Сравнение процессов обработки с ЧПУ:комплексное руководство по выбору правильного метода

Должен ли компонент быть точен или фрезерован? Достаточно ли 3-осевой обработки или проект требует 5-осевой обработки? Хорошо, неправильный выбор процесса обработки на станке с ЧПУ может привести к дорогостоящим задержкам, допускам или чрезмерным расходам. В этом сравнении процессов обработки с ЧПУ мы опишем каждый основной метод вместе с кратким обзором в ясной и практичной форме. 

Надеемся, что это поможет принять экономически эффективные и адаптированные к специфике проекта решения. Итак, приступим!

Обзор производственного процесса с ЧПУ

«Процессы обработки с ЧПУ относятся к набору производственных процессов, которые включают удаление материала из детали для придания ей определенной формы».

Каждый из этих процессов управляется с помощью компьютера, который помогает перемещать инструменты с высокой точностью. Именно по этой причине ЧПУ означает компьютерное числовое управление. В отличие от 3D-печати, это субтрактивный метод производства, то есть используется больше материала, чем необходимо изначально, а излишки постепенно удаляются, чтобы выявить желаемую форму. 

Что ж, этот метод широко распространен, особенно в таких отраслях, как производство, благодаря своей исключительной точности и последовательности.

Почему существует так много разных типов процессов?

Этот вопрос приходит в голову многочисленным специалистам в области дизайна и инженерии. Ответ довольно прост:каждый компонент индивидуален. У некоторых могут быть отверстия и изгибы, а у других может потребоваться гладкая поверхность или острые края. Поэтому не существует единого подхода, который можно было бы использовать для всех форм, размеров и материалов. 

Для удовлетворения всех этих требований возникли различные процессы. Каждый из них предназначен для конкретной задачи, будь то резка металлических блоков, придание формы цилиндрам или обработка поверхности.

В этом блоге мы объясним различные типы процессов, чтобы вы могли лучше их понять. Для начала давайте кратко рассмотрим каждый из них.

Процессы, основанные на фрезеровании

При фрезеровании с ЧПУ заготовка остается неподвижной, в то время как режущий инструмент вращается и извлекает материал, как если бы он снимал слои. Этот подход оптимален для компонентов, имеющих плоские поверхности, прорези или карманы. 

Этот процесс часто используется для проектирования и других инженерных компонентов, для которых требуются отверстия, углы и сложные трехмерные формы. Что ж, фрезерование с ЧПУ — это точный и гибкий процесс, который работает с металлами и пластиками.

Пошаговые процессы

Токарная обработка с ЧПУ работает немного по-другому. В этом случае заготовка может вращаться, а инструмент остается неподвижным. Инструмент осуществляет режущие операции по поверхности заготовки. 

Поэтому он идеально подходит для производства круглых или цилиндрических компонентов, таких как стержни, трубы и валы. Вообще говоря, точение более распространено, чем фрезерование, и особенно полезно, когда компоненты требуют симметрии относительно осевой линии, и выполняется немного быстрее, чем фрезерование.

Процессы изготовления отверстий

Есть несколько вариантов добавления отверстий. Вращающееся сверло обычно выполняет худшее и самое простое сверление с ЧПУ. Для повышения точности и улучшения качества поверхности отверстия можно также растачивать и рассверливать. 

Растачивание увеличивает размер отверстия, одновременно улучшая его положение, а рассверливание придает последний штрих заданному размеру и сверхгладкой поверхности. Хорошо, эти процессы часто выполняются в сочетании, чтобы повысить общую эффективность частей.

Другие методы ЧПУ

Помимо наиболее распространенных, упомянутых выше, существуют и другие категории производственных процессов с ЧПУ, которые заслуживают внимания. 

• Шлифование — это процесс окончательной обработки или сглаживания поверхности с помощью прялки. 
• Электроэрозионная обработка, или электроэрозионная обработка, — это еще один процесс, в котором для эрозии твердых металлов используются электрические искры. 

Эти методы незаменимы, когда требуются сложные детали или высококачественная отделка, выходящие за рамки возможностей обычных инструментов.

