Jeśli jesteś nowy lub niezaznajomiony z maszynami CNC i nie wiesz, czym one są, jest to dość podstawowe. CNC to skrót od Computer Numerical Control (komputerowe sterowanie numeryczne). Zasadniczo istnieje wiele różnych maszyn CNC. Każda maszyna sterowana przez komputer jest technicznie maszyną CNC, ale dzisiaj omówimy frezarki CNC. 

Frezowanie ma szerokie zastosowanie w wielu obszarach, od nowoczesnej produkcji po inżynierię. Jaki będzie jego zakres w 2024 roku? Istnieją różne czynniki, które należy wziąć pod uwagę w oparciu o rozwój technologiczny i wymagania różnych branż.

Oto krótki przegląd zastosowań frezowania w innych branżach produkcyjnych.

• Przemysł motoryzacyjny i lotniczy
• Branża medyczna i opieki zdrowotnej
• Przemysł elektroniczny i półprzewodnikowy
• Sektor energetyczny 
• Przemysł narzędzi i matryc
• Dobra konsumpcyjne, budownictwo i maszyny ciężkie
• Obrona i wojsko

CNC, sztuczna inteligencja i inteligentna produkcja pomagają rozszerzyć ich zastosowania w tych branżach.

Czym jest frezowanie?

Jak precyzyjna obróbka CNCFrezarka jest częścią maszyn wykorzystywanych w procesie obróbki skrawaniem. Frezowanie to proces produkcyjny wykorzystujący obrotowe narzędzie tnące do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego. Frezowanie wykorzystuje obrotowe narzędzie tnące do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego. 

Oto podział frezowania:

• Obrotowe narzędzie tnące: Wyobraź sobie wiertło z wieloma krawędziami tnącymi na obwodzie zamiast spiczastej końcówki. Narzędzie to obraca się z dużą prędkością.
• Obrabiany przedmiot: Jest to kawałek materiału, który kształtujesz. Może być wykonany z metalu, plastiku, drewna lub pianki.
• Usuwanie materiału: Gdy obracający się frez wchodzi w kontakt z obrabianym przedmiotem, odłupuje drobne kawałki materiału, zbliżając go do pożądanego kształtu końcowego.

Zastosowania frezowania CNC

Aerospace: Obróbka CNC rozwinęła się w różnych obszarach przemysłu lotniczego ze względu na jej dokładny, elastyczny charakter i zdolność do przetwarzania szerokiej gamy materiałów. Frezowanie jest bardzo przydatne w przemyśle lotniczym, np:

• Części turbiny 
• Części konstrukcyjne

Elektronika: Precyzja i miniaturyzacja są ważne w przemyśle elektrycznym. Frezarki oferują wszechstronność w wykonywaniu skomplikowanych cięć i kształtów dla różnych komponentów elektronicznych, takich jak:

• Komponenty
• obudowy

Medyczne: W sektorze medycznym wymagana jest wysoka dokładność i precyzja. Frezowanie odgrywa kluczową rolę w urządzeniach i instrumentach medycznych, takich jak:

• Protetyka
• Ortezy
• Implanty
• Inne narzędzia chirurgiczne.

Motoryzacja: Frezowanie ma szerokie zastosowanie w sektorze motoryzacyjnym. Jest to wszechstronny proces, ponieważ może być stosowany zarówno do małych ilości, jak i dużych serii produkcyjnych. Producenci wytwarzają różne części, takie jak:

• Części silnika
• Kołnierze niestandardowe

Jak działa frezowanie?

Jak już wspomniano, frezowanie jest subtraktywnym procesem produkcyjnym. Usuwa materiał z surowego podłoża za pomocą różnych narzędzi tnących, aż do uzyskania pożądanej części. Obrabiany przedmiot jest stale obracany, aby zapewnić precyzyjne cięcia pod różnymi kątami. Warto jednak wspomnieć, że cały proces frezowania wymaga kilku kroków, zanim obrabiany przedmiot będzie gotowy. 

