Что такое обработка с ЧПУ:процессы, операции и преимущества

Современное производство продукции требует процессов и методов, обеспечивающих точность и правильность из-за возрастающей сложности конструкции продукции. Следовательно, существует стремление к развитию и инновациям в производственных технологиях, особенно к внедрению автоматизации.

Из-за автоматизации обработка на станках с ЧПУ является распространенным производственным процессом, известным своей точностью, аккуратностью и возможностью создания сложных изделий. В этой статье будут обсуждаться основы обработки с ЧПУ, ее процесс, применение и преимущества.

Что означает числовое программное управление (ЧПУ)?

Компьютерное числовое управление (ЧПУ) включает в себя управление станком с помощью микрокомпьютера, подключенного к инструменту. Микрокомпьютер может сделать это, реагируя на язык программирования, называемый G-кодом и М-кодом, который содержит инструкции по параметрам обработки, таким как скорость подачи, скорость шпинделя, режущий инструмент и поток охлаждающей жидкости.

Затем микрокомпьютер передает инструкции станку. Таким образом, обработка с ЧПУ не требует ручного управления, что делает ее пригодной для создания безошибочных деталей независимо от сложности конструкции изделия.

Что такое обработка с ЧПУ?

Обработка с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, который включает в себя удаление части заготовки с использованием инструкций из модели САПР для изготовления продукта. Станок с ЧПУ удаляет части заготовки с помощью операций механической обработки, таких как токарная обработка, сверление или фрезерование, в соответствии с кодами (g-код и m-код), полученными из модели CAD и содержащими инструкции по параметрам обработки.

Процесс обработки с ЧПУ совместим со многими металлами, пластмассами, деревом и композитными материалами. Наряду с аддитивными и формообразующими производственными процессами, такими как 3D-печать и литье под давлением, он представляет собой основной процесс изготовления деталей. Однако обработка с ЧПУ имеет некоторые преимущества по сравнению с этими методами, такие как высокая точность. Продолжаем читать.

4 основных этапа обработки с ЧПУ

Существует четыре основных этапа обработки с ЧПУ, независимо от вашего процесса обработки с ЧПУ. Ниже приведена пошаговая процедура их общего функционирования:

Шаг 1. Подготовьте модель CAD

Это включает в себя создание 2D или 3D модели дизайна продукта. Существует много программного обеспечения, подходящего для этого процесса, наиболее популярными из которых являются AutoCAD и SolidWorks. Кроме того, можно преобразовать 2D-проекты в 3D-проекты в зависимости от требований к продукту.

Хотя дизайн некоторых продуктов может быть простым, подготовка некоторых моделей САПР может потребовать дополнительных знаний, особенно сложных проектов продуктов.

Модель САПР должна быть правильно спроектирована и легко отображать критически важные функции оператора, такие как допуски, вспомогательные линии, резьбы и другие параметры для эффективной операции обработки.

Шаг 2. Преобразование в формат, совместимый с ЧПУ

Станки с ЧПУ не понимают модель САПР. Поэтому вам необходимо преобразовать модель CAD в формат, совместимый с ЧПУ, чтобы машина могла ее интерпретировать. Для этого шага вы можете использовать программное обеспечение CAM, такое как AutoCAD, Fusion 360 или другие программные онлайн-сервисы.

Это программное обеспечение может преобразовывать в формат, совместимый с ЧПУ, и давать инструкции станку с ЧПУ по параметрам. Например, вращательное и линейное движение, последовательность резания, траектория движения инструмента, заготовка, скорость станка и т. д., связанные с операцией обработки.

Шаг 3. Настройка выполнения

Это включает в себя выбор правильного типа станка с ЧПУ и настройку определенных операций до начала операции обработки. Выбор подходящего станка зависит от обрабатываемой детали, сложности конструкции изделия и стоимости. После этого заготовка устанавливается на станок.

Шаг 4. Обработайте деталь

Оператор прикрепит необходимые режущие инструменты и запустит процесс. Процесс автоматизирован и будет выполняться до тех пор, пока компьютерная программа не посчитает его завершенным. Во время и после процесса обработки машинисты проводят несколько уровней проверки для обеспечения качества.

Важная роль машинистов в обработке с ЧПУ

Несмотря на то, что процесс обработки с ЧПУ автоматизирован, есть операторы с ЧПУ, которые устраняют ожидаемые и непредвиденные неисправности. Ниже приведены важные роли операторов станков с ЧПУ:

• Поиск спецификаций продукта.
• Чтение чертежей, эскизов и файлов CAD/CAM.
• Создание моделей CAE.
• Выравнивание и регулировка режущих инструментов и других материалов машины.
• Установка, использование и разборка станков с ЧПУ.
• Следите за скоростью машины.
• Осмотрите и протестируйте готовую продукцию на наличие дефектов.
• Убедитесь, что деталь выровнена с моделью САПР.

