Точность имеет первостепенное значение для современных производителей. От малых до крупных производств никто не идет на компромисс в вопросах точности. Вы когда-нибудь задумывались о сложной геометрии конструкций из различных материалов? Например, замысловатые конструкции кузовов автомобилей, самолетов и многого другого. Заметив совершенство в этих конструкциях, первый вопрос, который приходит на ум: что такое точная обработка?
Это действительно сердце современной обрабатывающей промышленности. Поэтому знание этого процесса имеет решающее значение для достижения желаемых результатов. Более того, понимание прецизионной обработки подчеркивает ее важность в любой сфере. Вы новичок в этой области? Не волнуйтесь! В этой статье я подробно расскажу все об этом процессе. Так что давайте приступим!
Что такое прецизионная обработка?
Прецизионная обработка - это процедура придания формы и резки различных материалов. В этом процессе используются современные и автоматизированные инструменты и оборудование. Некоторые из этих инструментов режут заготовку, другие придают ей форму, а третьи - тонкую отделку. Таким образом, это не одноэтапный процесс, а несколько этапов для достижения желаемых результатов.
В ранние времена прецизионная обработка была простым процессом. В нем использовались простые и ручные станки и инструменты, поэтому получаемые изделия отличались невысокой точностью. Но с развитием современных технологий этот процесс стал более совершенным. Теперь в нем используются автоматизированные и компьютеризированные инструменты управления. Эти инструменты точно режут, придают форму и обрабатывают различные материалы.
К таким материалам относятся пластик, керамика и почти все виды металла. Это означает, что вы можете обрабатывать различные материалы для получения различных форм для различных целей. Именно поэтому прецизионная обработка стала необходимостью во многих отраслях промышленности. Например, она используется в аэрокосмической, металлургической, автомобильной, морской и электронной промышленности.
Этапы процесса прецизионной обработки
Надеюсь, вышеизложенный раздел объясняет основную идею о прецизионной обработке. Верно? Но, как я уже сказал выше, это не единичный процесс. Поэтому подробное обсуждение его этапов очень важно для лучшего понимания. В следующем разделе я расскажу о том, какие этапы включает в себя этот процесс.
1- Разработка графической модели
Это первый этап, на котором инженеры готовят графическую модель обрабатываемой детали. Сначала эта модель создается в виде грубого эскиза. Затем она преобразуется в 3D-модель с помощью САПР.
(Computer-Aided Design). Это программное обеспечение позволяет рассматривать модель в узком диапазоне. Эта модель имеет глубокую детализацию детали для обеспечения правильной обработки.
В нем содержится информация о размерах, допусках и свойствах материала. Эта информация сводит к минимуму ошибки и обеспечивает точность. Кроме того, при необходимости можно внести изменения до начала обработки. Поэтому от точности этой модели зависит точность конечного изделия.
2- Преобразование CAD в CAM
Программное обеспечение САПР только подготавливает проектную модель. Однако с этой моделью не могут работать инструменты. Здесь происходит преобразование CAD в CAM. CAM (Computer-Aided Manufacturing) - это программное обеспечение, которое переводит проектную модель. Она преобразует графическую модель в G-код и M-код, которые могут быть прочитаны инструментами.
Это программное обеспечение дает указания инструментам для резки заготовок. КАК? Программное обеспечение CAM создает траекторию движения инструмента. Фрезерные инструменты следуют этой траектории, что обеспечивает точность и минимизирует отходы материала. Кроме того, это программное обеспечение задает глубину резания, скорость инструмента и скорость подачи.
3- Настройка станка с ЧПУ
Третий этап - настройка станков с ЧПУ. Эти станки работают с инструкциями программного обеспечения CAM, поэтому их ручная настройка очень важна для повышения эффективности. При настройке станков с ЧПУ необходимо учитывать некоторые моменты. Например, обеспечить правильное выравнивание станков с ЧПУ, определить, могут ли они перемещаться по всем осям X, Y и Z.
Кроме того, необходимо обеспечить правильный зажим заготовки. Почему? Небольшое движение может повлиять на всю процедуру фрезерования, нарушив точность. Поэтому необходимо также проверить правильность загрузки инструкций CAM в систему управления станка. Пробный запуск также крайне важен перед тем, как приступить к работе с заготовкой.
Это гарантирует, что все инструменты следуют заданным инструкциям траектории движения инструмента. Наконец, выбор и настройка надлежащих инструментов имеют решающее значение. Например, если вы будете сверлить заготовку, необходимо установить сверлильные инструменты. Кроме того, перед запуском всех инструментов необходимо обеспечить охлаждающие и смазывающие жидкости, чтобы избежать выделения тепла. Наконец, перепроверьте все настройки и при необходимости внесите изменения.
4- Выполнение обработки
После того как все инструменты и станки настроены, начинается процесс первичной обработки. В процессе обработки на необработанной заготовке отпечатывается точный дизайн модели. Этот процесс запускается инструментами с ЧПУ. Эти инструменты декодируют инструкции, заданные программным обеспечением CAM. Следуя этим инструкциям и траектории движения инструмента, они начинают обрабатывать заготовку.
Однако обработка может включать сверление, шлифование, резку или фрезерование. Программное обеспечение CAD уже определяет скорость движения инструментов и глубину реза. Однако во время обработки очень важно контролировать весь процесс. Современные станки с ЧПУ оснащены датчиками, которые предупреждают вас, если инструменты отклоняются от инструкции.
5- Постобработка и отделка
При механической обработке заготовка просто режется или сверлится. Поэтому на заготовке все равно остаются острые края. Эти края могут быть вредными и снижать эстетичность изделия. Для их удаления необходимо выполнить последующую обработку и отделку. Этот процесс можно выполнить с помощью нескольких инструментов и техник.
Например, ручная заливка, галтовка и абразивные материалы обеспечивают деликатность поверхности. Еще один процесс отделки включает полировку и шлифовку. Полировка обеспечивает гладкую поверхность и зеркальный вид. Шлифовка же удаляет острые края. Такие технологии, как электрохимическая и термическая обработка, также придают изделию деликатный вид.
Типы прецизионных обрабатывающих станков
Прецизионная обработка - это многогранный процесс, в котором используются различные типы станков. Некоторые из этих станков имеют простую конструкцию, а некоторые используют передовые технологии. Знание всех этих станков крайне важно, прежде чем приступать к прецизионной обработке. В этом разделе я подробно расскажу обо всех этих станках.
1- Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ - это самый современный тип прецизионных станков. Фрезерование относится к резке и формовке твердых материалов. Таким образом, эти станки режут и формируют материалы с высокой точностью. Как? В этих станках используется несколько режущих инструментов, которые работают с компьютерными инструкциями.
Инструкции предоставляются в виде программного обеспечения CAD и CAM. Фрезерные станки с ЧПУ декодируют эти инструкции и работают в соответствии с ними. Эти современные инструменты обладают многоосевыми возможностями. Например, 3-осевая модель может резать материал по 3 осям (x,y,z). А 5-осевая модель может изменять форму материала по 5 возможным осям.
Именно поэтому фрезерные станки с ЧПУ наиболее популярны для создания сложных геометрических форм. Кроме того, фрезерные станки с ЧПУ могут выполнять несколько операций фрезерования. Например, они разрабатывают контуры, отверстия, пазы и резьбу. Что мне нравится в этих станках, так это то, что они легко справляются с несколькими типами материалов. Например, они могут эффективно обрабатывать пластик, дерево и металлы.
2- Токарные станки с ЧПУ
Эти машины также работают с компьютерными инструкциями. Однако формы, создаваемые этими станками, в основном цилиндрические. Для резки вращающейся заготовки они используют различные инструменты. Позвольте мне подробно объяснить принцип их работы. Сначала заготовка зажимается вращающимся шпинделем.
Все режущие инструменты точно позиционируются и перемещаются вместе с заготовкой. При начале точения режущие инструменты следуют по заданной траектории и снимают материал с заготовки. В результате получается цилиндрическая форма. Однако скорость и форма конструкции определяются заранее, поэтому изделие имеет более высокий уровень точности.
Вы можете получить цилиндрическую форму и другие формы, например, коническую или спиральную. Это зависит от типа токарной обработки. К таким операциям относятся точение под конус, нарезание резьбы, торцевание и растачивание. Токарные станки используются в автомобильной, медицинской, нефтяной и газовой промышленности.
