Kas ir CNC frēzēšana?

Kas ir CNC frēzēšana?

CNC frēzēšana, pilnais nosaukums ir Computer Numerical Control Frēzēšana, ir apstrādes process, kurā tiek izmantoti datorizēti un rotējoši daudzpunktu griešanas instrumenti, lai pakāpeniski noņemtu materiālu no sagataves un ražotu pēc pasūtījuma izstrādātu detaļu vai izstrādājumu. Šis process ir piemērots dažādu materiālu, piemēram, metāla, plastmasas, koka, apstrādei, kā arī dažādu pēc pasūtījuma izstrādātu detaļu un izstrādājumu ražošanai.
Precīzas CNC apstrādes pakalpojumu ietvaros ir pieejamas vairākas iespējas, tostarp mehāniskā, ķīmiskā, elektriskā un termiskā apstrāde. CNC frēzēšana ir mehānisks process, kas ietver urbšanu, virpošanu un dažādus citus apstrādes procesus, kas nozīmē, ka materiāls no sagataves tiek noņemts ar mehāniskiem līdzekļiem, piemēram, iedarbojoties ar frēzmašīnas griezējinstrumentu.
Šajā rakstā galvenā uzmanība pievērsta CNC frēzēšanas procesam, izklāstot procesa pamatus, kā arī CNC frēzmašīnas sastāvdaļas un instrumentus. Turklāt šajā rakstā ir apskatītas dažādas frēzēšanas darbības un sniegtas alternatīvas CNC frēzēšanas procesam.

Millinga definīcija

Kas ir frēzēšana? Šis ir apstrādes veids, kurā izmanto instrumentu, lai veidotu sagatavi uz galda, kas parasti ir kustīga, lai gan dažām frēzmašīnām ir arī kustīgi instrumenti. Frēzēšana sākotnēji bija strādnieku manuāla darbība, taču mūsdienās lielāko daļu frēzēšanas veic ar CNC frēzmašīnām, kas izmanto datorus, lai pārraudzītu frēzēšanas procesu. CNC frēzēšana var nodrošināt lielāku precizitāti, precizitāti un produktivitāti, taču ir situācijas, kad manuālā frēzēšana var būt noderīga. Manuālā frēzēšana prasa daudz tehnisko iemaņu un pieredzes, tādējādi samazinot apstrādes laiku. Tam ir arī papildu priekšrocība, ka manuālās frēzes ir lētākas un lietotājiem nav jāuztraucas par iekārtas programmēšanu.

Pārskats par CNC frēzēšanu

Tāpat kā lielākajā daļā tradicionālo mehānisko CNC apstrādes procesu, CNC frēzēšanas procesos tiek izmantotas datora vadības ierīces, lai darbinātu un apstrādātu darbgaldus, kas griež un veido sagataves. Turklāt process notiek tādā pašā ražošanas pamatposmā kā visi CNC apstrādes procesi, tostarp:

• Projektēt CAD modeļus
• Konvertējiet CAD modeļus uz CNC programmām
• CNC frēzmašīnas uzstādīšana
• Veiciet frēzēšanas darbību

Kas ir CNC frēzēšana?

Jūsu darbs IR Klientu apkalpošana CNC frēzēšana process sākas ar 2D vai 3D CAD daļas dizaina izveidi. Pēc tam viss dizains tiek eksportēts ar CNC saderīgā faila formātā un ar CAM programmatūru pārveidots CNC mašīnas programmā, kas nosaka iekārtas kustību un instrumenta kustību pa apstrādājamo priekšmetu. Pirms operators palaiž CNC programmu, viņš sagatavo CNC frēzmašīnu, nostiprinot sagatavi pie darbgalda darba virsmas (ti, galda) vai pie sagataves turētāja (piemēram, skrūvspīles) un piestiprinot frēzēšanas instrumentu pie mašīnas. instrumenta vārpsta. CNC frēzēšanas procesā tiek izmantotas horizontālas vai vertikālas CNC jaudīgas frēzmašīnas – atkarībā no frēzēšanas pielietojuma specifikācijām un prasībām –, kā arī rotējoši daudzpunktu (ti, daudzzobu) griezējinstrumenti, piemēram, frēzes un urbji. Kad iekārta ir gatava, operators caur mašīnas saskarni palaiž programmu, kas liek mašīnai veikt frēzēšanas darbību.

