CNC apdirbimo procesas
Turinys
PerjungtiCNC apdirbimo istorija
Kaip veikia CNC apdirbimas
- Mašinos rėmas ir lova: Užtikrina stabilumą; ketaus arba polimerbetonio pagrindai sumažina vibraciją.
- Suklys: Didelio greičio sąlygomis pjovimo įrankis sukasi iki 100 000 aps./min. greičiu.
- Kirviai: Dauguma staklių turi 3 ašis (X, Y, Z), tačiau pažangesnėse yra 4, 5 ar daugiau, kad būtų galima atlikti sudėtingesnes orientacijas.
- Įrankių keitiklis: Automatiškai keičia įrankius, taip sumažinant prastovas.
- aušinimo skysčio sistema: Valdo šilumos ir drožlių šalinimą, naudodamas aušinimo skystį arba dulksną.
CNC apdirbimo procesas: žingsnis po žingsnio
1 veiksmas: Dizainas – skaitmeninio plano kūrimas
CNC apdirbimo procesas prasideda nuo projektavimo, kurio metu inžinieriai sukuria išsamų kompiuterinio projektavimo (CAD) failą. Naudodami tokią programinę įrangą kaip „SolidWorks“, „AutoCAD“ arba „Fusion 360“, projektuotojai nurodo tikslią detalės geometriją, matmenis, savybes ir tolerancijas. Šis 3D arba 2D modelis yra visko, kas vyksta toliau, pagrindas.
Gerai parengtas CAD failas yra labai svarbus, nes jame turi būti atsižvelgta į gaminamumą – tokius veiksnius kaip medžiagos savybės, prieiga prie įrankių ir galimi įtempiai. Sudėtingoms detalėms projektuotojai įtraukia tokias funkcijas kaip užapvalinimai, kad sumažintų aštrius kampus arba nuožulnius kampus, kad būtų lengviau apdirbti. Failas paprastai eksportuojamas tokiais formatais kaip STEP arba IGES, kad būtų suderinamas su tolesne programine įranga. Šis žingsnis leidžia atlikti virtualius bandymus ir iteracijas, sumažinant klaidas prieš pjaustant bet kokią medžiagą. Šiuolaikiniai CAD įrankiai netgi imituoja realaus pasaulio našumą, užtikrindami, kad projektas atitiktų funkcinius reikalavimus.
2 veiksmas: programavimas – dizaino pavertimas mašininėmis instrukcijomis
Kai CAD modelis bus baigtas, kvalifikuoti technikai, naudodami kompiuterizuotos gamybos (CAM) programinę įrangą, sukurs apdirbimo programą. Tokios priemonės kaip „Mastercam“ arba „Autodesk PowerMill“ interpretuoja CAD geometriją ir sukuria įrankių trajektorijas – tikslius maršrutus, kuriais seksis pjovimo įrankiai.
CAM programinė įranga išveda G kodą (judesiams, greičiams ir koordinatėms) ir M kodą (pagalbinėms funkcijoms, tokioms kaip aušinimo skysčio aktyvavimas arba įrankių keitimas). Ji parenka optimalius įrankius, apskaičiuoja padavimo greičius, veleno greičius ir grubaus apdirbimo (birių medžiagų šalinimo) ir apdailos (paviršiaus tobulinimo) strategijas. CAM modeliavimo funkcijos leidžia programuotojams vizualizuoti procesą, aptikti galimus susidūrimus ar neefektyvumą. Šis žingsnis sujungia skaitmeninį projektavimą ir fizinę gamybą, užtikrindama, kad mašina operacijas atliktų saugiai ir efektyviai.
3 veiksmas: sąranka – staklių ir ruošinio paruošimas
Parengus programą, prasideda nustatymo etapas. Žaliava – blokas, strypas arba metalo (pvz., aliuminio, plieno) arba plastiko lakštas – tvirtai pritvirtinama prie CNC staklių naudojant spaustuvus, tvirtinimo elementus arba griebtuvus, kad pjovimo metu nejudėtų.
Įrankiai įkeliami į staklių įrankių keitiklį arba veleną, parenkami atsižvelgiant į detalės reikalavimus (pvz., galiniai frezavimo staklės grioveliams, grąžtai skylėms). Operatorius nustato darbo poslinkius – nulinį atskaitos tašką, suderindamas CAD koordinates su fiziniu ruošiniu. Zondai arba briaunų ieškikliai užtikrina tikslų padėties nustatymą.
Aušinimo sistemos yra užpildomos, o programa patikrinama sausuoju bandymu (imituojant darbą be pjovimo). Tinkamas nustatymas yra labai svarbus tikslumui ir saugai, taip sumažinant riziką, pavyzdžiui, įrankių lūžius.
4 veiksmas: Apdirbimas – automatizuoto proceso vykdymas
CNC apdirbimo esmė slypi čia: staklės vykdo užprogramuotas instrukcijas, kad tiksliai pašalintų medžiagą. Pjovimo įrankiai sukasi dideliu greičiu, judėdami išilgai kelių ašių (paprastai 3–5, o pažangesnėms staklės – daugiau), frezuodami, tekinant, gręždami arba šlifuodami ruošinį.
Įprastos operacijos apima frezavimą (besisukantys pjaustytuvai pašalina medžiagą iš nejudančio ruošinio) ir tekinimą (ruošinio sukimas prieš nejudantį įrankį). Daugiaašės staklės leidžia atlikti sudėtingus įpjovimus ir kontūrus vienu nustatymu.
