Преимущества и недостатки обработки на станках с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ — что это?

Обработка на станках с ЧПУ — это автоматизированный производственный процесс, который создает точные разрезы, фрезерование, точение и гравировку. Это намного быстрее, дешевле и надежнее, чем ручная обработка. Вы собираетесь узнать, что все это может означать для вас и ваших производственных нужд.

обработка

Во-первых, вам может быть полезно понимание процесса обработки. Представьте, что вы проектируете что-то, откалывая части от более крупного предмета. Возможно, вы вырезаете деревянное бревно, чтобы сделать каноэ, или лепите лицо из мрамора.

Проще говоря, механическая обработка — это когда вы создаете желаемую форму из чего-либо, разрезая, строгая или вырезая его. Это производственный термин, и обычно считается, что он относится только к металлу. По правде говоря, обработке может подвергаться широкий спектр материалов, включая пластик, дерево или камень.

Обработка CNC

«ЧПУ» в терминах ЧПУ означает «числовое программное управление». Это связано с тем, что в процессе используются компьютеризированные инструменты. В отличие от ручной обработки, это открывает вам широкий спектр преимуществ.

При ручной обработке вероятность ошибок в производстве выше. При обработке на станках с ЧПУ вы просто один раз настраиваете компьютеризированный инструмент. Затем конечный продукт может быть изготовлен на части меньшей скорости. Вы даже можете повторить процесс на той же скорости и с той же точностью.

● Лучшая гарантия более высокого качества — обработка на станках с ЧПУ.

● Вы можете производить больше компонентов более эффективно.

● Риск человеческой ошибки сведен к минимуму.

● Ручные корректировки не влияют на согласованность окончательного дизайна.

Как работает обработка с ЧПУ?

Теперь вы понимаете, что обработка на станках с ЧПУ — это высокоточный процесс резьбы в производстве. Вы также знаете, что он превращает цифровые проекты в конечные продукты или детали. Однако на этом этапе вам может быть интересно узнать о точном пошаговом процессе. Как это работает?

1. Начните работу с программным обеспечением САПР.

Вы начинаете процесс обработки на станке с ЧПУ с проектирования цифрового 3D модель. Вы достигаете этого, используя программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР). Такие программы, как Fusion 360, SolidWorks и AutoCAD, являются фаворитами отрасли. Программное обеспечение САПР позволяет вам создавать виртуальные чертежи, которые определяют все размеры нужного вам элемента.

«Grand View Research» — надежный источник и авторитет в сфере производства. В 2023 году компания сообщила, что рынок программного обеспечения САПР вырос в мире на 7.5% в годовом исчислении. Во многом это связано с расширением использования процессов ЧПУ. Это также стимулировало конкуренцию и инновации среди производителей программного обеспечения САПР.

2. Превратите свой CAD в CAM.

Теперь, когда вы завершили финальный проект в САПР, вам доступен виртуальный чертеж со всеми его сложными размерами и деталями. Затем ваш САПР-проект обрабатывается с помощью программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM). CAM-программное обеспечение преобразует ваш САПР-проект в G-код — язык программирования, используемый станками с ЧПУ.

G-код может содержать точные командные подсказки вплоть до точной скорости шпинделя на определенных этапах процесса обработки. Machine Shop Массачусетского технологического института сообщает, что 30% общего времени производства можно сократить за счет хорошо оптимизированного программного обеспечения CAM.

Лидерами отрасли CAM в настоящее время являются такие бренды, как HSMWorks и MasterCAM.

3. Настройте станок с ЧПУ и процесс

После того, как вы успешно загрузили свой G-код на Станок с ЧПУ, компьютер машины считывает инструкции. Теперь он может управлять лезвием или кромочным инструментом точно по заданной траектории. Лучшие машины обеспечивают допуски с точностью до 0.001 дюйма — тоньше волоса.

4. Автоматизация для точности.

Невероятно, насколько эффективность может быть достигнута за счет автоматизации. NASA утверждает, что ее детали, обработанные на станках с ЧПУ, поступают с 99.8% меньшим количеством ошибок. Это потому, что если убрать вероятность человеческой ошибки, ручная обработка не сможет конкурировать с обработкой на станках с ЧПУ.

