Přesné CNC obrábění výrazně zlepšilo výrobu tím, že poskytuje potřebnou vysokou přesnost. Bylo zjištěno, že přesné obrábění snižuje náklady na pracovní sílu. od 20% do 30% ve srovnání s běžnými strojovými metodami.

Největší podíl na trhu má v současné době asijsko-pacifický region (více než 35,91 TP3T v roce 2022). Stejně tak se očekává, že celosvětový trh s CNC stroji poroste v letech 2021-2028 složenou roční mírou růstu (CAGR) ve výši 7,3%.

Tato technika obrábění stanovila standard pro rychlost, přesnost, flexibilitu konstrukce a přísné tolerance. Jak potvrzuje 50% operátorů obrábění, pomáhá vytvářet přesné tvary s hladkým povrchem.

Mnoho výrobních odvětví po celém světě je závislých na vysoce přesném obrábění, které vyžaduje spolupráci profesionálních konstruktérů a odborných inženýrů. Konstruktéři jsou zodpovědní za vytváření rozvržení a jejich přeměnu na výrobní pokyny.

Tento článek se zabývá pochopením přesného obrábění, úvahami o výběru vhodného materiálu, procesem CNC obrábění a jeho použitím.

Porozumění přesnému CNC obrábění

CNC obrábění představuje vrchol vysoce přesného výrobního procesu díky své rychlosti, přesnosti a schopnosti dodržovat přísné CNC tolerance. Tento proces pomáhá vytvářet přesné tvary z kovu, dřeva, skla a dalších materiálů. Základem každého specializovaného výrobce je konkurenceschopné výrobní prostředí založené na přesných technických postupech. Pojďme tomuto procesu porozumět a naučme se, jak dosáhnout vězení v CNC obrábění.

Proces CNC obrábění

CNC obrábění je moderní výrobní technika, která využívá počítačový kód k řízení pohybů strojů. Široce se používá k výrobě kovových součástí a v případech, kdy musí být součásti identické. Metoda CNC obrábění zahrnuje použití naprogramovaných příkazů. Tyto příkazy řídí pohyby řezných nástrojů a zajišťují přesnou a opakovatelnou výrobu složitých tvarů.

Kritické součásti CNC stroje 

CNC obrábění může být složité, protože různé součásti spolupracují, aby vytvořily přísné tolerance potřebné pro výrobu. Skládají se z mnoha klíčových částí, z nichž některé zahrnují:

1. Vřeteno
2. Nápravy
3. Měnič nástrojů
4. Řídicí jednotka

Vřeteno

Tato součást drží a otáčí řezný nástroj nebo obrobek a hraje důležitou roli v procesu CNC obrábění. Její rychlost a výkon určují účinnost úběru materiálu.

Nápravy

CNC obrábění zahrnuje různé osy, které umožňují pohyb řezného nástroje v různých směrech. Tento víceosý proces umožňuje výrobu složitých konstrukcí a přesných obráběných součástí.

Měnič nástrojů

Přepínače nástrojů automaticky přepínají mezi více řeznými nástroji, čímž zvyšují produktivitu a omezují manuální zásahy. Tato klíčová součást je nezbytná pro výrobu přesných dílů s různou geometrií.

Řídicí jednotka

Řídicí jednotka interpretuje programovací jazyky CNC (G-kód a M-kód) a řídí pohyby stroje. Programování G-kódu řídí polohu a rychlost nástroje. M-kód řídí pomocné funkce, jako je řízení chladicí kapaliny a výměna nástrojů.

Programovací jazyky CNC

1. Kód G

Jedná se o základní programovací jazyk používaný při obrábění na CNC, který určuje rychlost dráhy a pohyby nástroje.

2.  M-kód

M-kód doplňuje G-kód tím, že řídí specifické funkce stroje, jako je například zapnutí vřetena nebo výměna nástrojů. To je rozhodující pro efektivní provoz a výrobu přesných dílů.

Jak dosáhnout přesnosti při CNC obrábění?

CNC obrábění jako součást moderní výroby je závislé na přesných metodách obrábění, které umožňují vytvářet přesné a detailní díly. Prozkoumejme základní aspekty přesného obrábění při CNC frézování pro přesnost.

Přesnost a kalibrace obráběcích strojů

Přesnost CNC obrábění závisí na přesnosti a kalibraci nástrojů. Pravidelná údržba a přesná kalibrace jsou nezbytné pro správnou funkci stroje. To může snížit počet chyb a zajistit výrobu vysoce kvalitních dílů.

Výběr a údržba řezných nástrojů

Správný výběr a údržba řezných nástrojů pro daný materiál a aplikaci zajišťují efektivní úběr materiálu a kvalitu povrchu. Pravidelná údržba nástrojů, jako je ostření a výměna opotřebovaných, zabraňuje vzniku vad a pomáhá zvyšovat přesnost.

Techniky upínání obrobků pro bezpečné obrábění

Bezpečné postupy držení práce zabraňují nežádoucímu posunu během řezání, který by mohl vést k chybám. K zajištění obrobku na místě se používá několik metod. Patří mezi ně svěráky, svorky a další specifické přípravky. Tyto metody pomáhají při dělení a řezání do specifických, přesných tvarů a zachovávají tvar výrobků.

Výběr a použití chladicí kapaliny

Vhodný výběr chladicí kapaliny snižuje teplo a tření, které mohou ovlivnit přesnost. Použitím správné volby chladicí kapaliny její aplikace udržují životnost nástroje a kvalitu povrchu a zabraňují přehřátí. Zajišťuje rozměrovou přesnost procesu CNC obrábění hliníku a dalších přesných operací.

Výběr materiálu pro přesné CNC obrábění

Přesné CNC obrábění zpracovává širokou škálu materiálů, které se obecně dělí do různých kategorií, včetně kovů, plastů a dřeva.

Proč je hliník běžnou volbou pro přesné CNC obrábění

Hliník je hojně používaným materiálem při obrábění CNC. Je relativně lehký, pevný, snadno obrobitelný, odolný proti korozi a velmi univerzální. Díky těmto vlastnostem je hliník cenný pro řadu aplikací v automobilovém, leteckém, stavebním a průmyslovém průmyslu.

Lehké a přesto pevné

Hliník nabízí jedinečnou kombinaci lehkosti a pevnosti. Díky těmto vlastnostem je ideální pro vytváření aplikací, kde záleží na hmotnosti a pevnosti, aniž by byla ohrožena konstrukční integrita.

Vynikající obrobitelnost

Alunimun je výhodný pro CNC obrábění díky jedné ze svých obrobitelných vlastností. Umožňuje rychlé řezání dílů, vytváření složitých tvarů a přesné dokončování díky snížení doby obrábění a opotřebení nástrojů.

Dobrá odolnost proti korozi

Tento materiál vytváří přirozenou vrstvu oxidu, která zajišťuje vynikající odolnost proti korozi. To je výhodné zejména v prostředí vystaveném vlhkosti a chemikáliím. Tato vlastnost prodlužuje životnost dílů tím, že snižuje potřebu jejich údržby.

Všestrannost v různých slitinách

Hliník se vyrábí v různých typech, z nichž každý má specifické vlastnosti pro různá použití. Díky tomu si mohou inženýři vybrat ten nejlepší typ pro svůj projekt a zajistit si tak dobrý výkon a hospodárnost.

Porozumění slitinám hliníku pro přesné CNC frézování

Při výběru ideálního materiálu pro přesné CNC obrábění je důležité znát oblíbené hliníkové slitiny. Každá slitina má jedinečné vlastnosti, které přispívají k různým funkčním a výkonnostním požadavkům.

Zaměřte se na hliník 6061 T6: Vlastnosti, aplikace

Slitina 6061 T6 má vynikající mechanické vlastnosti a je široce používána při přesném CNC obrábění. Má vysokou pevnost, vynikající odolnost proti korozi a dobrou obrobitelnost. Tato slitina se používá pro konstrukční součásti a přesné strojní součásti.

