5 тенденций обработки с ЧПУ, на которые стоит обратить внимание в 2021 году

Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) — субтрактивный производственный процесс, в котором используются компьютеризированные средства управления и станки для удаления слоев материала и изготовления требуемой детали, — является одной из наиболее часто используемых производственных технологий. Однако на самом деле он основан на технологии, разработанной в 18 веке.

В начале индустриализации в середине восемнадцатого века появились технологические предшественники обработки с ЧПУ. Однако только во время холодной войны технология была автоматизирована, а метод обработки с ЧПУ был полностью реализован. Наконец, в 1952 году Ричард Кегг разработал Cincinnati Milacron Hydrotel, который считается первым современным фрезерным станком с ЧПУ.

Технология фрезерования с ЧПУ продолжает развиваться и каждый год находит новые применения наряду с быстро развивающимися компьютерными и производственными технологиями. И в условиях сбоев, включая бум «умных» технологий и пандемию COVID-19 (и ее продолжающееся влияние на поведение потребителей), производители все чаще ищут способы повысить производительность и гибкость при одновременном сокращении затрат.

Эта задача требует широкого внедрения новых технологий, некоторые из которых, скорее всего, будут применяться во всей отрасли в следующем году. Эти пять тенденций не за горами и почти наверняка определят направление обработки с ЧПУ в 2021 году.

1. Больше осей для большей экономии

Традиционные станки с ЧПУ обеспечивают линейное движение по трем осям. В то время как многие станки теперь включают подвижную станину, 3-осевой фрезерный центр остается неподвижным, когда движется сам фрез. Как правило, на 3-осевом станке станина перемещается линейно по двум осям, а шпиндель перемещается вверх и вниз по третьей оси. 4-осевые станки обеспечивают более точную резку за счет включения оси вращения.

Как правило, поворотный механизм четвертой оси устанавливается на стол станка, а деталь устанавливается на лицевую сторону поворотного механизма четвертой оси. Это делает 4-осевые станки подходящими для производства медицинских устройств и деталей сложной геометрии.

Наконец, 5-осевые станки представляют собой вершину возможностей фрезерования. Эти станки позволяют выполнять микрообработку и способны производить чрезвычайно детализированные разрезы на непревзойденных скоростях. Они состоят из трех линейных осей и двух вращательных степеней свободы. Хотя 4- и 5-осевые станки с ЧПУ доступны на рынке уже несколько лет, они только недавно стали финансово доступными для многих производителей.

Более того, устаревшие станки с ЧПУ можно дооснастить дополнительными осями; добавив цапфу, которая обеспечивает больший наклон и вращение, 3-осевой станок может легко стать 5-осевым станком. Это расширяет возможности машины, позволяя выполнять больше операций с меньшим количеством настроек.

Учитывая, что каждая настройка требует дополнительных операций, материалов, времени и возможности ошибки, меньшее количество настроек приводит непосредственно к экономии средств. В то же время распространение многоосевых станков повсеместно снижает цены на небольшие станки с ЧПУ, что делает фрезерование более доступным для небольших операций и любителей.

2. Универсальные решения для оснастки

Вакуумные приспособления или вакуумные пластины, которые используются для удержания объектов на месте, которые трудно закрепить или которые могут легко деформироваться, традиционно изготавливались на заказ для каждого проекта. В результате они были довольно дорогостоящими, и большинство производственных команд старались избегать их использования без крайней необходимости.

Однако введение универсальных оснований, таких как Pierson SmartVac и система удерживания Blue Photon UV, позволило настроить одну деталь для нескольких операций. В качестве готовой альтернативы нестандартным приспособлениям эти инструменты позволяют создавать определенные детали за небольшую часть того, что стоило бы раньше.

Компания Matrix Innovations создала аналогичное решение в виде универсальных мягких губок, которые также можно настраивать и использовать для повторных операций. Вместе вакуумные столы и многоразовые мягкие губки значительно удешевляют выполнение сложных проектов по обработке с ЧПУ.

