоненты шасси и топливные панели.

Изготовление металлов

Фрезерный станок с ЧПУ является основой любого производства металлоконструкций. Станок с ЧПУ быстрый, автоматический и эффективный. Кроме того, он может работать со всем диапазоном металлов. Поэтому фрезерный станок вы найдете в каждой мастерской по изготовлению металлоконструкций.

Сельское хозяйство

Сельскохозяйственная техника требует много крупногабаритных инструментов и комплектующих, изготовленных на заказ. Они создаются с использованием производственных услуг фрезерного станка с ЧПУ.

Электроника

Благодаря высокой универсальности и точности фрезерный станок с ЧПУ идеально подходит для электронной промышленности. Фрезерный станок с ЧПУ формирует не только проводники и металлы, необходимые для передачи, но и полимерные платы, в которых находятся эти проводники.

Медицина

В медицинском секторе специализированные детали требуются не только для диагностики, но и для таких приложений, как протезы. Они создаются с помощью фрезерных станков с ЧПУ с использованием соответствующих конструкций.

CNC-обработка позволяет изготавливать детали и инструменты из многих марок титана и нержавеющей стали, которые часто используются при изготовлении скальпелей, медицинских устройств, а также имплантатов.

Защита

Фрезерование с ЧПУ также используется для создания компонентов военного назначения. Фактически, самое раннее применение процесса фрезерования использовалось для изготовления оружия. Даже прототипы оборонных деталей изготавливаются на фрезерном станке с ЧПУ.

Помимо этих отраслей, фрезерование с ЧПУ также применяется в таких секторах, как горнодобывающая, нефтегазовая, автоматизация, энергетика и т. д.

Основные преимущества фрезерной обработки с ЧПУ

Существует множество причин, по которым технология фрезерования с ЧПУ считается одним из самых надежных способов изготовления деталей из различных материалов.

Давайте рассмотрим некоторые из наиболее значительных преимуществ этой технологии ниже.

Высокая производительность

Фрезерование с ЧПУ — это автоматизированный процесс, и нет никаких человеческих ограничений на скорость, с которой может двигаться режущий инструмент. Это обеспечивает высокую производительность, недостижимую для других производственных процессов.

Непревзойденная точность

Точность и точность, с которой может работать фрезерование с ЧПУ, не имеет себе равных во всем мире, поэтому оно используется в таких областях, как аэрокосмическая промышленность и медицина, где каждая деталь должна быть выполнена без малейшей ошибки.

Используя цифровой шаблон и автономную обработку, на которой основано фрезерование с ЧПУ, человеческий фактор исключается из производственного процесса, а производимая точность настолько близка к совершенству, насколько это возможно сегодня.

Долголетие

Поскольку фрезерные станки с ЧПУ могут работать практически на автопилоте и не требуют большого участия человека в процессе, они могут работать без остановки в течение нескольких дней, производя детали последовательно и с одинаковой точностью.

Станки с ЧПУ необходимо останавливать только тогда, когда они требуют регулярного обслуживания или в случае аварии.

Меньше персонала

Автоматизированный процесс, на котором основано фрезерование с ЧПУ, также означает, что для его мониторинга и управления требуется меньше людей, что приводит не только к повышению эффективности, но и к снижению производственных затрат.

Несколько квалифицированных специалистов — это все, что нужно для наблюдения за всем процессом, что означает большую экономическую эффективность для конечного клиента.

Расширенные возможности

Благодаря передовому программному обеспечению для автоматизации и проектированию фрезерные станки с ЧПУ могут превзойти по производительности самых опытных техников, работающих с ручными станками, даже если сам производственный процесс аналогичен.

Это означает не только лучшую согласованность и устранение человеческих ошибок, но и возможность создавать гораздо более сложные дизайны с различными размерами, формами и даже текстурами.

Последовательность

Поскольку процесс фрезерования с ЧПУ в основном автоматизирован, он обеспечивает поразительную согласованность, даже если персонал, управляющий инструментами, меняется.

После создания мастер-файла дизайна его можно использовать для создания неограниченного количества копий одинакового качества и без каких-либо отклонений. Каждая часть будет идеально соответствовать предыдущей версии, чего очень сложно добиться даже самым опытным операторам.

Масштабируемость

Фрезерование с ЧПУ — очень масштабируемое решение. Метод может быть принят на предприятиях любого размера. Если вы используете его для своей мастерской, процесс может расширяться по мере роста размера вашей мастерской. Кроме того, на фрезерном станке с ЧПУ можно обрабатывать детали любых форм и размеров.

Сколько стоит фрезерный станок с ЧПУ?

На стоимость фрезерных станков с ЧПУ влияет множество параметров. В связи с этим планка ценового диапазона на эти машины очень высока.