Oto one:

Tworzenie modelu CAD

Należy zacząć od projektu modelu CAD dla docelowej geometrii części. Projekt/model CAD dla surowców pożądanej części można utworzyć za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo. Umożliwia ono tworzenie modeli 2D lub 3D dla różnych koncepcji produktów.

Konwersja CAD do CNC

Należy przekonwertować model CAD na program CNC, ponieważ frezarki CNC nie rozumieją modelu CAD. Konwersja modelu CAD do programu CNC nie jest jednak trudnym zadaniem. Większość oprogramowania CAD posiada taką funkcję; aby osiągnąć optymalne wyniki, należy postępować zgodnie z instrukcjami.

Konfiguracja frezarek CNC

Po pierwsze, upewnij się, że frezarki są odpowiednio skonfigurowane przed rozpoczęciem pracy. Etapy konfiguracji mogą się różnić w zależności od marki i modelu maszyny. Pamiętaj, aby sprawdzić producenta i model przed użyciem maszyny. przejdź do niestandardowa obróbka CNC aby dowiedzieć się więcej.

Wykonywanie programu

Po skonfigurowaniu maszyny operator może uruchomić program maszyny CNC. Następnie maszyna samodzielnie przeprowadza cały proces frezowania. Po zakończeniu programu maszyna otrzymuje potrzebną część o prawidłowej specyfikacji.

Frezarki i komponenty

Rodzaje frezarek

Różne frezarki CNC służą określonym celom. Ważne jest, aby zrozumieć te różnice, aby spełnić potrzeby produkcyjne, takie jak złożoność części, wielkość produkcji lub wymagania dotyczące precyzji.

Młyny pionowe

Młyny pionowe to wszechstronne maszyny. Maszyny te mają szerokie zastosowanie w przemyśle metalowym. Frezarki pionowe mają pionowo ustawione wrzeciona, które umożliwiają precyzyjne i wydajne usuwanie materiału.

Poniżej przedstawiono niektóre standardowe cechy młynów pionowych:

• Frezarki pionowe oferują szeroki zakres zadań obróbczych dzięki konfiguracji wieloosiowej, 
• Młyny pionowe mają pionowe wrzeciona, które umożliwiają zarówno wiercenie, jak i frezowanie. 
• Wiele osi umożliwia wykonywanie złożonych operacji obróbki skomplikowanych części.
• Frezarki pionowe są idealne do zastosowań wymagających wysokiej dokładności wymiarowej i wąskich tolerancji. 
• Frezarki pionowe CNC umożliwiają zautomatyzowaną i precyzyjną obróbkę. 

Młyny poziome

Mają one wrzeciona ustawione poziomo. Są dobre do cięcia ciężkich materiałów i dużych operacji.

Poniżej przedstawiono kilka typowych cech młynów poziomych:

• Młyny poziome są lepsze niż młyny pionowe do złożonych projektów
• Młynki te mają grube i krótko tnące narzędzia
• Młyny poziome doskonale nadają się do złożonych projektów
• Młyny poziome to niezwykle solidne i wytrzymałe maszyny.
• Wysoce stabilna prostokątna szyna prowadząca
• Młyny te są idealnym wyborem do usuwania materiałów sypkich w krótkim czasie
• 45-stopniowy obrót głowicy frezującej w prawo i w lewo

Młyny rewolwerowe

Młyny te są również nazywane młynami wieżowymi. Młyny te mają stół, który można przesuwać w kierunku równoległym i pionowym, jednocześnie mając wrzeciono w pozycji do cięcia materiału. Są one zwykle używane do określonych rodzajów frezowania obejmujących cięcia na młynie.

Poniżej przedstawiono niektóre standardowe cechy młynów rewolwerowych:

• Frezarki rewolwerowe są obecnie uważane za najbardziej wszechstronne maszyny frezujące.
• Można je zmieniać, aby poprawić funkcjonalność maszyny.
• Mają solidną konstrukcję i unikalny design.
• Zawiera kilka przyjaznych dla użytkownika funkcji o większej funkcjonalności
• Dobrze znane maszyny słyną z wysokiej wydajności i niskich kosztów utrzymania.
• Zdolny do wytwarzania wielu produktów.
• Tańsze w porównaniu do frezarek poziomych.

