Освоение ЧПУ прототипирования: экспертные инсайты и практическое руководство

Прототипирование — один из основных этапов разработки продукта, так как оно помогает оценить внешний вид и функциональность дизайна. Выполнение этого процесса с использованием традиционных методов обработки дорого и трудоемко. Однако ЧПУ прототипирование делает возможным создание прототипов недорого и за относительно короткий период.

В этой статье мы обсудим прототипирование обработки и рассмотрим различные применения ЧПУ прототипирования, соображения и советы для процесса.

Ищете надежного производителя прототипов? WayKen оживит ваши идеи стоимость-эффективно и с быстрым оборотом.

Что такое прототипирование обработки?

Прототипирование обработки — процесс, используемый для быстрого создания прототипов с использованием станка с ЧПУ. Производственная партия обычно небольшая, нацеленная на обеспечение визуального и функционального представления конечного продукта. Другими словами, прототипирование обработки определяет, как цифровой дизайн превратится физически.

С прототипированием обработки становится легче для производителей выявлять дефекты дизайна и устранять их перед началом крупномасштабного производства. Устранение дефектов на этом этапе разработки продукта помогает сделать производство стоимость-эффективным.

Почему ЧПУ обработка хороша для процессов прототипирования?

Несколько причин делают ЧПУ обработку идеальным процессом для прототипирования. Во-первых, этот процесс предлагает высокий уровень точности и точности благодаря использованию компьютерных контролов, контролирующих движение заготовки и режущего инструмента. Эти компьютерные контролы учитывают каждый угол вашего дизайна, гарантируя, что сгенерированный прототип — его реплика.

Другая причина, почему ЧПУ хорошо для прототипирования — его скорость. Это довольно отличается от процессов, как литье под давлением, где производитель и разработчик продукта должны ждать несколько месяцев для готовности допусков и форм.

С ЧПУ системой прототипирование начинается с создания 3D CAD модели конечного продукта и конвертации ее в CAM файлы. CAM файлы содержат G-код, который контролирует движение станка с ЧПУ во время процесса создания прототипа.

Разные операции ЧПУ прототипирования

Существуют разные операции ЧПУ прототипирования, доступные производителям. Конкретная операция, выбранная для дизайна, часто зависит от нескольких факторов, включая спецификацию дизайна и используемые материалы.

Ниже приведены распространенные операции ЧПУ прототипирования.

Фрезерование

Эта операция включает создание прототипа с помощью фрезерного станка. ЧПУ фрезерование — субтрактивный процесс, так как станок режет материалы с заготовки для создания ЧПУ фрезерованного прототипа различной геометрии. Фрезерный станок обладает многоточечными режущими инструментами, при чем каждая режущая точка делает острые резы различной формы и длины на заготовке, пока он вращается.

Глубина и тип реза, сделанного на заготовке, и оси, используемые станком, зависят от сложности дизайна. Для более высокой точности реза фрезерный станок также обладает дополнительными осями, улучшающими его движение.

Токарная обработка

Этот процесс включает изготовление прототипов с использованием токарного станка с токарным инструментом. Этот инструмент идеален для использования в изготовлении детализированных прототипов, а также конечных продуктов с цилиндрическими особенностями. Токарный режущий инструмент неподвижен в этой операции обработки, пока заготовка вращается близко к нему.

В отличие от фрезерного станка, токарный станок создает цилиндрические детали, используя односрезиненный режущий инструмент для удаления материалов с прутка. ЧПУ токарная обработка идеальна для создания линейных особенностей на внешней стороне прототипа, а также пазов, резьб и конусов на его внутренних краях.

Многоосевая обработка

Это более универсальная операция быстрого прототипирования, идеальная для изготовления прототипов со сложными спецификациями, так как она учитывает больше осей, чем обычные операции. Здесь есть 4-осевые, 5-осевые и до 9-осевых станков. Также, чем больше число осей, учитываемых станком, тем выше его способность обеспечивать жесткие допуски и сложные обрабатываемые детали.

Преимущества ЧПУ обработки для прототипов

Что касается выбора ЧПУ процесса для ваших прототипов, вот некоторые преимущества изготовления прототипов через ЧПУ обработку.

1. Высокая точность и точность

ЧПУ обработка облегчает производство прототипов с высокой точностью, допусками и точностью. Эта точность и точность обусловлены компьютерным контролем, наложенным на движение режущих инструментов.