3- Токарные станки с ЧПУ
Принцип работы токарный станок с ЧПУ такой же, как и у машин, упомянутых ранее. Эти станки автоматизированы и работают по компьютерным инструкциям. Их ранние модели могут выполнять только токарные операции и перемещать инструменты по трем осям. Однако с развитием технологий их конструкция и функции изменились.
Теперь эти станки могут выполнять различные операции, такие как фрезерование, сверление и нарезание резьбы. Они могут перемещаться по нескольким осям и создавать сложные геометрические конструкции. В этих станках заготовка соединена со шпинделем и вращается. Режущие инструменты с ЧПУ работают с помощью компьютерных инструкций и удаляют материал. Скорость и траектория движения инструментов заранее заданы и не допускают ошибок.
4- Сверлильные станки с ЧПУ
Сверлильные станки с ЧПУ предназначены для создания отверстий в заготовках. Эти станки также работают с программным обеспечением CAM и CAD, создавая точные отверстия. Поэтому они популярны в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Однако возникает вопрос: как они делают отверстия? В основном, перед сверлением необходимо выбрать конкретное сверло.
Эти сверла различаются по размеру и предназначены для разных типов материалов. После выбора сверла оно соединяется со шпинделем, который движется. Заготовка остается неподвижной в течение всего процесса. Сверлильный инструмент удаляет материал с заготовки. В результате образуется отверстие определенного размера. Однако размер и глубина отверстия уже определены.
С развитием технологий изменилась и конструкция этих сверлильных станков. Их новая модель не ограничивается созданием отверстий, а способна растачивать и нарезать резьбу. Кроме того, современные сверлильные станки с ЧПУ оснащены системой смены инструмента. Эта система автоматически меняет сверла разных размеров для разных отверстий.
5- Многоосевые станки с ЧПУ
Многоосевые станки - это усовершенствованная версия традиционных станков с ЧПУ. Старая конструкция могла перемещать фрезерный инструмент только по трем осям или направлениям. Однако многоосевые станки с ЧПУ могут перемещать режущий инструмент по 4, 5 и 6 осям. Таким образом, эти станки могут создавать сложные, сложные и точные конструкции на различных материалах.
В 4-осевых станках три оси - x, y и z; дополнительная ось - ось A. Эта ось позволяет режущему инструменту создавать цилиндрические детали. В 5-осевых станках с ЧПУ есть две дополнительные оси - A и C. Эти оси позволяют инструменту резать заготовку под пятью углами. Наконец, 6-осевые станки с ЧПУ имеют шесть различных осей. Это самая современная модель, которая используется в роботизированных системах.
6- Обработка электрическим разрядом (EDM)
Эти станки выполняют фрезерные операции с помощью электрических искр. Позвольте мне объяснить их работу. Режущий инструмент, выполняющий роль катода, и заготовка помещаются в диэлектрическую жидкость с небольшим зазором между ними. При подаче напряжения образуется электрическая искра с температурой до 10 000°C.
Такая высокая температура расплавляет обрабатываемую часть заготовки. Процедура продолжается до тех пор, пока не будет получена желаемая форма. Вам может быть интересно, какова роль диэлектрической жидкости. Эта жидкость смывает мусор, охлаждает заготовку и действует как изолятор при отсутствии искрового зажигания.
Несколько типов электроэрозионных станков предназначены для различных операций фрезерования. Например, электроэрозионные станки создают полости в заготовке, такие как штампы. Сверлильные электроэрозионные станки создают в заготовке отверстия различных размеров. Станки EDM широко используются в медицинской, аэрокосмической и металлообрабатывающей промышленности.
7- Швейцарские машины
Швейцарские станки - это современные и точные машины для создания тонких конструкций. Они появились в Швейцарии для производства часов сложной конструкции. Позже они стали популярны в производстве медицинского оборудования и предметов роскоши. Их метод работы объясняет уровень точности. Давайте объясним, как работают эти станки.
Эти станки оснащены направляющими втулками. Эта опора удерживает заготовку во время резки и предотвращает лишние вибрации. Режущие инструменты располагаются в осевом направлении и перемещаются вместе с заготовкой. При швейцарской обработке инструмент и заготовка движутся вместе. Эти станки имеют многоосевые модели, поэтому режущий инструмент может перемещаться по многим осям.
