Обработка на станках с ЧПУ объяснена: прецизионный процесс за современным производством

Оглянитесь вокруг, определяя и называя все продукты в вашем окружении, включая телефоны, планшеты, ноутбуки, наручные часы, транспортные средства и столы. Большинство, если не все эти предметы, являются конечными продуктами обработки на станках с ЧПУ.

Обработка на станках с ЧПУ — это производственный процесс, который использует компьютеризированные инструкции (или компьютерную программу) для точного и прецизионного создания деталей, которые вам нужны.

Компьютеризированная природа — в сочетании с высокой точностью, прецизионностью и широким спектром совместимости материалов — обработки на станках с ЧПУ делает ее одной из самых востребованных производственных процессов сегодня. Например, технологический гигант Apple пришлось отказаться от традиционной обработки и положиться на обработку на станках с ЧПУ для изготовления унибоди-внешней оболочки MacBook.

Хотите узнать о том, как работают станки с ЧПУ, процесс обработки на станках с ЧПУ и различные типы станков с ЧПУ, доступные сегодня? Вы в правильном месте!

Что такое ЧПУ и как работают станки с ЧПУ?

ЧПУ означает Computer Numerical Control (Компьютерное числовое управление); это просто метод автоматизации управления станочными инструментами.

Станки с компьютерным числовым управлением полагаются на компьютерные инструкции и программу CAM (компьютерное производство) для контроля, автоматизации и мониторинга движения станочных инструментов для создания желаемой детали.

Посмотрите на это так. Станок с ЧПУ берет заготовку материала (например, алюминиевый блок) и преобразует ее в готовый продукт через контролируемые процессы удаления материала.

Давайте разберем процесс обработки на станках с ЧПУ еще дальше.

Процесс обработки на станках с ЧПУ объяснен

Мы можем разделить процесс обработки на станках с ЧПУ на пять отдельных шагов:

#1 Создайте ваши 2D и 3D дизайны

Первый шаг процесса обработки на станках с ЧПУ — создать 2D и 3D чертежи вашей детали с помощью программного обеспечения компьютерного проектирования (CAD) или компьютерного производства (CAM), таких как SolidWorks и Autodesk Inventor. При создании ваших 2D и 3D чертежей вы должны указать все важные размеры, особенности с допусками и поверхности с конкретными требованиями к отделке поверхности.

Цель — сделать точное представление детали (или продукта), которую вы хотите создать.

Узнайте больше: Обзор CAD дизайна для ЧПУ

#2 Сохраните ваш дизайн, используя лучшие 3D CAD форматы файлов

Два обычно используемых формата файлов, совместимых с ЧПУ, используемых в обработке на станках с ЧПУ — это форматы файлов STEP и IGES.

Формат STEP (иногда называемый форматом STP) широко считается лучшим форматом файла для обмена вашими 3D моделями. Это потому, что формат нейтрален и не принадлежит никакому конкретному поставщику 3D CAD программного обеспечения. В результате, ваша команда разработки продукта (или цех) не будет иметь проблем с доступом (или изменением) ваших дизайнов независимо от 3D CAD программного обеспечения, которое вы использовали для их создания.

В противовес, формат IGES (произносится «ай-джес») — это более старый формат файла, чем формат STEP. Он доступен почти в каждом 3D CAD пакете, означая, что ваш механик не будет иметь проблем с доступом к нему для изготовления ваших продуктов. Однако файлы IGES обычно больше, чем файл STEP для того же дизайна продукта. Поэтому формат файла STEP может быть идеальным вариантом, если вам нужно отправить большие дизайны вашему производителю по электронной почте.

Другие 3D CAD форматы файлов, используемые в обработке на станках с ЧПУ, включают форматы файлов AP214, STL, DWG и DXF.

#3 Механик генерирует траекторию инструмента

Траектория инструмента — это серия координатных местоположений (или путь через пространство), который режущий инструмент ЧПУ будет следовать во время процесса обработки для производства желаемой геометрии заготовки.

Чтобы лучше понять «траекторию инструмента» в обработке на станках с ЧПУ, давайте рассмотрим изображение ниже, где у нас есть блок, чьи особенности находятся на плоскости XY. Чтобы создать желаемую деталь (блок с двумя параллелепипедными полостями), вы должны сначала позиционировать ваш режущий инструмент для выполнения резов по оси Z перед движением по плоскости XY.

 

CAM программное обеспечение обычно имеет функциональности, позволяющие механикам определять свою стратегию обработки, включая тип режущих инструментов для использования, скорости подачи и скорость режущего инструмента.

#4 Механик преобразует параметры обработки в ЧПУ-совместимый файл

Финальный шаг, который механик выполняет в CAM программном обеспечении, — это преобразование стратегии обработки в то, что называется G-код. G-код — это компьютерный язык, который станок с ЧПУ может понять и выполнить; он говорит станку с ЧПУ точно, какие шаги выполнять для изготовления вашей детали.

После генерации G-кода, механик экспортирует его в станок с ЧПУ.

Узнайте больше: Что такое G-код и M-код?

