Решения для станков с ЧПУ, которые должен знать каждый производитель

Обработка с ЧПУ — это традиционный производственный метод, в котором используются режущие инструменты и вращение для выполнения заданной серии разрезов на сплошном блоке материала. Операции резки берутся из файлов цифрового дизайна, которые можно одновременно передавать на несколько станков с ЧПУ, что позволяет производителям быстрее производить несколько копий детали.

Хотя механическая обработка является универсальным процессом, позволяющим надежно производить высокоточные и точные детали (почему она часто используется для создания критических автомобильных, медицинских и аэрокосмических компонентов), неотъемлемая природа процесса накладывает ограничения на геометрию, которую можно создать с помощью станков с ЧПУ. Например, такие элементы дизайна, как острые внутренние углы, трудно создать с помощью круглых вращающихся инструментов, а элементы с поднутрениями, такие как ласточкины хвосты и Т-образные пазы, трудно, если вообще возможно, выполнить с помощью стандартных инструментов.

Другая потенциальная проблема связана с креплением заготовки или с тем, как заготовка фиксируется на месте во время процесса обработки. Если заготовку трудно захватить или захватить неправильно, это может отрицательно сказаться на жизнеспособности детали, сроках производства и стоимости единицы продукции.

Вот что производители должны знать, чтобы получить максимальную отдачу от своих решений для крепления.

Основы обработки деталей с ЧПУ

То, как удерживается деталь, может существенно повлиять на ряд логистических факторов, в том числе на возможные траектории движения инструмента, на то, какие поверхности заготовки будут обрабатываться без дополнительных настроек, а также на допустимую скорость и усилие режущих инструментов. Основные компоненты крепления, такие как губки, тиски и даже стол станка, могут ограничивать доступ режущих инструментов к заготовке, что может привести к увеличению времени, затрачиваемого на настройку детали, а не на запуск шпинделя.

Однако так же, как 5-осевая обработка с ЧПУ обеспечивает дополнительные возможности вращения режущих инструментов и заготовок во время производства, 5-осевые решения для закрепления заготовки могут значительно повысить эффективность производства деталей, которые требуют обработки с большей части или со всех сторон.

Используемые в тандеме решения для многоосевой обработки и крепления позволяют размещать заготовки в оптимальном положении, один раз захватывать, обрабатывать, а затем быстро заменять. Это часто достигается с помощью систем быстрой замены с нулевой точкой, которые обеспечивают надежное размещение заготовки, позволяя при необходимости эффективно переносить компоненты на другие станки для дополнительных операций.

При правильном внедрении системы крепления деталей с ЧПУ могут повысить эффективность производства за счет минимизации времени, необходимого для установки и смены заготовок. Решения для закрепления деталей помогают сделать производственные процессы воспроизводимыми, что еще больше способствует измеримому повышению скорости производства и надежности процесса, а также точности, точности и качества конечных деталей.

Распространенные проблемы с ЧПУ

Наиболее распространенные проблемы с заготовками с ЧПУ возникают, когда производители пытаются производить детали с необычной геометрией или громоздкие и большие детали.

Помимо оптимизации конструкции детали для обеспечения технологичности (DFM), каков наилучший способ обеспечить устойчивость и безопасность необычных, хрупких или тонкостенных деталей во время обработки? Во многих случаях жертвуемый инструмент используется для поддержки заготовок нестандартной формы, а встроенные конструктивные особенности, такие как отверстия для штифтов или резьбовые бобышки, часто могут использоваться для фиксации заготовки на месте. Даже добавление всего лишь 1/16 дюйма материала к нижней части заготовки может повысить ее способность к захвату.

Однако иногда производителям может потребоваться принять более творческие решения. Например, мешки с песком можно использовать для уменьшения вибрации заготовки, а воск, глина и специальные клеи могут помочь поддерживать тонкие участки заготовки. Воски и глины, в частности, довольно твердые при комнатной температуре и становятся жидкими при воздействии более высоких температур, что полезно при их удалении после завершения процесса обработки.

Крупногабаритные детали, например, используемые в аэрокосмической, оборонной, промышленной или автомобильной технике, представляют собой еще одну проблему. Специализированные и изготовленные на заказ варианты крепления стоят дорого, и, учитывая, что некоторые крупные компоненты производятся в относительно ограниченных объемах, они могут не окупиться. Однако при использовании для больших производственных циклов или перепрофилировании для использования с другими деталями индивидуальное решение для крепления может обеспечить хорошую окупаемость инвестиций.