Поскольку процесс обработки точен и точен, ошибки или дефекты в изготовленном прототипе обычно исходят из самого дизайна.

2. Стоимость-эффективность

ЧПУ для быстрого прототипирования происходит в единичных или малых партиях, так что производитель может оценить продукт визуально и функционально. Малосерийное производство — аварийная защита, защищающая производителя или разработчика продукта от финансовой катастрофы. Если производитель находит дефект во время оценки, убыток был бы минимальным по сравнению с обнаружением дефекта после полноценного производства.

3. Последовательность и повторяемость

ЧПУ прототипирование имеет высокую степень повторяемости. Другими словами, использование того же процесса и дизайна, использованных в производстве определенного готового продукта, произведет реплику этого продукта.

Кроме того, ЧПУ прототипирующие станки последовательны и предлагают точные копии оригинального дизайна независимо от того, сколько копий производится. Это довольно отличается от других процессов прототипирования, как литье под давлением, где после нескольких повторений форма депрессирует, вызывая минимальные изменения в дизайне.

4. Материальная универсальность

Пока есть предел количества материалов, с которыми производственные и обрабатывающие процессы, как 3D печать и литье под давлением, могут работать, ЧПУ прототипирование предлагает больше универсальности. С ЧПУ прототипированием становится возможным обрабатывать различные материалы, от пластиков и дерева до самых прочных металлических прототипов.

Варианты материалов, которые вы можете использовать с ЧПУ прототипированием, включают пластики: PS, LDPE, HDPE, PC, PP, PMMA, POM, PAGF, PCGF, ABS и Тефлон.

Металлы и металлические сплавы, идеальные для ЧПУ прототипирования, включают алюминий, сталь, нержавеющую сталь, магний, титан, цинк, медь, бронзу и латунь.

5. Процесс, экономящий время

Изготовление прототипов с использованием ЧПУ — процесс, экономящий время, так как он не требует производства форм и других предпосылок. Также модификация дизайнов быстра, так как производителю нужно модифицировать CAD и CAM файлы и произвести прототип снова с использованием станка с ЧПУ.

Ограничения прототипирования с ЧПУ обработкой

Прототипирование с ЧПУ обработкой остается одним из лучших способов производства прототипов, но все еще есть ограничения использования этого процесса. Ниже приведены некоторые из этих ограничений:

1. Геометрические ограничения

Одно главное ограничение ЧПУ прототипирования — его неспособность работать с внутренними геометриями. Это в основном потому, что станок работает только снаружи.

Другими словами, было бы трудно сгенерировать прототипы, имеющие внутренние компоненты, используя ЧПУ прототипирование. Чтобы сделать прототипы с внутренними компонентами, лучше использовать аддитивные производственные процессы, как 3D печать, которые работают изнутри наружу, так как они лучше в производстве внутренних геометрий.

2. Техническая экспертиза

Проектирование CAD файла и генерация CAM файла из него требует технического ноу-хау. Кроме того, наладка и работа станка с ЧПУ требуют некоторой экспертизы. ЧПУ прототипирование требует знания процедур тестирования, инновационных подходов, опыта и творческого видения.

Кроме того, не каждый производитель, предпринимающий ЧПУ обработку, может делать ЧПУ прототипы без обучения. Именно поэтому часто рекомендуется аутсорсить работы по ЧПУ прототипированию экспертам, как WayKen, с многолетним опытом в индустрии прототипирования.

3. Субтрактивный производственный процесс и отходы материалов

ЧПУ обработка удаляет материалы с заготовки во время прототипирования или производственного процесса, делая его субтрактивным производственным процессом. Следовательно, увеличение количества использованного материала во время производственного процесса увеличивает материальные затраты.

Также, поскольку маловероятно, что прототип будет идеальным с первой попытки, это добавляет к отходам материалов и связанной стоимости. Кроме того, поскольку мало вероятности продать малую партию прототипов, даже если они соответствуют всем техническим требованиям, это все равно считается отходами материалов.

4. Дороже 3D печати

Материальные затраты, понесенные во время ЧПУ прототипирования, делают процесс намного дороже SLS 3D печати. Также, с прототипированием, фокус часто на детали, а не на оптимизации затрат, поэтому цены иногда небесно высоки.

Однако цена часто стоит того, так как точность и точность прототипа выше, а диапазон материалов шире.