Каждый метод имеет определенные функции, которые необходимо выполнить при обработке на станках с ЧПУ. Некоторые методы лучше подходят для плоских форм, другие — для круглых форм или сложных деталей. Вот почему знание этих различных типов процессов обработки с ЧПУ имеет решающее значение для подготовки к проекту. Это помогает избежать ошибок, позволяя выбрать правильный инструмент для выполнения задачи.

[Основное сравнение] Прямое сравнение:углубленное сравнение основных процессов с ЧПУ

Хорошо! Теперь, в этом разделе, мы проанализируем различия между процессами обработки на станках с ЧПУ, их принцип, плюсы и минусы, приложения и многое другое. Оставайтесь на связи!

Фрезеровка с ЧПУ или токарная обработка

Фрезерование на станке с ЧПУ или фрезерование? Давайте разберемся сейчас! Фрезерование с ЧПУ и токарная обработка с ЧПУ — два основных процесса субтрактивного производства на станках с ЧПУ. Оба процесса удаляют материал из твердой заготовки, но механика их движения различается. При фрезеровании используются вращающийся инструмент и фиксированная заготовка, а при точении заготовка вращается относительно неподвижного инструмента.

Основное отличие

В каком из двух процессов вращается инструмент или деталь? Это ключевое различие.

• При фрезеровании с ЧПУ режущий инструмент — это деталь, которая вращается, пока заготовка неподвижна.
• При токарной обработке на станке с ЧПУ заготовка вращается, а режущий инструмент неподвижен.

Подходящие детали

• Фрезерование лучше всего подходит для квадратных, плоских или неправильных деталей со сложными элементами.
• Токарная обработка идеально подходит для цилиндрических, круглых и вращающихся деталей.

Как это работает

При фрезеровании с ЧПУ вращающийся режущий инструмент перемещается по неподвижной заготовке по осям X, Y и Z, удаляя материал и формируя сложные контуры.

При токарной обработке с ЧПУ заготовка закрепляется в патроне и вращается с высокой скоростью вращения. Статический инструмент перемещается по поверхности, формируя цилиндрические элементы.

Преимущества фрезерования с ЧПУ

+ Расширенные возможности точности: Фрезерный станок — один из лучших вариантов при работе со сложными и многогранными деталями, к которым предъявляются высокие требования точности.

+ Универсальность материалов: Способен работать со сложными материалами, такими как сталь, титан, алюминий и даже конструкционные пластики.

+ Многофункциональные возможности: Выполняет различные операции, такие как сверление, прорезание пазов, контурная обработка и чистовая обработка поверхности, за одну установку.

Недостатки фрезерования с ЧПУ

– Неэффективность времени для круглых деталей: Это не лучший подход для вращающихся или цилиндрических компонентов, поскольку эффективность использования времени и ресурсов низкая.

– Ускоренный износ инструмента: Оборудование может изнашиваться быстрее из-за увеличения контакта с поверхностью при многоосной резке, особенно при работе с более твердыми металлами.

– Высокая начальная подготовка: Требуется детальное CAM-программирование и настройка для сложных деталей.

Преимущества токарной обработки с ЧПУ

+ Быстро и эффективно для круглых компонентов: Эффективен для быстрого и точного создания симметричных компонентов, таких как валы, стержни и втулки.

+ Снижение эксплуатационных расходов: Токарные центры дешевле и быстрее подходят для массового производства цилиндрических деталей.

Недостатки токарной обработки с ЧПУ

– Ограничение цилиндрической поверхности: Неэффективно для плоских, угловатых и других сложных форм.

– Ограниченный набор инструментов: Инструментальная обработка, по сравнению с фрезерной, содержит меньше разновидностей и вариантов.

– Ограниченный доступ к инструментам: Стандартные токарные инструменты могут не обеспечивать обработку определенной геометрии.

Подходящие применения фрезерования с ЧПУ

• Аэрокосмические компоненты: ЧПУ помогает изготавливать кронштейны, крепления и элементы конструкции с высокими допусками.

• Корпус для медицинского оборудования: Корпус и структурные компоненты имеют решающее значение для медицинского оборудования и должны быть изготовлены с высокой точностью.

• Изготовление штампов и пресс-форм: Они полезны для обработки полостей, основ пресс-форм и прецизионных вставок.