Обработка на станках с ЧПУ — это автоматизированный процесс. Это означает, что нужные вам компоненты изготавливаются точно, прибывают быстрее и могут быть переделаны снова и снова. Используя обработку на станках с ЧПУ, вы можете быстро масштабировать или замедлять производство. Это основа автомобильной, медицинской, машиностроительной и аэрокосмической промышленности.

Теперь вы знаете, как работает обработка на станках с ЧПУ. Давайте рассмотрим ее основные преимущества и то, почему так много отраслей полагаются на нее.

Преимущества обработки на станках с ЧПУ

На данный момент вы уже знаете, что процессы ЧПУ производят стабильные, высококачественные детали. Ознакомьтесь со следующими 5 фактологическими преимуществами использования обработки ЧПУ в вашем собственном производственном процессе.

1. Вы обеспечиваете точность

Уровень точности, которого можно достичь с помощью обработки на станках с ЧПУ, может быть близок к 0.001 дюйма. Это настолько достоверная цифра, что даже NASA использует процессы с ЧПУ. Аэрокосмический гигант изготавливает многие детали своих ракет и заканчивает их таким образом.

Многие из обычных медицинских инструментов, которые вы можете себе представить, изготавливаются с помощью обработки на станках с ЧПУ. Подумайте о скальпеле или протезе, или даже стетоскопе. Все они подвергаются той или иной форме машинной обработки при изготовлении, и это редко делается вручную.

Есть также производители автомобилей, инженеры, производители самолетов и другие. Это большие и важные отрасли, которые полагаются на постоянную точность для выполнения задач. Вам будет трудно найти отрасли, где не используется обработка на станках с ЧПУ.

2. Вы экономите свое время

Внедрение процессов ЧПУ позволяет увеличить производительность. В 2022 году журнал Journal of Manufacturing Systems сообщил, что обработка на станках с ЧПУ может сократить время ожидания вдвое. Станки могут работать в любое время суток без остановки. Это означает, что ваши детали будут изготавливаться быстрее без перерывов, связанных с ручной работой.

Вы можете превратить недельный или месячный заказ в тот, который занимает всего несколько часов или дней. В свою очередь, вы можете вывести свою продукцию на рынок быстрее, чем ваши конкуренты.

3. Вы экономите деньги

Обработка на станках с ЧПУ позволяет вам экономить на производственных затратах. Это даже может привести к росту ваших продаж.

Использование процессов с ЧПУ позволяет вам экономить на ручном труде. Кроме того, вы можете распределить стоимость внедрения на бесчисленное количество компонентов. Это связано с тем, что обработка с ЧПУ может производить большое разнообразие компонентов и конечных продуктов. Хотя это и возможно, редко можно встретить ЧПУ, заказанное для одноразового использования.

4. Вы можете обрабатывать многие материалы

Вы бы ошиблись, если бы думали, что обработка металла — это только процесс обработки металла. Хотя правда, что можно обрабатывать металлы от алюминия до титана, пластик, дерево и камень можно обрабатывать на станках с ЧПУ.

И вы, конечно, не будете ограничены количеством предметов, которые вы можете производить. Еще лучше то, что ваш выбор материалов может быть изменен с минимальными нарушениями производственного процесса.

5. Вы можете масштабировать свой бизнес

Сначала вам, возможно, придется работать примерно с 20 деталями. Между заказом и получением деталей могут пройти длительные периоды ожидания. Благодаря обработке на станках с ЧПУ ваше производство может масштабироваться экспоненциально за несколько месяцев.

Не только сокращается время выполнения заказа, но и изменения в дизайне могут быть реализованы быстро. Это можно сделать без необходимости обучения персонала новым проектам. Вы просто обновляете цифровой дизайн, и все готово. Все это равно минимальным затратам на рабочую силу и увеличению производства

Обработка на станках с ЧПУ дает явные преимущества для растущего производства. Возможно, вы экспериментируете с новым прототипом. Возможно, вы достаточно уверены в себе, чтобы наращивать существующее производство. Независимо от этого, масштабирование вашего бизнеса с помощью обработки на станках с ЧПУ обеспечивает точность, контроль и экономию средств.