Применения ЧПУ прототипирования

ЧПУ прототипирование — один процесс прототипирования с широкой приемлемостью во всех отраслях. Однако некоторые отрасли используют этот процесс больше других; вот некоторые из этих отраслей.

Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность требует деталей и моделей с высокой точностью и жесткими допусками. Эти детали часто варьируются от тормозов и шестерен до компонентов подвески и даже колес. Все эти детали требуют ультра-жестких допусков для обеспечения безопасности автомобилей.

Эта отрасль делает эти прототипы и монтирует их в автомобили, чтобы убедиться, что они подходят и функционируют правильно перед массовым производством. Без ЧПУ прототипирования было бы сложно разрабатывать автомобильные прототипы, последовательно соответствующие желаемым спецификациям.

Медицинская промышленность

Эта отрасль нуждается в деталях и оборудовании с микроскопической точностью и точностью. Медицинская промышленность также наслаждается универсальностью в выборе материалов, предлагаемой ЧПУ прототипированием с требованиями для деталей из металла и пластиков.

Кроме того, с прогрессом в медицинской технологии есть потребности в протезах, биопсийных трубках, хирургических ножниц, держателях имплантов и т.д., деталях, требующих самых жестких допусков. ЧПУ процесс обработки предоставляет этой отрасли высококачественные функциональные прототипы с высокой точностью и точностью.

Авиакосмическая промышленность

Эта отрасль использует ЧПУ прототипирование технологию для двух основных целей. Во-первых, для разработки деталей с высокой степенью точности и точности. Другая причина — тестировать производительность этих деталей и других инноваций в авиакосмической отрасли для их функциональности, гарантируя, что эти детали не провалятся, когда самолет в воздухе. Авиационные детали, часто сделанные с использованием ЧПУ прототипирования, включают коллекторы, втулки, аэродинамические профили и т.д.

Военная промышленность

Отдел исследований и разработок (R&D) в основном использует эту технологию в военной отрасли. Военные R&D используют ЧПУ прототипирование для производства боевых машин, самолетов и других деталей. Они полагаются на этот процесс, так как он облегчает быструю производству деталей независимо от твердости используемого материала.

Соображения и советы для ЧПУ прототипирования

ЧПУ прототипирование — надежный метод, используемый производителями для обеспечения того, что детали соответствуют требованиям и точности перед массовым производством. Хотите ЧПУ прототипировать свой дизайн? Вот несколько советов для вас.

Уменьшите сложность прототипа

Пока сложный дизайн может звучать как хорошая идея, обычно это не так. Одна вещь для заметки о ЧПУ прототипировании: чем выше сложность, тем выше стоимость ЧПУ обработки. Помимо стоимости, это занимает долгое время для наладки станка для дизайна, требующего нескольких углов и подрезов, следовательно, увеличивая время разработки.

Так что сложный дизайн увеличивает стоимость разработки вашего продукта и ваше время выхода на рынок, увеличивая время разработки.

Используйте стандартные допуски

Стандартные допуски часто лучшая практика, пришедшая после лет работы с определенным материалом. Достижение более жестких допусков может требовать специализированных режущих инструментов и дополнительных приспособлений, что повлияет на стоимость производства. Часто лучше позволить опытным инженерам, работающим над вашим дизайном, решить, какой уровень допуска был бы идеален для вашего прототипа продукта.

Учитывайте геометрию инструмента при проектировании

Рассмотрите осевые характеристики режущих инструментов или обрабатываемой детали во время прототипирования ЧПУ обработки, так как процессы обработки работают в вращающемся режиме. Большинство режущих инструментов имеют ограниченные длины резания и круглые. Следовательно, геометрия инструмента будет влиять на все режущие операции.

Используйте опытного производителя ЧПУ прототипов

Более существенно, вы должны сотрудничать с опытным специалистом по ЧПУ прототипированию. Поскольку они могут фокусироваться на оптимизации процессов для создания высококачественных прототипов. Специалист также учитывает геометрические ограничения процесса обработки, необходимого для производства желаемого дизайна прототипа. Без опытного производителя прототипов было бы трудно получить выгоды от разработки прототипов с использованием ЧПУ обработки.

Сравнение ЧПУ обработанных прототипов и прототипов литья под давлением

Пока оба эти прототипа обеспечивают визуальное представление конечного продукта, они довольно отличаются друг от друга. Вот сравнение между обоими типами прототипов.

