Что такое обработка с ЧПУ?

Что такое обработка с ЧПУ?

ЧПУ 101: Термин ЧПУ означает «компьютерное числовое управление», аОпределение обработки с ЧПУ заключается в том, что это субтрактивный производственный процесс, в котором обычно используются компьютеризированные средства управления и станки для удаления слоев материала со стандартной заготовки (известной как заготовка или заготовка) и производства детали, спроектированной по индивидуальному заказу. Этот процесс подходит для широкого спектра материалов, включая металлы,пластмассы, древесина,стекло, пенопласта и композитов и находит применение в различных отраслях промышленности, таких какбольшая обработка с ЧПУ, обработка деталей и прототипов для телекоммуникаций, а такжеОбработка деталей аэрокосмической промышленности на станках с ЧПУ, которые требуют более жестких допусков, чем другие отрасли. Обратите внимание, что существует разница между определением обработки с ЧПУ и определением станка с ЧПУ: одно — это процесс, а другое — машина. Станок с ЧПУ (иногда неправильно называемый станком C и C) — это программируемый станок, способный автономно выполнять операции обработки с ЧПУ.

Обработка с ЧПУ как производственный процесс и услуга доступна по всему миру. Вы можете легко найтиУслуги обработки с ЧПУ в Европе, а также в Азии, Северной Америке и других странах мира.

Субтрактивные производственные процессы, такие какобработка с ЧПУ, часто представляются в отличие отаддитивные производственные процессы, такие как 3D-печать, или формирующие производственные процессы, такие каклитье жидкости под давлением . В то время как субтрактивные процессы удаляют слои материала с заготовки для создания нестандартных форм и дизайнов, аддитивные процессы собирают слои материала для получения желаемой формы, а формирующие процессы деформируют и смещают исходный материал в желаемую форму. Автоматизированность обработки на станках с ЧПУ позволяет производить изделия с высокой точностью и точностью, простотой деталей и экономичностью при выполнении единичных и среднесерийных производств. Однако, хотя обработка с ЧПУ демонстрирует определенные преимущества по сравнению с другими производственными процессами, степень сложности и запутанности, достижимая для проектирования деталей, а также экономическая эффективность производства сложных деталей ограничены.

Хотя каждый тип производственного процесса имеет свои преимущества и недостатки, в этой статье основное внимание уделяется процессу обработки с ЧПУ, излагаются основы процесса, а также различные компоненты и инструменты станка с ЧПУ. Кроме того, в этой статье рассматриваются различные операции механической обработки с ЧПУ и представлены альтернативыПроцесс обработки с ЧПУ.

Обзор процесса обработки с ЧПУ

Развитие процесса обработки с числовым программным управлением (NC)в котором использовались перфолентные карты, обработка на станке с ЧПУ — это производственный процесс, в котором используетсякомпьютеризированное управление управлять станками и режущими инструментами и манипулировать ими для придания формы исходному материалу — например, металлу, пластику, дереву, пенопласту, композиту и т. д. — в индивидуальные детали и конструкции. Хотя процесс обработки с ЧПУ предлагает различные возможности и операции, фундаментальные принципы процесса остаются в основном одинаковыми для всех них. Базовый процесс обработки на станке с ЧПУ включает в себя следующие этапы:

• Проектирование модели САПР
• Преобразование файла САПР в программу ЧПУ
• Подготовка станка с ЧПУ
• Выполнение операции механической обработки

• Проектирование моделей САПР

  Процесс обработки на станке с ЧПУ начинается с создания 2D-векторного или 3D-проекта САПР твердотельной детали либо собственными силами, либо с помощью САПР.Компания, предоставляющая услуги проектирования CAD/CAM.Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР)позволяет дизайнерам и производителям создавать модели или визуализации своих деталей и изделий вместе с необходимыми техническими характеристиками, такими как размеры и геометрия, для производства детали или изделия.

  Проектирование деталей, обработанных на станках с ЧПУ, ограничено возможностями (или неспособностью) станка с ЧПУ и инструментов. Например, большинство станков с ЧПУ имеют цилиндрическую форму, поэтому геометрия детали, возможная в процессе обработки с ЧПУ, ограничена, поскольку инструмент создает изогнутые угловые секции. Кроме того, свойства обрабатываемого материала, конструкция инструмента и возможности крепления станка еще больше ограничивают возможности проектирования, такие как минимальная толщина детали, максимальный размер детали, а также наличие и сложность внутренних полостей и элементов.

  После завершения проекта САПР дизайнер экспортирует его в формат файла, совместимый с ЧПУ, например STEP или IGES.

  Таблицы допусков обработки на станках с ЧПУ

  При заказе деталей в механическую мастерскую важно указать все необходимые допуски. Хотя станки с ЧПУ очень точны, они все же оставляют небольшие различия между дубликатами одной и той же детали, обычно около + или – 0,005 дюйма (0,127 мм), что примерно в два раза шире человеческого волоса. Чтобы сэкономить на затратах, покупатели должны указывать допуски только в тех областях детали, которые должны быть особенно точными, поскольку они будут соприкасаться с другими деталями. Хотя существуют стандартные допуски для разных уровней обработки (как показано в таблицах ниже), не все допуски одинаковы. Если, например, деталь абсолютно не может быть больше размера, для нее может быть задан допуск +0,0/-0,5, чтобы показать, что она может быть немного меньше, но не больше в этой области.