Procesas yra labai automatizuotas, valandų valandas veikia be priežiūros, o jutikliai stebi, ar nėra problemų. Aušinimo skystis išvalo drožles ir kontroliuoja šilumą, taip pailgindamas įrankio tarnavimo laiką.
5 veiksmas: kokybės kontrolė – tikslumo ir standartų užtikrinimas
Po apdirbimo galutinė detalė yra griežtai kontroliuojama kokybės atžvilgiu. Matavimai naudojant slankmačius, mikrometrus, koordinatinius matavimo įrenginius (CMM) arba optinius skaitytuvus tikrinami pagal tolerancijas.
Tikrinamas paviršiaus apdirbimas, kietumas ir medžiagos vientisumas. Neardomaisiais bandymais gali būti tikrinami vidiniai defektai. Bet kokie nukrypimai lemia programos ar sąrankos koregavimus būsimiems bandymams.
Šis žingsnis užtikrina patikimumą, ypač svarbiose srityse, tokiose kaip aviacija ir kosmoso pramonė ar medicinos prietaisai.
CNC staklių tipai
CNC frezos
CNC tekinimo staklės
CNC maršrutizatoriai
CNC plazminiai pjaustytuvai
CNC lazeriniai pjaustytuvai
CNC EDM (elektroerozinis apdirbimas)
CNC šlifuokliai
Medžiagos, naudojamos CNC apdirbimui
Metalai
- AliuminisLengvas, atsparus korozijai, puikiai apdirbamas. Lydiniai, tokie kaip 6061, skirti konstrukcinėms dalims, 7075 – aviacijos ir kosmoso pramonei.
- PlienasUniversalus; mažaanglis plienas bendram naudojimui, nerūdijantis plienas atsparumui korozijai. Įrankinis plienas, pvz., D2, skirtas štampams.
- titanasDidelis stiprumo ir svorio santykis, biologiškai suderinamas. Sudėtinga dėl mažo šilumos laidumo; reikalingi aštrūs įrankiai ir aušinimo skysčiai.
- Žalvaris ir varisMinkštas, laidus; naudojamas elektronikoje ir santechnikoje.
Plastikai
- ABSTvirtas, atsparus smūgiams; įprastas vartojimo prekėse.
- NailonasAtsparus dilimui, maža trintis; krumpliaračiams ir guoliams.
- polikarbonatoSkaidrus, stiprus; optinės paskirties.
- PEEKAtsparus aukštai temperatūrai; medicinoje ir aviacijos bei kosmoso pramonėje.
Kompozitai
- Anglies pluoštu sustiprinti polimerai (CFRP)Lengvas, tvirtas; skirtas aviacijos ir kosmoso bei automobilių pramonei. Reikalingi deimantais dengti įrankiai, kad būtų išvengta delaminacijos.
- Stiklo pluoštasEkonomiškai efektyvi alternatyva.
Egzotiškos medžiagos
- Inconel ir HastelloySuperlydiniai, skirti ekstremalioms aplinkoms; mažas apdirbimo greitis.
- keramikaKietas, trapus; naudojamas elektronikoje. Pažangios technologijos, tokios kaip ultragarsinis apdirbimas, padeda apdoroti.
CNC apdirbimo privalumai ir trūkumai
Privalumai
- Tikslumas ir tikslumasTolerancijos siekia ±0.001 colio, jas galima pakartoti skirtingose partijose.
- EfektyvumasSumažintos darbo sąnaudos; mašinos veikia visą parą su minimalia priežiūra.
- LankstumasGreiti programos pakeitimai projektavimo iteracijoms.
- Sudėtingos geometrijosSudėtingų detalių daugiaašės apdirbimo galimybės.
- Atliekų mažinimasOptimizuotos įrankių trajektorijos sumažina atliekų kiekį.
- Mastelis: Nuo prototipų iki masinės gamybos.
Trūkumai
- Didelės pradinės išlaidosĮrenginiai ir programinė įranga yra brangios; diegimas mažiems tiražams yra neekonomiškas.
- Įgūdžių reikalavimaiProgramavimas reikalauja patirties; klaidos sukelia gedimus.
- Medžiagos apribojimaiNetinka labai didelėms dalims arba tam tikroms minkštoms medžiagoms.
- priežiūraReikalingas reguliarus kalibravimas ir įrankių keitimas.
- Poveikio aplinkaiEnergijos suvartojimo ir aušinimo skysčio šalinimo problemos.
CNC apdirbimo taikymas
Aviacija
Automobiliai
medicinos
Elektronika
apsauga
energija
Ateities tendencijos CNC apdirbimo srityje
- AI integracijaNumatomoji priežiūra, adaptyvusis apdirbimas.
- Adityviniai-subtraktyvūs hibridai: Sujunkite 3D spausdinimą su CNC apdaila.
- TvarumasEkologiški aušinimo skysčiai, energiją taupančios mašinos.
- IoT ir skaitmeniniai dvyniaiStebėjimas realiuoju laiku, virtualios simuliacijos.
- NanoapdirbimasSubmikroninis tikslumas mikroelektronikai.
- AutomatikaRobotizuotas pakrovimas / iškrovimas gamybai be išlygų.