Kad CNC frēzēšanas process ir uzsākts, darbgalds sāk griezt griezējinstrumentu ar ātrumu līdz pat vairākiem tūkstošiem apgriezienu minūtē. Atkarībā no izmantotās frēzmašīnas veida un frēzēšanas pielietojuma prasībām, kad instruments iegremdējas apstrādājamā detaļā, iekārta veiks vienu no šīm darbībām, lai veiktu nepieciešamos griezumus apstrādājamā detaļā:

1. Lēnām ievadiet apstrādājamo priekšmetu stacionārajā rotējošā instrumentā
2. Instrumenta pārvietošana uz stacionāras sagataves
3. Instrumenta un sagataves relatīvā kustība

Pretēji manuālajam frēzēšanas procesam CNC frēzēšanā darbgalds parasti padod kustīgo sagatavi, griežot griezējinstrumentu, nevis griežot griezējinstrumentu. Frēzēšanas darbības, kas atbilst šai konvencijai, sauc par kāpšanas frēzēšanas operācijām, bet pretēju darbību sauc par parastajām frēzēšanas darbībām.
Parasti frēzēšana ir vislabāk piemērota kā papildu vai apdares process apstrādātai sagatavei, lai nodrošinātu detaļu īpašību, piemēram, caurumu, rievu un vītņu, definīciju vai izgatavotu detaļu īpašības. Tomēr šo procesu var izmantot arī, lai veidotu materiālu no sākuma līdz beigām. Abos gadījumos frēzēšanas procesā materiāls tiek pakāpeniski noņemts, lai izveidotu vēlamo formu un detaļas formu. Pirmkārt, instruments no sagataves sagriež mazus gabaliņus vai skaidas, lai izveidotu aptuvenu formu. Pēc tam apstrādājamā detaļa tiek frēzēta pēc lielāka grafika un ar lielāku precizitāti, lai pabeigtu detaļu ar tās precīzajām īpašībām un specifikācijām. Bieži vien gatavā detaļa ir jāapstrādā vairākas reizes, lai sasniegtu vēlamo precizitāti un pielaides. Detaļām ar sarežģītāku ģeometriju, kad frēzēšanas darbība ir pabeigta un daļa ir izgatavota pēc pasūtījuma izstrādātām specifikācijām, frēzētā daļa nonāk ražošanas apdares un pēcapstrādes stadijā.
CNC frēzēšanas darbība

CNC frēzēšana ir apstrādes process, kas piemērots augstas precizitātes, augstas tolerances detaļu ražošanai prototipā, vienreizējās un mazās un vidējās ražošanas sērijās. Lai gan detaļas parasti tiek ražotas ar pielaidēm no +/- 2 pavedieniem līdz +/- 10 pavedieniem, dažas frēzmašīnas var sasniegt pat +/- 1 kvēldiega pielaides vai pat vairāk. Frēzēšanas procesa daudzpusība ļauj to izmantot plašā nozaru klāstā un dažādām detaļu īpašībām un konstrukcijām, tostarp rievām, slīpām malām, vītnēm un kabatām. Visizplatītākās CNC frēzēšanas darbības ietver:

• Sejas frēzēšana
• Plakanā frēzēšana
• Leņķa frēzēšana
• Formu frēzēšana

sejas frēzēšana

Virsmas frēzēšana, kurā griezējinstrumenta griešanās ass ir perpendikulāra sagataves virsmai. Šajā metodē tiek izmantota sejas frēze, kurai ir zobi gan perimetrā, gan instrumenta virsmā, kur perimetra zobus galvenokārt izmanto griešanai, bet sejas zobus izmanto apdarei. Parasti slīpfrēzēšanu izmanto, lai uz gatavās daļas izveidotu plakanas virsmas un kontūras, un tā spēj nodrošināt augstākas kvalitātes apdari nekā citi frēzēšanas procesi. Gan vertikālās, gan horizontālās frēzmašīnas atbalsta šo procesu.
Slīpfrēzēšanas veidi ietver gala frēzes un sānu frēzes, kurās izmanto attiecīgi gala un sānu frēzes.