Bed Mills

Frezarki stołowe są podobne do frezarek rewolwerowych, ponieważ mają regulowane wrzeciona, ale przesuwają stół tylko prostopadle do nich. W międzyczasie wrzeciono porusza się równolegle.

Poniżej przedstawiono kilka typowych cech młynów łóżkowych:

• Frezarki górnowrzecionowe są przeznaczone do ciężkiej pracy
• Maszyny te mogą obsługiwać większe i cięższe elementy niż inne typy frezarek.
• Maszyny te są również wykorzystywane do produkcji matryc i form.
• Są one powszechnie stosowane w produkcji dużych części dla wielu sektorów.

Jakie są kluczowe części frezarki CNC?

Pięć kluczowych części frezarki CNC obejmuje:

Podstawa kolumny

Żeliwna kolumna i podstawa wspierają operacje wykonywane na frezarkach. Podstawa, na której zamontowana jest kolumna, zawiera olej smarujący i chłodziwo. Kolumna wspiera kolano wzdłuż stołu roboczego. Podstawa przenosi ciężar, który działa jako fundament maszyny.

Kolano

Kolano jest połączone z kolumną poprzez cięcie na jaskółczy ogon. Istnieje pionowa śruba ustalająca, która wspomaga i utrzymuje jego pozycję. Ten typ śruby jest również nazywany śrubą podnoszącą. Powinna ona poruszać się w górę i w dół do swojej podstawy. Mechanizm przekładni jest umieszczony wewnątrz kolana, podczas gdy siodło, które jest umieszczone na górze kolumny, może przesuwać się poziomo i służy do nadawania liniowego ruchu poziomego obrabianemu przedmiotowi.

Mechanizm zasilania

Ten posuw znajduje się w kolanie i jest najczęściej używany do sterowania posuwami wzdłużnymi, poprzecznymi i pionowymi. Prędkości posuwu są ustawiane za pomocą kodu g lub za pomocą uchwytu wyboru prędkości na urządzeniu.

Stół roboczy

Jest to raczej prostokątny stół wykonany z żeliwa. Posiada rowki teowe, w których obrabiany przedmiot może być mocowany bezpośrednio na stole. Można zamontować imadło lub inne narzędzie do przytrzymywania mniejszych części i obrabiać je bezpiecznie i wydajnie. Stół roboczy zawiera podłużny posuw o zmiennej prędkości i uchwyty. W ten sam sposób kolejna śruba pociągowa na osi X znajduje się pod stołem i działa poprzez sprzęgnięcie z nakrętką w celu przesunięcia stołu w bok.

Wrzeciono

Wrzeciono jest również jednym z najważniejszych elementów frezarki. Odgrywa ono kluczową rolę w maszynie. W stanie spoczynku obsługuje narzędzia tnące. Pełni ono również funkcję uchwytu wierteł, tulei zaciskowych i wielu innych. Ze względu na te różne kształty i mechaniczne sposoby stosowania frezów, frezarka może działać na wiele sposobów frezowania.

Proces frezowania (krok po kroku)

Poniżej przedstawiamy krok po kroku proces pracy frezarek:

Ładowanie przedmiotu obrabianego: Pierwszym krokiem podczas wstępnej konfiguracji jest umieszczenie przedmiotu obrabianego na posuwie stołu maszyny, podczas gdy drugi koniec jest unieruchomiony. Niedokładne umiejscowienie uchwytu doprowadzi do wibracji, szczególnie w przypadku korzystania z dużej prędkości do cięcia lub kształtowania przedmiotu obrabianego. Doprowadzi to do niedokładności.

Wybór narzędzia: Obecnie, ze względu na postęp technologiczny, we frezarkach stosowane są różne rodzaje narzędzi. Wybór odpowiedniego typu narzędzia zależy od obrabianego materiału i pożądanego zakresu modyfikacji.

