Co to jest obróbka CNC?

Co to jest obróbka CNC?

CNC 101: Termin CNC oznacza „komputerowe sterowanie numeryczne” iDefinicja obróbki CNC polega na tym, że jest to subtraktywny proces produkcyjny, w którym zazwyczaj wykorzystuje się skomputeryzowane sterowanie i obrabiarki do usuwania warstw materiału z półwyrobu – zwanego półfabrykatem lub przedmiotem obrabianym – i wytwarza część zaprojektowaną na zamówienie. Proces ten jest odpowiedni dla szerokiej gamy materiałów, w tym metali,tworzywa sztuczne, drewno,szkło, pianki i kompozytów i znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, takich jakduża obróbka CNC, obróbka części i prototypów dla telekomunikacji orazobróbka CNC części lotniczych, które wymagają węższych tolerancji niż inne branże. Należy pamiętać, że istnieje różnica pomiędzy definicją obróbki CNC a definicją maszyny CNC — jedna to proces, a druga to maszyna. Maszyna CNC (czasami błędnie nazywana maszyną C i C) to programowalna maszyna, która jest w stanie samodzielnie wykonywać operacje obróbki CNC.

Obróbka CNC jako proces produkcyjny i usługa jest dostępna na całym świecie. Możesz łatwo znaleźćUsługi obróbki CNC na terenie Europya także w Azji, Ameryce Północnej i na całym świecie.

Subtraktywne procesy produkcyjne, takie jakObróbka CNC, są często przedstawiane w przeciwieństwie doprocesy wytwarzania przyrostowego, takie jak druk 3D lub formatywne procesy produkcyjne, takie jakformowanie wtryskowe cieczy . Podczas gdy procesy subtraktywne usuwają warstwy materiału z przedmiotu obrabianego w celu wytworzenia niestandardowych kształtów i projektów, procesy addytywne łączą warstwy materiału w celu uzyskania pożądanej formy, a procesy formowania odkształcają i przemieszczają materiał podstawowy do pożądanego kształtu. Zautomatyzowany charakter obróbki CNC umożliwia produkcję wysokiej precyzji i dokładności, prostych części oraz opłacalności przy realizacji jednorazowych i średnionakładowych serii produkcyjnych. Jednakże, choć obróbka CNC wykazuje pewną przewagę nad innymi procesami produkcyjnymi, stopień złożoności i zawiłości osiągalny w przypadku projektowania części oraz opłacalność wytwarzania skomplikowanych części jest ograniczona.

Chociaż każdy rodzaj procesu produkcyjnego ma swoje zalety i wady, w tym artykule skupiono się na procesie obróbki CNC, opisując podstawy procesu oraz różne komponenty i oprzyrządowanie maszyny CNC. Dodatkowo w tym artykule omówiono różne operacje mechanicznej obróbki CNC i przedstawiono alternatywy dlaProces obróbki CNC.

Przegląd procesu obróbki CNC

Ewoluuje od procesu obróbki sterowanej numerycznie (NC).w którym wykorzystywano karty z taśmą dziurkowaną, obróbka CNC jest procesem produkcyjnym, który wykorzystujeskomputeryzowane sterowanie do obsługi maszyn i narzędzi skrawających oraz manipulowania nimi w celu kształtowania materiału podstawowego – np. metalu, plastiku, drewna, pianki, kompozytu itp. – w niestandardowe części i projekty. Chociaż proces obróbki CNC oferuje różne możliwości i operacje, podstawowe zasady procesu pozostają w dużej mierze takie same we wszystkich przypadkach. Podstawowy proces obróbki CNC obejmuje następujące etapy:

• Projektowanie modelu CAD
• Konwersja pliku CAD do programu CNC
• Przygotowanie maszyny CNC
• Wykonanie operacji obróbki

• Projekt modelu CAD

  Proces obróbki CNC rozpoczyna się od stworzenia projektu CAD wektora 2D lub części bryłowej 3D albo we własnym zakresie, albo przezFirma świadcząca usługi projektowania CAD/CAM.Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD).umożliwia projektantom i producentom stworzenie modelu lub wizualizacji ich części i produktów wraz z niezbędnymi specyfikacjami technicznymi, takimi jak wymiary i geometria, do wytworzenia części lub produktu.