Plakanā frēzēšana

Sejas frēzēšana, kas pazīstama arī kā sejas frēzēšana vai plātņu frēzēšana, kurā griezējinstrumenta griešanās ass ir paralēla sagataves virsmai. Procesā tiek izmantoti parastie frēzes zobi, lai veiktu griešanas darbības perifērijā. Atkarībā no frēzēšanas pielietojuma specifikācijām, piemēram, griešanas dziļuma un sagataves izmēra, ir pieejami šauri un plati griezēji. Šauri naži ļauj veikt dziļākus griezumus, savukārt platus nažus var izmantot lielāku virsmas laukumu griešanai. Ja virsmas frēzēšanai nepieciešams no apstrādājamās detaļas noņemt lielu daudzumu materiāla, operators sāk ar rupjozobu griezēju, lēnu griešanas ātrumu un lielu padevi, lai iegūtu aptuveno pēc pasūtījuma izstrādātās detaļas ģeometriju. Pēc tam operatori ievieš griezējus ar smalkākiem zobiem, lielāku griešanas ātrumu un lēnāku padevi, lai iegūtu gatavās detaļas detaļas.

Leņķa frēzēšana

Leņķa frēzēšana ir vieta, kur griezējinstrumenta rotācijas ass atrodas leņķī attiecībā pret sagataves virsmu. Procesā tiek izmantoti viena leņķa frēzes (leņķveida atbilstoši konkrētajam apstrādājamajam dizainam), lai izveidotu leņķiskās iezīmes, piemēram, slīpas, zobainas un rievas. Izplatīts pielietojums leņķa frēzēšanai ir baložu astes izgatavošana, kurā izmanto 45°, 50°, 55° vai 60° leņķa astes griezējus atkarībā no beļģu astes konstrukcijas.

Formu frēzēšana

Profilu frēzēšana attiecas uz frēzēšanas darbībām, kas saistītas ar neregulārām virsmām, kontūrām un profiliem, piemēram, daļām ar izliektām un plakanām virsmām vai pilnībā izliektām virsmām. Procesā tiek izmantoti profila vai mušu griezēji, kas paredzēti īpašiem lietojumiem, piemēram, izliekti, ieliekti un stūra filejas griezēji. Daži izplatīti veidlapu frēzēšanas pielietojumi ietver puslodes un pusapaļu dobumu, lodīšu un profilu, kā arī sarežģītu dizainu un sarežģītu detaļu izgatavošanu, izmantojot vienu iekārtu.

Citas frēzēšanas darbības

Papildus iepriekšminētajām darbībām ar frēzmašīnām var veikt citas specializētas frēzēšanas un apstrādes darbības. Citu pieejamo frēzēšanas darbību veidu piemēri:

Pakāpju frēzēšana: Pakāpju frēzēšana attiecas uz frēzēšanas darbību, kurā darbgalds vienā griezumā apstrādā divas vai vairākas paralēlas sagataves virsmas. Procesā tiek izmantoti divi griezēji uz vienas mašīnas vārpstas, kas izvietoti tā, lai griezēji atrodas abās sagataves pusēs un varētu vienlaikus frēzēt abas puses

Kombinētā frēzēšana: Kas ir kombinētā frēzēšana? Kombinētā frēzēšana ir frēzēšanas darbība, ko veic ar diviem vai vairākiem instrumentiem (parasti dažāda izmēra, formas vai platuma) uz vienas un tās pašas mašīnas lapenes. Katrs griezējs var veikt vienu un to pašu griešanas darbību vienlaikus vai dažādas griešanas darbības vienlaikus, ļaujot īsākā ražošanas laikā izgatavot sarežģītākas detaļas.

Kontūras frēzēšana: Kontūras frēzēšana ir vieta, kur darbgalds izveido griešanas ceļu uz sagataves pa vertikālu vai slīpu virsmu. Procesā izmanto profila frēzēšanas iekārtas un griezējinstrumentus, kas var būt paralēli vai perpendikulāri sagataves virsmai.