Подходящие применения токарной обработки с ЧПУ

• Производство деталей валов и осей: Создает длинные, однородные цилиндрические валы и оси одинакового диаметра.

• Трубы и детали с резьбой: Лучше всего подходит для внутренних и внешних резьбовых отверстий и конических поверхностей.

• Автомобильные роторы и ступицы: Обычно производится для таких деталей, как автомобильные тормоза и ступицы колес.

Функция
Фрезерование с ЧПУ
Токарная обработка с ЧПУ Тип движения Вращающийся инструмент, фиксированная частьВращающаяся деталь, фиксированный инструментИдеальные формы Плоские и сложные трехмерные деталиЦилиндрические и симметричныеКонфигурация осей От 3 до 5 осейОбычно 2 осиВремя настройки Длительная настройкаБыстрая настройкаСкорость раундов МедленнееНамного быстрееГибкость дизайна HighОграничено круглыми функциями

3-осевая и 5-осевая обработка с ЧПУ:от базового к продвинутому

3-осевая и 5-осевая обработка являются типами фрезерования с ЧПУ, но они различаются вращением инструмента и заготовки. 

При 3-осевой обработке инструмент перемещается по 3 линейным осям:X, Y и Z, при этом заготовка неподвижна. При 5-осевой обработке инструмент или стол также может наклоняться или вращаться, обеспечивая дополнительные 2 градуса перемещения — таким образом, всего 5 градусов перемещения.

Принцип работы

При 3-осевой обработке инструмент расположен вертикально и движется только в линейном направлении, чего можно достичь только за счет вращения. Заготовка неподвижна, а это значит, что без изменения положения можно изготовить лишь ограниченный объем геометрии.

Что касается 5-осевой обработки, она обеспечивает доступ к заготовке практически под любым углом, поскольку инструмент или рабочий стол могут наклоняться и вращаться. Это сводит к минимуму количество настроек и облегчает доступ к труднодоступным поверхностям.

Преимущества 3-осевой обработки

+ Снижение затрат на обслуживание: 5-осевые станки дороже в настройке и обслуживании.

+ Действует для базовых деталей: Хорошо справляется с плоскими задачами, такими как сверление, обработка карманов или торцовка.

+ Большая доступность: Часто встречается в небольших цехах с ЧПУ и других мастерских из-за простой конструкции.

изображение

Рисунок № 5. 3-осевая обработка с ЧПУ

Недостатки 3-осевой обработки

– Увеличение времени и ошибок: Детали необходимо перемещать, что увеличивает вероятность ошибок и ошибок из-за нескольких настроек.

– Низкая точность: Большая вероятность снижения точности при выполнении сложных работ из-за замедления производства из-за ручного перемещения и увеличения количества смен инструментов.

– Неэффективно для глубоких полостей: Большая вероятность снижения точности, поскольку станку требуются более длинные инструменты и увеличивается вибрация.

Плюсы 5-осевой обработки

+ Уменьшение количества настроек: Большая вероятность сокращения времени обработки, поскольку заготовки постоянно перемещаются, а не зажимаются.

+ Улучшенное снижение износа: Изношенные инструменты менее чувствительны к оптимальным углам, что увеличивает оставшийся срок службы инструментов.

+ Улучшение качества поверхности: Обеспечивает более гладкую обработку контурных поверхностей.

Недостатки 5-осевой обработки

– Высокие первоначальные инвестиции: Требуются дорогие машины, современное программное обеспечение, обученный персонал и сложное оборудование.

– Сложное программирование: Квалифицированные CAM-разработчики и расширенное моделирование необходимы для предотвращения столкновений и повреждения продукта.

– Не всегда необходимо: Простые детали, которые можно изготовить с помощью 3-осевой обработки, не оправдывают затраты и сложность этой установки.

3-осевая обработка:подходящие области применения

• Плоские пластины и корпуса: Лучше всего подходит для плоской обработки монтажных пластин и крышек корпуса.

• Основы пресс-форм: Используется для черновой обработки полостей и чистовой обработки плоских поверхностей в инструментальной промышленности и штамповочной промышленности.

• Гравировка и вывески: Часто используется для гравировки логотипов и фигур на металлических и пластиковых листах.

