W produkcji krótkoseryjnej trudno wskazać lepszą technologię niż obróbka CNC.Oferuje wszechstronne połączenie zalet, w tym wysoką wydajność, dokładność i powtarzalność, szeroki wybór materiałów i łatwość obsługi.Chociaż prawie każdą obrabiarkę można sterować numerycznie, obróbka komputerowo sterowana numerycznie zazwyczaj odnosi się do wieloosiowego frezowania i toczenia.
Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak obróbka CNC jest wykorzystywana do obróbki niestandardowej, produkcji niskoseryjnej i prototypowania, strona Engineering.com rozmawiała z Wayken Rapid Manufacturing, firmą zajmującą się produkcją prototypów na zamówienie z siedzibą w Shenzhen, na temat materiałów, technologii, zastosowań i działania obrabiarek CNC .
Jeśli chodzi o materiały, jeśli są one dostępne w arkuszach, płytach lub prętach, istnieje duże prawdopodobieństwo, że uda się je obrobić.Spośród setek stopów metali i polimerów tworzyw sztucznych, które można poddać obróbce, aluminium i tworzywa konstrukcyjne są najczęściej stosowane w obróbce prototypów.Części z tworzyw sztucznych przeznaczone do formowania w produkcji masowej są często obrabiane w fazie prototypu, aby uniknąć wysokich kosztów i czasu realizacji form.
Dostęp do szerokiej gamy materiałów jest szczególnie ważny podczas prototypowania.Ponieważ różne materiały mają różny koszt oraz różne właściwości mechaniczne i chemiczne, lepszym rozwiązaniem może być wycięcie prototypu z tańszego materiału niż planowany produkt końcowy lub inny materiał może pomóc zoptymalizować wytrzymałość, sztywność lub wagę części w odniesieniu do jego projektu.W niektórych przypadkach alternatywny materiał prototypu może pozwolić na specyficzny proces wykończenia lub może być trwalszy niż część produkcyjna, aby ułatwić testowanie.
Możliwe jest również odwrotne rozwiązanie, w którym tanie materiały towarowe zastępują żywice konstrukcyjne i wysokowydajne stopy metali, gdy prototyp jest używany do prostych zastosowań funkcjonalnych, takich jak sprawdzanie dopasowania lub budowanie makiet.
Chociaż tworzywa sztuczne zostały opracowane do obróbki metali, można je z powodzeniem obrabiać przy odpowiedniej wiedzy i sprzęcie.Zarówno tworzywa termoplastyczne, jak i termoutwardzalne nadają się do obróbki mechanicznej i są bardzo opłacalne w porównaniu z formami wtryskowymi o krótkich seriach do części prototypowych.
W porównaniu z metalami większość tworzyw termoplastycznych, takich jak PE, PP lub PS, topi się lub pali, jeśli są obrabiane z posuwami i prędkościami typowymi dla obróbki metali.Powszechnie stosowane są wyższe prędkości skrawania i niższe wartości posuwu, a parametry narzędzia skrawającego, takie jak kąt natarcia, mają kluczowe znaczenie.Kontrola ciepła w skrawaniu jest niezbędna, ale w przeciwieństwie do metali chłodziwo zwykle nie jest wtryskiwane do skrawania w celu schłodzenia.Do usuwania wiórów można używać sprężonego powietrza.
Tworzywa termoplastyczne, zwłaszcza gatunki towarowe bez wypełniaczy, odkształcają się elastycznie pod wpływem siły skrawania, co utrudnia osiągnięcie wysokiej dokładności i utrzymanie wąskich tolerancji, zwłaszcza w przypadku drobnych elementów i szczegółów.Oświetlenie i soczewki samochodowe są szczególnie trudne.
Dzięki ponad 20-letniemu doświadczeniu w obróbce tworzyw sztucznych CNC Wayken specjalizuje się w prototypach optycznych, takich jak soczewki samochodowe, światłowody i reflektory.Podczas obróbki przezroczystych tworzyw sztucznych, takich jak poliwęglan i akryl, osiągnięcie wysokiego wykończenia powierzchni podczas obróbki może ograniczyć lub wyeliminować operacje przetwarzania, takie jak szlifowanie i polerowanie.Obróbka mikrodokładna przy użyciu obróbki diamentem jednopunktowym (SPDM) może zapewnić dokładność mniejszą niż 200 nm i poprawić chropowatość powierzchni mniejszą niż 10 nm.
Chociaż narzędzia skrawające z węglików spiekanych są powszechnie stosowane do obróbki twardszych materiałów, takich jak stal, znalezienie odpowiedniej geometrii narzędzia do cięcia aluminium w narzędziach węglikowych może być trudne.Z tego powodu często stosuje się narzędzia skrawające ze stali szybkotnącej (HSS).
Obróbka aluminium CNC jest jednym z najbardziej typowych wyborów materiałowych.W porównaniu z tworzywami sztucznymi, aluminium tnie się z dużymi posuwami i prędkościami i można je ciąć na sucho lub z użyciem chłodziwa.Przygotowując się do cięcia, należy zwrócić uwagę na gatunek aluminium.Na przykład bardzo popularne są gatunki 6000, które zawierają magnez i krzem.Stopy te zapewniają lepszą urabialność w porównaniu na przykład do gatunków 7000, które zawierają cynk jako główny składnik stopowy i mają wyższą wytrzymałość i udarność.
Ważne jest również, aby zwrócić uwagę na oznaczenie stanu materiału wyjściowego z aluminium.Oznaczenia te wskazują na przykład obróbkę cieplną lub utwardzanie przez odkształcenie, jakim został poddany materiał i które mogą mieć wpływ na wydajność podczas obróbki i użytkowania końcowego.
