Обработка с ЧПУ:все, что вам нужно знать

Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) становится все более распространенной в производстве. Технология ЧПУ предлагает универсальные автоматизированные средства для производства больших партий высококачественных деталей. Высокий уровень точности и повторяемости, обеспечиваемый процессами обработки с ЧПУ, делает его идеальным инструментом для большинства производителей.

Что такое обработка с ЧПУ?

В общем, обработка с ЧПУ относится к одному из многих восстановительных процессов, при которых материал удаляется из заготовки для выполнения проекта. Процессы ЧПУ используют компьютеризированное управление для управления всем процессом обработки от начала до конца, что в конечном итоге позволяет производить детали с неизменной точностью. Обрабатывающее оборудование с ЧПУ может следовать одним и тем же наборам инструкций снова и снова, чтобы облегчить производство одинаковых деталей небольшими или большими партиями.

Станки с ЧПУ бывают разных видов и уровней сложности. Некоторые станки могут одновременно удерживать несколько инструментов или работать по осям X, Y и Z, удаляя лишний материал с любой стороны или под любым углом.

Обработка с ЧПУ используется для создания деталей и компонентов практически для всех отраслей промышленности и приложений. Сюда входит аэрокосмическая промышленность и другие очень сложные отрасли, требующие механической обработки крупных деталей. Производители могут использовать этот процесс на таких материалах, как:

• Композитные материалы
• Пена
• Стекло
• Металлы
• Пластик
• Дерево

Обработка с ЧПУ особенно выгодна благодаря своей автоматизированной функциональности. Автоматизация позволяет машинам работать автономно, требуя меньше человеческого труда для производства точных деталей. Растущая нехватка в отрасли квалифицированных машинистов и рабочих стала основной причиной развития технологии ЧПУ в последние годы.

Три производственных процесса

Вообще говоря, существует три типа производственных процессов:

• Редуктивный. Редуктивные или субтрактивные процессы, такие как механическая обработка, отделяют материал от заготовки для создания дизайна.
• Добавка. Аддитивные производственные процессы объединяют или собирают различные элементы вместе для создания готового продукта. 3D-печать — наиболее распространенная форма аддитивного производства.
• Формирующий. Формирующее производство изгибает или иным образом изменяет форму подложки в соответствии с проектными требованиями. Формовочное производство включает в себя такие процессы, как литье под давлением, при котором подложка плавится, а затем прессуется в форме для сохранения определенной формы. Сюда также входят многие процессы обработки металлов давлением, такие как гибка или прокатка.

Обзор процесса обработки с ЧПУ

Предшественник обработки с ЧПУ — обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) — использовал карты с перфолентой и элементарные команды. Обработка с ЧПУ следует более сложным командам и использует большее разнообразие элементов управления. Эти системы управляют режущими и формовочными инструментами, которые удаляют, но обрабатывающее оборудование с ЧПУ может следовать сложным, настраиваемым наборам инструкций, которые исходят из сложных проектов CAD или CAM.

Различное обрабатывающее оборудование с ЧПУ может работать с различными инструментами, возможностями и операциями. Процесс обработки с ЧПУ обычно включает следующие общие этапы:

1. Разработка модели CAD

Перед началом процесса обработки с ЧПУ производители должны создать дизайн продукта. Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР) можно использовать для создания подробных двухмерных (2D) или трехмерных (3D) моделей. Эти файлы проекта включают такие детали, как геометрия, размеры и другие технические характеристики деталей. Программное обеспечение САПР учитывает ограничения процессов обработки и свойства выбранных материалов.

Например, если конструкция содержит отверстия, образованные цилиндрическими инструментами, программное обеспечение САПР может информировать инженеров-конструкторов о том, что конструкции слишком сложны для данной подложки, или выявлять потенциальные проблемы из-за ограничений в выбранном процессе. Эти автоматические проверки помогают инженерам и службам проектирования CAD/CAM избежать многих потенциальных ошибок в процессе рендеринга, что повышает эффективность этапа прототипирования.