Zobratu griešana: Zobratu griešana ir frēzēšanas darbība, kurā zobrata zobu izveidošanai izmanto evolūcijas zobratu griezēju. Šīs frēzes ir profila frēzes, un tās ir pieejamas dažādās formās un izmēros atkarībā no zobu skaita, kas nepieciešams konkrētai zobratu konstrukcijai. Šajā procesā zobratu zobu ražošanai var izmantot arī īpašus virpošanas instrumentu uzgaļus.

Citi apstrādes procesi: tā kā frēzmašīnas atbalsta citu darbgaldu izmantošanu, nevis frēzēšanas instrumentus, tās var izmantot apstrādes procesos, kas nav frēzēšana, piemēram, urbšana, urbšana, rīvēšana un vītņošana.
Tāpat kā lielākajā daļā CNC apstrādes procesu, CNC frēzēšanas procesā tiek izmantota CAD programmatūra, lai ģenerētu sākotnējo daļas dizainu, un CAM programmatūra, lai ģenerētu CNC programmu, kas nodrošina apstrādes instrukcijas detaļas izgatavošanai. Pēc tam CNC programma tiek ielādēta izvēlētajā CNC mašīnā, lai sāktu un izpildītu frēzēšanas procesu.

Piesardzības pasākumi frēzmašīnām

Parasti frēzmašīnas iedala horizontālās un vertikālās mašīnu konfigurācijās, un tās atšķiras pēc kustības asu skaita.

Uz vertikālās frēzmašīnas mašīnas vārpsta ir orientēta vertikāli, savukārt horizontālā orientācijā frēzmašīnas vārpsta ir novietota horizontāli. Horizontālajās mašīnās frēzēšanas laikā ir iekļautas arī vārpstas, lai nodrošinātu papildu atbalstu un stabilitāti, kā arī iespēja atbalstīt dažādus griezējinstrumentus, piemēram, riteņu un sliežu frēzēšanā.

Gan vertikālo, gan horizontālo frēzmašīnu vadība ir atkarīga no izmantotās iekārtas veida. Piemēram, dažas mašīnas var pacelt un nolaist vārpstu un pārvietot galdu uz sāniem, savukārt citām mašīnām ir fiksēta vārpsta un galds, kas var pārvietoties horizontāli, vertikāli un rotējoši. Izvēloties vertikālās un horizontālās frēzmašīnas, ražotājiem un veikaliem jāņem vērā frēzēšanas pielietojuma prasības, piemēram, frēzējamo virsmu skaits un detaļas izmērs un forma. Piemēram, smagas sagataves ir labāk piemērotas horizontālām frēzēšanas darbībām, savukārt iegremdēšanas iekārtas ir labāk piemērotas vertikālām frēzēšanas darbībām. Ir pieejams arī palīgaprīkojums, kas var aprīkot vertikālas vai horizontālas mašīnas, lai atbalstītu pretēju procesu.

Lielākajai daļai CNC frēžu var izmantot 3 līdz 5 ass, kas parasti nodrošina veiktspēju pa XYZ asi un (ja piemērojams) ap rotācijas asi. X un Y ass apzīmē horizontālu kustību (pārvietošanos attiecīgi pa kreisi un pa labi un uz priekšu un atpakaļ plaknē), savukārt Z ass apzīmē vertikālu kustību (kustību uz augšu un uz leju), un W apzīmē horizontālu kustību. – Ass apzīmē diagonālo kustību vertikālajā plaknē. Pamata CNC frēzmašīnās ir iespējama horizontāla kustība pa divām asīm (XY), savukārt jaunākie modeļi pieļauj papildu kustības asi, piemēram, 3-, 4- un 5-asu CNC mašīnas. Tālāk ir sniegts pārskats par dažām frēzmašīnu īpašībām, kas klasificētas pēc kustības asu skaita.

