Какво е CNC фрезоване?
CNC фрезоването, пълното име е Фрезоване с компютърно цифрово управление, е машинен процес, който използва компютърно контролирани и въртящи се многоточкови режещи инструменти за постепенно отстраняване на материала от детайла и производство на част или продукт, проектиран по поръчка. Процесът е подходящ за обработка на различни материали, като метал, пластмаса, дърво и производство на различни специално проектирани части и продукти.
Множество възможности са достъпни под егидата на услугите за прецизна CNC обработка, включително механична, химическа, електрическа и термична обработка. CNC фрезоването е механичен процес, който включва пробиване, струговане и различни други процеси на обработка, което означава, че материалът се отстранява от детайла чрез механични средства, като например действието на режещия инструмент на фрезата.
Тази статия се фокусира върху процеса на фрезоване с ЦПУ, като очертава основите на процеса, както и компонентите и инструментите на фрезовата машина с ЦПУ. Освен това тази статия изследва различни операции на фрезоване и предоставя алтернативи на процеса на фрезоване с ЦПУ.
Дефиниция на Милинг
Какво е фрезоване? Това е вид обработка, която използва инструмент за оформяне на детайла върху маса, която обикновено е подвижна, въпреки че някои фрезови машини също имат подвижни инструменти. Първоначално фрезоването е било ръчна операция, извършвана от работници, но днес повечето фрезови машини се извършват от CNC фрезови машини, които използват компютри за наблюдение на процеса на фрезоване. CNC фрезоването може да осигури по-голяма прецизност, точност и производителност, но има ситуации, в които ръчното фрезоване може да бъде полезно. Ръчното фрезоване изисква много технически умения и опит, като по този начин се намалява времето за изпълнение. Освен това има допълнителното предимство, че ръчните мелници са по-евтини и потребителите не трябва да се притесняват за програмирането на машината.
Преглед на фрезоването с ЦПУ
Подобно на повечето традиционни механични процеси на CNC обработка, процесите на CNC фрезоване използват компютърни контроли за управление и манипулиране на машинни инструменти, които режат и формират заготовки. Освен това процесът следва същите основни производствени етапи като всички процеси на CNC обработка, включително:
- Проектиране на CAD модели
- Преобразувайте CAD модели в CNC програми
- Настройка на CNC фреза
- Извършете фрезоване
Какво е CNC фрезоване?
- ЦПУ процесът започва със създаването на 2D или 3D CAD дизайн на част. След това пълният дизайн се експортира в CNC-съвместим файлов формат и се преобразува от CAM софтуер в програма за CNC машина, която диктува движението на машината и движението на инструмента през детайла. Преди операторът да стартира CNC програмата, той подготвя CNC фрезовата машина, като фиксира детайла към работната повърхност на машинния инструмент (т.е. масата) или към държача на детайла (като менгеме) и монтира фрезовия инструмент към машината инструментален шпиндел. Процесът на фрезоване с ЦПУ използва хоризонтални или вертикални мощни фрезови машини с ЦПУ – в зависимост от спецификациите и изискванията на приложението за фрезоване – както и въртящи се многоточкови (т.е. многозъби) режещи инструменти като фрези и свредла. Когато машината е готова, операторът стартира програма през интерфейса на машината, която подканва машината да извърши операция на фрезоване.
След като процесът на CNC фрезоване бъде стартиран, машинният инструмент започва да върти режещия инструмент със скорости до няколко хиляди оборота в минута. В зависимост от вида на използваната фреза и изискванията на фрезовото приложение, когато инструментът се потопи в детайла, машината ще направи едно от следните, за да направи необходимите разрези върху детайла:
- Подайте детайла бавно в неподвижния въртящ се инструмент
- Преместване на инструмента върху неподвижен детайл
- Относително движение на инструмента и детайла
Противно на процеса на ръчно фрезоване, при CNC фрезоването машинният инструмент обикновено подава подвижния детайл чрез въртене на режещия инструмент, а не чрез въртене на режещия инструмент. Операциите на смилане, които се придържат към тази конвенция, се наричат операции на фрезоване при изкачване, докато противоположната операция се нарича операции на конвенционално фрезоване.
Като цяло, фрезоването е най-подходящо като допълнителен или довършителен процес към обработен детайл, за да осигури дефинирането на характеристиките на частта, като отвори, процепи и резби, или да произведе характеристики на част. Процесът обаче може да се използва и за оформяне на основния материал от началото до края. И в двата случая процесът на фрезоване постепенно премахва материала, за да създаде желаната форма и форма на детайла. Първо, инструментът изрязва малки парчета или чипове от детайла, за да създаде приблизителна форма. След това детайлът се фрезова при по-бърз график и с по-голяма прецизност, за да завърши детайла с неговите прецизни характеристики и спецификации. Често завършената част трябва да бъде обработена няколко пъти, за да се постигнат желаната точност и допуски. За части с по-сложна геометрия, след като операцията по фрезоване приключи и частта бъде произведена по спецификации, проектирани по поръчка, фрезованата част преминава в етапите на довършителни и последващи обработки на производството.