  Projekty części obrabianych CNC są ograniczone możliwościami (lub niemożliwościami) maszyny CNC i oprzyrządowania. Na przykład większość obrabiarek CNC ma kształt cylindryczny, dlatego geometrie części możliwe w procesie obróbki CNC są ograniczone, ponieważ oprzyrządowanie tworzy zakrzywione sekcje narożne. Ponadto właściwości obrabianego materiału, konstrukcja oprzyrządowania i możliwości mocowania maszyny dodatkowo ograniczają możliwości projektowe, takie jak minimalna grubość części, maksymalny rozmiar części oraz uwzględnienie i złożoność wewnętrznych wnęk i cech.

  Po ukończeniu projektu CAD projektant eksportuje go do formatu pliku kompatybilnego z CNC, takiego jak STEP lub IGES.

  Tabele tolerancji obróbki CNC

  Podczas określania części dla warsztatu mechanicznego ważne jest uwzględnienie wszelkich niezbędnych tolerancji. Chociaż maszyny CNC są bardzo dokładne, nadal pozostawiają pewne niewielkie różnice między duplikatami tej samej części, zwykle około + lub – 0,005 cala (0,127 mm), czyli mniej więcej dwukrotnie większą szerokość ludzkiego włosa. Aby zaoszczędzić na kosztach, kupujący powinni określać tolerancje jedynie w obszarach części, które będą musiały być szczególnie dokładne, ponieważ będą miały kontakt z innymi częściami. Chociaż istnieją standardowe tolerancje dla różnych poziomów obróbki (jak pokazano w tabelach poniżej), nie wszystkie tolerancje są równe. Jeśli na przykład część absolutnie nie może być większa niż zmierzona, może mieć określoną tolerancję +0,0/-0,5, co oznacza, że ​​może być nieco mniejsza, ale nie większa w tym obszarze.

  Tabela 1: Tolerancje liniowe w obróbce CNC

  

Konwersja plików CAD

Sformatowany plik projektu CAD jest uruchamiany przez program, zwykle oprogramowanie do produkcji wspomaganej komputerowo (CAM), w celu wyodrębnienia geometrii części i wygenerowania cyfrowego kodu programistycznego, który będzie sterował maszyną CNC i manipulował oprzyrządowaniem w celu wytworzenia specjalnie zaprojektowanej części.

Maszyny CNC używały kilkujęzyki programowania, w tymKod GIKod M . Najbardziej znany z języków programowania CNC,ogólnyLubkod geometryczny, do którego odnosi sięKod G , kontroluje, kiedy, gdzie i jak poruszają się obrabiarki — np. kiedy włączać i wyłączać, jak szybko przemieszczać się do określonego miejsca, jaką ścieżką podążać itp. — po obrabianym przedmiocie. Kod funkcji różnych, zwany kodem M, steruje funkcjami pomocniczymi maszyny, takimi jak automatyzacja zdejmowania i zakładania pokrywy maszyny odpowiednio na początku i na końcu produkcji.

Po wygenerowaniu programu CNC operator ładuje go do maszyny CNC.

Konfiguracja maszyny

Zanim operator uruchomi program CNC, musi przygotować maszynę CNC do pracy. Przygotowanie to obejmuje mocowanie przedmiotu obrabianego bezpośrednio do maszyny, nawrzeciona maszynlub do maszynydo zobaczenia późniejlub podobnych urządzeń do mocowania roboczego i mocowania wymaganego oprzyrządowania, takiego jakWiertłai frezy palcowe, do odpowiednich elementów maszyn.

Po całkowitym skonfigurowaniu maszyny operator może uruchomić program CNC.

Wykonanie operacji obróbki

Program CNC pełni funkcję instrukcji dla maszyny CNC; przekazuje polecenia maszynowe, dyktujące działania i ruchy oprzyrządowania, do zintegrowanego komputera maszyny, który obsługuje i manipuluje oprzyrządowaniem maszynowym. Zainicjowanie programu powoduje, że maszyna CNC rozpoczyna proces obróbki CNC, a program prowadzi maszynę przez cały proces, wykonując niezbędne operacje maszynowe w celu wytworzenia specjalnie zaprojektowanej części lub produktu.