Konfiguracja maszyny: Ustawienie maszyny odnosi się do zmiany pewnych aspektów maszyny, takich jak prędkość wrzeciona, przepływ chłodziwa do obrabiarki, prędkość posuwu, głębokość skrawania itp.

Wykonanie frezowania: Po zakończeniu konfiguracji operator rozpoczyna faktyczne operacje frezowania.

Roughing: Toczenie to proces poprawy właściwości materiału obrabianego przedmiotu poprzez poddanie go naprężeniom mechanicznym. Doprowadza to obrabiany przedmiot do pewnego nieokreślonego stanu, który jest zbliżony do nakreślonego kształtu. Odbywa się to przy dużej prędkości skrawania i posuwie, aby zmniejszyć żywotność narzędzi, a tym samym zwiększyć ryzyko ich złamania.

Półwykończenie: Po obróbce zgrubnej prędkość zmniejsza frezarka. Zwykle ma ona kształt końcowej części, która ma zostać na niej wyprodukowana w wyniku pracy.

Wykończenie: W porównaniu z obróbką zgrubną, obróbka wykańczająca jest wykonywana przy niskim posuwie i głębokości skrawania. Aby zoptymalizować lub zminimalizować błąd, celem jest uzyskanie przedmiotu obrabianego najbardziej zbliżonego do zamierzonych wymiarów maszyny.

Rozładunek: Operator wyładowuje gotową część z frezarki.

Inspekcja i kontrola jakości: Na tym etapie gotowy produkt jest sprawdzany pod kątem braku wad. Zwykle, jeśli występują jakiekolwiek anomalie lub konieczne jest dodatkowe usunięcie materiału, operator umieszcza część z powrotem na maszynie i wykonuje jeszcze jeden cykl wykańczania. Ten etap jest wykonywany do momentu, gdy część jest akceptowalna.

Przetwarzanie końcowe: Po frezowaniu część może zostać poddana innym operacjom obróbki wtórnej. Niektóre ze standardowych technik obróbki końcowej to:

• Gratowanie
• Czyszczenie
• Szlifowanie powierzchni
• Fonishing itp.

Rodzaje operacji frezowania

Istnieje wiele różnych rodzajów operacji mielenia. Niektóre z nich są stosowane w celu zwiększenia wydajności operacji, inne w celu poprawy wydajności operacji, a jeszcze inne do różnych innych celów.

Te typy mogą tworzyć części kształtów, choć różnią się w zależności od tego, jak kształt jest złożony.

Te różne typy to:

Frezowanie czołowe

Frez czołowy jest używany tam, gdzie istnieje potrzeba stworzenia wykończenia powierzchni przedmiotu obrabianego. Frez czołowy spłaszcza powierzchnię lub tworzy chropowatą powierzchnię na równej lub gładkiej powierzchni. Mogą również tworzyć doskonałe wykończenia powierzchni bez żadnych pofałdowań. Frezowanie czołowe może być wykonywane automatycznie lub corocznie. Dla każdego typu dostępne są różne rodzaje frezów.

Frezowanie obwodowe

Podczas frezowania obwodowego frez jest ustawiony tak, aby przecinać obrabiany przedmiot z boku. W związku z tym krawędzie narzędzi tnących przesuwają się po powierzchni roboczej w kontakcie z końcówką narzędzia. Jest to proces odwrotny do frezowania czołowego. Polega on na użyciu zwykłego frezu o równej liczbie zębów i szerokości powierzchni czołowej. Frezowanie obwodowe jest preferowane w przypadku dużej głębokości skrawania lub konieczności usunięcia dużej ilości materiału na raz.

Frezowanie końcowe

Frez walcowo-czołowy jest używany w taki sam sposób jak wiertło, ale ma inną geometrię, niemniej jednak frezy walcowo-czołowe są przeznaczone do wykonywania cięć promieniowych i osiowych. Wiertarki, które będą używane, mogą wykonywać operacje wiercenia tylko osiowo.