Допуск детали

Прототипы литья под давлением имеют допуск детали в диапазоне от ±0,1 до 0,7 мм. Низкий уровень допуска, полученный с прототипами литья под давлением, обусловлен усадкой после литья.

С другой стороны, ЧПУ станочные прототипы имеют очень высокий уровень допуска ±0,01 мм, свидетельство точности и точности процесса обработки.

Материал прототипа

Прототипы литья под давлением обычно пластики или эластомеры. Это из-за производственного процесса, требующего расплавленных материалов в форму для формирования прототипов. Напротив, ЧПУ обработанные прототипы могут быть деревом, пластиком или металлом, в зависимости от материала, выбранного производителем.

Качество поверхности

Хотя процесс литья под давлением точен, произведенные прототипы могут иметь незначительные дефекты, как деформация, впадины, линейки течения, швы, вакуумные выстрелы, короткие заполнения и струйки. Эти дефекты негативно влияют на внешний вид прототипов литья под давлением.

С другой стороны, ЧПУ обработанные прототипы имеют лучшую шероховатость поверхности благодаря обширному оснащению, используемому в процессе.

Сравнение ЧПУ прототипирования и 3D печати

Пока оба процесса прототипирования, они довольно отличаются друг от друга как в методе, так и в предоставляемом решении. Также у обоих процессов свои сильные стороны, слабости и идеальные сценарии. Однако для этой статьи вот сравнение между обоими процессами:

Потребление материала

По сравнению с ЧПУ прототипированием, материальные отходы 3D печати довольно низки. Это потому, что 3D печать использует только необходимый материал во время производственного процесса. С другой стороны, ЧПУ обработка вырезает излишки материалов из блока для достижения желаемой формы.

Стоимость прототипирования

ЧПУ процессы дороже 3D печати. Разница в цене обусловлена количеством аксессуаров, которые станок с ЧПУ требует для оптимальной работы. Эти аксессуары варьируются от приспособлений и режущих инструментов до систем подачи режущей жидкости.

Также высокая стоимость приобретения ЧПУ прототипирующего станка влияет на стоимость прототипов, произведенных через процесс обработки, делая их значительно дороже.

Поддерживаемые материалы

ЧПУ обработка поддерживает материалы от дерева и пластика до металлов и сплавов. 3D печать, с другой стороны, обычно поддерживает термопластики из-за их легкости нагрева и переформирования.

Допуск и прочность детали

ЧПУ станки имеют допуск ±0,01 мм, в то время как передовой 3D печать технологии, как DMLS (Прямая металлазерная спекание), имеют уровень допуска ±0,1 мм. Также ЧПУ прототипирующие станки производят детали, которые прочнее, чем те, что произведены 3D печатью.

WayKen предлагает услуги ЧПУ для быстрого прототипирования

Передовая технология WayKen и более 20 лет экспертизы ЧПУ прототипирования позволяют нам производить ваши CAD модели оптимально. Мы предоставляем экспертные комплексные ЧПУ услуги обработки от точного прототипирования до полных производственных запусков.

Мы можем создавать высококачественные прототипы независимо от отрасли, придерживающейся желаемой спецификации, благодаря нашему богатому производственному опыту. Просто загрузите ваши CAD файлы, чтобы получить DFM и котировку.

ЧАВО

Каковы материалы для ЧПУ прототипов?

Материалы для ЧПУ прототипов — Металлы: бронза, цинк, магний, титан, медь, латунь, нержавеющая сталь и алюминий.

Акрил, ABS, PP, нейлон, PC, Тефлон, HDPE, LDPE и PVC — примеры пластиковых материалов, отличных для ЧПУ прототипирования.

Есть ли лучшие варианты для прототипирования, чем ЧПУ прототипирование?

ЧПУ прототипирование — один из ваших лучших вариантов, если вы хотите высокодолговечный прототип. Однако материал для задачи, насколько структурно надежным вы хотите прототип, и несколько других критериев сыграют значительную роль в вашем решении выбрать процессы прототипирования.

Какие факторы влияют на стоимость ЧПУ прототипирования?

Факторы, влияющие на стоимость ЧПУ прототипирования, включают сложность дизайна, допуски и выбор материала. Другие факторы включают тип используемого станка с ЧПУ и выбранный вариант шероховатости поверхности.