Поэтому на этих станках можно создавать сложные геометрические конструкции. Одна вещь, которая мне нравится в этих станках, - это система подачи прутка. Эта система непрерывно подает сырье во время обработки. Это означает, что вы можете производить большой объем продукции за один раз. На этих станках можно быстро создавать точные, тонкие и сложные конструкции.
8 - Станки для лазерной резки с ЧПУ
Как следует из названия, эти станки используют передовую лазерную технологию для точной обработки. Эти станки используют систему управления с ЧПУ и выполняют различные операции по обработке. Но как лазер генерирует и разрезает материал? На самом деле, это зависит от того, какой станок для лазерной резки вы используете для обработки. Позвольте мне объяснить это.
Существует три станка лазерной резки, каждый из которых производит лазер по-разному. Первый - станок для лазерной резки CO₂. Этот станок создает лазерный луч с помощью смеси газов CO₂, гелия, азота и водорода.
Второй тип - станки для лазерной резки на основе оптоволокна. Эти станки генерируют лазерные лучи, пропуская мощный свет через оптоволоконный кабель.
Наконец, станки для лазерной резки на кристаллах производят лазерные лучи с использованием синтетических кристаллических сред. К таким средам относится легированный неодимом иттриево-алюминиевый гранат (Nd: YAG). Именно поэтому этот тип также называют станками лазерной резки YAG. Все лазерные лучи распространяются повсюду, поэтому линза направляет их.
Когда направленный лазерный луч попадает на заготовку, она плавится. Расплавленный материал испаряется сам по себе, создавая определенную форму. Однако форма и дизайн предопределены программным обеспечением CAM и CAD. Поэтому они обладают превосходной точностью. Станки для лазерной резки используются в аэрокосмической, электронной и рекламной промышленности.
Преимущества прецизионной обработки с ЧПУ
Вы имеете представление о развитии и применении прецизионной обработки. Но что делает обработку с ЧПУ основой высокотехнологичного производства? На этот вопрос отвечают ее преимущества. Итак, давайте обсудим наиболее распространенные преимущества прецизионной обработки с ЧПУ.
1- Высокая точность
Поскольку мир развивается, все стремятся к совершенству. Незначительный изъян неприемлем в современную эпоху. Поэтому процесс обработки с ЧПУ обеспечивает превосходный уровень точности. В этом процессе используются станки, работающие по компьютерным инструкциям. Программное обеспечение CAD и CAM направляет эти инструменты на резку материала. Таким образом, конечный продукт получается полностью безошибочным.
Кроме того, эти машины поддерживают постоянство. Для создания копий достаточно один раз дать инструкции. Точные и аккуратные идентичные дизайны будут созданы в кратчайшие сроки. Таким образом, эти станки экономят время. Наконец, станки с ЧПУ оснащены датчиками оповещения. Эти датчики оповещают вас в случае любого отклонения. Таким образом, точность еще больше повышается.
2- Жесткий допуск
Прежде чем мы обсудим это преимущество, давайте объясним, что такое допуск. Допуск - это термин, используемый в обрабатывающей промышленности для обозначения допустимого отклонения. Проще говоря, допуск обозначает, насколько изделие отклоняется от уровня совершенства. Он измеряется в микронах или дюймах. Станок с ЧПУ создает изделия с жесткими допусками.
Это означает, что данные изделия имеют минимальные отклонения от заданных размеров. Высокий допуск означает, что изделия точно подогнаны и правильно выровнены. Процесс обработки с ЧПУ обеспечивает ±0,001 дюйма, что ничтожно мало. Именно поэтому обработка с ЧПУ используется в отраслях, где требуются жесткие допуски.
3- Экономическая эффективность в долгосрочной перспективе
Процесс прецизионной обработки с ЧПУ действительно изначально дорогостоящий. Использование передовых технологий оправдывает его высокую стоимость. Однако в долгосрочной перспективе он оказывается экономически эффективным. КАК? Как вы знаете, эти станки работают автоматически. Поэтому нет необходимости в дополнительном персонале, что снижает затраты на оплату труда.