3. Более широкое использование робототехники

Хотя роботы уже давно используются в станках с ЧПУ, только недавно коллаборативные роботы, или «коботы», получили широкое распространение. Коботы, в отличие от промышленных роботов, предназначены для совместной работы с людьми. Они запрограммированы на интуитивно понятную работу, и их можно даже обучить их предполагаемым действиям с помощью ручных движений.

Внедрение коботов быстро ускоряется благодаря достижениям в системах машинного зрения. Точно так же, как у автомобиля Tesla есть системы технического зрения, которые могут распознавать автомобили и пешеходов, системы технического зрения могут быть подключены к коботам, чтобы научить их видеть, распознавать, выбирать и размещать детали в механическом цеху.

Поскольку эти роботы требуют минимального программирования и обучения, они невероятно универсальны и редко требуют значительных временных затрат. Ожидается, что эта технология поможет повысить производительность труда работников, а также снизит затраты в долгосрочной перспективе за счет снижения вероятности человеческой ошибки. Кроме того, поскольку возможности машинного обучения все чаще встраиваются в роботизированные системы, некоторые эксперты предсказывают, что в ближайшем будущем коботы станут еще более эффективными помощниками на рабочем месте.

4. Прогресс в обучении персонала

Производители оборудования все чаще устанавливают средства просмотра 3D CAD на свои стандартные машинные платформы. Этот экран выступает в качестве основного визуального руководства по настройке и выполнению операции, и его можно даже настроить для включения видеороликов по устранению неполадок.

Интеграция этого программного обеспечения в обрабатывающее оборудование с ЧПУ поможет производителям не только улучшить обучение персонала, но и повысить эффективность и результативность существующих сотрудников. Более того, несмотря на то, что эта технология требует больших первоначальных затрат, в долгосрочной перспективе она, скорее всего, приведет к экономии средств за счет уменьшения числа ошибок оператора.

5. Достижения в программном обеспечении CAD/CAM

Всего за последние пять-десять лет CAD/CAM стали более демократичными. Программное обеспечение, которое когда-то было чрезмерно дорогим, теперь стало не только более доступным, но и более доступным, интуитивно понятным, удобным для пользователя и мощным. Это обновленное программное обеспечение CAD/CAM обеспечивает повышенную эффективность и точность, а также еще более инновационные рабочие процессы.

Более того, программное обеспечение CAD/CAM предлагает бесчисленное количество интеграций с машинными платформами, программным обеспечением для определения на основе моделей (MBD), системами трехмерного просмотра и многим другим. Эти интеграции снижают вероятность ошибки пользователя и повышают доступность программного обеспечения CAD/CAM.

Будущее станков с ЧПУ

Эти разработки в области обработки с ЧПУ обещают сделать технологию более доступной и надежной в 2021 году и далее. Более того, поскольку эти тенденции упрощают и удешевляют быстрое выполнение индивидуальных проектов, обработка с ЧПУ обеспечит большую гибкость, чем когда-либо прежде, что является ключевым конкурентным преимуществом, поскольку постоянно растущие ожидания потребителей подпитывают рост производства по запросу.

Для групп разработчиков, которые хотят воспользоваться последними разработками в области обработки с ЧПУ или улучшить свои существующие операции обработки с ЧПУ, нет лучшего партнера, чем Fast Radius. В Fast Radius наша цель — помочь клиентам достичь неизменно отличных результатов, а наша команда опытных инженеров и дизайнеров работает с каждым клиентом, чтобы обеспечить непревзойденную поддержку на каждом этапе процесса разработки продукта. Мы гарантируем, что каждый клиент будет доволен качеством, стоимостью и сроками изготовления своих деталей. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.

Подробнее об обработке на станках с ЧПУ, литье под давлением и других наших услугах можно узнать в ресурсном центре Fast Radius. Там вы также найдете профили различных производственных материалов и процессов.