• Основные промышленные детали: Подходит для таких деталей, как блоки, кронштейны и другие простые компоненты приспособлений.

5-осевая обработка:подходящие области применения

• Лопатки аэрокосмических турбин: Лучше всего подходит для компонентов с глубокими карманами и четкими контурами.

• Медицинские имплантаты: Используется в сложных компонентах, таких как тазобедренные суставы, стоматологические и ортопедические детали.

• Автомобильные детали: Помогает добиться оптимизированных и легких конструкций двигателей и деталей подвески.

Функция
3-осевая обработка
5-осевая обработка Степени свободы X, Y, ZX, Y, Z + A (поворот), B (наклон)Наилучший вариант Простая плоская геометрияСложные компоненты с несколькими поверхностямиВремя установки Длительность обработки сложных деталей. Минимальность благодаря обработке за один установПростота программирования EasyComplex и расширенныеСтоимость оборудования НижеВышеЧистота поверхности ХорошееОтличное качество благодаря оптимальным углам наклона инструмента

Фрезерование с ЧПУ или фрезерование

Фрезерование с ЧПУ и фрезерование с ЧПУ — это процессы, в которых используется вращающийся инструмент для резки и удаления материала. Хотя они имеют общую основу, машины, которые их выполняют, существенно различаются, в основном из-за материалов, с которыми они работают, требуемой точности и варианта использования.

Механизм работы

Фрезерный станок с ЧПУ имеет прочный корпус, в котором находится режущий инструмент, который может перемещаться в 3 или более линейных направлениях. Это позволяет формовать твердые материалы с высокой степенью точности.

Фрезерный станок с ЧПУ работает быстрее, чем фрезерный станок с ЧПУ, поскольку в нем используется более маневренный станок. Эта машина вращает резак на высоких оборотах, чтобы быстро разрезать мягкие материалы, такие как дерево и пенопласт. 

Преимущества фрезерования с ЧПУ

+ Повышенная устойчивость к ударам: Фрезерные станки с ЧПУ имеют прочный корпус. Это позволяет им лучше поглощать вибрационные удары. Таким образом, фрезерные станки с ЧПУ обеспечивают большую точность и надежность при работе с твердыми материалами.

+ Универсальность в обработке материалов: Способен обрабатывать твердые материалы, такие как металлы и сплавы (сталь, алюминий), конструкционные пластики, а также более мягкие конструкционные пластики.

+ Возможность поддерживать надежные процессы :сложные процессы, включая обработку карманов, сверление и контурную обработку, можно выполнить за одну установку.

Недостатки фрезерования с ЧПУ

– Снижение скорости: Твердые материалы и связанная с ними точность увеличивают время, необходимое для фрезерования с ЧПУ, по сравнению с другими технологиями.

– Увеличение расходов: Затраты на обслуживание и покупку фрезерных станков выше, чем у фрезерных станков, если сравнивать процессы обработки с ЧПУ. 

Преимущества фрезерования с ЧПУ

+ Высокая скорость резки: Фрезерование с ЧПУ особенно эффективно для более мягких материалов, таких как дерево, пластик и пенопласт, поскольку их можно быстро обрабатывать.

+ Низкая стоимость машины: Фрезерные станки с ЧПУ обычно более доступны по цене, поэтому их легко приобрести для новых или небольших мастерских и предприятий.

+ Упрощенная настройка: Легче установить и использовать для небольших работ, таких как установка и перемещение в рамках проектов.

Недостатки фрезерования с ЧПУ

– Менее точно: Фрезерные станки с ЧПУ менее точны из-за легкого веса рамы, что делает их непригодными для обработки сложных и точных деталей.

– Больше вибрации: Это особенно заметно при более глубоких и плотных разрезах.

– Уменьшение срока службы инструмента: Износ инструмента более выражен при высоких скоростях шпинделя и использовании твердых материалов, что приводит к сокращению срока службы инструмента.

Идеальное применение фрезерной обработки с ЧПУ

• Производство металлических компонентов: При производстве таких деталей, как компоненты двигателя, пресс-формы или механические корпуса, необходима точность их изготовления.

• Изготовление инструментов и штампов: Отлично подходит для изготовления нестандартных штампов и приспособлений для производственных установок.

• Аэрокосмическая и медицинская промышленность: Отлично подходит для компонентов, требующих строгой прочности и точных допусков.

Идеальное использование фрезерования с ЧПУ

• Проекты по деревообработке: Идеально подходит для создания мебели, деревянных вывесок, шкафов и декоративных панелей.

• Резка пенопласта и пластика: Обычно используется для резки упаковочного пенопласта, акриловых листов, плит ПВХ, а также пенопласта и материалов для вывесок.

• Композитная обрезка: Полезен в морской и автомобильной промышленности при изготовлении деталей из стекловолокна и углеродного волокна.

Функция
Фрезерование с ЧПУ
Маршрутизация с ЧПУ Жесткость машины HighLowОсновное отличие Создано для точной и твердой резки. Создано для быстрой обработки мягких материаловПодходящие материалы Металлы, твердые пластмассыДерево, мягкие пластмассы, пенопластСкорость резки МедленнееБыстрееУровень точности Очень высокийУмеренныйПрикладные отрасли Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, производство инструментовИзготовление знаков, мебель, упаковкаСтоимость и установка Дорогая, сложная установкаДоступная, простая установка

Трио проделывающих отверстия: Фрезерование с ЧПУ против сверления против скучного против развертывания

Сверление: Создание отверстия в твердом материале с помощью сверла называется сверлением. Это начальный этап процесса изготовления отверстий.

Скучно:  Хорошо, теперь давайте обсудим сверление с ЧПУ и растачивание. Растачивание — это процесс увеличения отверстия с помощью одноточечного режущего инструмента, который повышает его цилиндрическую точность.

Раскрытие: Теперь вы будете думать о сверлении с ЧПУ и развертывании. Хорошо, расширение — это последний этап процесса. Он сглаживает и увеличивает предварительно просверленное или расточенное отверстие, придавая ему определенный размер и гладкую поверхность.

Основное отличие

Сверление создает исходное отверстие, растачивание выравнивает и расширяет отверстие, а развертывание сглаживает отверстие до требуемых точных размеров и качества поверхности.

Плюсы бурения

+  Это быстро и экономично

+ Гибкость сверления для любых материалов

+ Идеально подходит для предшествующих операций

Минусы бурения

–  Его нельзя использовать, когда точность диаметра отверстия имеет решающее значение.

– Внутренние стены могут быть грубыми.

– Изгибы и изогнутые поверхности могут привести к изгибу сверл.

Плюсы скуки

+ Устраняет неровности и перекосы.

+ Лучшее выравнивание отверстия по повернутой оси.

+ Возможность создания отверстий разного размера при использовании одного и того же корпуса инструмента.

+ Отлично подходит для исправления дефектов просверленных отверстий.

Минусы скуки

– Невозможно создать дыру из ничего

– Время завершения дольше, чем бурение.

– Невозможно работать на высоких скоростях.

–

Плюсы развертывания

+ Созданные поверхности могут представлять собой поверхности отверстий внутрь с зеркалами.

+ Жесткий контроль размера отверстия с точностью до микронов.

+ Лучше всего подходит для больших объемов и точности отверстий.

Минусы расширения

– Без отверстия работать невозможно.

– Чувствителен к отклонению от выравнивания.

– Ограничения для одного инструмента заданным диаметром.

Функция
Бурение
Скучно
Раскрытие Основная цель Создание отверстийУвеличение и выравнивание отверстийОбработка отверстийТочность отверстий Низкая (типично ±0,1 мм) Средняя (типично ±0,05 мм) Высокая (типично ±0,01 мм)Чистота поверхности RoughImprovedСглаживание до зеркального Тип инструмента Спиральное сверлоОдноточечная расточная оправкаМноголезвийная разверткаМожет начать отверстие ДаНетНетСкорость удаления материала ВысокийСреднийНизкий

Как правильно выбрать процесс обработки с ЧПУ для вашего проекта

Прежде чем выбирать какой-либо процесс обработки с ЧПУ, важно понимать точные требования к изготовлению вашей детали. В этой простой блок-схеме показано, как за простые шаги выбрать процесс обработки на станке с ЧПУ.