CNC фрезоване
ЦПУ е процес на обработка, подходящ за производство на високопрецизни части с висока толерантност в прототипни, еднократни и малки до средни производствени серии. Докато частите обикновено се произвеждат с допуски, вариращи от +/- 2 влакна до +/- 10 влакна, някои фрезови машини могат да постигнат допуски до +/- 1 влакна или дори по-високи. Гъвкавостта на процеса на фрезоване му позволява да се използва в широк спектър от индустрии и за различни характеристики и дизайни на детайли, включително слотове, фаски, резби и джобове. Най-често срещаните CNC фрезови операции включват:
- Фрезоване с лице
- Плоско фрезоване
- Ъглово фрезоване
- Фрезоване на форми
фрезова фреза
Челно фрезоване, при което оста на въртене на режещия инструмент е перпендикулярна на повърхността на детайла. Този метод използва челна фреза, която има зъби както по периметъра, така и по повърхността на инструмента, където периметърните зъби се използват предимно за рязане, а челните зъби се използват за довършителни приложения. Обикновено челното фрезоване се използва за създаване на плоски повърхности и контури върху завършената част и е в състояние да произведе по-висококачествено покритие в сравнение с други процеси на фрезоване. Както вертикалните, така и хоризонталните фрезови машини поддържат този процес.
Видовете челно фрезоване включват челни и странични фрези, които използват съответно челни и странични фрези.
Плоско фрезоване
Челно фрезоване, известно още като челно фрезоване или фрезоване на плочи, при което оста на въртене на режещия инструмент е успоредна на повърхността на детайла. Процесът използва обикновени зъби на фреза за извършване на операции по рязане по периферията. В зависимост от спецификациите на фрезовото приложение, като дълбочина на рязане и размер на детайла, се предлагат тесни и широки фрези. Тесните ножове позволяват по-дълбоки разрези, докато широките ножове могат да се използват за рязане на по-големи повърхности. Ако приложение за челно фрезоване изисква отстраняване на голямо количество материал от детайла, операторът започва с използване на фреза с груби зъби, бавни скорости на рязане и бързи скорости на подаване, за да произведе приблизителната геометрия на детайла, проектиран по поръчка. След това операторите въвеждат фрези с по-фини зъби, по-високи скорости на рязане и по-бавни скорости на подаване, за да произведат детайлите на готовия детайл.
Ъглово фрезоване
Ъгловото фрезоване е при което оста на въртене на режещия инструмент е под ъгъл спрямо повърхността на детайла. Процесът използва фрезови фрези с един ъгъл (под ъгъл според конкретния дизайн, който се обработва) за създаване на ъглови характеристики като скосявания, назъбвания и жлебове. Често срещано приложение за ъглово фрезоване е производството на лястовича опашка, която използва 45°, 50°, 55° или 60° фрези с форма на лястовича опашка в зависимост от дизайна на лястовича опашка.
Фрезоване на форми
Фрезоването на профили се отнася до операции на фрезоване, включващи неправилни повърхности, контури и профили, като части с извити и плоски повърхности или напълно извити повърхности. Процесът използва профилни или летящи ножове, предназначени за специфични приложения, като изпъкнали, вдлъбнати и ъглови фрези. Някои общи приложения за фрезоване на форми включват производството на полусферични и полукръгли кухини, перли и профили, както и сложни дизайни и сложни части от една машина.
Други фрезови операции
В допълнение към горните операции, фрезовите машини могат да се използват за извършване на други специализирани фрезови и механични операции. Примери за други налични видове фрезови операции включват:
Стъпка на фрезоване: Стъпаловидно фрезоване се отнася до операция на фрезоване, при която машинен инструмент обработва две или повече успоредни повърхности на детайла в едно рязане. Процесът използва два ножа на един и същ шпиндел на машината, разположени така, че ножовете да са от двете страни на детайла и да могат да фрезоват двете страни едновременно
Комбинирано фрезоване: Какво е комбинирано фрезоване? Комбинираното фрезоване е операция на фрезоване, извършвана с два или повече инструмента (обикновено с различни размери, форми или ширини) на една и съща опора на машината. Всеки нож може да извършва една и съща операция на рязане по едно и също време или различни операции на рязане по едно и също време, което позволява да се произвеждат по-сложни части за по-кратки производствени времена.
Контурно фрезоване: Контурното фрезоване е когато машинен инструмент създава път на рязане върху детайла по вертикална или наклонена повърхност. Процесът използва оборудване за профилно фрезоване и режещи инструменти, които могат да бъдат успоредни или перпендикулярни на повърхността на детайла.
Рязане на зъбно колело: Нарязването на зъбни колела е операция на фрезоване, при която се използва еволвентен зъбен фрез за създаване на зъби на зъбни колела. Тези фрези са вид профилна фреза и се предлагат в различни форми и размери на стъпка в зависимост от броя на зъбите, необходими за определен дизайн на зъбно колело. В този процес могат да се използват и специални накрайници за струговане за производство на зъби на зъбни колела.
Други процеси на обработка: Тъй като фрезовите машини поддържат използването на други машинни инструменти, различни от фрезови инструменти, те могат да се използват за процеси на обработка, различни от фрезоване, като пробиване, пробиване, разстъргване и нарязване на резба.
Подобно на повечето CNC обработващи процеси, процесът на CNC фрезоване използва CAD софтуер за генериране на първоначалния дизайн на детайла и CAM софтуер за генериране на CNC програма, която предоставя инструкциите за обработка за производството на частта. След това CNC програмата се зарежда на избраната CNC машина, за да започне и изпълни процеса на фрезоване.
Предпазни мерки за фреза
Като цяло фрезовите машини се разделят на хоризонтални и вертикални машинни конфигурации и се различават по броя на осите на движение.
При вертикална фреза шпинделът на машината е вертикално ориентиран, докато при хоризонтална ориентация шпинделът на фрезата е разположен хоризонтално. Хоризонталните машини също така включват шпиндели по време на фрезоване за допълнителна опора и стабилност, както и способността да поддържат голямо разнообразие от режещи инструменти, като например при фрезоване с колела и разклони.
Управлението както на вертикалните, така и на хоризонталните фрезови машини зависи от вида на използваната машина. Например, някои машини могат да повдигат и спускат шпиндела и да движат масата странично, докато други машини имат фиксиран шпиндел и маса, които могат да се движат хоризонтално, вертикално и ротационно. Когато избират вертикални и хоризонтални фрезови машини, производителите и магазините трябва да вземат предвид изискванията на приложението за фрезоване, като броя на повърхностите, които трябва да бъдат фрезовани, и размера и формата на частта. Например, тежките детайли са по-подходящи за операции по хоризонтално фрезоване, докато приложенията с потъване са по-подходящи за операции по вертикално фрезоване. Предлага се и спомагателно оборудване, което може да преоборудва вертикални или хоризонтални машини, за да поддържа противоположния процес.
Повечето мелници с ЦПУ могат да използват 3 до 5 оси – обикновено осигуряващи производителност по оста XYZ и (ако е приложимо) около ротационната ос. Оста X и Y представляват хоризонтално движение (съответно движение наляво и надясно и напред и назад по равнината), докато оста Z представлява вертикално движение (движение нагоре и надолу), а W представлява хоризонтално движение. – Оста представлява диагоналното движение във вертикалната равнина. При основните CNC фрезови машини е възможно хоризонтално движение по две оси (XY), докато по-новите модели позволяват допълнителна ос на движение, като 3-, 4- и 5-осни CNC машини. По-долу е даден преглед на някои от характеристиките на фрезовите машини, класифицирани по броя на осите на движение.
3 ос
- Способен да отговори на повечето нужди от обработка
- Настройката на машината е проста.
- Необходима е само една работна станция
- По-високи изисквания към знанията на операторите
- по-ниска ефективност и качество
4 ос
- По-добри възможности от 3-осните машини
- По-висока прецизност и точност от 3-осните машини
- Настройката на машината е по-сложна от 3-осните машини
- По-скъпо от триосна машина
5 ос
- Може да се конфигурира с множество оси (напр. 4+1, 3+2 или 5)
- по-силен
- В зависимост от конфигурацията, по-бързите ключове са по-лесни за работа от три- и четириосните машини
- По-високо ниво на качество и прецизност
- В зависимост от конфигурацията работи по-бавно от 3-осовата и 4-осната обработка
- По-скъпи от 3-осните и 4-осните машини
В зависимост от вида на използваната фреза, машината, машинната маса или и двата компонента могат да бъдат динамични. Обикновено динамичните маси се движат по оста XY, но могат също така да се движат нагоре и надолу, за да регулират дълбочината на рязане, и да се въртят по вертикалната или хоризонталната ос, за да разширят рязане. За фрезови приложения, изискващи динамични инструменти, в допълнение към присъщото си въртеливо движение, машинният инструмент се движи вертикално по множество оси, позволявайки на обиколката на инструмента (а не само на върха му) да се врязва в детайла. CNC фрезови машини с по-големи степени на свобода позволяват по-голяма гъвкавост и сложност на произведените фрезовани части.
