W produkcji krótkoseryjnej trudno wymienić lepszą technologię niż obróbka CNC.Oferuje wszechstronną mieszankę zalet, w tym wysoki potencjał przepustowości, dokładność i powtarzalność, szeroki wybór materiałów i łatwość użytkowania.Podczas gdy prawie każda obrabiarka może być sterowana numerycznie, obróbka komputerowa z kontrolą numeryczną zazwyczaj odnosi się do wieloosiowego frezowania i toczenia.
Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak obróbka CNC jest wykorzystywana do obróbki niestandardowej, produkcji małoseryjnej i prototypowania, engineering.com rozmawiał z Wayken Rapid Manufacturing, usługą produkcji prototypów niestandardowych z siedzibą w Shenzhen na temat materiałów, technologii, zastosowań i obsługi obrabiarek CNC .
Jeśli chodzi o materiały, jeśli są dostarczane w postaci arkuszy, płyt lub prętów, są szanse, że możesz je obrabiać.Wśród setek stopów metali i polimerów tworzyw sztucznych, które można obrabiać, aluminium i tworzywa konstrukcyjne są najczęściej stosowane w obróbce prototypowej.Części z tworzyw sztucznych przeznaczone do formowania w masowej produkcji są często obrabiane w fazie prototypu, aby uniknąć wysokich kosztów i czasu realizacji formy.
Dostęp do szerokiej gamy materiałów jest szczególnie ważny podczas prototypowania.Ponieważ różne materiały mają różne koszty oraz różne właściwości mechaniczne i chemiczne, może być preferowane wycięcie prototypu z materiału tańszego niż planowany na produkt końcowy lub inny materiał może pomóc zoptymalizować wytrzymałość, sztywność lub wagę części w stosunku do jego projektu.W niektórych przypadkach alternatywny materiał do prototypu może pozwolić na określony proces wykańczania lub być bardziej trwały niż część produkcyjna, aby ułatwić testowanie.
Możliwa jest również sytuacja odwrotna, ponieważ tanie, towarowe materiały zastępują żywice inżynieryjne i wysokowydajne stopy metali, gdy prototyp jest używany do prostych zastosowań funkcjonalnych, takich jak kontrola dopasowania lub budowa makiety.
Tworzywa sztuczne, choć opracowane do obróbki metali, mogą być z powodzeniem obrabiane przy użyciu odpowiedniej wiedzy i odpowiedniego sprzętu.Zarówno tworzywa termoplastyczne, jak i termoutwardzalne są podatne na obróbkę mechaniczną i są bardzo opłacalne w porównaniu do krótkoseryjnych form wtryskowych do części prototypowych.
W porównaniu z metalami większość tworzyw termoplastycznych, takich jak PE, PP lub PS, stopi się lub spali, jeśli będzie obrabiana z posuwami i prędkościami typowymi dla obróbki metali.Powszechne są wyższe prędkości skrawania i niższe posuwy, a parametry narzędzia skrawającego, takie jak kąt natarcia, mają kluczowe znaczenie.Kontrola ciepła w rzazie jest niezbędna, ale w przeciwieństwie do metali, chłodziwo nie jest zazwyczaj natryskiwane w cięcie w celu schłodzenia.Do usuwania wiórów można użyć sprężonego powietrza.
Tworzywa termoplastyczne, zwłaszcza niewypełnione gatunki towarowe, odkształcają się elastycznie pod wpływem siły skrawania, co utrudnia osiągnięcie wysokiej dokładności i utrzymanie wąskich tolerancji, zwłaszcza w przypadku drobnych cech i detali.Oświetlenie samochodowe i soczewki 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, uzyskanie wysokiego wykończenia powierzchni podczas obróbki może ograniczyć lub wyeliminować operacje przetwarzania, takie jak szlifowanie i polerowanie.Obróbka mikrodokładna przy użyciu jednopunktowej obróbki diamentowej (SPDM) może zapewnić dokładność poniżej 200 nm i poprawić chropowatość powierzchni poniżej 10 nm.
Chociaż narzędzia skrawające z węglików spiekanych są powszechnie używane do twardszych materiałów, takich jak stale, znalezienie odpowiedniej geometrii narzędzia do skrawania aluminium w narzędziach z węglików może być trudne.Z tego powodu często stosuje się narzędzia skrawające ze stali szybkotnącej (HSS).
Obróbka aluminium CNC jest jednym z najbardziej typowych wyborów materiałów.W porównaniu z tworzywami sztucznymi aluminium jest cięte z dużymi posuwami i prędkościami i może być cięte na sucho lub z chłodziwem.Ważne jest, aby podczas przygotowywania do cięcia zwrócić uwagę na gatunek aluminium.Na przykład 6000 gatunków jest bardzo powszechnych i zawiera magnez i krzem.Stopy te zapewniają lepszą urabialność w porównaniu na przykład z 7000 gatunkami, które zawierają cynk jako główny składnik stopowy i mają wyższą wytrzymałość i ciągliwość.
Ważne jest również, aby zwrócić uwagę na oznaczenie temperowania materiału aluminiowego.Oznaczenia te wskazują na przykład obróbkę termiczną lub umocnienie zgniotowe, które materiał został poddany i mogą mieć wpływ na wydajność podczas obróbki i użytkowania końcowego.