2. Преобразование файлов САПР в пригодные для использования инструкции ЧПУ

После завершения проектирования спецификации проекта необходимо преобразовать в направления, которым могут следовать станки с ЧПУ. Файлы САПР обрабатываются с помощью программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM). Эти программы создают программный код, который станки с ЧПУ используют для управления инструментами в процессе производства. Это программное обеспечение также извлекает информацию о геометрии детали, которую операторы могут использовать, чтобы убедиться, что исходная заготовка имеет правильные размеры и ориентацию.

Эти совместимые с ЧПУ наборы инструкций обычно находятся в одном из двух типов файлов:STEP или IGES. Они включают языки программирования, такие как G-код и М-код, каждый из которых обрабатывает определенные области функциональности станка. Операции G-кода сосредоточены на фактической работе инструментов, таких как их скорость, направление движения и расстояние, на которое они перемещаются. Операции M-кода сосредоточены на различных операциях, таких как включение и выключение питания и других вспомогательных функциях.

3. Подготовка станка с ЧПУ

Люди-операторы играют гораздо меньшую роль в автоматизированном производстве, чем в ручном, но они по-прежнему выполняют важные операции, с которыми не справляются машины. Сюда входят:

• Загрузка файла программы ЧПУ в станок
• Добавление заготовки к шпинделям или тискам станка, чтобы станок мог манипулировать заготовкой.
• Присоединение указанных инструментов обработки
• Осмотр рабочей зоны, станка и заготовки

4. Выполнение операций

После подготовки оборудования и запуска программы обрабатывающее оборудование с ЧПУ выполняет шаги и выполняет операции обработки заготовки. Программа может выполнять необходимые восстановительные процессы от начала до конца без дальнейшего участия оператора. После того, как инструкции выполнены, деталь можно продолжить через процессы отделки и упаковки.

Типы станков с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это очень широкая категория возможных операций и процессов. Среди операций обработки с ЧПУ наиболее распространены сверление, фрезерование и токарная обработка.

Сверление

В процессах бурения используются долота диаметром того же размера, что и диаметр желаемого отверстия. Обрабатывающее оборудование вставляет вращающееся сверло перпендикулярно в заготовку до тех пор, пока оно не просверлит отверстие заданной длины. Более сложное оборудование может создавать угловые отверстия, а инструменты для сверления могут обеспечивать такие возможности, как:

• Раззенковка
• Зенковка
• Расширение
• Нажатие

Фрезерование

Процесс фрезерования удаляет обрезки материала с заготовки, перемещая материал по вращающейся режущей кромке. Инструменты имеют несколько режущих точек, и каждый инструмент вращается, образуя острую режущую поверхность разной длины и формы. Когда заготовка прижимается к фрезерным инструментам, с имеющейся кромки удаляются тонкие полоски или срезы материала. Это может создать неглубокие разрезы, широкие разрезы или полости с плоским дном для придания формы детали. Процессы периферийного фрезерования могут резать глубже, чтобы создать пазы или резьбу в общей форме детали.

Поворот

Токарные процессы превращают заготовку вместо режущего инструмента. Они включают процессы резания, такие как расточка, нарезание канавок и торцовка. Они отрезают лишний материал от заготовки с помощью одноточечных режущих инструментов, точно прикладываемых к вращающейся заготовке. При токарной обработке создаются цилиндрические детали заданного диаметра. Точение может создавать линейные элементы как внутри, так и на внешней кромке деталей. Эти функции включают в себя:

• Слоты
• Обсуждения
• Сужение

Преимущества обработки с ЧПУ

Многие производители предпочитают процессы механической обработки, потому что они создают детали или компоненты из одной заготовки. CNC-обработка имеет несколько дополнительных преимуществ. К ним относятся:

• Повышение производительности. Установки с ЧПУ могут производить детали круглосуточно и без выходных. Машины могут работать непрерывно с минимальным вмешательством человека или вообще без него. Кроме того, для таких машин требуется меньше места, чем для рабочих станций или станков с ручной обработкой, поэтому на объекте с заданной площадью может одновременно работать больше машин.
• Высокая степень точности. Обработка с ЧПУ использует высокодетализированные операции программирования. Машины следуют этим инструкциям, не допуская нежелательных отклонений или человеческих ошибок. Детали будут качественными, точными и идентичными. Обработка на станках с ЧПУ также позволяет изготавливать детали сложной конструкции.
• Более быстрое завершение проекта. Каждый процесс обработки с ЧПУ начинается с проектирования в САПР, поэтому процесс прототипирования будет намного быстрее. Программное обеспечение улавливает или предотвращает многие возможные недостатки конструкции или потенциальные риски, связанные с различными материалами. Когда процессы прототипирования и тестирования сокращаются, продукты могут быстрее переходить от проектирования к производству. Инструкции по обработке с ЧПУ также можно быстро изменять или заменять, поэтому задержки между изменениями в производственных циклах минимальны.
• Экономичность. Дизайн файлов САПР и снижение риска производственных ошибок снижают себестоимость единицы продукции. Обработка с ЧПУ также требует меньше человеческого труда, что еще больше снижает стоимость производства продукции.

Обработка с ЧПУ от Pro-Type Manufacturing

Для клиентов, ищущих комплексное производственное решение, Pro-Type Industries, Incorporated предлагает уровень ценности и гибкости процессов, не имеющих себе равных в отрасли. У нас есть ультрасовременное предприятие, оснащенное одними из самых передовых систем обработки с ЧПУ.

Это системы с высоким крутящим моментом и высокой скоростью вращения, обеспечивающие точность и производительность в одном корпусе. Одним из примеров является наш 550-мм 4-осевой горизонтальный фрезерный станок Toyoda с ЧПУ. Эта современная система обеспечивает скорость вращения шпинделя до 15 000 об/мин благодаря двигателю мощностью 30 л.с. С рабочим кубом 30 дюймов и скоростью позиционирования 2400 дюймов в минуту он может работать с такими материалами, как алюминий, сталь и пластик, на высоких скоростях с максимальной точностью. Это также позволяет нам работать с труднообрабатываемыми материалами, такими как инконель, инвар, монель и различные суперсплавы.

Однако это только одна из многих наших систем точной обработки. Мы также используем четыре вертикальных станка с ЧПУ, которые могут обрабатывать заготовки размером до 64 дюймов на 32 дюйма на 25 дюймов, два горизонтальных станка с несколькими поддонами и высокопроизводительный токарный станок с ЧПУ с автоматической подачей прутка, противошпинделем и приводным инструментом. В руках нашей команды опытных машинистов эта высокоточная обработка может обеспечить допуски в пределах ± 0,0005 дюйма. Все эти возможности и ресурсы дополняются собственным производством всех инструментов и приспособлений, что дает нам еще больший контроль над производительностью.

За почти 50 лет работы в качестве производителя мы поняли, что немногие требования к проектам состоят только из механической обработки. Чтобы сделать наши предложения еще более ценными, мы также предоставляем такие дополнительные услуги, как:

• Сварка
• Травление
• Хромирование
• Пассивация
• Полная сборка
• Подробные отчеты по параметрам
• Отслеживаемость материалов

Вся наша работа поддерживается надежной системой управления качеством ISO 9001 и культурой, которая распространяется на все подразделения нашей организации.

Ключом к нашему успеху является наша способность обеспечивать одинаковый уровень стоимости и качества независимо от размера тиража или сложности конструкции — от одного прототипа до крупносерийных общих заказов, рассчитанных на несколько месяцев и более. Чтобы узнать больше обо всех наших производственных возможностях или запросить расценки, свяжитесь с нами напрямую.