Precyzyjna obróbka CNC znacznie usprawniła produkcję, zapewniając wymaganą wysoką precyzję. Zbadano, że precyzyjna obróbka zmniejsza koszty pracy przez 20% do 30% w porównaniu ze zwykłymi metodami maszynowymi.

Region Azji i Pacyfiku ma obecnie największy udział w rynku (ponad 35,9% od 2022 r.). Podobnie, oczekuje się, że globalny rynek maszyn CNC będzie rósł w tempie 7,3% w latach 2021-2028.

Ta technika obróbki wyznaczyła standard szybkości, dokładności, elastyczności projektowania i wąskich tolerancji. Jak przyznaje 50% operatorów obróbki skrawaniem, pomaga ona tworzyć precyzyjne kształty z gładkimi wykończeniami.

Wiele gałęzi przemysłu produkcyjnego na całym świecie jest uzależnionych od precyzyjnej obróbki skrawaniem, która wymaga współpracy między profesjonalnymi projektantami i inżynierami-ekspertami. Projektanci są odpowiedzialni za tworzenie układów i przekształcanie ich w instrukcje produkcyjne.

W tym artykule omówione zostanie zrozumienie precyzyjnej obróbki skrawaniem, rozważania dotyczące wyboru odpowiedniego materiału, proces obróbki CNC i jego zastosowanie.

Zrozumienie precyzyjnej obróbki CNC

Obróbka CNC stanowi szczyt wysoce dokładnego procesu produkcyjnego ze względu na szybkość, precyzję i zdolność do utrzymywania wąskich tolerancji CNC. Proces ten pomaga tworzyć dokładne kształty z metalu, drewna, szkła i innych materiałów. Rdzeniem każdego dedykowanego producenta jest konkurencyjne środowisko produkcyjne oparte na precyzyjnych praktykach inżynieryjnych. Zrozummy ten proces i dowiedzmy się, jak osiągnąć więzienia w obróbce CNC.

Proces obróbki CNC

Obróbka CNC to nowoczesna technika produkcji, która wykorzystuje kod komputerowy do sterowania ruchami maszyn. Jest ona powszechnie stosowana do tworzenia metalowych komponentów i gdy komponenty muszą być identyczne. Metoda obróbki CNC polega na wykorzystaniu zaprogramowanych poleceń. Polecenia te kontrolują ruchy narzędzi tnących, zapewniając dokładną i powtarzalną produkcję złożonych kształtów.

Najważniejsze elementy maszyny CNC 

Obróbka CNC może być złożona, z różnymi komponentami współpracującymi ze sobą w celu uzyskania wąskich tolerancji potrzebnych do produkcji. Składają się one z wielu kluczowych części, z których niektóre obejmują:

1. Wrzeciono
2. Osie
3. Zmieniacz narzędzi
4. Jednostka sterująca

Wrzeciono

Element ten utrzymuje i obraca narzędzie tnące lub obrabiany przedmiot, odgrywając istotną rolę w procesie obróbki CNC. Jego prędkość i moc decydują o skuteczności usuwania materiału.

Osie

Obróbka CNC obejmuje różne osie, które umożliwiają ruch narzędzia tnącego w różnych kierunkach. Ten wieloosiowy proces pozwala na tworzenie skomplikowanych projektów i precyzyjnie obrobionych komponentów.

Zmieniacz narzędzi

Zmieniacze narzędzi automatycznie przełączają się między wieloma narzędziami tnącymi, aby zwiększyć produktywność i zmniejszyć liczbę interwencji ręcznych. Ten kluczowy element jest niezbędny do produkcji precyzyjnych części o różnej geometrii.

Jednostka sterująca

Jednostka sterująca interpretuje języki programowania CNC (G-code i M-code) i kieruje ruchami maszyny. Programowanie G-code kontroluje pozycję i prędkość narzędzia. Kod M zarządza funkcjami pomocniczymi, takimi jak kontrola chłodziwa i wymiana narzędzi.

Języki programowania CNC

1. Kod G

Jest to podstawowy język programowania używany w obróbce CNC, który dyktuje prędkość i ruchy narzędzia.

2.  Kod M

Kod M uzupełnia kod G, zarządzając funkcjami specyficznymi dla maszyny, takimi jak obracanie wrzeciona lub zmiana narzędzi. Ma to kluczowe znaczenie dla wydajnej pracy i produkcji precyzyjnych części.

Jak uzyskać precyzję w obróbce CNC?

Jako część nowoczesnej produkcji, obróbka CNC zależy od precyzyjnych metod obróbki w celu tworzenia dokładnych i szczegółowych części. Przyjrzyjmy się podstawowym aspektom precyzyjnej obróbki skrawaniem w precyzyjnym frezowaniu CNC.

Dokładność i kalibracja obrabiarki

Precyzja w obróbce CNC zależy od dokładności i kalibracji narzędzi. Regularna konserwacja i precyzyjna kalibracja są niezbędne do prawidłowego działania maszyny. Może to zmniejszyć liczbę błędów i zapewnić produkcję wysokiej jakości części.

Wybór i konserwacja narzędzi tnących

Prawidłowy dobór i konserwacja narzędzi tnących do danego materiału i zastosowania zapewnia wydajne usuwanie materiału i jakość wykończenia powierzchni. Regularna konserwacja narzędzi, taka jak ostrzenie i wymiana zużytych narzędzi, zapobiega wadom i pomaga zwiększyć precyzję.

Techniki mocowania zapewniające bezpieczną obróbkę

Procedury bezpiecznego przytrzymywania przedmiotu obrabianego pozwalają uniknąć niepożądanych przesunięć podczas cięcia, które mogą powodować błędy. Do zamocowania przedmiotu obrabianego stosuje się kilka metod. Należą do nich imadła, zaciski i inne specjalne uchwyty. Takie metody pomagają w rozcinaniu i cięciu do określonych, dokładnych kształtów i zachowaniu formy produktów.

Wybór i zastosowanie płynu chłodzącego

Odpowiedni dobór chłodziwa redukuje ciepło i tarcie, które mogą wpływać na precyzję. Odpowiedni dobór chłodziwa pozwala utrzymać trwałość narzędzia i wykończenie powierzchni oraz zapobiega przegrzaniu. Zapewnia to dokładność wymiarową procesu obróbki CNC aluminium i innych precyzyjnych operacji.

Wybór materiałów do precyzyjnej obróbki CNC

Precyzyjne procesy obróbki CNC obsługują szeroki zakres materiałów, ogólnie podzielonych na różne kategorie, w tym metal, tworzywa sztuczne i drewno.

Dlaczego aluminium jest często wybieranym materiałem do precyzyjnej obróbki CNC?

Aluminium jest materiałem szeroko stosowanym w procesach obróbki CNC. Jest stosunkowo lekkie, wytrzymałe, łatwe w obróbce, odporne na korozję i bardzo uniwersalne. Cechy te sprawiają, że aluminium jest cenne w wielu zastosowaniach motoryzacyjnych, lotniczych, budowlanych i przemysłowych.

Lekki, a jednocześnie wytrzymały

Aluminium oferuje unikalne połączenie lekkości i wytrzymałości. Te właściwości sprawiają, że idealnie nadaje się do tworzenia aplikacji, w których waga i wytrzymałość mają znaczenie bez uszczerbku dla integralności strukturalnej.

Doskonała skrawalność

Alunimun jest korzystny w obróbce CNC ze względu na jedną z jego obrabialnych cech. Umożliwia maszynie szybkie cięcie części, tworzenie złożonych kształtów i precyzyjne wykończenie poprzez skrócenie czasu obróbki i zmniejszenie zużycia narzędzi.

Dobra odporność na korozję

Materiał ten wytwarza naturalną warstwę tlenku, która zapewnia doskonałą odporność na korozję. Jest to szczególnie korzystne w środowiskach narażonych na wilgoć i chemikalia. Ta cecha wydłuża żywotność części, zmniejszając potrzebę ich konserwacji.

Wszechstronność w różnych stopach

Aluminium występuje w różnych rodzajach, z których każdy ma specyficzne właściwości do różnych zastosowań. Pozwala to inżynierom wybrać najlepszy typ dla ich projektu, zapewniając dobrą wydajność i opłacalność.

Zrozumienie stopów aluminium dla dokładnego frezowania CNC

Wybierając idealny materiał do precyzyjnej obróbki CNC, ważne jest, aby zrozumieć popularne stopy aluminium. Każdy stop ma unikalne właściwości, które przyczyniają się do różnych wymagań funkcjonalnych i wydajnościowych.

Koncentracja na aluminium 6061 T6: Właściwości, zastosowania

Stop 6061 T6 ma doskonałe właściwości mechaniczne i jest szeroko stosowany w precyzyjnej obróbce CNC. Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, doskonałą odpornością na korozję i dobrą skrawalnością. Stop ten jest wykorzystywany do produkcji elementów konstrukcyjnych i precyzyjnych części maszyn.

Aluminium 6061 T6 vs 7075

Stop aluminium 7075 jest mocniejszy niż stopy 6061, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań wymagających dużych obciążeń. Jest mniej podatny na obróbkę i droższy niż 6061. Jednak 6061 oferuje lepszą równowagę między wytrzymałością, obrabialnością i kosztami.

Krótka wzmianka o aluminium 6063      

Aluminium 6063 jest popularnym stopem często używanym w zastosowaniach architektonicznych ze względu na jego doskonałe właściwości wykończeniowe. Jest on mniej intensywny niż 6061 i nie nadaje się do zastosowań wymagających dużych obciążeń.

Dodatkowe czynniki wpływające na wybór materiału

Wybór materiału wiąże się z dodatkowymi rozważaniami, takimi jak funkcjonalność części, ograniczenia wagowe i koszty, aby projekt był zgodny z oczekiwaniami. Rozważania te zapewniają, że wybrany materiał spełnia wymagania techniczne i ekonomiczne.

Wymagania dotyczące funkcjonalności i wytrzymałości części

Funkcjonalność części i wymagania konstrukcyjne zależą od odpowiednich materiałów, które różnią się unikalnymi właściwościami. Różne zastosowania wymagają różnych poziomów wytrzymałości i trwałości, co wpływa na wybór między stopami takimi jak 6061 i 7075.

Ograniczenia wagi

Ograniczenia wagowe są głównym czynnikiem przy tworzeniu aplikacji lotniczych i motoryzacyjnych. Lekkie właściwości aluminium zmniejszają całkowitą wagę komponentu bez uszczerbku dla wytrzymałości i wydajności.

Czynniki kosztowe

Czynniki kosztowe mają znaczenie przy wyborze odpowiedniego materiału dla konkretnych obiektów. Materiały z różnych stopów mają podobne właściwości, ale niektóre z nich są droższe, jak np. 7075. Zrównoważenie kosztu materiału z konkretnymi korzyściami sprawia, że projekt jest wykonalny i zapewnia przestrzeganie budżetu.

Proces obróbki precyzyjnych części metalowych

Inżynierowie preferują proces obróbki CNC do tworzenia precyzyjnych części metalowych, który jest bardzo odpowiedni dla różnych branż, takich jak lotnictwo, motoryzacja i elektronika. Proces ten obejmuje wykorzystanie sterowanych komputerowo maszyn w celu uzyskania wąskich tolerancji i skomplikowanych geometrii.

Rodzaje procesów obróbki CNC stosowanych w przypadku części precyzyjnych

Obróbka CNC zapewnia kilka procesów tworzenia precyzyjnie obrobionych komponentów; każda metoda spełnia kryteria różnych zastosowań i poziomów zgodności.

Frezowanie 3-osiowe: Podstawowa zasada i możliwości

Frezowanie 3-osiowe jest najprostszym rodzajem frezowania w obróbce CNC. Przesuwa przedmiot obrabiany wzdłuż trzech osi, tworząc różne elementy i kształty. W procesie tym powstają elementy o płaskiej powierzchni, szczeliny i wywiercone otwory.

Frezowanie 4- i 5-osiowe: Zalety dla złożonych geometrii

Możliwości frezowania 4- i 5-osiowego są większe niż 3-osiowego ze względu na ruchy obrotowe wzdłuż dodatkowych osi. Procesy te ułatwiają produkcję złożonych geometrii i skomplikowanych projektów, które wymagałyby więcej niż trzech osi.

Toczenie CNC: Odpowiednie dla części obrotowych

Podczas procedury toczenia CNC część obraca się, podczas gdy narzędzie tnące porusza się wzdłuż jednej lub dwóch osi, tworząc cylindryczne lub stożkowe kształty. Metoda ta pomaga w produkcji części obrotowych, takich jak wały, tuleje i inne okrągłe elementy.

Czynniki wpływające na precyzję podczas obróbki skrawaniem

Osiągnięcie precyzji w obróbce CNC części metalowych wiąże się z kilkoma czynnikami, które wpływają na ostateczną jakość i dokładność części.

Optymalizacja ścieżki narzędzia

Dobrze zaplanowana optymalizacja ścieżki narzędzia zapewnia, że narzędzie tnące podąża najbardziej wydajną trasą, aby przyspieszyć cykl i poprawić dokładność. Minimalizuje niepotrzebne ruchy i wytwarza stałą siłę skrawania, prowadząc do większej precyzji.

Prędkości posuwu i cięcia

Prędkość posuwu i prędkość skrawania mają wpływ na dopasowanie jakości części. Prędkość posuwu to sposób, w jaki narzędzie tnące przesuwa się w głąb materiału. Prędkość skrawania reprezentuje prędkość ruchu narzędzia po powierzchni materiału. Odpowiednia technika wyważania pomaga skutecznie usuwać materiał i zapobiegać zużyciu narzędzia.