Frezowanie gwintów

Frezowanie gwintów służy do nacinania gwintów w celu utworzenia ich po wewnętrznej stronie przedmiotu obrabianego. Frezów do gwintów używa się wyłącznie do wstępnie nawierconych gwintów. W swojej strukturze frezy do gwintów są w stanie rotacji i rotacji obwodowej na wewnętrznym obwodzie. Należy również zauważyć, że toczenie gwintów jest preferowane w porównaniu z frezami do gwintów.

Zalety i ograniczenia frezowania

Wszyscy wiemy, że frezowanie jest wszechstronnym procesem obróbki w produkcji. Ma wiele zalet, ale także pewne ograniczenia.

Poniżej przedstawiono kilka typowych zalet i ograniczeń.

Zalety frezowania

• Frezowanie to bardzo wszechstronny proces. Obsługuje różne materiały.
• Frezowanie jest idealne do produkcji dużych ilości.
• Frezowanie to szybki proces produkcyjny.
• Sterowanie komputerowe zapewniające dokładność i precyzję gotowych części.
• Frezowanie zwiększa możliwości projektowania skomplikowanych struktur.
• Automatyzacja pomaga we frezowaniu w celu zmniejszenia kosztów pracy. 
• Ta obróbka części za pomocą frezowania CNC wykazuje dobrą zdolność adaptacji i elastyczność.

Ograniczenia frezowania

• Frezarki i konfiguracje wymagają wyższych kosztów.
• Frezowanie nie jest odpowiednie dla delikatnych części.
• Wymagane jest odpowiednie szkolenie pracowników i operatorów w celu zapewnienia środków bezpieczeństwa przy użyciu narzędzi i ulotek.

 Czynniki wpływające na dokładność frezowania

Wynika to z faktu, że uzyskanie precyzyjnych wyników frezowania CNC ma kluczowe znaczenie. Poniżej znajduje się kilka czynników, które mogą wpływać na dokładność.

Jakość obrabiarki:

 Ma to znaczący wpływ na ogólny stan i precyzję samej frezarki CNC. Do tego wszystkiego należy wziąć pod uwagę takie czynniki jak bicie wrzeciona (chybotanie), luz (luz w kołach zębatych) i płaskość stołu, ponieważ mogą one również powodować niedokładności.

Wybór narzędzia tnącego 

Istotne jest, aby wybrać odpowiednie narzędzie tnące dla danego materiału i jego działania. Uszkodzenia powierzchni mogą być spowodowane użyciem tępych lub uszkodzonych narzędzi. Właściwa konserwacja narzędzi i ich terminowa wymiana są niezbędne.

Mocowanie przedmiotu obrabianego: 

Przedmiot obrabiany musi być bezpiecznie zamocowany na stole maszyny, aby zapobiec jego przemieszczaniu się podczas frezowania. Nieprawidłowe techniki mocowania mogą powodować wibracje i niedokładności.

Parametry cięcia: 

Ustalono, że wybór odpowiedniej prędkości, posuwu i głębokości skrawania ma zasadnicze znaczenie. Niewłaściwe parametry mogą mieć wpływ na dokładność, np. ugięcie narzędzia, ślady drgań, a nawet złamanie narzędzia.

Właściwości materiału:

Różne materiały charakteryzują się odmienną charakterystyką obróbki. Nieoczekiwane ugięcie lub zużycie narzędzia może wystąpić z powodu nieprzewidzianego zachowania materiału, wpływając w ten sposób na dokładność.

Błędy programowania: 

Błędy w programowaniu CNC mogą skutkować niedokładnymi ścieżkami narzędzia lub operacjami obróbki. Dokładna weryfikacja programu jest niezbędna.

Warunki środowiskowe: Rozszerzalność cieplna spowodowana wahaniami temperatury może prowadzić do niedokładności wymiarów maszyny i przedmiotu obrabianego. Należy utrzymywać stabilne środowisko.