Теперь вы точно узнали, как обработка с ЧПУ обеспечивает вам точность, скорость и экономию средств. Вы также знаете, что она работает с различными материалами и масштабируется в соответствии с вашим бизнесом. Эти преимущества делают ЧПУ необходимым для современного производства.

Наиболее распространенные процессы ЧПУ

Иногда вам нужно изготовить компонент, но вы не можете решить, какой процесс ЧПУ использовать. Будьте уверены - ниже приведено тактичное руководство по 5 наиболее распространенным методам обработки ЧПУ.

1. Фрезерные

Для сложных форм есть фрезерование с ЧПУ. В процессе фрезерования могут использоваться вращающиеся фрезы. Эти фрезы могут двигаться в нескольких направлениях, в то время как обрабатываемый предмет остается зафиксированным на месте.

Преимущества фрезерования с ЧПУ

● Процесс фрезерования позволяет вырезать сложные карманы.

● Он может вырезать хорошо 3D контуры и самые тонкие прорези.

● Вы можете фрезеровать самые твердые материалы, такие как титан, и не очень твердые предметы, такие как пластик.

● Могут быть достигнуты допуски до 0.001 (SME Journal, 2023).

Фрезерование с ЧПУ применяется, когда вам требуются сложные детали с мельчайшими деталями.

2. Токарная обработка с ЧПУ

Для всех этих круглых деталей и кривых лучше всего подходит токарная обработка с ЧПУ. Используя этот процесс, вы можете перемещать материал. Это происходит, пока обрабатывающий инструмент остается на месте.

Токарная обработка с ЧПУ предназначена для изготовления деталей, которые движутся друг внутри друга. Например, гидравлические детали или валы двигателей. Создание таких изгибов требует высокой точности и герметичности.

Преимущества токарной обработки с ЧПУ

● Доказано, что процесс 30% быстрее, чем ручная токарная обработка.

● Это приводит к гораздо лучшему качеству обработки поверхностей изогнутых компонентов.

● Процесс оказывается более быстрым для высокой оборачиваемости круглых изделий в массовом производстве.

Токарная обработка с ЧПУ — это процесс, на который вы полагаетесь, когда вам нужны вращающиеся компоненты и симметрия.

3. Сверление с ЧПУ

Функция сверления является важной. Автоматизированная с помощью ЧПУ, она позволяет вам делать точные, герметичные щелевые отверстия. Точность предложения находится на уровне, непревзойденном человеческими усилиями. Представьте себе создание чего-то столь подробного, как печатная плата или двигатель автомобиля. Эти предметы требуют сверления отверстий с супер точностью и на высокой скорости.

Преимущества сверления с ЧПУ

● В среднем, с помощью ЧПУ-сверления можно сделать около 50 отверстий в минуту. Это независимо от обрабатываемого материала.

● Вы можете работать над сложными проектами.

● Позволяет автоматизировать функцию сверления, выполнение которой в противном случае могло бы занять несколько часов.

Если вы работаете с чем-то, что требует быстрого сверления большого количества точных отверстий, то сверление с ЧПУ — это решение для вас.

4. Шлифовка с ЧПУ

Идеальный метод ЧПУ для идеальной отделки — это шлифование ЧПУ. Иногда отделка деталей, которые вы заказываете, должна быть гладкой, как зеркало. Деталь может потребовать различных текстур на разных сторонах.

Абразивные круги используются в процессе машинной шлифовки. Именно этот процесс позволяет получить заданную отделку обработанных поверхностей. Этот процесс может быть использован даже для заточки и притупления предметов.

Преимущества шлифования с ЧПУ

● Его можно применять как к крупным предметам, например, к пропеллерам самолетов, так и к маленьким инструментам, например, к хирургическим скальпелям.

● Этот процесс можно использовать для удаления микроскопических дефектов.

● Идеально подходит для соблюдения отраслевых стандартов.

● Шлифование с ЧПУ также можно использовать для уменьшения трения между движущимися частями.

Вы будете использовать шлифовку с ЧПУ, когда поверхность нужного вам изделия должна иметь высочайшее качество отделки.