3 ass

• Spēj apmierināt lielāko daļu apstrādes vajadzību
• Mašīnas iestatīšana ir vienkārša.
• Nepieciešama tikai viena darbstacija
• Augstākas zināšanu prasības operatoriem
• zemāka efektivitāte un kvalitāte

4 ass

• Labākas iespējas nekā 3 asu mašīnām
• Augstāka precizitāte un precizitāte nekā 3 asu mašīnām
• Mašīnas iestatīšana ir sarežģītāka nekā 3 asu mašīnām
• Dārgāka nekā trīsasu mašīna

5 ass

• Var konfigurēt ar vairākām asīm (piemēram, 4+1, 3+2 vai 5)
• jaudīgāks
• Atkarībā no konfigurācijas ātrākas atslēgas ir vieglāk darbināmas nekā trīs un četru asu mašīnas
• Augstāks kvalitātes un precizitātes līmenis
• Atkarībā no konfigurācijas tas darbojas lēnāk nekā 3 asu un 4 asu apstrāde
• Dārgākas par 3 asu un 4 asu mašīnām

Atkarībā no izmantotās frēzmašīnas veida iekārta, mašīnas galds vai abas sastāvdaļas var būt dinamiskas. Parasti dinamiskās tabulas pārvietojas pa XY asi, taču tās var arī pārvietoties uz augšu un uz leju, lai pielāgotu griezuma dziļumu, un griezties pa vertikālo vai horizontālo asi, lai paplašinātu griezumu. Frēzēšanai, kur nepieciešami dinamiski instrumenti, papildus tai raksturīgajai rotācijas kustībai darbgalds pārvietojas vertikāli pa vairākām asīm, ļaujot instrumenta apkārtmēram (nevis tikai tā galam) iegriezt apstrādājamo priekšmetu. CNC frēzmašīnas ar lielāku brīvības pakāpi nodrošina izgatavoto frēzēšanas detaļu daudzpusību un sarežģītību.

Frēzmašīnas tips

Ir pieejami vairāki dažādu veidu frēzmašīnas dažādiem apstrādes pielietojumiem. Papildus tam, ka frēzmašīnas tiek klasificētas, pamatojoties tikai uz mašīnas konfigurāciju vai kustības asu skaitu, tās var klasificēt arī pēc to īpašajām īpašībām. Daži no visizplatītākajiem frēzmašīnu veidiem ir:

• ceļa tips
• Aunu tips
• Gultas veids (vai ražošanas veids)
• ēvele

Ceļa tips: ceļgala frēzmašīnām ir fiksēta vārpsta un vertikāli regulējams galds, kas balstās uz segliem, ko atbalsta ceļgals. Atkarībā no mašīnas stāvokļa celi var nolaist un pacelt uz kolonnas. Daži ceļa dzirnavu piemēri ir horizontālās dzirnavas, kas stāv uz grīdas un uz galda.

Ram tips: cilindra tipa frēzmašīnās tiek izmantota vārpsta, kas ir piestiprināta pie kolonnas, kas ļauj iekārtai pārvietoties pa XY asi ar kustīgu korpusu (ti, RAM). Divi visizplatītākie vertikālo frēzmašīnu veidi ir uz grīdas stāvošas vispārējas nozīmes horizontālās un rotācijas frēzmašīnas.

Gultas veids: gultas veida frēzmašīnā tiek izmantots galds, kas piestiprināts tieši pie iekārtas, lai novērstu sagataves pārvietošanos pa Y un Z asi. Apstrādājamā detaļa atrodas zem griezējinstrumenta, kas atkarībā no iekārtas var pārvietoties pa XYZ asi. Dažas no pieejamajām gultņu frēzmašīnām ietver vienpusējas, divpusējas un trīspusējas frēzmašīnas. Vienpusējas mašīnas izmanto vienu vārpstu, kas pārvietojas pa X vai Y asi, savukārt abpusējas mašīnas izmanto divas vārpstas, savukārt trīspusējas mašīnas izmanto trīs vārpstas (divas horizontālas un viena vertikāla), lai apstrādātu pa XY un XYZ asi, attiecīgi.

Ēveles dzirnavas: ēveles ir līdzīgas gultņu frēzēm, jo ​​tām ir galds, kas ir fiksēts gar Y un Z asi, un vārpsta, kas var pārvietoties pa XYZ asi. Tomēr ēveles var vienlaikus atbalstīt vairākas mašīnas (parasti līdz četrām), samazinot sarežģītu detaļu izpildes laiku.