Obróbka CNC pięcioosiowa jest droższa niż maszyny trzyosiowe, ale zyskują na popularności w przemyśle wytwórczym ze względu na kilka zalet technologicznych.Na przykład cięcie części z cechami po obu stronach może być znacznie szybsze w przypadku maszyny 5-osiowej, ponieważ część można zamocować w taki sposób, że wrzeciono może osiągnąć obie strony w tej samej operacji, podczas gdy w przypadku maszyny 3-osiowej , część wymagałaby co najmniej dwóch konfiguracji.Maszyny 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, obrabiarki EDM i inne narzędzia mogą być sterowane CNC.Na przykład powszechnie stosowane są centra frezarskie i tokarskie CNC, a także elektrodrążarki drutowe i drążkowe.Dla dostawcy usług produkcyjnych elastyczna konfiguracja obrabiarek i praktyki obróbki mogą zwiększyć wydajność i obniżyć koszty obróbki.Elastyczność jest jedną z głównych zalet 5-osiowego centrum obróbkowego, a w połączeniu z wysoką ceną zakupu maszyn, warsztat jest bardzo zachęcany do pracy w trybie 24/7, jeśli to możliwe.
Obróbka precyzyjna odnosi się do operacji obróbki, które zapewniają tolerancje w zakresie ± 0,05 mm, co ma szerokie zastosowanie w produkcji samochodów, urządzeń medycznych i części lotniczych.
Typowym zastosowaniem obróbki mikrodokładnej jest jednopunktowa obróbka diamentowa (SPDM lub SPDT).Główną zaletą obróbki diamentowej jest to, że elementy obrabiane na zamówienie mają rygorystyczne wymagania dotyczące obróbki: dokładność kształtu poniżej 200 nm, a także poprawa chropowatości powierzchni poniżej 10 nm.W produkcji prototypów optycznych, takich jak przezroczyste plastikowe lub odblaskowe części metalowe, ważnym czynnikiem jest wykończenie powierzchni form.Obróbka diamentowa jest jednym ze sposobów uzyskania bardzo precyzyjnej powierzchni o wysokim wykończeniu podczas obróbki, zwłaszcza w przypadku PMMA, PC i stopów aluminium.Sprzedawcy specjalizujący się w obróbce elementów optycznych z tworzyw sztucznych są wysoce wyspecjalizowani, ale oferują usługi, które mogą znacznie obniżyć koszty w porównaniu z formami krótkoseryjnymi lub prototypowymi.
Oczywiście obróbka CNC jest szeroko stosowana we wszystkich gałęziach przemysłu wytwórczego do produkcji końcowych części metalowych i plastikowych oraz oprzyrządowania.Jednak 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 są amortyzowane przez dużą liczbę części.
Obróbka CNC jest preferowanym procesem produkcji prototypów z metali i tworzyw sztucznych ze względu na krótki czas toczenia w porównaniu z procesem takim jak drukowanie 3D, odlewanie, formowanie lub wytwarzanie, które wymagają form, matryc i innych dodatkowych etapów.
Zwolennicy druku 3D często zachwalają tę zwinność „naciskania przycisku” przekształcania cyfrowego pliku CAD w część jako kluczową zaletę drukowania 3D.Jednak w wielu przypadkach CNC jest również lepsze od drukowania 3D.
Wykonanie każdej objętości części drukowanej 3D może zająć kilka godzin, podczas gdy obróbka CNC zajmuje kilka minut.
Druk 3D buduje części w warstwach, co może skutkować anizotropową wytrzymałością części w porównaniu z częścią obrabianą maszynowo wykonaną z jednego kawałka materiału.
Węższy zakres materiałów dostępnych do druku 3D może ograniczać funkcjonalność drukowanego prototypu, podczas gdy obrabiany maszynowo prototyp może być wykonany z tego samego materiału co część końcowa.Prototypy obrabiane CNC mogą być wykorzystywane do końcowych materiałów projektowych, aby spełnić weryfikację funkcjonalną i weryfikację inżynieryjną prototypów.
Elementy drukowane w 3D, takie jak otwory, otwory gwintowane, powierzchnie współpracujące i wykończenie powierzchni, wymagają obróbki końcowej, zwykle poprzez obróbkę.
Podczas gdy drukowanie 3D zapewnia korzyści jako technologia produkcji, dzisiejsze obrabiarki CNC zapewniają wiele takich samych zalet bez pewnych wad.
Szybkie maszyny CNC mogą być używane w sposób ciągły, 24 godziny na dobę.To sprawia, że obróbka CNC jest ekonomiczna w przypadku krótkich serii części produkcyjnych, które wymagają szerokiego zakresu operacji.
Aby dowiedzieć się więcej na temat obróbki CNC dla prototypów i produkcji krótkoseryjnej, skontaktuj się z firmą Wayken lub poproś o wycenę za pośrednictwem ich strony internetowej.
Copyright © 2019 engineering.com, Inc. Wszelkie prawa zastrzeżone.Rejestracja na tej stronie lub korzystanie z niej oznacza akceptację naszej Polityki prywatności.
Czas publikacji: 30.11.2019