Независимо от того, решит ли мастерская инвестировать в специализированные или автоматические решения для крепления деталей большего размера или использует комбинацию ручных патронов, кулачков и других готовых решений для обеспечения устойчивости заготовки, цель должна состоять в том, чтобы свести к минимуму общее количество операций резания. операций и перемещений, чтобы максимально увеличить время работы шпинделя. Ограничение количества операций резания также сводит к минимуму возможность человеческой ошибки, повышает надежность процесса и, как правило, повышает точность обработки.

Помимо размера, следует учитывать форму громоздких деталей. Асимметричные по своей сути компоненты, такие как лопасти турбины, требуют сложных, плавных движений шпинделя и инструмента. Эти типы сложных деталей требуют решений для крепления, которые могут жестко удерживать деталь в правильном положении, а также обеспечивать зазоры, необходимые для режущего инструмента и станка.

Выбор лучшего решения для крепления

Решение для закрепления, наиболее подходящее для конкретной детали, будет определяться несколькими факторами, включая объем производства, форму детали, размеры детали, материал и требования к допускам, а также частоту замены.

К крупносерийной обработке предъявляются иные фундаментальные требования, чем к более мелким работам:она зависит от надежно воспроизводимых процессов, позволяющих производить детали стабильного качества в течение длительного периода времени, что обычно требует специализированных решений для крепления. Патроны с фиксированной длиной являются распространенным решением, так как они способны обеспечить как высокую точность позиционирования для операций вторичной обработки, так и повышенное усилие зажима, что полезно для фиксации отливок или поковок во время черновых операций.

В отличие от этого, малые объемы работ по обработке с ЧПУ обычно могут полагаться на традиционные инструменты крепления. Цанговые патроны, в которых используются скользящие втулки, могут эффективно захватывать круглые, шестигранные и квадратные заготовки и прутки без потери удерживающей силы, что является серьезной проблемой при работе с вращением и центробежной силой. Также широко используются трехкулачковые патроны, так как они обеспечивают превосходный захват при обработке круглых заготовок, а двухкулачковые патроны (или 2+2 четырехкулачковых патрона) отлично подходят для обработки квадратных деталей.

Однако эти традиционные решения для закрепления часто требуют дополнительных соображений. Зажимы увеличивают количество шагов, выполняемых за одну операцию, и могут мешать доступу многоосных станков к заготовке, а тиски накладывают ограничения на размер и тип захватываемой заготовки.

Удержание рабочего места является ключом к эффективности производства

Производители полагаются на станки с ЧПУ для производства точных, воспроизводимых деталей. Однако такая точность возможна только в том случае, если заготовки удерживаются в определенном месте с известной ориентацией. Более того, воспроизводимость обработки на станках с ЧПУ требует, чтобы установка обработки могла быть экономично воспроизведена в процессе производства. Таким образом, в дополнение к защите заготовки от центробежной силы, гравитации и сил резания инструмента, наиболее эффективные и стратегические решения по закреплению заготовки должны помочь снизить трудозатраты при минимальных изменениях инструмента и настройки.

Модульные решения для крепления заготовок, обеспечивающие быструю смену заготовок и режущих инструментов без остановки производства, интеграция технологий Индустрии 4.0 и улучшенная автоматизация — вот некоторые из технологических разработок, призванных упростить мир обработки с ЧПУ. Эти функции, скорее всего, помогут производителям добиться большего с меньшими трудозатратами, обеспечив большую гибкость и производительность производства, а также повысив согласованность при смене деталей и отдельных заданий.

Тем не менее, станки с ЧПУ требуют больших инвестиций, поэтому зачастую более рентабельно передать обработку с ЧПУ на аутсорсинг надежному партнеру-производителю, чем оказывать услуги по обработке собственными силами.

Хорошей новостью является то, что Fast Radius является частью авангарда обработки с ЧПУ по требованию. Наша команда опытных инженеров, дизайнеров, технологов и операторов обладает многолетним опытом оптимизации процесса обработки с ЧПУ, экономя время и деньги клиентов. Мы тесно сотрудничаем с клиентами на каждом этапе производства, помогая выбрать идеальный метод производства и решения для каждой задачи, а также поставлять высококачественную продукцию по конкурентоспособной цене. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Чтобы узнать больше об обработке с ЧПУ и других наших производственных возможностях, посетите учебный центр Fast Radius.