Daži īpašie pieejamie frēzmašīnu veidi ietver rotācijas galdu, cilindru un planētu frēzmašīnas. Rotācijas galdu frēzmašīnām ir apļveida galds, kas griežas ap vertikālo asi, un rupjmašīnai un apdarei tiek izmantotas mašīnas, kas atrodas dažādos augstumos. Bungu frēzmašīna ir līdzīga rotācijas galda mašīnai, izņemot to, ka galdu sauc par “bungām” un tā griežas ap horizontālu asi. Planētu mašīnā galds ir fiksēts un sagatave ir cilindriska. Rotējoša mašīna pārvietojas pa sagataves virsmu, griežot gan iekšējos, gan ārējos elementus, piemēram, vītnes.

Apstrādes materiāli

CNC frēzēšanas procesu vislabāk izmantot kā sekundāro apstrādes procesu, lai nodrošinātu pēc pasūtījuma izstrādātu detaļu apdares iespējas, taču to var izmantot arī, lai ražotu pēc pasūtījuma izstrādātas un īpašas detaļas no sākuma līdz beigām. CNC frēzēšanas tehnoloģija ļauj procesā apstrādāt detaļas no dažādiem materiāliem, tostarp:

• Metāli (ieskaitot sakausējumus, īpašus metālus, smagos metālus utt.)
• Plastmasas (tostarp termoreaktīvas un termoplastmasas)
• Elastomērs
• kompozītmateriāls
• koks

Tāpat kā visos apstrādes procesos, izvēloties materiālu frēzēšanai, jāņem vērā vairāki faktori, piemēram, materiāla īpašības (ti, cietība, stiepes un bīdes izturība, ķīmiskā un augstas temperatūras izturība) un materiāla rentabilitāte. apstrādes materiāls. Šie kritēriji attiecīgi nosaka, vai materiāls ir piemērots frēzēšanas procesam, un frēzēšanas lietojumprogrammas budžeta ierobežojumus. Izvēlētais materiāls nosaka izmantotās mašīnas veidu un tās konstrukciju, kā arī optimālos iekārtas iestatījumus, tostarp griešanas ātrumu, padevi un griešanas dziļumu.

Tātad, kas ir CNC frēzēšana?

CNC frēzēšana ir apstrādes process, kas piemērots dažādu materiālu apstrādei un dažādu pēc pasūtījuma izstrādātu detaļu ražošanai. Lai gan šim procesam var būt priekšrocības salīdzinājumā ar citiem apstrādes procesiem, tas var nebūt piemērots katram ražošanas pielietojumam, un citi procesi var izrādīties piemērotāki un rentablāki.

Daži citi tradicionāli apstrādes procesi ietver urbšanu un virpošanu. Tāpat kā frēzēšana, arī urbšana parasti tiek veikta ar daudzpunktu instrumentu (ti, urbi), savukārt virpošana tiek veikta ar viena punkta instrumentu. Tomēr rotācijas laikā apstrādājamā detaļa var kustēties un griezties kā daži frēzēšanas pielietojumi, savukārt urbšanas laikā sagatave ir nekustīga visa urbšanas procesa laikā.

Daži netradicionālie apstrādes procesi (ti, neizmantojot darbgaldus, bet joprojām ar mehāniskiem materiāla noņemšanas procesiem) ietver apstrādi ar ultraskaņu, griešanu ar ūdens strūklu un abrazīvās strūklas apstrādi. Netradicionālie, neapstrādātie procesi (ti, ķīmiskās, elektriskās un termiskās apstrādes procesi) nodrošina citas alternatīvas materiāla noņemšanai no sagatavēm, kurās netiek izmantoti darbgaldi vai mehāniski materiāla noņemšanas procesi, tostarp ķīmiskā frēzēšana, elektroķīmiskā atslāņošanās, lāzergriešana un plazmas loka griešana. . Šīs netradicionālās apstrādes metodes atbalsta sarežģītāku, prasīgāku un specializētāku detaļu ražošanu, kas bieži vien nav iespējamas ar parasto apstrādi.