#5 Механик выполняет операцию обработки

Это фаза, где механик вставляет заготовку в станок с ЧПУ и устанавливает все режущие инструменты, необходимые для операции обработки. После завершения этих шагов, механик инициирует программу обработки для создания деталей автономно.

Типы станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ приходят в нескольких типах, каждый из которых имеет свои функции и способность обработки. Четыре из наиболее часто используемых станков с ЧПУ сегодня включают:

• Фрезерные станки с ЧПУ
• 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ
• Токарные станки с ЧПУ
• Сверлильные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ (или ЧПУ фрезерные) создают детали путем вращения режущего инструмента против неподвижной заготовки. Эта операция удаляет материал от заготовки для формирования желаемой детали. Последовательность движения режущего инструмента контролируется технологией компьютерного числового управления.

Обычно вы найдете фрезерные станки с ЧПУ как трехосевые станки — что означает, что они работают вдоль трех независимых осей (ось X, ось Y и ось Z) для изготовления деталей. Однако технология фрезерования на станках с ЧПУ недавно продвинулась до сложных станков, способных работать вдоль нескольких независимых осей (например, 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ).

5-осевой фрезерный станок с ЧПУ

5-осевой фрезерный станок с ЧПУ — это тип фрезерного станка, который работает вдоль пяти независимых осей — которые являются осью X, осью Y, осью Z и вращательными осями A и B. Это позволяет вам подходить к вашей заготовке во всех направлениях для создания сложных геометрий.

5-осевой фрезерный станок с ЧПУ позволяет заготовке и режущему инструменту двигаться одновременно во время операции, экономя время и позволяя вам создавать полости и скошенные резы точно и прецизионно.

Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ (или ЧПУ токарные) похожи на фрезерные станки с ЧПУ — они полагаются на автоматизированную природу технологии ЧПУ для создания резов и обработки деталей. Однако, в отличие от фрезерных станков с ЧПУ, токарный станок с ЧПУ создает резы путем вращения заготовки против неподвижного режущего инструмента.

Типичная сборка токарного станка с ЧПУ имеет зажим, удерживающий заготовку. Зажим прикреплен к шпинделю, который вращает заготовку против неподвижного режущего инструмента. Этот режим операции удаляет части материала от заготовки, позволяя вам создавать ваши желаемые детали.

Токарные станки с ЧПУ идеальны для обработки цилиндрических форм; они позволяют вам выполнять токарные операции, включая коническое точение, сверление, гнездование, канавкование и отрезание.

Сверлильные станки с ЧПУ

Сверлильный станок с ЧПУ использует вращающийся режущий инструмент для создания резов в неподвижной заготовке, как фрезерные станки с ЧПУ. Однако сверлильные станки с ЧПУ особенно подходят для производства отверстий для размещения болтов или винтов для сборки. Вы также найдете их полезными для создания надписей или гравировок на заготовке.

Другие типы станков с ЧПУ включают плазменные резаки ЧПУ, лазерные резаки ЧПУ и станки электроэрозийной обработки (ЭЭО) ЧПУ. Эти станки имеют похожие функции и способности обработки. Однако они отличаются в своих режимах операций и их механизмах резания. Для получения дополнительной информации посмотрите нашу статью о различных типах станков с ЧПУ.

Выбор идеального цеха ЧПУ для вашего производственного проекта

Теперь, когда вы знаете, что такое обработка на станках с ЧПУ, как она работает и широкий спектр типов станков с ЧПУ, вы согласитесь, что обработка на станках с ЧПУ действительно одна из лучших технологий обработки, доступных сегодня.

Однако, если вы планируете аутсорсить производственную фазу вашей разработки продукта, успех вашего проекта в первую очередь зависит от цеха ЧПУ, с которым вы работаете. Топовые цехи ЧПУ имеют передовой производственные технологии, высокоопытных механиков ЧПУ и экспертов по контролю качества, которые работают вместе, чтобы сделать ваш продукт правильно. Кроме того, эти цехи обычно соответствуют требованиям нескольких нормативных стандартов, таких как ISO 9001, ISO 14001 и ISO 13485.

Идеальные цехи также обычно имеют инструмент мгновенного котирования, доступный онлайн. Например, Gensun Precision Machining имеет инструмент котирования, который позволяет вам загрузить ваш 3D CAD файл (в нескольких форматах файлов) и указать ваши требования, чтобы получить котировку для вашего проекта.

Обработка на станках с ЧПУ: Gensun Precision может помочь

Gensun Precision Machining — ведущий поставщик услуг обработки на станках с ЧПУ по всему миру. Подкрепляемая почти двумя десятилетиями опыта обработки на станках с ЧПУ, у нас есть репутация создания высококачественных металлических и пластиковых деталей для клиентов в различных отраслях.

Кроме того, наш объект сертифицирован ISO 9001 для управления качеством, ISO 14001 для экологического управления и ISO 13485 для обслуживания медицинской отрасли. Мы завершили более 100 000 проектов с несколькими инновационными компаниями, обслуживающими разные отрасли.

Расскажите нам о вашем проекте и позвольте нашим высококвалифицированным инженерам, операторам станков и команде контроля качества создавать детали точно по вашей спецификации.

---

Примечание: Эта статья была впервые опубликована в сентябре 2021 года и обновлена в июне 2022 года