Obróbka CNC pięcioosiowa jest droższa i bardziej skomplikowana niż maszyny trójosiowe, ale zyskuje na popularności w przemyśle wytwórczym ze względu na kilka zalet technologicznych.Na przykład wycinanie części z elementami po obu stronach może być znacznie szybsze w przypadku maszyny 5-osiowej, ponieważ część można zamocować w taki sposób, że wrzeciono może dotrzeć do obu stron podczas tej samej operacji, podczas gdy w przypadku maszyny 3-osiowej część wymagałaby dwóch lub więcej konfiguracji.Obrabiarki 5-osiowe mogą również wytwarzać złożone geometrie i dokładne wykończenie powierzchni w celu precyzyjnej obróbki, ponieważ kąt narzędzia można dostosować do kształtu części.
Oprócz frezarek, tokarek i centrów tokarskich, maszyny EDM i inne narzędzia mogą być sterowane CNC.Na przykład powszechne są centra frezarskie i tokarskie CNC, a także elektroerozja drutowa i wgłębna.Dla dostawcy usług produkcyjnych elastyczna konfiguracja obrabiarek i praktyki obróbki mogą zwiększyć wydajność i obniżyć koszty obróbki.Elastyczność to jedna z głównych zalet 5-osiowego centrum obróbczego, a w połączeniu z wysoką ceną zakupu maszyn, warsztat jest bardzo zachęcany, aby w miarę możliwości utrzymywać je w ruchu 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.
Obróbka precyzyjna odnosi się do operacji obróbki skrawaniem zapewniających tolerancje w granicach ±0,05 mm, co ma szerokie zastosowanie w produkcji samochodów, urządzeń medycznych i części lotniczych.
Typowym zastosowaniem obróbki mikrodokładnej jest obróbka diamentowa jednopunktowa (SPDM lub SPDT).Główną zaletą obróbki diamentowej są części obrobione na zamówienie o rygorystycznych wymaganiach dotyczących obróbki: dokładność kształtu poniżej 200 nm oraz poprawa chropowatości powierzchni poniżej 10 nm.Podczas produkcji prototypów optycznych, takich jak przezroczyste części z tworzywa sztucznego lub odblaskowe części metalowe, ważnym czynnikiem jest wykończenie powierzchni w formach.Obróbka diamentowa to jeden ze sposobów uzyskania wysoce precyzyjnej i dobrze wykończonej powierzchni podczas obróbki, szczególnie w przypadku PMMA, PC i stopów aluminium.Dostawcy specjalizujący się w obróbce elementów optycznych z tworzyw sztucznych są wysoce wyspecjalizowani, ale oferują usługi, które mogą radykalnie obniżyć koszty w porównaniu z formami krótkoseryjnymi lub prototypowymi.
Oczywiście obróbka CNC jest szeroko stosowana we wszystkich gałęziach przemysłu do produkcji części końcowych i narzędzi z metalu i tworzyw sztucznych.Jednakże w produkcji masowej inne procesy, takie jak techniki formowania, odlewania lub tłoczenia, są często szybsze i tańsze niż obróbka skrawaniem, po tym jak początkowe koszty form i oprzyrządowania zamortyzują się na dużej liczbie części.
Obróbka CNC jest preferowanym procesem do produkcji prototypów z metali i tworzyw sztucznych ze względu na krótki czas realizacji w porównaniu z procesami takimi jak drukowanie 3D, odlewanie, formowanie lub techniki produkcyjne, które wymagają form, matryc i innych dodatkowych etapów.
Ta możliwość zamiany cyfrowego pliku CAD w część za pomocą jednego przycisku jest często reklamowana przez zwolenników druku 3D jako kluczowa zaleta drukowania 3D.Jednak w wielu przypadkach CNC jest również lepsze niż druk 3D.
Ukończenie każdego wolumenu części wydrukowanych w 3D może zająć kilka godzin, podczas gdy obróbka CNC zajmuje kilka minut.
Druk 3D buduje części warstwami, co może skutkować anizotropową wytrzymałością części w porównaniu z częścią obrobioną wykonaną z jednego kawałka materiału.
Węższy zakres materiałów dostępnych do druku 3D może ograniczać funkcjonalność drukowanego prototypu, natomiast prototyp obrobiony maszynowo może być wykonany z tego samego materiału, co finalna część.Prototypy obrabiane CNC można wykorzystać w materiałach projektowych do użytku końcowego, aby spełnić wymagania weryfikacji funkcjonalnej i inżynieryjnej prototypów.
Elementy drukowane w 3D, takie jak otwory, otwory gwintowane, powierzchnie współpracujące i wykończenie powierzchni, wymagają obróbki końcowej, zwykle poprzez obróbkę skrawaniem.
Chociaż druk 3D jako technologia produkcyjna zapewnia zalety, dzisiejsze obrabiarki CNC zapewniają wiele takich samych zalet, bez pewnych wad.
Szybkie w obsłudze maszyny CNC mogą być używane w sposób ciągły, 24 godziny na dobę.Dzięki temu obróbka CNC jest ekonomiczna w przypadku krótkich serii części produkcyjnych, które wymagają szerokiego zakresu operacji.
Aby dowiedzieć się więcej na temat obróbki CNC prototypów i produkcji krótkoseryjnej, skontaktuj się z Wayken lub poproś o wycenę za pośrednictwem ich strony internetowej.
Prawa autorskie © 2019 Engineering.com, Inc. Wszelkie prawa zastrzeżone.Rejestracja lub korzystanie z tej witryny oznacza akceptację naszej Polityki prywatności.
Czas publikacji: 30 listopada 2019 r