Эти машины обеспечивают повторяемость, что позволяет быстро создавать множество копий. В результате,
увеличивается объем производства и снижаются производственные затраты. Кроме того, эти станки не работают вручную, что снижает отходы материалов. И наконец, эти станки могут выполнять несколько фрезерных операций одновременно. Таким образом, снижаются затраты на дополнительные инструменты.
Области применения прецизионной обработки с ЧПУ
Прецизионная обработка с ЧПУ управляет миром благодаря своим передовым технологиям. Все отрасли промышленности, от мала до велика, зависят от прецизионных станков с ЧПУ. Причиной тому, несомненно, является их превосходный уровень точности. В следующем разделе мы рассмотрим, как эти станки служат нам в различных областях.
1- Аэрокосмическая промышленность
Аэрокосмическая промышленность - это отрасль, которая никогда не идет на компромисс в отношении точности. Небольшая ошибка приводит к серьезным последствиям. Поэтому процесс прецизионной обработки с ЧПУ обеспечивает им жесткие допуски и высокую точность. На этих станках изготавливаются чувствительные компоненты самолетов и космических аппаратов. К таким деталям относятся авиационные двигатели, шасси, лопатки турбин и т. д.
2- Автомобильная промышленность
Главная задача автомобильной промышленности - инновации. Они стремятся выпускать сложные и современные модели автомобилей. Такие модели можно создать с помощью точных станков с ЧПУ. Как известно, эти станки используют настраиваемые инструменты для получения различных сложных конструкций. На станках с ЧПУ создаются двигатели, каркасы кузовов и головки цилиндров.
3- Оборона и военное дело
Точные станки с ЧПУ играют важную роль в оборонной и военной промышленности. Например, на этих станках производят огнестрельное оружие, ракеты, танки и беспилотники. Кроме того, в оборонной электронике требуется более высокий уровень точности. Так, обработка на станках с ЧПУ помогает в производстве радаров и систем наведения.
4- Производство инструментов и штампов
В различных отраслях производства инструментов и штампов используются станки с ЧПУ для достижения точных результатов. Например, пресс-формы, используемые при литье под давлением, требуют высокой точности для достижения наилучших результатов. На этих станках создаются сложные конструкции пресс-форм. Кроме того, штампы, используемые в фрезерных операциях, производятся на точных станках с ЧПУ.
5- Ювелирное и часовое дело
Как известно, ювелирные изделия и часы имеют самые сложные и замысловатые конструкции. Простые машины не могут создать такие тонкие и точные конструкции. Небольшой перекос в дизайне может нарушить эстетику всей конструкции. Для этих целей используются станки с ЧПУ. Например, швейцарские станки с ЧПУ чаще всего используются для изготовления часов и ювелирных изделий.
Часто задаваемые вопросы
Что такое прецизионные компоненты станков?
Компоненты прецизионных станков - это инструменты, которые формируют и создают различные материалы. Они изготавливаются из прочных материалов для обработки различных типов заготовок. Кроме того, они изготавливаются с жесткими допусками для обеспечения точных и аккуратных результатов.
Почему прецизионная обработка с ЧПУ лучше?
При прецизионной обработке с ЧПУ режущие инструменты работают по компьютерным инструкциям. Эти инструкции предоставляются с помощью программного обеспечения CAD и CAM. Поэтому изделия, произведенные с помощью ЧПУ, отличаются высокой точностью.
Какова роль машиниста в прецизионной обработке?
При точной обработке машинисты выполняют следующие обязанности
-
Проверьте износ инструмента
-
Убедитесь, что инструменты работают должным образом
-
При необходимости внесите коррективы
Заключение
Прецизионная обработка - это процесс создания замысловатых конструкций на различных материалах. В этой обширной статье я подробно рассказал об этой процедуре. Например, в этой процедуре используются различные инструменты. К ним относятся станки с ЧПУ, токарные станки, многофункциональные станки и т. д.
Станки с ЧПУ используют передовые технологии. Они работают с компьютерными инструкциями и создают точные формы и конструкции. Процесс точной обработки - это сердце всех отраслей промышленности. Он популярен в аэрокосмической, металлообрабатывающей, автомобильной и электронной промышленности.