Например, вы можете найти небольшой горизонтальный фрезерный станок всего за 10 000 долларов. В то же время существуют большие станки с ЧПУ с расширенными функциями, цены на которые могут достигать 300 000 долларов США.

Подробное представление о том, сколько будет стоить фрезерный станок с ЧПУ в зависимости от ваших требований, можно найти в нашем подробном руководстве о цене фрезерного оборудования с ЧПУ.

Фрезерование с ЧПУ и 3D-печать

Чтобы понять, насколько хороша фрезерная обработка с ЧПУ по сравнению с другими альтернативами, давайте подробно сравним фрезерную обработку с ЧПУ и ее ближайшего конкурента — 3D-печать.

Основы

Во-первых, основной принцип фрезерования с ЧПУ и 3D-печати полностью противоположен. 3D-печать — это процесс аддитивного производства. Это означает, что он создает деталь, добавляя материал слой за слоем, обычно путем расплавления проволоки материала.

С другой стороны, процесс обработки с ЧПУ является субтрактивным производственным процессом. Это означает, что он начинается с блока материала и создает необходимую деталь, удаляя материал из этого блока.

Универсальность

Поскольку 3D-печать работает путем плавления проволоки и использования ее для изготовления деталей, она работает только для особых типов полимерных материалов, способных выдержать этот процесс. С другой стороны, фрезерование с ЧПУ — очень универсальный процесс, который можно применять к широкому спектру материалов.

Простота использования

Как для станка с ЧПУ, так и для 3D-печати требуется программное обеспечение для создания первоначального дизайна машины. Однако производство с ЧПУ требует выбора между различными инструментами и настройками этих инструментов, а также различными настройками положения.

3D-печать не требует особых настроек. Поэтому 3D-печать считается более простым процессом, а фрезерование требует квалифицированного оператора.

Точность

Относительная точность фрезерования по сравнению с 3D-печатью может варьироваться в зависимости от того, какую модель вы выберете. Большинство фрезерных станков с ЧПУ обычно имеют более высокую точность, чем 3D-печать. Однако существует множество фигур и геометрических фигур, которые можно создать только с помощью 3D-печати.

Стоимость

Будет ли дешевле фрезерование или 3D-печать, будет зависеть от того, что вам нужно от машины. Для крупномасштабных требований фрезерование является более дешевым вариантом. Однако для прототипов и небольших требований 3D-печать, как правило, более эффективна с точки зрения затрат.

Как выбрать фрезерные станки с ЧПУ?

Фрезерование с ЧПУ может быть невероятно полезным для самых разных проектов. Тем не менее, чтобы воспользоваться преимуществами, перечисленными выше, вы должны найти время, чтобы найти надежную компанию для работы.

На самом деле существует широкий спектр операций обработки с ЧПУ, предлагаемых компаниями со всего мира, поэтому вам необходимо иметь хотя бы общее представление о том, что вам нужно, прежде чем обращаться к потенциальным кандидатам.

Во-первых, у вас должны быть хотя бы некоторые представления о том, какие типы деталей вы хотите производить или какие инструменты вам понадобятся. Если вы этого не сделаете, вам будет сложнее сузить список компаний, которые могли бы предоставить вам необходимые услуги фрезерной обработки с ЧПУ.

В качестве альтернативы вы можете обратиться в компанию с хорошей репутацией, которая имеет большой опыт и предлагает широкий спектр услуг, так как они могут проконсультировать вас, чтобы определить наилучший план действий в вашей ситуации.

Поскольку в проектах фрезерной обработки с ЧПУ требуются высокие технологии и опыт, крайне важно искать компании с необходимым опытом, а также с солидной репутацией.

Просмотрите отзывы и отзывы предыдущих клиентов и узнайте, какой у них был опыт работы с компанией, а также какие проблемы они смогли решить.

После того, как вы сократите список вариантов примерно до пяти компаний, свяжитесь с ними и задайте вопросы об их подходе, их предложениях по вашему проекту, цене за его выполнение и обо всем, что, по вашему мнению, может иметь значение.

Довольно много компаний предлагают услуги по фрезерованию с числовым программным управлением, но, хотя важно найти разумную цену, она не должна достигаться за счет низкого качества.

Заключение

Фрезерование с числовым программным управлением — один из лучших подарков, которые подарили нам современные технологии. Это обеспечивает беспрецедентную производительность, более высокую точность, более высокое качество отделки и возможность работать со всеми материалами.

Если вам требуется какой-либо тип обработки с ЧПУ для вашего следующего проекта, вы можете связаться с 3ERP. Он предоставляет надежные услуги по механической обработке и производству с быстрыми темпами доставки и минимальными затратами.