Najczęstsze wyzwania związane z frezowaniem

Frezowanie CNC wiąże się z własnym zestawem wyzwań, mimo że może być wykorzystywane w różnych zastosowaniach:

Uszkodzenie narzędzia: 

Możliwe jest złamanie narzędzia z powodu niewłaściwego doboru narzędzi, zbyt dużej siły skrawania lub zużycia narzędzia. Powoduje to opóźnienia w produkcji i wzrost kosztów.

Chatter Marks: 

Gdy podczas obróbki występują drgania, wykończenie powierzchni obrabianej części staje się niespójne. Optymalizacja parametrów skrawania i zapewnienie odpowiedniej ostrości narzędzia może pomóc zminimalizować drgania.

Zniekształcenie przedmiotu obrabianego: Cienkie lub niepodparte elementy obrabiane mogą wyginać się lub odkształcać pod wpływem sił cięcia, prowadząc do niedokładności wymiarowych. Strategicznie rozmieszczone zaciski i uchwyty mogą temu zaradzić.

Naprężenie szczątkowe:

 Frezowanie pozostawia naprężenia w obrabianym materiale. Wpływają one na jego wydajność, wymagając dodatkowych kroków, takich jak usuwanie naprężeń i wyżarzanie.

Wybór płynu chłodzącego i zarządzanie nim:

Zły dobór chłodziwa może prowadzić do zużycia narzędzi, słabego odprowadzania wiórów i problemów z wykończeniem powierzchni. Dlatego też wybór odpowiedniego rodzaju chłodziwa i jego właściwa konserwacja ma zasadnicze znaczenie.

Złożone funkcje obróbki: Trudno jest tworzyć skomplikowane geometrie lub utrzymywać wąskie tolerancje bez uciekania się do specjalnych narzędzi i technik programowania.

Przyszłość frezowania

Przyszłość frezowania rysuje się w jasnych barwach. Dzięki zaawansowanym technologiom frezowanie również ewoluowało. 

Warto przyjrzeć się nowoczesnym technologiom, które całkowicie zmieniły proces frezowania.

Sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe

Ciągły postęp w dziedzinie sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego zrewolucjonizował ostatnio frezowanie CNC. Technologie te mogą być wykorzystywane do identyfikacji niezbędnych wzorców w danych zebranych z frezarek CNC, umożliwiając konserwację. Technologie te mogą zwiększyć ogólną wydajność operacyjną frezarek.

Internet rzeczy (IoT)

Inteligentne technologie, takie jak IoT, szybko umożliwiają gromadzenie i analizę danych na frezarkach CNC. Technologia ta pozwala producentom obserwować stan swoich maszyn, rozwiązywać wszelkie problemy i szybko wprowadzać poprawki.

Automatyzacja

Obecnie procesy frezowania CNC stają się w pełni zautomatyzowane. Coraz popularniejsze stają się wszelkiego rodzaju zaawansowane urządzenia, takie jak zmieniacze narzędzi do obsługi różnych narzędzi, przedmiotów obrabianych, a nawet systemy monitorowania zużycia narzędzi.

Materiały zaawansowane

Frezowanie CNC ewoluuje, wykorzystując nowe zaawansowane materiały, w tym kompozyty z włókna węglowego oraz wysokowytrzymałe i lekkie stopy.

Wnioski

Frezowanie jest kluczową metodą produkcji. Odgrywa istotną rolę w wielu gałęziach przemysłu przy produkcji różnorodnych części wysokiej jakości. Obejmuje wykańczanie płaskich i zakrzywionych powierzchni, co czyni ją bardzo wszechstronną.

Nowoczesne technologie i zaawansowane narzędzia, takie jak frezy spiralne, o zmiennym skoku i ząbkowane, jeszcze bardziej usprawniły operacje frezowania pod względem szybkości usuwania materiału, dokładności rozmiaru, struktury kształtu i tolerancji powierzchni.  

Jeśli masz jakiekolwiek wymagania dotyczące frezowania CNC, zapraszamy do kontaktu z nami, wycenimy Cię w ciągu 24 godzin, forma GC jest jedną z 10 najlepszych usług obróbki CNC na świecie.