Hliník 6061 T6 vs 7075

Slitina hliníku 7075 je pevnější než slitina 6061, takže je ideální pro aplikace s vysokým namáháním. Je hůře obrobitelná a dražší než 6061. Slitina 6061 však nabízí lepší poměr pevnosti, obrobitelnosti a ceny.

Stručná zmínka o hliníku 6063      

Hliník 6063 je běžná slitina, která se často používá v architektuře díky svým vynikajícím povrchovým vlastnostem. Je méně intenzivní než 6061 a není vhodná pro vysoce namáhané aplikace.

Další úvahy o výběru materiálu

Výběr materiálu zahrnuje další aspekty, jako je funkčnost dílů, omezení hmotnosti a náklady, aby váš projekt odpovídal požadavkům. Tyto úvahy zajišťují, že vybraný materiál splňuje technické a ekonomické požadavky.

Požadavky na funkčnost a pevnost dílu

Funkčnost a konstrukční požadavky dílu závisí na vhodných materiálech, které se liší svými jedinečnými vlastnostmi. Různé aplikace vyžadují různou úroveň pevnosti a odolnosti, což ovlivňuje výběr mezi slitinami, jako jsou 6061 a 7075.

Omezení hmotnosti

Omezení hmotnosti je hlavním faktorem při vytváření aplikací pro letecký a automobilový průmysl. Lehké vlastnosti hliníku snižují celkovou hmotnost součásti, aniž by byla ohrožena pevnost nebo výkon.

Nákladové faktory

Při výběru vhodného materiálu pro konkrétní předměty záleží na nákladech. Materiály s univerzálními slitinami mají podobné vlastnosti, ale některé jsou dražší, například 7075. Vyvážení nákladů na materiál s konkrétními výhodami činí projekt proveditelným a zajišťuje dodržení rozpočtu.

Proces obrábění přesných kovových dílů

Inženýři dávají přednost procesu CNC obrábění pro vytváření přesných kovových dílů, který je velmi vhodný pro různá průmyslová odvětví, jako je letectví, automobilový průmysl a elektronika. Tento proces zahrnuje pokročilé počítačem řízené stroje, které umožňují dosáhnout úzkých tolerancí a složitých geometrií.

Typy CNC obráběcích procesů používaných pro přesné díly

CNC obrábění umožňuje několik postupů pro vytvoření přesných obráběných součástí; každá metoda splňuje kritéria různých aplikací a úrovní shody.

Frézování ve 3 osách: Základní princip a možnosti

Tříosé frézování je nejjednodušším typem frézování v CNC obrábění. Obrobek se při něm pohybuje podél tří os a vytváří různé prvky a tvary. Při tomto procesu vznikají součásti s rovným povrchem, drážky a vrtané otvory.

Frézování ve 4 a 5 osách: Výhody pro složité geometrie

Možnosti 4osého a 5osého frézování jsou vyšší než u 3osého frézování díky rotačním pohybům podél dalších os. Tyto procesy usnadňují výrobu složitých geometrií a složitých konstrukcí, které by vyžadovaly více než tři osy.

CNC soustružení: Vhodné pro rotační díly

Při CNC soustružení se díl otáčí, zatímco řezný nástroj se pohybuje podél jedné nebo dvou os a vytváří válcové nebo kuželové tvary. Tato metoda pomáhá vyrábět rotační díly, jako jsou hřídele, pouzdra a další kruhové součásti.

Faktory ovlivňující přesnost při obrábění

Dosažení přesnosti při obrábění kovových dílů na CNC prochází několika faktory, které ovlivňují konečnou kvalitu a přesnost dílů.

Optimalizace dráhy nástroje

Dobře naplánovaná optimalizace dráhy nástroje zajišťuje, že řezný nástroj sleduje nejefektivnější trasu, čímž se urychluje cyklus a zvyšuje přesnost. Minimalizuje zbytečné pohyby a vytváří konzistentní řeznou sílu, což vede k vyšší přesnosti.