Типы станков с ЧПУ

У каждого процесса обработки с ЧПУ есть свой станок. Например, станки для фрезерования с ЧПУ называются фрезерными станками с ЧПУ, а для токарной обработки с ЧПУ — токарными станками с ЧПУ. Однако тип станков с ЧПУ — это больше оси, по которой они могут двигаться и вращаться. Вот наиболее распространенные из них, используемые в производстве деталей:

2-осевые станки с ЧПУ

2-осевые станки с ЧПУ могут обрабатывать деталь только по осям x и z, т. е. по вертикали и горизонтали. Таким образом, это самый простой станок с ЧПУ, используемый при изготовлении деталей.

3-осевой станок с ЧПУ

3-осевые станки с ЧПУ делают еще один шаг вперед по сравнению с 2-осевыми станками с ЧПУ, поскольку они могут перемещаться по осям x, y и z. Это самые распространенные станки, используемые при обработке с ЧПУ. Однако могут быть ограничения в возможности обработки деталей сложной конструкции. Это связано с отсутствием ротации.

4-осевые станки с ЧПУ

4-осевой станок с ЧПУ имеет шпиндель, который может перемещаться по трем осям. Проще говоря, машина может двигаться вверх и вниз, из стороны в сторону, вперед и назад и вращаться по осям X и A. Все это происходит без движения заготовки. Это наиболее распространенные станки с ЧПУ, которые используются для обработки сложных деталей благодаря их скорости, точности и аккуратности.

5-осевые станки с ЧПУ

5-осевой станок с ЧПУ имеет шпиндель и режущий инструмент, которые могут двигаться аналогично 4-осевому станку. Однако, в отличие от 4-осного станка, они могут вращаться по любым двум из трех осей. Они считаются наиболее совершенными многоосевыми станками с ЧПУ из-за их способности приближаться к заготовке со всех сторон без ручного изменения положения во время обработки. 5-осевая обработка с ЧПУ обеспечивает идеальную обработку точных и сложных деталей

3 общих вспомогательных ПО для обработки с ЧПУ

В зависимости от требований к процессу обработки с ЧПУ для каждой обработки используется одно или несколько программ, перечисленных ниже:

1. Программное обеспечение САПР

Программное обеспечение САПР позволяет оператору создавать 2D- и 3D-модели физических компонентов, используемых при проектировании и производстве продукции. Кроме того, они служат для предоставления проектных данных производителям. Примеры включают AutoCAD (2D и 3D), Inventor (3D), Blender и SketchUp.

2. Программное обеспечение CAM

Программное обеспечение CAM подходит для создания G-кодов из моделей CAD для этих управляющих станков с ЧПУ. Следовательно, станок с ЧПУ имеет автоматизацию. Лучшие примеры включают Fusion 360, SolidWorks и AutoCAD.

3. Программное обеспечение CAE

Программное обеспечение CAE позволяет разработчикам продукта имитировать производительность предполагаемого продукта. Следовательно, они могут улучшать дизайн продукта и помогают инженерам решать инженерные проблемы. Примеры включают анализ конечных элементов, динамику нескольких тел и вычислительную гидродинамику.

Различные типы операций обработки с ЧПУ

Обработка с ЧПУ включает в себя несколько методов, включающих вычитание части заготовки для изготовления предполагаемого продукта. Однако стиль удаления зависит от процесса. Общие операции обработки с ЧПУ, используемые при производстве деталей, включают:

Сверление с ЧПУ

Сверление с ЧПУ предполагает использование вращающегося режущего инструмента для создания цилиндрических отверстий в неподвижной заготовке. Это важная операция обработки с ЧПУ, используемая при изготовлении изделий, требующих сборки деталей.

Фрезерная обработка с ЧПУ

Фрезерование с ЧПУ — это наиболее распространенная операция механической обработки, которая включает использование режущего инструмента, который может вращаться и перемещаться вдоль осей для удаления материала с заготовки. Легкость резки зависит от сложности станка с ЧПУ.

Токарная обработка с ЧПУ

Токарная обработка с ЧПУ — это операция механической обработки, которая включает вращение изделия при подаче его на режущий инструмент, предназначенный для изготовления обрабатываемой детали.

Другие операции обработки

• Шлифовка
• Прошивка
• Притирка
• Распиловка
• Оттачивание

Материалы, совместимые с ЧПУ

–Металлы :медь, сплавы нержавеющей стали, титан, латунь, сплавы алюминия, сталь, магний и т. д.

–Пластик :ацеталь, PEEK, поликарбонат, нейлон, акрил, ПВХ, полипропилен и т. д.

–Композитный :эпоксидная смола, фенольные смолы, стекловолокно и углеродное волокно.

–Дерево :твердая древесина и фанера.

–Пена: жесткая и резьбовая пена.

Обработка с ЧПУ совместима со многими материалами. Однако, прежде чем выбрать материал для ЧПУ, учтите следующее:

• Твердость
• Механические свойства
• Функции деталей
• Допуск на размер
• Рабочая температура
• Стоимость

Каковы преимущества обработки с ЧПУ?

Обработка с ЧПУ имеет широкое применение в производстве промышленных деталей благодаря ряду преимуществ. Ниже приведены некоторые преимущества этого процесса по сравнению с другими производственными операциями.

