Выбор правильной ЧПУ-обработки для вашего проекта

Есть доказательства, что обработка использовалась для изготовления предметов еще несколько сотен лет до н.э., но ЧПУ-обработка (CNC), как мы ее знаем, началась в 18 веке, когда пар использовался для автоматизации производственных процессов. В конце 1940-х исследователи MIT разработали первые программируемые системы обработки, используя перфокарты (также называемые технологией числового управления) для направления движения машин. Бум цифровых вычислений середины 20 века революционизировал производственную сферу, в конечном счете приводя к передовым роботизированным ЧПУ-машинам сегодня.

ЧПУ-обработка позволяет производителям делать высокоточные детали последовательного качества из практически любого материала, включая металлы, пластмассы, композиты, пену и даже дерево. Потому что ЧПУ-обработка высоко автоматизирована, она предлагает производителям экономичный способ выполнения как кастомных уникальных проектов, так и среднеобъемных производственных запусков.

В этой статье мы проведем вас через разные виды ЧПУ-обработки, а также какие типы лучше подходят для конкретных деталей и применений.

Как работает ЧПУ-обработка

В то время как аддитивные процессы вроде 3D-печати создают детали с нуля, ЧПУ-обработка — вычитающая, означая, что она работает в обратном порядке, постепенно удаляя материал из твердого блока — называемого «заготовкой» или «рабочей деталью» — для изготовления готового продукта. ЧПУ-машины направляются через цифровые дизайнерские файлы, которые переводятся в инструкции о том, как устройство должно резать заготовку.

Использование компьютеров для автоматизации и контроля процесса обработки обеспечивает невероятный буст производительности производителю. Потому что множественные ЧПУ-машины могут использовать один и тот же дизайнерский файл для выполнения одной и той же серии резов на множественных единообразных заготовках, они могут создавать детали намного быстрее, чем их человеческие аналоги.

Высоковоспроизводимый производственный процесс, ЧПУ-обработка сыграла фундаментальную роль в производственном секторе и во многом отвечает за возможность возникновения быстрого прототипирования. До существования перфоленты и технологии числового управления детали должны были обрабатываться вручную. Это неминуемо создавало большие погрешности в конечных прототипных продуктах, особенно когда машины использовались для крупномасштабного ручного производства. ЧПУ-обработка трансформировала производство, вводя большую эффективность в процесс, обеспечивая быстрое прототипирование и крупномасштабное производство с единообразным качеством и скоростью.

Современная ЧПУ-обработка — универсальный производственный процесс, дающий высокоточные детали, делая его полезным для создания широкого спектра продуктов по ряду отраслей. Это включает все от автомобильных шасси и самолетных двигателей до садовых инструментов и хирургического оборудования.

Типы ЧПУ-машин

Есть два типа ЧПУ-машин: 3-осевые и многоосевые.

3-осевая обработка

3-осевая обработка включает процессы ЧПУ-фрезерования и ЧПУ-точения, оба из которых включают перемещение режущего устройства по трем линейным осям, пока заготовка резается (три оси: влево-вправо, назад-вперед, вверх-вниз).

С ЧПУ-фрезеровальной машиной заготовка удерживается неподвижной, пока режущие инструменты или сверла вращаются на высокой скорости для удаления материала, результатом чего являются высокоточные детали. Машины легки в программировании и эксплуатации, и могут использоваться для создания большинства деталей с простыми геометрическими дизайнами.

Однако, потому что режущие инструменты и сверла могут двигаться только по трем осям, определенные дизайны или области заготовки могут быть трудными для завершения или достижения. Вращение заготовки часто может быть обходным путем, но множественные вращения за деталь в процессе фрезерования могут быстро увеличивать производственные затраты.

ЧПУ-точной процесс, с другой стороны, включает прикрепление заготовки к вращающемуся шпинделе и использование токарного станка для формирования детали. Токарные станки могут производить детали быстрее и при более низких затратах, чем ЧПУ-фрезеровальные машины, особенно когда используются для больших производственных запусков, но их первичное ограничение в том, что они могут использоваться только для изготовления деталей, которые являются вращательно симметричными. Это включает детали такие как винты, миски и ножки стульев.

Многоосевая обработка

Семейство многоосевой ЧПУ-обработки включает три процесса: индексное 5-осевое ЧПУ-фрезерование, непрерывное 5-осевое ЧПУ-фрезерование и фрезерово-точную обработку с живым инструментом.

По сравнению с 3-осевой обработкой, многоосевые процессы обеспечивают большую свободу движения во время процессов фрезерования и точения. В 3-осевых процессах либо заготовка, либо режущий инструмент вращается (но не оба), тогда как 5-осевые процессы позволяют обоим вращаться и двигаться по трем линейным осям. Хотя это открывает возможности для создания более сложных деталей, многоосевые машины дороже и требуют специализированных машин и операторов.

Индексное 5-осевое ЧПУ-фрезерование иногда называют 3+2 ЧПУ-фрезерованием из-за того, что во время процесса обработки режущий инструмент движется только по трем линейным осям, пока заготовка имеет две вращательные степени свободы. Первичное преимущество 5-осевого фрезерования в том, что заготовки больше не нужно вручную репозиционировать между операциями, позволяя создавать детали со сложными геометриями быстрее и с большей точностью.

Непрерывные 5-осевые ЧПУ-фрезеровальные станки позволяют и режущему инструменту, и заготовке вращаться и двигаться одновременно во время каждой операции. Это позволяет производителям создавать изощренные геометрии с гладкими «органическими» поверхностями, которые не могут быть реплицированы с сравнимой точностью с использованием других форм технологии. В общем, это самая дорогая форма ЧПУ-обработки за деталь.

Фрезерово-точные ЧПУ-центры комбинируют элементы ЧПУ-токарных станков с фрезеровальными инструментами. Заготовка прикреплена к шпинделю, который может и вращаться как токарный станок, или удерживать заготовку неподвижной под специфическими углами (подобно тому, как функционирует 5-осевая ЧПУ-фрезеровальная машина). Это сочетание высокой производительности с геометрической универсальностью производства делает этот процесс идеальным для создания деталей вроде центрифугальных компрессоров и распредвалов, имеющих относительно слабые вращательные симметрии.

Универсальное и экономичное производственное решение

Хотя все процессы ЧПУ-обработки позволяют производителям создавать последовательно точные детали из разного рода материалов, количество осей разных машин поддается созданию определенных видов деталей. Например, те с более простыми дизайнами могут быть сделаны быстро и доступно с 3-осевыми системами, в то время как 5-осевые машины хорошо позиционированы для создания геометрически сложных деталей с увеличенной скоростью и точностью.

Fast Radius — универсальная цифровая производственная мастерская, предлагающая лучшие в классе возможности ЧПУ-обработки вместе с полным набором других производственных услуг. Наша команда инженеров готова помочь нашим клиентам на каждой фазе производственного процесса, от дизайна и прототипирования до массового производства и доставки. Если вы готовы начать планирование заказа — или если вы просто любопытны о том, как мы работаем и что предлагаем — свяжитесь с нами сегодня.

Посетите наш ресурсный центр для большей информации о нашем спектре производственных услуг и производственных материалов — включая ABS, поликарбонат, алюминий, латунь и нержавеющую сталь.

Готовы сделать ваши детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости