Какой тип обработки с ЧПУ подходит для моего проекта?

Есть свидетельства того, что механическая обработка использовалась для изготовления предметов еще за несколько сотен лет до нашей эры, но обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) в том виде, в каком мы ее знаем, началась в 18 веке, когда для автоматизации производственных процессов использовался пар. В конце 1940-х годов исследователи Массачусетского технологического института разработали первые программируемые системы обработки с использованием перфокарт (также называемых технологией числового управления) для управления движением машин. Бум цифровых вычислений в середине 20-го века произвел революцию в сфере производства, что в конечном итоге привело к появлению современных роботизированных станков с ЧПУ.

Обработка с ЧПУ позволяет производителям изготавливать высокоточные детали стабильного качества практически из любого материала, включая металлы, пластмассы, композиты, пенопласт и даже дерево. Поскольку обработка на станках с ЧПУ является высокоавтоматизированной, она предлагает производителям экономичный способ выполнения как индивидуальных уникальных проектов, так и серийного производства среднего объема.

В этой части мы расскажем вам о различных видах обработки с ЧПУ, а также о том, какие типы лучше всего подходят для конкретных деталей и приложений.

Как работает обработка с ЧПУ

В то время как аддитивные процессы, такие как 3D-печать, создают детали с нуля, обработка с ЧПУ является субтрактивной, что означает, что она работает в обратном порядке, постепенно удаляя материал из твердого блока, называемого «заготовкой» или «заготовкой», для изготовления готового продукта. Станки с ЧПУ управляются с помощью файлов цифрового дизайна, которые преобразуются в инструкции о том, как устройство должно резать заготовку.

Использование компьютеров для автоматизации и управления процессом обработки обеспечивает невероятный рост производительности производителя. Поскольку несколько станков с ЧПУ могут использовать один и тот же файл проекта для выполнения одной и той же серии разрезов на нескольких однородных заготовках, они могут создавать детали намного быстрее, чем их коллеги-люди.

Производственный процесс с высокой степенью воспроизводимости, обработка с ЧПУ сыграла фундаментальную роль в производственном секторе и в значительной степени способствовала созданию быстрого прототипирования. До появления перфоленты и технологии компьютерного числового управления детали приходилось обрабатывать вручную. Это неизменно создавало большую погрешность в конечных прототипах продуктов, особенно когда машины использовались для крупномасштабного ручного производства. Обработка с ЧПУ преобразовала производство, повысив эффективность процесса, позволив быстро создавать прототипы и производить крупносерийное производство с постоянным качеством и скоростью.

Современная обработка с ЧПУ — это универсальный производственный процесс, в результате которого получаются высокоточные детали, что делает его полезным для создания широкого спектра продуктов в различных отраслях промышленности. Это включает в себя все, от автомобильных шасси и двигателей самолетов до садовых инструментов и хирургического оборудования.

Типы станков с ЧПУ

Существует два типа станков с ЧПУ:3-осевые и многоосевые.

3-осевая обработка

3-осевая обработка включает в себя процессы фрезерования с ЧПУ и токарной обработки с ЧПУ, оба из которых включают перемещение режущего устройства по трем линейным осям при резке заготовки (три оси слева направо, назад и вперед и вверх и вниз).

На фрезерном станке с ЧПУ заготовка удерживается неподвижно, поскольку режущие инструменты или сверла вращаются с высокой скоростью для удаления материала, в результате чего получаются высокоточные детали. Машины просты в программировании и эксплуатации, и их можно использовать для создания большинства деталей с простым геометрическим дизайном.

Однако, поскольку режущие инструменты и сверла могут перемещаться только по трем осям, некоторые конструкции или области заготовки могут быть трудновыполнимыми или доступными. Вращение заготовки часто может быть обходным путем, но несколько вращений детали в процессе фрезерования могут быстро увеличить производственные затраты.

С другой стороны, процесс токарной обработки с ЧПУ включает в себя прикрепление заготовки к вращающемуся шпинделю и использование токарного станка для придания формы детали. Токарные станки могут производить детали быстрее и с меньшими затратами, чем фрезерные станки с ЧПУ, особенно при использовании для крупносерийного производства, но их основное ограничение заключается в том, что их можно использовать только для изготовления осесимметричных деталей. Сюда входят такие детали, как винты, чаши и ножки стульев.

Многоосевая обработка

Семейство многоосевых станков с ЧПУ включает в себя три процесса:индексированное 5-осевое фрезерование с ЧПУ, непрерывное 5-осевое фрезерование с ЧПУ и токарно-фрезерную обработку с приводным инструментом.

По сравнению с 3-осевой обработкой многоосевые процессы обеспечивают большую свободу движений во время фрезерных и токарных процессов. В 3-осевых процессах вращается либо заготовка, либо режущий инструмент (но не оба), тогда как 5-осевые процессы позволяют как вращаться, так и перемещаться по трем линейным осям. Хотя это открывает возможности для создания более сложных деталей, многоосевые станки дороже и требуют специализированных станков и операторов.

Индексированное 5-осевое фрезерование с ЧПУ иногда называют фрезерованием с ЧПУ 3+2 из-за того, что в процессе обработки режущий инструмент перемещается только по трем линейным осям, а заготовка имеет две вращательные степени свободы. Основное преимущество 5-осевого фрезерования заключается в том, что заготовки больше не нужно перемещать вручную между операциями, что позволяет создавать детали сложной геометрии быстрее и с большей точностью.

Непрерывные 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ позволяют режущему инструменту и заготовке вращаться и двигаться одновременно во время каждой операции. Это позволяет производителям создавать чрезвычайно сложные геометрические формы с гладкими «органическими» поверхностями, которые невозможно воспроизвести с сопоставимой точностью с использованием других технологий. В целом, это самая дорогая форма обработки детали с ЧПУ.

Токарно-фрезерные центры с ЧПУ сочетают в себе элементы токарных станков с ЧПУ с фрезерным инструментом. Заготовка крепится к шпинделю, который может вращаться как токарный станок или удерживать заготовку неподвижно под определенным углом (аналогично тому, как работает 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ). Такое сочетание высокой производительности с геометрической универсальностью изготовления делает этот процесс идеальным для создания таких деталей, как центробежные компрессоры и распределительные валы, которые имеют относительно свободную вращательную симметрию.

Универсальное и экономичное производственное решение

В то время как все процессы обработки с ЧПУ позволяют производителям создавать стабильно точные детали из различных материалов, количество осей различных станков позволяет создавать определенные виды деталей. Например, более простые конструкции можно изготавливать быстро и недорого с помощью 3-осевых систем, а 5-осевые станки позволяют создавать геометрически сложные детали с повышенной скоростью и точностью.

Fast Radius — это универсальный цифровой производственный цех, предлагающий лучшие в своем классе возможности обработки с ЧПУ, а также полный набор других производственных услуг. Наша команда инженеров готова помочь нашим клиентам на каждом этапе производственного процесса, от проектирования и прототипирования до массового производства и отгрузки. Если вы готовы приступить к планированию заказа или вам просто интересно, как мы работаем и что мы предлагаем, свяжитесь с нами сегодня.

Посетите наш ресурсный центр для получения дополнительной информации о нашем ассортименте производственных услуг и производственных материалов, включая АБС-пластик, поликарбонат, алюминий, латунь и нержавеющую сталь.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату