В мелкосерийном производстве трудно назвать лучшую технологию, чем обработка на станках с ЧПУ.Он предлагает всестороннее сочетание преимуществ, включая высокую пропускную способность, точность и воспроизводимость, широкий выбор материалов и простоту использования.В то время как почти любой станок может управляться числовым программным управлением, обработка с числовым программным управлением обычно относится к многоосевому фрезерованию и точению.
Чтобы узнать больше о том, как обработка с ЧПУ используется для обработки на заказ, мелкосерийного производства и прототипирования, сайт engineering.com поговорил с Wayken Rapid Manufacturing, службой изготовления прототипов на заказ из Шэньчжэня, о материалах, технологиях, областях применения и работе станков с ЧПУ. .
Когда дело доходит до материалов, если речь идет о листах, плитах или прутках, скорее всего, вы сможете их обрабатывать.Среди сотен металлических сплавов и пластиковых полимеров, которые можно подвергать механической обработке, алюминий и конструкционные пластмассы чаще всего используются для обработки прототипов.Пластмассовые детали, предназначенные для формования в массовом производстве, часто обрабатываются на этапе прототипа, чтобы избежать высоких затрат и времени на изготовление 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 то, что планируется для конечного продукта, или другой материал может помочь оптимизировать прочность, жесткость или вес детали. по отношению к его конструкции.В некоторых случаях альтернативный материал для прототипа может позволить использовать определенный процесс отделки или сделать его более долговечным, чем серийная деталь, чтобы облегчить испытания.
Возможна и противоположная ситуация: недорогие товарные материалы заменяют инженерные смолы и высокоэффективные металлические сплавы, когда прототип используется для простых функциональных целей, таких как проверка посадки или создание макета.
Хотя пластмассы разработаны для металлообработки, их можно успешно обрабатывать при наличии соответствующих знаний и оборудования.Как термопласты, так и реактопласты поддаются механической обработке и очень экономичны по сравнению с пресс-формами для литья под давлением с малым тиражом для изготовления прототипов деталей.
По сравнению с металлами, большинство термопластов, таких как ПЭ, ПП или ПС, будут плавиться или гореть, если их обрабатывать с подачей и скоростью, характерными для металлообработки.Обычны более высокие скорости фрезы и более низкие скорости подачи, а параметры режущего инструмента, такие как передний угол, имеют решающее значение.Контроль тепла в разрезе имеет важное значение, но, в отличие от металлов, охлаждающая жидкость обычно не распыляется в разрез для охлаждения.Для удаления стружки можно использовать сжатый воздух.
Термопласты, особенно ненаполненные товарные сорта, упруго деформируются при приложении силы резания, что затрудняет достижение высокой точности и соблюдение жестких допусков, особенно для мелких деталей и деталей.Автомобильное освещение и линзы особенно сложны.
Обладая более чем 20-летним опытом обработки пластмасс с ЧПУ, Wayken специализируется на прототипах оптики, 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 операции обработки, такие 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.
В то время как твердосплавные режущие инструменты обычно используются для обработки более твердых материалов, таких как стали, может быть трудно найти правильную геометрию инструмента для резки алюминия в твердосплавных инструментах.По этой причине часто используются режущие инструменты из быстрорежущей стали (HSS).
Обработка алюминия с ЧПУ является одним из наиболее распространенных материалов.По сравнению с пластиком алюминий режется с большими подачами и скоростями, и его можно резать всухую или с охлаждающей жидкостью.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, с сплавами марки 7000, которые содержат цинк в качестве основного легирующего компонента, и обладают более высокой прочностью и ударной вязкостью.
Также важно отметить обозначение отпуска алюминиевого материала ложи.Эти обозначения указывают на термическую обработку или деформационное упрочнение, например, которым подвергался материал, и которые могут повлиять на характеристики во время механической обработки и конечного использования.
Пятиосевая обработка с ЧПУ является более сложной и сложной, чем трехосевые станки, но они получают все большее распространение в обрабатывающей промышленности благодаря ряду технологических преимуществ.Например, резка детали с элементами на обеих сторонах может быть намного быстрее на 5-осевом станке, поскольку деталь может быть закреплена таким образом, что шпиндель может достигать обеих сторон за одну и ту же операцию, тогда как на 3-осевом станке , деталь потребует двух или более установок.5-осевые станки также могут производить изделия со сложной геометрией и тонкой обработкой поверхности для прецизионной обработки, поскольку угол наклона инструмента может соответствовать форме детали.
Помимо фрезерных станков, токарных станков и токарных центров, электроэрозионные станки и другие инструменты могут управляться с ЧПУ.Например, широко распространены токарно-фрезерные станки с ЧПУ, а также электроэрозионная обработка проволоки и грузил.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 цех сильно заинтересован в том, чтобы он работал 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, если это возможно.
Прецизионная обработка относится к операциям механической обработки, которые обеспечивают допуски в пределах ± 0,05 мм, что широко применяется в производстве деталей для автомобилей, медицинского оборудования и аэрокосмической техники.
Типичным применением микроточной обработки является алмазная обработка в одной точке (SPDM или SPDT).Основное преимущество алмазной обработки заключается в изготовлении деталей по индивидуальному заказу со строгими требованиями к обработке: точность формы менее 200 нм, а также улучшение шероховатости поверхности менее 10 нм.При изготовлении оптических прототипов, таких как детали из прозрачного пластика или отражающего металла, важным фактором является чистота поверхности в формах.Алмазная обработка — это один из способов получения высокоточной и высококачественной поверхности во время механической обработки, особенно для сплавов ПММА, ПК и алюминия.Поставщики, которые специализируются на обработке оптических компонентов из пластмасс, являются узкоспециализированными, но предлагают услуги, которые могут значительно снизить затраты по сравнению с мелкосерийными формами или формами-прототипами.
Конечно, обработка с ЧПУ широко используется во всех производственных отраслях для производства металлических и пластиковых деталей и инструментов.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 инструменты амортизируются для большого количества деталей.
Обработка с ЧПУ является предпочтительным процессом для производства прототипов из металлов и пластмасс из-за быстрого времени обработки по сравнению с такими процессами, как 3D-печать, литье, литье или методы изготовления, для которых требуются формы, штампы и другие дополнительные этапы.
Сторонники 3D-печати часто рекламируют эту гибкость «нажатия кнопки» для превращения цифрового файла САПР в деталь как ключевое преимущество 3D-печати.Однако во многих случаях ЧПУ также предпочтительнее 3D-печати.
На изготовление каждого тома 3D-печатных деталей может уйти несколько часов, а обработка на станках с ЧПУ занимает минуты.
При 3D-печати детали строятся слоями, что может привести к анизотропной прочности детали по сравнению с обработанной деталью, изготовленной из одного куска материала.
Более узкий диапазон материалов, доступных для 3D-печати, может ограничивать функциональность напечатанного прототипа, в то время как обработанный прототип может быть изготовлен из того же материала, что и готовая деталь.Прототипы, изготовленные на станке с ЧПУ, могут использоваться в качестве конструкционных материалов для конечного использования, чтобы соответствовать функциональной проверке и инженерной проверке прототипов.
Элементы 3D-печати, такие как отверстия, резьбовые отверстия, сопрягаемые поверхности и отделка поверхности, требуют последующей обработки, обычно путем механической обработки.
В то время как 3D-печать дает преимущества как технология производства, сегодняшние станки с ЧПУ обладают многими из тех же преимуществ без определенных недостатков.
Быстрые станки с ЧПУ могут использоваться непрерывно, 24 часа в сутки.Это делает обработку на станках с ЧПУ экономичной для небольших серий производства деталей, требующих широкого спектра операций.
Чтобы узнать больше о CNC-обработке прототипов и мелкосерийном производстве, свяжитесь с Wayken или запросите расценки через их веб-сайт.
Copyright © 2019 engineering.com, Inc. Все права защищены.Регистрация или использование этого сайта означает принятие нашей Политики конфиденциальности.
Время публикации: 30 ноября 2019 г.