Шаг 1. Оцените характеристики детали

Изучение контура — хорошее начало. Для деталей, которые в основном имеют цилиндрическую форму, хорошо подойдет точение на станке с ЧПУ. Сложные призматические детали со счетчиками или карманами лучше всего обрабатывать с помощью фрезерования на станке с ЧПУ. Для цилиндрических отверстий в зависимости от диаметра и отделки можно выполнить сверление, растачивание или развертывание.

Шаг 2. Классификация материалов

Мягкие материалы, такие как пластик или дерево, лучше всего обрабатывать с помощью фрезерования на станке с ЧПУ. Напротив, твердые металлы лучше фрезеровать или шлифовать. Кроме того, шлифовка лучше всего подходит для закаленных сталей и сверхгладких поверхностей.

Шаг 3. Отличные функции и возможности точности  

Если ваша конструкция включает жесткие допуски с жизненно важными посадками, например, для деталей аэрокосмической или медицинской промышленности, то их лучше всего решать с помощью фрезерования или шлифования. Для обеспечения общей точности также достаточно точения и фрезерования.

Шаг 4. Проверьте объем и стоимость производства

С точки зрения общего объема производства процессы токарной и фрезерной обработки достаточно эффективны при автоматическом выполнении. Детали, необходимые в единичных экземплярах или прототипах, можно быстро изготовить с помощью ручной обработки или фрезерования. Это зависит от типа материала.

Сводная таблица быстрого сравнения

Критерии
Фрезерование с ЧПУ
Токарная обработка с ЧПУ
5-осевой станок с ЧПУ
Бурение
Скучно
Раскрытие Геометрия детали Плоские, призматические, сложные трехмерные поверхностиЦилиндрические, концентрические элементыОчень сложные многогранные деталиПростые отверстияУвеличенные отверстияОкончательный размер отверстияПригодность материала Металлы, пластмассы, композитыМеталлы, пластмассыМеталлы, сплавы, композитыМеталлы, пластмассыМеталлыМеталлы, некоторые пластмассыПрецизионность ВысокаяОт средней до высокойСверхвысокаяСредняяВысокаяОчень высокаяЧистота поверхности От гладкого до очень хорошегоХорошееОтличноеОт грубого до хорошегоУлучшено по сравнению с сверлениемОтличноеДоступ к инструменту 3-осевой (некоторые ограничения)ОдноосныйМногоугольный, возможны подрезыТолько прямая линияТолько прямая линияТолько прямаяОбъем производства От низкой до среднейОт средней до высокойНизкая и средняяВысокаяСредняяСредняяСтоимость УмеренныйОт низкого до умеренногоВысокийНизкийModerateModerateТипичный вариант использования Корпуса, кронштейны, сложные поверхности Валы, втулки, круглые деталиАэрокосмические детали, медицинские имплантатыСоздание отверстийУточнение диаметра отверстияОкончательные размеры и точность поверхности

Все еще беспокоитесь о выборе подходящего процесса обработки с ЧПУ для вашего проекта? Просто загрузите свой чертеж САПР прямо сейчас, и инженеры RapidDirect проведут бесплатную оценку процесса и мгновенно предоставят ценовое предложение. Это гарантирует, что ваша деталь будет изготовлена точно, пунктуально и с минимальными затратами.

Кроме того, мы предлагаем механическую обработку с ЧПУ, фрезерную обработку с ЧПУ, токарную обработку с ЧПУ, 5-осевую обработку с ЧПУ, услуги точной обработки и многое другое. Итак, когда все решения доступны на одной надежной платформе, вам больше не о чем беспокоиться. Просто свяжитесь с RapidDirect прямо сейчас!

5) Вывод:не существует «лучшего» процесса, есть только наиболее подходящий вариант

Хорошо! Итак, мы увидели, что каждый метод точной обработки имеет свои преимущества и недостатки. И выбор может быть сделан только в соответствии с типом требований проекта. Хорошо, мы постарались предоставить вам различные сравнения процессов обработки с ЧПУ, профессиональные советы и четко определенную структуру для поддержки вашего выбора. Поэтому используйте его, чтобы уверенно выбрать лучший процесс обработки для вашего следующего компонента. Удачи!