Pусский
Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2022-01-15 Происхождение:Работает
Обработка с ЧПУ означает компьютерное числовое управление и, по сути, означает, что станок управляется набором команд от контроллера.Этот код обычно имеет форму списка координат, известного как G-код.Любой станок, управляемый этим кодом, может называться станком с ЧПУ, будь то фрезерный станок, токарный станок или даже плазменный резак.В этой статье мы сосредоточимся на различных типах фрезерных, токарных станков с ЧПУ и их комбинации.Движение станков с ЧПУ можно определить по их осям;это X, Y и Z с осями A, B и C для более продвинутых машин.Оси X, Y, Z относятся к основным декартовым векторам, а оси A, B, C относятся к вращению вокруг этих осей.Станки с ЧПУ обычно работают по 5 осям.Типичные станки с ЧПУ перечислены ниже.
Токарный станок с ЧПУ – Токарный станок работает, вращая материал в патроне токарного станка.Затем инструмент перемещается по 2 осям в работу для вырезания цилиндрических деталей.Токарный станок с ЧПУ может создавать изогнутые поверхности, что было бы сложно, если не невозможно, на ручном токарном станке.Инструмент обычно не вращается, но может также перемещаться, как в случае с приводным инструментом.
мельница с ЧПУ – Фрезерный станок с ЧПУ обычно используется для изготовления плоских деталей, однако более сложные станки с большей степенью свободы могут создавать сложные формы.Материал удерживается неподвижно, а шпиндель вращается вместе с инструментом, который перемещается по 3 осям для резки материала.В некоторых случаях шпиндель неподвижен и в него подается материал.
Дрель с ЧПУ – Эти станки похожи на фрезерные станки с ЧПУ, но они специально разработаны для резки только по одной оси, т. е. сверло перемещается только по оси Z в материал и никогда не режет по осям X и Y.
Шлифовальные станки с ЧПУ – Эти машины вводят шлифовальный круг в материал для создания высококачественной отделки поверхности.Они предназначены для снятия небольшого количества материала с закаленных металлов;таким образом, они используются в качестве отделочной операции.
Обработка на станках с ЧПУ создает детали посредством субтрактивного производства.По сути, это процесс удаления материала из твердой заготовки для достижения в конечном итоге желаемой формы.Это можно сделать любым из ранее упомянутых методов, таких как фрезерование, точение, шлифование или сверление.Аддитивное производство — это противоположный процесс, при котором для создания детали материал добавляется из ничего, например, с помощью 3D-принтеров.
Инструмент выполняет всю работу по резке.Инструменты обычно устанавливаются в держатель инструмента и при необходимости загружаются в шпиндель.Для изготовления законченной детали необходимо множество различных типов инструментов – не существует универсального подхода к производству.Ниже перечислены наиболее распространенные инструменты, используемые при типичной обработке.
Концевая мельница – Концевая фреза является наиболее распространенным типом инструментов и обычно может резать в трех направлениях.Они бывают различных стилей, таких как плоские, с угловым радиусом, черновые, шариковые и конусные, и это лишь некоторые из них.Они характеризуются количеством канавок, углами спирали, основным материалом и материалом покрытия.
Лицевая мельница – Торцевая фреза предназначена для резки большой площади поверхности, т.е. торцовки.Его режущие кромки обычно находятся на кромке инструмента, а зубья обычно представляют собой твердосплавные пластины.
Резьбовая мельница – Резьбовая фреза предназначена для создания резьбы. Она работает за счет вращения вокруг хвостовика по спирали, чтобы нарезать форму резьбы.
Долбежный резак – Эти типы фрез используются для создания Т-образных пазов по длине детали.Инструмент должен входить и выходить с открытой стороны материала из-за его геометрии.
Обработка с ЧПУ постепенно захватила обрабатывающую промышленность, поскольку она просто более эффективна, чем использование станков с ручным управлением.Некоторые плюсы и минусы станков с ЧПУ перечислены ниже.
ОД Токарная обработка – Как следует из названия, этот инструмент предназначен для резки по внешнему диаметру детали.Он может иметь форму твердого инструмента, отшлифованного до необходимой формы, или твердосплавных вставок.
Внутренняя обработка канавок и нарезание резьбы – Эти инструменты обычно тонкие, что позволяет им проникнуть внутрь детали, чтобы расточить внутренний диаметр после сверления, а также нарезать внутреннюю резьбу.
Расставание – Отрезной инструмент используется для отрезания детали в качестве заключительной операции после завершения всех остальных операций.
Бурение – Они используются для сверления отверстий, продольных детали, отверстия все равно необходимо рассверлить или рассверлить для достижения окончательных допусков.
Различные типы инструментов можно разделить по материалам.Материалы, обычно используемые для изготовления инструментов, перечислены ниже:
Высокая углеродистая сталь – Это самый дешевый тип станков, но они не имеют длительного срока службы.Они также теряют твердость при температуре около 200°.
Быстрорежущая сталь (HSS) – Они более распространены, чем инструменты из углеродистой стали, поскольку имеют более длительный срок службы и теряют твердость только при 600 ° C, а это означает, что они могут резать на более высоких скоростях.
Твердосплавные вставки – Инструменты из цементированного карбида тверже, чем из быстрорежущей стали, но менее прочны и могут сломаться при неправильном обращении.Они выдерживают температуру до 900°.
Керамика – Эти режущие инструменты чрезвычайно тверды и обычно предназначены для резки твердых материалов при очень высоких температурах.Есть два распространенных варианта, а именно оксид алюминия и нитрид кремния.
Кубический нитрид бора – Эти инструменты идеально подходят для закаленных сталей и суперсплавов и обладают превосходной стойкостью к истиранию и термическому воздействию.
Обработка с ЧПУ постепенно захватила обрабатывающую промышленность, поскольку она просто более эффективна, чем использование станков с ручным управлением.Некоторые плюсы и минусы станков с ЧПУ перечислены ниже.
Плюсы | Минусы |
Быстрее, чем вручную | Дорогой |
Ни один человек не может сравниться по скорости, точности и аккуратности со станком с ЧПУ.В условиях высокой производительности использование ручного станка просто приведет к финансовым потерям. | Станок с ЧПУ – это чрезвычайно современное оборудование.Он изготавливается с очень высокими допусками и жесткостью.Это позволит ему производить миллионы деталей и при этом получать качественный результат.Это качество напрямую влияет на стоимость;чем совершеннее машина, тем выше ее стоимость. |
Снижение производственных затрат | Операторы высшей квалификации |
Станок с ЧПУ может работать без остановок, если загрузка и разгрузка материалов и деталей дополнительно автоматизированы. Это означает, что станок может работать всю ночь без присмотра.Кроме того, один оператор может управлять несколькими машинами, что компенсирует более высокие затраты на рабочую силу. | Несмотря на необходимость меньшего количества операторов, станок с ЧПУ требует высококвалифицированных операторов, что приведет к более высоким затратам на рабочую силу. |
Более высокая эффективность | Более высокие затраты на техническое обслуживание |
Станок с ЧПУ может переходить от одной операции к другой за доли секунды.Смена инструмента может происходить очень быстро, поскольку некоторые станки имеют револьверную головку со множеством предварительно установленных инструментов или библиотеку инструментов, которая при необходимости загружает новый инструмент в шпиндель. | Из-за сложности станков с ЧПУ стоимость обслуживания намного выше по сравнению с ручными станками. |
Повышенная безопасность
|
Вертикальный обрабатывающий центр (VMC) – Шпиндель в VMC остается в одном положении, а стол перемещается под ним.В некоторых случаях стол перемещается вверх, чтобы встретиться со шпинделем, или шпиндель может перемещаться вверх и вниз по оси Z.Эти машины очень жесткие и поэтому могут производить высокоточные компоненты.Их недостатком является сравнительно небольшая рабочая зона.VMC могут иметь 3 оси (X, Y, Z), 4 оси (X, Y, Z и A) или даже 5 осей (X, Y, Z, A и B).