Точность и аккуратность

Обработка с ЧПУ является точной, что позволяет производителям продукции изготавливать детали в соответствии с намеченным дизайном. Кроме того, он имеет высокую точность и допуск; следовательно, вы можете производить разные партии продукта без потери точности. Кроме того, автоматизированный процесс снижает количество ошибок при обработке.

Быстро и эффективно

Вы можете получить обработанную на станке с ЧПУ деталь в течение нескольких дней. Следовательно, это эффективность производства. Однако скорость и эффективность зависят от типа станка с ЧПУ и сложности изделия.

Экономичность

Обработка с ЧПУ требует больших первоначальных капиталовложений. Однако у него более низкие эксплуатационные расходы. Кроме того, высокая производительность, практически полное отсутствие человеческих ошибок и низкие производственные затраты повышают его рентабельность. Кроме того, для большинства операций обработки требуется меньше обучения, и обучение доступно в Интернете.

Лучшие возможности

Большинство станков с ЧПУ могут нести множество инструментов для разных целей. Кроме того, у них есть сложное программное обеспечение, которое позволяет им работать с различными продуктами и сложными заготовками. Поэтому они обладают расширенными возможностями и совместимостью с заготовками разных размеров, форм и текстур.

Широкий спектр совместимых материалов

Операции механической обработки совместимы с большой базой материалов. Типичными примерами являются металл, пластик и композит.

Производственные процессы, альтернативные обработке на станках с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — универсальный процесс, широко применяемый в производстве деталей и изделий. Однако иногда это может быть не самый лучший метод. Вот несколько альтернативных методов, которые вы можете рассмотреть:

3D-печать

3D-печать — это процесс аддитивного производства, который включает плавление, осаждение и отверждение материала с использованием инструкций из CAD или цифровой 3D-модели. Как и обработка с ЧПУ, она автоматизирована. Однако, в отличие от обработки на станках с ЧПУ, он больше подходит для простых конструкций.

Литье под давлением

Литье под давлением — это процесс производства пластика, который включает в себя плавление и впрыскивание материала в подготовленную форму и затвердевание. Он работает с использованием того же механизма, что и другие производственные процессы, такие как выдувное формование, многослойное формование и формование со вставками. Это важная часть массового производства продукции.

Литье под давлением

Литье под давлением похоже на литье под давлением. Однако он подходит для таких металлов, как алюминий. Он включает в себя расплавление металла и заливку его в подготовленную форму. Метод впрыска может быть низким или высоким, в зависимости от качества продукта.

Краткая история станков с ЧПУ

До эпохи электроники конструкторы создавали детали вручную или с помощью машин с ручным управлением. Производственные процессы, используемые на этом этапе, ограничены точностью, прецизионностью, пригодностью для сложных изделий и, самое главное, массовым производством изделий. В результате были проведены исследования и разработки по внедрению новых производственных процессов.

Первое знакомство с числовым программным управлением произошло, когда Джон Т. Парсонс в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом разработал машины с числовым программным управлением, которые частично производились в ВВС США в 1940-х годах. Эти машины позволяют производителям управлять набором инструментов с помощью инструкций с перфокарт. Тем не менее, им все еще не хватает полной автоматизации. Следовательно, они использовались в присутствии операторов.

С изобретением более быстрых компьютеров станки с ЧПУ начали использовать цифровые коды вместо перфокарт для управления станками. Обработка с ЧПУ позволяет производить детали быстрее и точнее, чем предыдущая система обработки.

Заключение

Обработка с ЧПУ является широко распространенным набором процессов в производстве деталей и изделий благодаря своей точности, прецизионности и допускам. Таким образом, дизайнеры и производители могут легко создавать продукты различной сложности.

Вы ищете высококачественные детали с ЧПУ? Затем воспользуйтесь услугами WayKen и получите доступ к качеству по конкурентоспособной цене.

Часто задаваемые вопросы

Что такое M-код и G-код?

С одной стороны, G-коды представляют собой набор кодов, которые указывают станку с ЧПУ, как двигаться. С другой стороны, M-код выполняет нережущие операции станка.

Каковы основные проблемы обработки на станках с ЧПУ?

Настройка не особенно проста при обработке с ЧПУ. Машинисты должны изменить файлы САПР на начальном этапе, чтобы внести небольшие коррективы в готовую продукцию. Кроме того, технический прогресс позволяет писать программы только опытному оператору.

В каких отраслях используется обработка с ЧПУ?

Обработка с ЧПУ находит применение во многих отраслях обрабатывающей промышленности. Распространенными отраслями, использующими этот производственный процесс, являются автомобильная, аэрокосмическая, военная, оборонная, морская и медицинская.

Какие термины используются при обработке с ЧПУ?

Общие термины в области обработки с ЧПУ включают:

-САПР:автоматизированное программное обеспечение
-CAM:автоматизированное производство
-CAE:автоматизированное проектирование
-DNC:распределенное числовое управление
-G-код:геометрические коды
-M-code:Разные машинные коды

Каковы тенденции в отрасли обработки с ЧПУ?

Тенденции в отрасли обработки с ЧПУ включают полную автоматизацию процедуры, добавление дополнительных осей к станкам с ЧПУ и разработку дополнительных функций для легкой настройки.