В краткосерийното производство е трудно да се назове по-добра технология от обработката с ЦПУ.Той предлага добре закръглена комбинация от предимства, включително висок потенциал за производителност, точност и повторяемост, широк избор от материали и лекота на използване.Докато почти всеки машинен инструмент може да бъде цифрово управляван, машинната обработка с компютърно цифрово управление обикновено се отнася до многоосно фрезоване и струговане.
За да разберете повече за това как CNC машинната обработка се използва за обработка по поръчка, производство в малък обем и прототипиране, engineering.com разговаря с Wayken Rapid Manufacturing, базирана в Шенжен услуга за производство на прототипи по поръчка относно материалите, технологията, приложенията и работата на CNC машинните инструменти .
Що се отнася до материалите, ако се предлага на лист, плоча или прът, шансовете са, че можете да го обработите.Сред стотиците метални сплави и пластмасови полимери, които могат да бъдат обработвани, алуминият и инженерните пластмаси са най-често срещаните за обработка на прототипи.Пластмасовите части, предназначени да бъдат формовани в масово производство, често се обработват във фазата на прототипа, за да се избегнат високата цена и времето за производство на матрицата.
Достъпът до широк набор от материали е особено важен при създаването на прототипи.Тъй като различните материали имат различна цена и различни механични и химични свойства, може да е за предпочитане да се изреже прототип от по-евтин материал от това, което е планирано за крайния продукт, или различен материал може да помогне за оптимизиране на здравината, твърдостта или теглото на частта във връзка с неговия дизайн.В някои случаи алтернативен материал за прототип може да позволи специфичен довършителен процес или да бъде направен по-издръжлив от производствената част, за да се улесни тестването.
Обратното също е възможно, с евтини суровини, които заместват инженерните смоли и металните сплави с висока производителност, когато прототипът се използва за прости функционални приложения като проверка на годността или конструиране на макет.
Въпреки че са разработени за металообработване, пластмасите могат да бъдат успешно обработвани с правилните знания и оборудване.Както термопластичните, така и термореактивните пластмаси могат да се обработват и са много рентабилни в сравнение с краткотрайните шприцформи за прототипни части.
В сравнение с металите, повечето термопласти като PE, PP или PS ще се стопят или изгорят, ако се обработват с подавания и скорости, обичайни за металообработката.По-високите скорости на режещия инструмент и по-ниските скорости на подаване са често срещани, а параметрите на режещия инструмент като наклонен ъгъл са критични.Контролът на топлината в среза е от съществено значение, но за разлика от металите охлаждащата течност обикновено не се впръсква в среза за охлаждане.Може да се използва сгъстен въздух за почистване на чипове.
Термопластичните пластмаси, особено стоковите класове без пълнеж, се деформират еластично при прилагане на силата на рязане, което затруднява постигането на висока точност и поддържането на близки допуски, особено за фини характеристики и детайли.Автомобилното осветление и лещите са особено трудни.
С повече от 20 години опит с CNC обработка на пластмаса, Wayken се специализира в оптични прототипи като автомобилни лещи, световоди и рефлектори.Когато обработвате прозрачни пластмаси като поликарбонат и акрил, постигането на високо качество на повърхността по време на обработката може да намали или елиминира операциите по обработка като шлайфане и полиране.Микро-фината обработка с използване на диамантена обработка в една точка (SPDM) може да осигури точност под 200 nm и да подобри грапавостта на повърхността под 10 nm.
Въпреки че карбидните режещи инструменти обикновено се използват за по-твърди материали като стомани, може да бъде трудно да се намери правилната геометрия на инструмента за рязане на алуминий в карбидни инструменти.Поради тази причина често се използват режещи инструменти от бързорежеща стомана (HSS).
CNC обработката на алуминий е един от най-типичните избори на материали.В сравнение с пластмасите, алуминият се реже при високи подавания и скорости и може да се реже на сухо или с охлаждаща течност.Важно е да отбележите класа на алуминия, когато го настройвате за рязане.Например, класове 6000 са много разпространени и съдържат магнезий и силиций.Тези сплави осигуряват превъзходна обработваемост в сравнение с класове 7000 например, които съдържат цинк като основна легираща съставка и имат по-висока якост и издръжливост.
Също така е важно да се отбележи обозначението на температурата на алуминиевия материал.Тези обозначения показват термичната обработка или закаляването на деформация, например, на които е бил подложен материалът и могат да повлияят на производителността по време на машинна обработка и при крайна употреба.
Обработката с пет оси с ЦПУ е по-скъпа от машините с три оси, но те придобиват все по-широко разпространение в производствената индустрия поради няколко технологични предимства.Например, рязането на част с елементи от двете страни може да бъде много по-бързо с 5-осна машина, тъй като частта може да бъде фиксирана по такъв начин, че шпинделът да може да достигне и двете страни при една и съща операция, докато с 3-осна машина , частта ще изисква две или повече настройки.Машините с 5 оси могат също да произвеждат сложни геометрии и фина повърхностна обработка за прецизна обработка, тъй като ъгълът на инструмента може да бъде съобразен с формата на детайла.
Освен фрези, стругове и стругови центри, EDM машини и други инструменти могат да бъдат управлявани с ЦПУ.Например центровете за фреза + струг с ЦПУ са често срещани, както и EDM с тел и потъване.За доставчик на производствени услуги гъвкавата конфигурация на машинния инструмент и практиките за обработка могат да повишат ефективността и да намалят разходите за обработка.Гъвкавостта е едно от основните предимства на 5-осния обработващ център и когато се комбинира с високата покупна цена на машините, магазинът е силно стимулиран да го поддържа 24/7, ако е възможно.
Прецизната обработка се отнася до машинни операции, които осигуряват толеранси в рамките на ±0,05 mm, което е широко приложимо в производството на автомобилни, медицински устройства и авиационни части.
Типичното приложение на Micro-Fine Machining е Single Point Diamond Machining (SPDM или SPDT).Основното предимство на диамантената обработка е за персонализирани машинни части със строги изисквания за обработка: точност на формата под 200 nm, както и подобряване на грапавостта на повърхността под 10 nm.При производството на оптични прототипи като прозрачна пластмаса или отразяващи метални части, повърхностното покритие във формите е важно съображение.Обработката с диаманти е един от начините за производство на високопрецизна, висококачествена повърхност по време на обработка, особено за PMMA, PC и алуминиеви сплави.Доставчиците, които се специализират в машинната обработка на оптични компоненти от пластмаси, са тясно специализирани, но предлагат услуга, която може драстично да намали разходите в сравнение с краткосрочни или прототипни форми.
Разбира се, обработката с ЦПУ се използва широко във всички производствени индустрии за производство на метални и пластмасови крайни части и инструменти.Въпреки това, в масовото производство, други процеси като техники за формоване, леене или щамповане често са по-бързи и по-евтини от машинната обработка, след като първоначалните разходи за форми и инструменти се амортизират за голям брой части.
CNC машинната обработка е предпочитан процес за производство на прототипи в метали и пластмаси поради бързото време за изпълнение в сравнение с процеси като 3D печат, леене, формоване или производствени техники, които изискват форми, матрици и други допълнителни стъпки.
Тази гъвкавост с „натискане на бутон“ за превръщане на цифров CAD файл в част често се рекламира от привържениците на 3D печата като ключово предимство на 3D печата.В много случаи обаче CNC е за предпочитане и пред 3D печата.
Може да отнеме няколко часа, за да завършите всеки конструктивен обем от 3D отпечатани части, докато CNC обработката отнема минути.
3D печатът изгражда части на слоеве, което може да доведе до анизотропна якост в детайла в сравнение с машинно обработена част, направена от едно парче материал.
По-тесен набор от материали, налични за 3D печат, може да ограничи функционалността на отпечатан прототип, докато машинно обработеният прототип може да бъде направен от същия материал като крайната част.Обработените с ЦПУ прототипи могат да се използват за крайни дизайнерски материали, за да отговарят на функционалната проверка и инженерната проверка на прототипите.
3D отпечатаните характеристики като отвори, резбовани отвори, свързващи повърхности и повърхностно покритие изискват последваща обработка, обикновено чрез механична обработка.
Докато 3D печатът предоставя предимства като производствена технология, днешните CNC машинни инструменти предоставят много от същите предимства без определени недостатъци.
Бързите CNC машини могат да се използват непрекъснато, 24 часа в денонощието.Това прави машинната обработка с ЦПУ икономична за кратки тиражи на производствени части, които изискват широк набор от операции.
За да научите повече за CNC машинната обработка за прототипи и краткосерийно производство, моля, свържете се с Wayken или поискайте оферта чрез техния уебсайт.
Авторско право © 2019 engineering.com, Inc. Всички права запазени.Регистрацията или използването на този сайт представлява приемане на нашата Политика за поверителност.
Време на публикуване: 30 ноември 2019 г