5. Комбинированные процессы ЧПУ

Вы, возможно, думали о комбинировании различных процессов ЧПУ. Это обычная практика во всех отраслях. Компонент или инструмент может нуждаться в фрезеровании и сверлении, шлифовании и токарной обработке. Из-за этого не редкость комбинирование различных методов в процессе обработки ЧПУ.

Вот обнадеживающая статистика. Более 67% производителей объединяют 2 или более процессов ЧПУ. Это согласно отчету IMIS, опубликованному в 2024 году.

Недостатки обработки на станках с ЧПУ

Преимущества обработки на станках с ЧПУ очевидны, но нельзя закрывать глаза на ее недостатки. Ниже STYLECNC подробно объясним его основные недостатки.

1. Высокая начальная стоимость

Станки с ЧПУ (такие как фрезерные станки с ЧПУ, токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, пятиосевые станки с ЧПУ) требуют больших первоначальных инвестиций.

Расходы на настройку и оснастку: специальные приспособления, режущие инструменты и программирование могут увеличить затраты, особенно в случае небольших партий.

2. Требуется квалифицированная операция

Хотя ЧПУ сокращает ручной труд, для программирования, настройки и обслуживания по-прежнему требуются квалифицированные специалисты (операторы и программисты).

Расходы на обучение: операторам необходимо пройти специальное обучение, прежде чем они смогут приступить к работе, что увеличивает затраты на рабочую силу.

3. Материальные отходы

Субтрактивное производство: обработка на станках с ЧПУ удаляет материал, что приводит к большему количеству отходов по сравнению с аддитивным производством (например, 3D печать).

Более высокая стоимость дорогих материалов: отходы таких материалов, как титан или инконель, могут быть дорогостоящими.

4. Особые ограничения конструкции

Хотя ЧПУ позволяет изготавливать сложные детали, некоторые специальные конструкции (например, внутренние сетки, фаски) трудно реализовать без многоосевого станка с ЧПУ.

Сложные формы обходятся дороже: пятиосевая обработка с ЧПУ может снизить ограничения, но это также увеличит инвестиционные затраты.

5. Ограничения при обработке крупных деталей

Ограниченные размеры стола для обработки на станках с ЧПУ не позволяют им участвовать в некоторых крупных проектах, требующих альтернативных методов обработки.

6. Техническое обслуживание и время простоя

Станки с ЧПУ требуют регулярного технического обслуживания, включая смазку, калибровку и замену деталей (например, шпинделей, шарико-винтовых пар).

Сбои в работе оборудования могут привести к остановке или простою производственной линии.

7. Медленное массовое производство

Когда речь идет об очень больших партиях (например, миллионах деталей), такие процессы, как литье под давлением, штамповка или литье под давлением, являются более экономически эффективными.

8. Ограничения по отделке поверхности

Для получения сверхгладкой поверхности обычно требуются дополнительные вторичные операции, такие как полировка и шлифовка.

Вывод

Преимущества обработки с ЧПУ делают ее незаменимой в современном промышленном производстве, но ее высокая начальная стоимость отпугивает владельцев малого бизнеса, а программирование с ЧПУ требует опыта, из-за чего новички не уверены в себе. Короче говоря, обработка с ЧПУ имеет свои плюсы и минусы. Будь то новичок или профессионал, каждый будет использовать свои сильные стороны и избегать слабых, чтобы получить то, что ему нужно.

Окончательный взгляд на обработку на станках с ЧПУ

Вы успешно изучили весь потенциал обработки с ЧПУ. От точности и скорости до 5 ключевых процессов, вы все поняли. Вы также можете понять, почему это основа современного производства.

Учитывая все это, было бы здорово иметь рядом с собой надежного партнера по обработке на станках с ЧПУ.

Используйте ЧПУ-обработку для вашего бизнеса

Вы полностью готовы увидеть, как обработка с ЧПУ обеспечивает точность, скорость и масштабируемость. Все, что вам нужно сделать сейчас, это начать действовать. Обработка с ЧПУ дает вам конкурентное преимущество, и в STYLECNCМы специализируемся на услугах по обработке на станках с ЧПУ, которые точно соответствуют вашим потребностям.

Если вам нужно по-настоящему понять обработку на станках с ЧПУ, вы нашли своего партнера и гида. Не стесняйтесь обращаться.