В сфере мелкосерийного производства трудно найти лучшую технологию, чем обработка на станках с ЧПУ.Он предлагает всестороннее сочетание преимуществ, включая высокий потенциал производительности, точность и повторяемость, широкий выбор материалов и простоту использования.Хотя почти любой станок может иметь числовое управление, обработка с числовым программным управлением обычно относится к многоосному фрезерованию и токарной обработке.
Чтобы узнать больше о том, как обработка с ЧПУ используется для индивидуальной обработки, мелкосерийного производства и прототипирования, сайт Engineering.com побеседовал с Wayken Rapid Manufacturing, шэньчжэньской службой по изготовлению индивидуальных прототипов, о материалах, технологиях, применении и работе станков с ЧПУ. .
Когда дело доходит до материалов, если они представлены в виде листов, пластин или стержней, скорее всего, вы сможете их обработать.Среди сотен металлических сплавов и пластиковых полимеров, которые можно обрабатывать, алюминий и конструкционные пластмассы наиболее распространены для обработки прототипов.Пластиковые детали, предназначенные для массового производства, часто обрабатываются на этапе прототипа, чтобы избежать высоких затрат и времени изготовления пресс-форм.
Доступ к широкому спектру материалов особенно важен при прототипировании.Поскольку разные материалы имеют разную стоимость и разные механические и химические свойства, может быть предпочтительнее вырезать прототип из более дешевого материала, чем тот, который запланирован для конечного продукта, или другой материал может помочь оптимизировать прочность, жесткость или вес детали. относительно его конструкции.В некоторых случаях альтернативный материал для прототипа может позволить выполнить определенный процесс отделки или быть более прочным, чем производственная деталь, чтобы облегчить тестирование.
Возможно и обратное: недорогие сырьевые материалы заменяют конструкционные смолы и высокоэффективные металлические сплавы, когда прототип используется для простых функциональных целей, таких как проверка соответствия или изготовление макета.
Несмотря на то, что пластмассы разработаны для металлообработки, их можно успешно обрабатывать при наличии соответствующих знаний и оборудования.И термопласты, и термореактивные материалы поддаются механической обработке и являются очень экономически эффективными по сравнению с литьевыми формами для небольших партий деталей прототипов.
По сравнению с металлами, большинство термопластов, таких как полиэтилен, полипропилен или полистирол, плавятся или горят, если их обрабатывать с подачами и скоростями, обычными для металлообработки.Распространены более высокие скорости фрезы и более низкие подачи, а параметры режущего инструмента, такие как передний угол, имеют решающее значение.Контроль тепла при резке имеет важное значение, но в отличие от металлов охлаждающая жидкость обычно не распыляется в разрез для охлаждения.Для очистки стружки можно использовать сжатый воздух.
Термопласты, особенно товарные сорта без наполнителей, упруго деформируются при приложении силы резания, что затрудняет достижение высокой точности и соблюдение жестких допусков, особенно для мелких деталей и деталей.Особенно сложно работать с автомобильным освещением и линзами.
Имея более чем 20-летний опыт обработки пластмасс на станках с ЧПУ, Wayken специализируется на оптических прототипах, таких как автомобильные линзы, световоды и отражатели.При обработке прозрачных пластиков, таких как поликарбонат и акрил, достижение высокого качества поверхности во время обработки может сократить или исключить такие операции обработки, как шлифовка и полировка.Микротонкая обработка с использованием одноточечной алмазной обработки (SPDM) может обеспечить точность менее 200 нм и улучшить шероховатость поверхности менее 10 нм.
Хотя твердосплавные режущие инструменты обычно используются для обработки более твердых материалов, таких как стали, может быть сложно найти правильную геометрию инструмента для резки алюминия в твердосплавных инструментах.По этой причине часто используются режущие инструменты из быстрорежущей стали (HSS).
Обработка алюминия на станке с ЧПУ является одним из наиболее типичных вариантов выбора материала.По сравнению с пластмассами, алюминий режется с большими подачами и скоростями, его можно резать всухую или с использованием СОЖ.При подготовке к резке важно учитывать марку алюминия.Например, марки 6000 очень распространены и содержат магний и кремний.Эти сплавы обеспечивают превосходную обрабатываемость по сравнению, например, со сплавами 7000, которые содержат цинк в качестве основного легирующего ингредиента, и имеют более высокую прочность и ударную вязкость.
Также важно обратить внимание на обозначение состояния материала алюминиевой заготовки.Эти обозначения указывают, например, на термическую обработку или деформационное упрочнение, которым подвергся материал, и могут повлиять на характеристики во время механической обработки и при конечном использовании.