  Таблица 1. Линейные допуски при обработке на станках с ЧПУ

  

Преобразование файлов САПР

Отформатированный файл проекта САПР проходит через программу, обычно программное обеспечение автоматизированного производства (CAM), для извлечения геометрии детали и создания цифрового программного кода, который будет управлять станком с ЧПУ и манипулировать инструментами для производства детали, спроектированной по индивидуальному заказу.

На станках с ЧПУ использовалось несколькоязыки программирования, включаяG-кодиМ-код . Самый известный из языков программирования ЧПУ.общийилигеометрический код, называемыйG-код , контролирует, когда, где и как перемещаются станки (например, когда включать или выключать, с какой скоростью перемещаться в определенное место, по каким траекториям двигаться и т. д.) по заготовке. Код различных функций, называемый М-кодом, управляет вспомогательными функциями машины, такими как автоматизация снятия и замены крышки машины в начале и в конце производства соответственно.

После создания программы ЧПУ оператор загружает ее в станок с ЧПУ.

Настройка машины

Прежде чем оператор запустит программу ЧПУ, он должен подготовить станок с ЧПУ к работе. Эта подготовка включает в себя установку заготовки непосредственно в станок нашпиндели машин, или в машинуувидимся позжеили аналогичные приспособления для крепления, а также прикрепить необходимые инструменты, такие каксверлаи концевые фрезы к соответствующим компонентам машины.

После полной настройки станка оператор может запустить программу ЧПУ.

Выполнение операции обработки

Программа ЧПУ действует как инструкция для станка с ЧПУ; он передает машинные команды, определяющие действия и движения инструмента, на встроенный компьютер станка, который управляет станком и управляет им. Запуск программы побуждает станок с ЧПУ начать процесс обработки с ЧПУ, и программа направляет станок на протяжении всего процесса, выполняя необходимые машинные операции для производства детали или продукта, разработанного по индивидуальному заказу.

Процессы обработки с ЧПУ могут выполняться собственными силами (если компания инвестирует в приобретение и обслуживание собственного оборудования с ЧПУ) или переданы на аутсорсинг специализированной компании.Поставщики услуг по обработке с ЧПУ.

Виды операций обработки с ЧПУ

Механическая обработка с ЧПУ — это производственный процесс, подходящий для самых разных отраслей промышленности, включая автомобильную,аэрокосмический, строительстве и сельском хозяйстве, а также в состоянии производить широкий спектр продукции, такой как автомобильные рамы, хирургическое оборудование, авиационные двигатели,шестерни , а также ручные и садовые инструменты. Этот процесс включает в себя несколько различных операций обработки с компьютерным управлением, включая механические, химические, электрические и термические процессы, которые удаляют необходимый материал из заготовки для производства детали или продукта, изготовленного по индивидуальному заказу. Процессы химической, электрической и термической обработки рассматриваются в следующем разделе, а в этом разделе рассматриваются некоторые наиболее распространенные операции механической обработки с ЧПУ, в том числе:

• Бурение
• Фрезерование
• Превращение

Сверление с ЧПУ

Сверление — это процесс механической обработки, в котором используется многоточечная обработка.сверла для изготовления цилиндрических отверстий в заготовке. ВСверление с ЧПУ Обычно станок с ЧПУ подает вращающееся сверло перпендикулярно плоскости поверхности заготовки, в результате чего образуются вертикально ориентированные отверстия диаметром, равным диаметру сверла, используемого для операции сверления. Однако операции углового сверления также можно выполнять с использованием специализированных машин и устройств крепления. Эксплуатационные возможности процесса бурения включают в себярастачивание, зенковка, развертывание ипостукивание.

Фрезерование с ЧПУ

Фрезерование — это процесс обработки, в котором используются вращающиеся многоточечные режущие инструменты для удаления материала с заготовки. ВФрезерование с ЧПУ Станок с ЧПУ обычно подает заготовку на режущий инструмент в том же направлении, что и вращение режущего инструмента, тогда как при ручном фрезеровании станок подает заготовку в направлении, противоположном вращению режущего инструмента. Эксплуатационные возможности процесса фрезерования включают торцевое фрезерование — вырезание в заготовке неглубоких, плоских поверхностей и полостей с плоским дном — и периферийное фрезерование — вырезание в заготовке глубоких полостей, таких как пазы и резьбы.

Токарная обработка с ЧПУ

Токарная и многошпиндельная обработка с ЧПУ – Изображение предоставлено: Buell Automatics

Токарная обработка — это процесс обработки, в котором используются одноточечные режущие инструменты для удаления материала с вращающейся заготовки. Втокарная обработка с ЧПУ, машина — обычнотокарный станок с ЧПУ — подает режущий инструмент линейным движением вдоль поверхности вращающейся заготовки, удаляя материал по окружности до достижения желаемого диаметра, для изготовления цилиндрических деталей с внешними и внутренними особенностями, такими как прорези, конусы и резьбы. Эксплуатационные возможности процесса токарной обработки включают в себяскучный, облицовка, обработка канавок инарезание резьбы . Когда дело доходит до фрезерного станка с ЧПУ и токарного станка, фрезерование с вращающимися режущими инструментами лучше подходит для более сложных деталей. Однако токарные станки с вращающимися заготовками и стационарными режущими инструментами лучше всего подходят для более быстрого и точного изготовления круглых деталей.