Горизонтальный обрабатывающий центр (HMC) – HMC – это станок, шпиндель которого ориентирован горизонтально, а не вертикально.Эти типы машин идеально подходят для длительных производственных циклов, поскольку они могут обрабатывать в 3 раза больше, чем VMC, при условии, что работы достаточно, чтобы машина была загружена.HMC также намного дороже, чем VMC.Блок материала можно закрепить на станине машины во время изготовления другой детали.Вот почему возможно непрерывное производство, поскольку шпиндель может легко перейти к следующему блоку готового материала и его замена происходит очень быстро.
Токарный станок с ЧПУ способен выполнять обработку по двум осям только с одним патроном.Существуют различные типы токарных станков с ЧПУ, перечисленные ниже:
Токарный станок двигателя – По сути, это стандартный токарный станок, который относительно универсален.«Двигатель» в названии — это пережиток тех времен, когда токарные станки приводились в движение шкивами от двигателя, которого не было на станке.Тогда токарный станок для двигателя будет токарным станком с двигателем на токарном станке.
Револьверный токарный станок – Револьверный токарный станок позволяет значительно сократить время производства, поскольку все необходимые инструменты загружаются в револьверный станок еще до начала производства.Когда необходим новый инструмент, его просто поворачивают на место.
Токарный станок для инструментальной комнаты – Токарный станок инструментального цеха используется для высокоточных и небольших объемов работ.Как следует из названия, эти типы токарных станков используются для создания инструментов и штампов.Он также настроен на максимальную универсальность.
Скоростной токарный станок – Этот тип токарного станка используется в основном для легких работ, он имеет простую конструкцию с передней бабкой, задней бабкой и стойкой для инструмента.
Токарные центры с ЧПУ – Эти типы токарных станков очень продвинуты и имеют широкий спектр функций, включая фрезерование, револьверные стойки и даже второй шпиндель.Также существуют как вертикальные, так и горизонтальные токарные станки.На горизонтальном токарном станке вся стружка выпадает из детали и попадает в конвейер для стружки, а на вертикальном токарном станке сила тяжести помогает при установке детали в патрон.Горизонтальные токарные станки легче автоматизировать.Именно приложение определит, какой стиль более применим.
Станки с ЧПУ могут обрабатывать широкий спектр материалов: от алюминия до суперсплавов, таких как инконель.Каждый материал имеет свой собственный набор проблем и требует определенного инструмента, скорости и подачи.
Поскольку алюминий — очень мягкий материал, существует риск склеивания алюминием режущего инструмента.Это связано с низкой температурой плавления алюминия.Для улучшения обрабатываемости можно использовать более твердые сорта алюминия.
Из-за большого количества марок стали существует множество факторов, влияющих на общую обрабатываемость материала.Эти факторы могут включать в себя;холодная обработка, химический состав и микроструктура.Как правило, такие элементы, как свинец и олово, могут улучшить скорость резания благодаря своему смазывающему действию, а сера снижает деформационное упрочнение стружки.
Титан имеет широкий спектр сплавов, каждый из которых имеет свои проблемы.В идеале инструмент должен быть прижат к материалу, так как остановка на определенном участке приведет к трению, перегреву, наклепу и износу инструмента.Чистый титан ведет себя так же, как алюминий, а также может склеивать режущий инструмент, тогда как его сплавы обычно намного тверже и могут вызвать перегрев и износ инструмента.Более низкие обороты и более высокая нагрузка на стружку могут привести к увеличению срока службы инструмента за счет снижения температуры.
Суперсплавы рассчитаны на очень высокую прочность при высоких температурах, поэтому их очень трудно обрабатывать.Для обработки этих материалов также требуются машины более высокой мощности.Суперсплавы имеют тенденцию к очень быстрому наклепу, что затрудняет будущие операции механической обработки.Обычно рекомендуются более низкие скорости резания.
Медь, как известно, является трудным для обработки материалом из-за ее пластичности и склонности обтекать инструменты, а не резать.Он используется в основном для электрических компонентов и компонентов теплообменников, которым требуются высокие коэффициенты проводимости и теплопередачи.Высокие скорости и подачи обычно хорошо работают с чистой медью.Медные сплавы обрабатываются намного проще, чем чистая медь.
Пластик имеет тысячи различных форм: от термореактивных пластиков до обычных термопластов.Существует также невероятно широкий диапазон твердости и механических свойств.Только твердые пластмассы хорошо обрабатываются и могут удерживаться в пределах допусков, в то время как более мягкие пластмассы имеют тенденцию деформироваться за пределами режущего инструмента и в результате получаются детали, размеры которых не соответствуют спецификациям.На режущей кромке имеет тенденцию накапливаться тепло, поскольку пластик является изолятором, и если не соблюдать осторожность, пластик расплавится.
Несмотря на широкий спектр применения и функциональности, достижимые станками с ЧПУ, существуют риски.Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных ошибок, допускаемых при обработке на станках с ЧПУ.
Сбои в работе ЧПУ – Станки с ЧПУ не думают;они делают только то, что им говорят.При неправильном программировании станок может загнать режущий инструмент в себя за миллисекунду.Машины обычно обнаруживают аварию и останавливаются, но ущерб уже был нанесен.Существуют различные программные инструменты, которые могут снизить этот риск.Траектории инструмента можно смоделировать до загрузки кода на станок.Более сложные 5-осевые станки очень сложно моделировать с помощью стандартного программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM), и для них требуется дополнительное программное обеспечение между кодированием CAM и загрузкой кода на станок.
Неправильные скорости и подачи – Скорость и подача имеют решающее значение для создания качественных обрабатываемых деталей.Если используются неправильные настройки, это приведет к ускоренному износу инструмента и неудовлетворительному качеству поверхности и допускам.Это сложная тема, поскольку каждый материал и его сплавы имеют разные настройки для идеального реза.Зачастую для достижения идеальной настройки требуется несколько итераций.
Отсутствие обслуживания. Как и любое сложное оборудование, отсутствие обслуживания может быстро вывести его из строя.Машины необходимо содержать в чистоте и строго соблюдать план технического обслуживания OEM.
Любая отрасль, требующая производства компонентов, подвергается прямому или косвенному воздействию обработки с ЧПУ.Некоторые из ключевых отраслей промышленности и их использование обработки с ЧПУ перечислены ниже.
Аэрокосмическая промышленность – Аэрокосмическая промышленность требует компонентов с очень высоким уровнем точности и повторяемости, это могут быть лопатки турбины в двигателе, инструменты, используемые для создания других компонентов, и даже камеры сгорания, используемые в ракетных двигателях.
Автомобилестроение и машиностроение – Автомобильная промышленность требует изготовления высокоточных форм, используемых для литья деталей, таких как блоки двигателей, или обработки деталей с высокими допусками, таких как поршни.В более крупном масштабе портальные машины могут вырезать глиняные формы, используемые на этапе проектирования автомобиля.
Военный – Военные используют высокоточные компоненты с очень высокими допусками – от компонентов ракет до стволов орудий.Все обрабатываемые детали в вооруженных силах могут выиграть от точности и скорости станков с ЧПУ.
Медицинский – Медицинские имплантаты часто имеют очень органичную форму и должны быть изготовлены из современных сплавов.Таким образом, станки с ЧПУ являются обязательными, поскольку ни один ручной станок не может создавать такие формы.
Энергия – Энергетика охватывает все спектры техники: от паровых турбин до более экзотических технологий, таких как термоядерный синтез.Паровым турбинам требуются высокоточные лопатки для поддержания баланса в турбине, а камеры сдерживания плазмы, используемые в исследованиях и разработках при термоядерном синтезе, имеют очень сложную форму из современных материалов, для которых требуются станки с ЧПУ.
В связи с ускорением темпов технологического развития в последние годы возникло мнение, что аддитивное производство обгонит обработку с ЧПУ, однако более вероятным сценарием является появление все большего и большего числа производственных центров, которые объединяют несколько технологий в одном станке.Они могут использовать сильные стороны как субтрактивных, так и аддитивных машин, чтобы создать машину, возможности которой превышают сумму ее частей.Некоторые ранние версии этих машин уже можно найти.
Более того, неустанное развитие автоматизации в ходе четвертой промышленной революции приведет к появлению большего количества автоматизированных систем, которые смогут самостоятельно диагностировать, самооптимизироваться и работать с минимальным вмешательством человека.Продукты могут изготавливаться на основе личных требований отдельных потребителей, и это станет возможным благодаря уровню гибкости, предлагаемому станками с ЧПУ.