Пятиосевая обработка с ЧПУ является более дорогой сложной, чем трехосные станки, но они получают все большее распространение в обрабатывающей промышленности благодаря ряду технологических преимуществ.Например, резка детали с элементами с обеих сторон может быть намного быстрее на 5-осном станке, поскольку деталь можно закрепить таким образом, что шпиндель может достигать обеих сторон за одну операцию, тогда как на 3-осном станке , для этой детали потребуется две или более настроек.5-осевые станки также могут производить изделия сложной геометрии и прецизионную обработку поверхности для точной обработки, поскольку угол инструмента может соответствовать форме детали.
Помимо фрез, токарных станков и токарных центров, электроэрозионные станки и другие инструменты могут управляться ЧПУ.Например, широко распространены фрезерно-токарные центры с ЧПУ, а также электроэрозионная обработка проволоки и грузила.Для поставщика производственных услуг гибкая конфигурация станка и методы обработки могут повысить эффективность и снизить затраты на обработку.Гибкость является одним из основных преимуществ 5-осевого обрабатывающего центра, и в сочетании с высокой закупочной ценой станков у цеха есть большой стимул поддерживать его работу 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, если это возможно.
Прецизионная обработка относится к операциям механической обработки, обеспечивающим допуски в пределах ± 0,05 мм, что широко применяется в производстве автомобилей, медицинского оборудования и аэрокосмических деталей.
Типичным применением микротонкой обработки является одноточечная алмазная обработка (SPDM или SPDT).Основным преимуществом алмазной обработки являются детали, изготовленные по индивидуальному заказу со строгими требованиями к обработке: точность формы менее 200 нм, а также улучшение шероховатости поверхности менее 10 нм.При производстве оптических прототипов, таких как детали из прозрачного пластика или отражающего металла, важным фактором является обработка поверхности в формах.Алмазная обработка — это один из способов получения высокоточной и высококачественной поверхности во время обработки, особенно для ПММА, ПК и алюминиевых сплавов.Поставщики, специализирующиеся на обработке оптических компонентов из пластмасс, являются узкоспециализированными, но предлагают услуги, которые могут значительно снизить затраты по сравнению с формами мелкосерийного производства или формования прототипов.
Конечно, обработка с ЧПУ широко используется во всех обрабатывающих отраслях для производства металлических и пластиковых деталей и инструментов для конечного использования.Однако в массовом производстве другие процессы, такие как формование, литье или штамповка, часто выполняются быстрее и дешевле, чем механическая обработка, после того как первоначальные затраты на формы и оснастку амортизируются по большому количеству деталей.
Механическая обработка с ЧПУ является предпочтительным процессом изготовления прототипов из металлов и пластмасс из-за ее быстрого времени обработки по сравнению с такими процессами, как 3D-печать, литье, формование или методы изготовления, которые требуют форм, штампов и других дополнительных этапов.
Эту возможность «нажатия кнопки» превратить цифровой файл САПР в деталь часто рекламируют сторонники 3D-печати как ключевое преимущество 3D-печати.Однако во многих случаях ЧПУ предпочтительнее 3D-печати.
Изготовление каждого объема 3D-печатных деталей может занять несколько часов, а обработка на станке с ЧПУ занимает несколько минут.
При 3D-печати детали создаются слоями, что может привести к анизотропной прочности детали по сравнению с деталью, обработанной механической обработкой, изготовленной из одного куска материала.
Более узкий диапазон материалов, доступных для 3D-печати, может ограничить функциональность напечатанного прототипа, в то время как обработанный прототип может быть изготовлен из того же материала, что и конечная деталь.Прототипы, обработанные на станках с ЧПУ, могут использоваться в качестве конструкционных материалов для конечного использования для обеспечения функциональной и инженерной проверки прототипов.
3D-печатные элементы, такие как отверстия, резьбовые отверстия, сопрягаемые поверхности и обработка поверхности, требуют последующей обработки, обычно посредством механической обработки.
Хотя 3D-печать как производственная технология дает преимущества, современные станки с ЧПУ обеспечивают многие из тех же преимуществ без определенных недостатков.
Быстрооборачиваемые станки с ЧПУ могут использоваться непрерывно, 24 часа в сутки.Это делает обработку на станках с ЧПУ экономичной при производстве небольших тиражей деталей, требующих широкого спектра операций.
Чтобы узнать больше об обработке прототипов и мелкосерийном производстве на станках с ЧПУ, свяжитесь с Wayken или запросите ценовое предложение на их веб-сайте.
Copyright © 2019 Engineering.com, Inc. Все права защищены.Регистрация или использование этого сайта означает согласие с нашей Политикой конфиденциальности.
Время публикации: 30 ноября 2019 г.