Minimalizacja ugięcia narzędzia i wibracji

Minimalizacja ugięć i drgań narzędzia ma kluczowe znaczenie dla stworzenia końcowej części z wysoką dokładnością i precyzją. Zaniedbanie tych aspektów podczas obróbki CNC może powodować nadmierną siłę, nierówne powierzchnie i błędy wymiarowe. Dlatego też stosowanie sztywnych uchwytów narzędziowych, optymalizacja warunków skrawania i wybór odpowiedniego narzędzia może zmniejszyć ryzyko wystąpienia nieoczekiwanych błędów.

Zastosowania precyzyjnie obrabianych komponentów

Precyzyjnie obrobione komponenty mają kluczowe znaczenie w platformach numerycznych, które wymagają dokładności, niezawodności i wysokiej jakości zastosowań. Obróbka CNC aluminium jest zazwyczaj najbardziej popularna do tworzenia złożonych, niestandardowych części, które spełniają rygorystyczne specyfikacje i wymagania dotyczące wydajności.

Branże, które polegają na precyzyjnej obróbce CNC

• Przemysł lotniczy i obronny
• Motoryzacja i transport
• Urządzenia medyczne i elektronika
• Prototypowanie i rozwój produktu

Przemysł lotniczy i obronny

Przemysł lotniczy i obronny wykorzystuje precyzyjną obróbkę skrawaniem do tworzenia komponentów samolotów, części silników i złożonych zespołów oraz zapewnienia ich bezpieczeństwa i wydajności w ekstremalnych warunkach.

Motoryzacja i transport

Producenci stosują precyzyjne metody dopasowywania CNC, aby tworzyć wysoce trwałe i funkcjonalne komponenty dla sektora motoryzacyjnego i transportowego. Ich zastosowania obejmują części silnika, produkty przekładniowe i inne krytyczne elementy.

Urządzenia medyczne i elektronika

Branża medyczna i elektroniczna wykorzystuje precyzyjną obróbkę skrawaniem do produkcji implantów medycznych, narzędzi chirurgicznych, obudów elektronicznych i radiatorów.

Prototypowanie i rozwój produktu

Prototypowanie i rozwój produktu wykorzystują obróbkę CNC do tworzenia niestandardowych prototypów i części produkcyjnych w małych ilościach, co pozwala na szybkie prototypowanie i ponowną ocenę nowych produktów.

Przykłady precyzyjnie obrabianych komponentów

• Części samolotów, komponenty silników
• Implanty medyczne, narzędzia chirurgiczne
• Obudowy elektroniczne i radiatory
• Niestandardowe prototypy i części do produkcji małoseryjnej

Części samolotów, komponenty silników

W trudnych warunkach pracy, wysoce precyzyjne komponenty silników i samolotów zapewniają zwiększone bezpieczeństwo i lepsze zastosowanie produktów w przemyśle lotniczym.

Implanty medyczne, narzędzia chirurgiczne

Narzędzia takie jak implanty medyczne i instrumenty wykonane w procesie znanym jako precyzyjna obróbka CNC zapewniają najlepsze środki bezpieczeństwa i wydajność.

Obudowy elektroniczne i radiatory

Proces obróbki CNC zapewnia obudowie elektroniki i radiatorom wymaganą precyzyjną obróbkę, która chroni wrażliwe komponenty i skutecznie zarządza rozpraszaniem ciepła.

Niestandardowe prototypy i części do produkcji małoseryjnej

Precyzyjna obróbka CNC dodatkowo umożliwia produkcję niestandardowych prototypów i części do produkcji małoseryjnej, ponieważ są to szczegółowe i dokładne modele do oceny.

Wnioski:

Wysoka dokładność jest kluczowym wymogiem branżowym w produkcji dokładnych i niezawodnych komponentów. To właśnie tutaj precyzyjna obróbka CNC odgrywa ważną rolę. Technologia ta ma kilka zalet, w tym łatwość obróbki i wysoką dokładność. Jej zastosowania obejmują komponenty i silniki lotnicze, zastosowania medyczne, takie jak implanty, oraz zastosowania elektroniczne, takie jak części obudowy. Nadchodzące postępy w precyzyjnej obróbce CNC mogą obejmować lepszą automatyzację i integrację sztucznej inteligencji z optymalizacją i zaawansowanymi materiałami. Niewątpliwie postępy w obróbce CNC przyczynią się do stworzenia jeszcze bardziej wyrafinowanych i dokładnych strategii produkcyjnych.