Rychlosti posuvu a řezné rychlosti

Rychlost posuvu a řezná rychlost ovlivňují kvalitu odpovídajícího dílu. Rychlost posuvu udává, jak řezný nástroj postupuje do materiálu. Řezná rychlost představuje rychlost pohybu nástroje po povrchu materiálu. Jejich správná technika vyvažování pomáhá účinně odebírat materiál a předcházet opotřebení nástroje.

Minimalizace průhybu a vibrací nástroje

Minimalizace výchylek a vibrací nástroje je zásadní pro vytvoření finálního dílu s vysokou přesností a precizností. Zanedbání těchto aspektů při CNC obrábění může způsobit nadměrnou sílu, nerovný povrch a rozměrové chyby. Použití tuhých mýtných držáků, optimalizace řezných podmínek a výběr správného nástroje proto mohou snížit pravděpodobnost neočekávaných chyb.

Aplikace přesných obráběných dílů

Přesně obráběné součásti jsou důležité pro numerické platformy, které vyžadují přesnost, spolehlivost a vysoce kvalitní aplikace. CNC obrábění hliníku je obvykle nejoblíbenější pro výrobu složitých, zakázkových dílů, které splňují přísné specifikace a požadavky na výkon.

Odvětví, která spoléhají na přesné CNC obrábění

• Letectví a obrana
• Automobilový průmysl a doprava
• Zdravotnické přístroje a elektronika
• Vytváření prototypů a vývoj produktů

Letectví a obrana

Letecký a obranný průmysl využívá přesné obrábění k výrobě součástí letadel, motorů a složitých sestav a k zajištění jejich bezpečnosti a výkonnosti v extrémních podmínkách.

Automobilový průmysl a doprava

Výrobci používají přesné metody CNC párování, aby vytvořili vysoce odolné a funkční komponenty pro automobilový a dopravní průmysl. Jejich aplikace zahrnují díly motorů, převodovky a další kritické prvky.

Zdravotnické přístroje a elektronika

V lékařském a elektronickém průmyslu se přesné obrábění používá k výrobě lékařských implantátů, chirurgických nástrojů, elektronických krytů a chladičů.

Vytváření prototypů a vývoj produktů

Při výrobě prototypů a vývoji produktů se využívá CNC obrábění k vytváření prototypů na míru a malých sériových dílů, což umožňuje rychlé vytvoření prototypů a opětovné posouzení nových produktů.

Příklady přesných obráběných komponentů

• Letecké díly, součásti motorů
• Lékařské implantáty, chirurgické nástroje
• Elektronická pouzdra a chladiče
• Zakázkové prototypy a malosériová výroba dílů

Letecké díly, součásti motorů

Vysoce přesné součásti motorů a letadel zajišťují v náročných provozních podmínkách vyšší bezpečnost a lepší použitelnost výrobků v leteckém průmyslu.

Lékařské implantáty, chirurgické nástroje

Nástroje, jako jsou lékařské implantáty a nástroje, vyrobené procesem známým jako přesné CNC obrábění, poskytují nejlepší bezpečnostní opatření a výkon.

Elektronická pouzdra a chladiče

Proces CNC obrábění zajišťuje požadované přesné opracování elektronických krytů a chladičů, které chrání citlivé komponenty a účinně řídí odvod tepla.

Zakázkové prototypy a malosériová výroba dílů

Přesným CNC obráběním se navíc vyrábějí zakázkové prototypy a malosériové výrobní díly, protože se jedná o detailní a přesné modely pro vyhodnocení.

Závěr:

Vysoká přesnost je klíčovým požadavkem průmyslu pro výrobu přesných a spolehlivých součástí. Zde hraje důležitou roli vysoce přesné CNC obrábění. Tato technologie má několik výhod, včetně snadného obrábění a vysoké přesnosti. Její aplikace zahrnují součásti letadel a motorů, lékařské použití, jako jsou implantáty, a elektronické použití, jako jsou součásti krytů. Nadcházející pokroky v oblasti přesného CNC obrábění mohou zahrnovat lepší automatizaci a integraci umělé inteligence do optimalizace a pokročilých materiálů. Pokrok v CNC obrábění nepochybně dále vytvoří ještě sofistikovanější a přesnější výrobní strategie.