Procesy obróbki CNC mogą być realizowane we własnym zakresie – jeśli firma inwestuje w pozyskanie i utrzymanie własnego sprzętu CNC – lub zlecane wyspecjalizowanymDostawcy usług obróbki CNC.

Rodzaje operacji obróbki CNC

Obróbka CNC to proces produkcyjny odpowiedni dla wielu różnych gałęzi przemysłu, w tym motoryzacyjnego,lotniczy, budownictwie i rolnictwie oraz jest w stanie wyprodukować całą gamę produktów, takich jak ramy samochodowe, sprzęt chirurgiczny, silniki lotnicze,koła zębate oraz narzędzia ręczne i ogrodnicze. Proces obejmuje kilka różnych operacji obróbki sterowanych komputerowo – w tym procesy mechaniczne, chemiczne, elektryczne i termiczne – które usuwają niezbędny materiał z przedmiotu obrabianego w celu wytworzenia specjalnie zaprojektowanej części lub produktu. Chociaż procesy obróbki chemicznej, elektrycznej i termicznej zostały omówione w dalszej części, w tej sekcji omówiono niektóre z najczęstszych operacji mechanicznej obróbki CNC, w tym:

• Wiercenie
• Przemiał
• Obrócenie

Wiercenie CNC

Wiercenie to proces obróbki wielopunktowejWiertła do wykonywania cylindrycznych otworów w przedmiocie obrabianym. WWiercenie CNC zazwyczaj maszyna CNC podaje obrotowe wiertło prostopadle do płaszczyzny powierzchni przedmiotu obrabianego, co wytwarza pionowo ustawione otwory o średnicach równych średnicy wiertła użytego do operacji wiercenia. Jednak operacje wiercenia pod kątem można również wykonywać przy użyciu specjalistycznych konfiguracji maszyn i urządzeń mocujących. Możliwości operacyjne procesu wiercenia obejmująpogłębianie, pogłębianie, rozwiercanie istukający.

Frezowanie CNC

Frezowanie to proces obróbki, w którym wykorzystuje się obrotowe wieloostrzowe narzędzia skrawające w celu usunięcia materiału z przedmiotu obrabianego. WFrezowanie CNC maszyna CNC zazwyczaj podaje przedmiot do narzędzia tnącego w tym samym kierunku, w którym obraca się narzędzie tnące, podczas gdy podczas frezowania ręcznego maszyna podaje przedmiot w kierunku przeciwnym do obrotu narzędzia tnącego. Możliwości operacyjne procesu frezowania obejmują frezowanie czołowe — wycinanie płytkich, płaskich powierzchni i wnęk o płaskim dnie w przedmiocie obrabianym — oraz frezowanie obwodowe — wycinanie w przedmiocie obrabianym głębokich wnęk, takich jak szczeliny i gwinty.

Toczenie CNC

Toczenie CNC i obróbka wielowrzecionowa – zdjęcie: Buell Automatics

Toczenie to proces obróbki, w którym wykorzystuje się jednopunktowe narzędzia skrawające do usuwania materiału z obracającego się przedmiotu obrabianego. WToczenie CNC, maszyna — zazwyczaj aTokarka CNC — podaje narzędzie tnące ruchem liniowym wzdłuż powierzchni obracającego się przedmiotu obrabianego, usuwając materiał na obwodzie, aż do osiągnięcia pożądanej średnicy, w celu wytworzenia części cylindrycznych z cechami zewnętrznymi i wewnętrznymi, takimi jak szczeliny, stożki i gwinty. Możliwości operacyjne procesu toczenia obejmująnudny, planowanie, rowkowanie iprzecięcie nici . Jeśli chodzi o porównanie frezarki CNC z tokarką, frezowanie z obrotowymi narzędziami skrawającymi sprawdza się lepiej w przypadku bardziej złożonych części. Jednakże tokarki z obracającymi się przedmiotami i stacjonarnymi narzędziami tnącymi najlepiej sprawdzają się przy szybszym i dokładniejszym tworzeniu okrągłych części.