Тип фреза
Предлагат се няколко различни вида фрезови машини за различни приложения за обработка. Освен че се класифицират единствено въз основа на конфигурацията на машината или броя на осите на движение, фрезовите машини могат да бъдат класифицирани и според техните специфични характеристики. Някои от най-често срещаните видове фрезови машини включват:
- тип коляно
- Тип Ram
- Тип легло (или тип производство)
- абрихт
Тип коляно: Фрезите тип коляно разполагат с фиксиран шпиндел и вертикално регулируема маса, която лежи върху седло, поддържано от коляното. В зависимост от позицията на машината, коляното може да се спуска и повдига на колоната. Някои примери за колянови мелници включват подови и настолни хоризонтални мелници.
Рамков тип: Рамковите фрезови машини използват шпиндел, който е фиксиран към колона, което позволява на машината да се движи по оста XY с подвижен корпус (т.е. RAM). Двата най-често срещани типа вертикални фрезови машини включват хоризонтални фрезови машини с общо предназначение, стоящи на пода, и фрезови машини с ротационна режеща глава.
Тип легло: фрезата тип легло използва маса, директно фиксирана върху машината, за да предотврати движението на детайла по оста Y и Z. Заготовката се намира под режещия инструмент, който в зависимост от машината може да се движи по оста XYZ. Някои от наличните фрезови машини тип легло включват едностранни, двустранни и тристранни фрезови машини. Едностранните машини използват един шпиндел, който се движи по оста X или Y, докато двустранните машини използват два шпиндела, докато тристранните машини използват три шпиндела (два хоризонтални и един вертикален) за обработка по оста XY и XYZ, съответно.
Мелници за ренде: Мелниците за ренде са подобни на мелниците с легло, тъй като имат маса, която е фиксирана по оста Y и Z, и шпиндел, който може да се движи по оста XYZ. Рендета обаче могат едновременно да поддържат множество машини (обикновено до четири), намалявайки времето за изпълнение на сложни части.
Някои от специалните видове фрезови машини, които се предлагат, включват ротационни маси, барабанни и планетарни фрезови машини. Фрезовите машини с ротационна маса имат кръгла маса, която се върти около вертикална ос и използва машини, разположени на различни височини за груба и довършителна обработка. Барабанната фреза е подобна на машина с въртяща се маса, с изключение на това, че масата се нарича „барабан“ и се върти около хоризонтална ос. В планетарна машина масата е фиксирана и детайлът е цилиндричен. Въртяща се машина се движи по повърхността на детайла, като реже както вътрешни, така и външни елементи, като резби.
Обработка на материали
Процесът на фрезоване с ЦПУ се използва най-добре като вторичен процес на обработка, за да осигури довършителни възможности за специално проектирани части, но може да се използва и за производство на специално проектирани и специални части от началото до края. CNC технологията за фрезоване позволява процеса на обработка на части от различни материали, включително:
- Метали (включително сплави, специални метали, тежки метали и др.)
- Пластмаси (включително реактивни и термопластични)
- еластомер
- композитен материал
- дърво
Както при всички процеси на обработка, няколко фактора трябва да бъдат взети под внимание при избора на материал за фрезови приложения, като свойствата на материала (т.е. твърдост, якост на опън и срязване и устойчивост на химикали и висока температура) и рентабилността на материала. материал за обработка. Тези критерии определят съответно дали материалът е подходящ за процеса на смилане и бюджетните ограничения на приложението за смилане. Избраният материал определя вида на използваната машина и нейния дизайн, както и оптималните настройки на машината, включително скорост на рязане, скорост на подаване и дълбочина на рязане.
И така, какво е CNC фрезоване?
CNC фрезоването е процес на обработка, подходящ за обработка на различни материали и производство на различни детайли, проектирани по поръчка. Докато този процес може да показва предимства пред други процеси на обработка, той може да не е подходящ за всяко производствено приложение и други процеси може да се окажат по-подходящи и рентабилни.
Някои други по-конвенционални процеси на обработка включват пробиване и струговане. Подобно на фрезоването, пробиването обикновено се извършва с многоточков инструмент (т.е. свредло), докато струговането се извършва с едноточков инструмент. Въпреки това, докато се върти, детайлът може да се движи и върти като някои фрезови приложения, докато по време на пробиване детайлът е неподвижен през целия процес на пробиване.
Някои нетрадиционни процеси на обработка (т.е. без използване на машинни инструменти, но все пак с процеси на механично отстраняване на материал) включват ултразвукова обработка, рязане с водна струя и обработка с абразивна струя. Неконвенционалните, необработващи процеси (т.е. процеси на химична, електрическа и термична обработка) предоставят други алтернативи за отстраняване на материал от детайли, които не използват машинни инструменти или механични процеси за отстраняване на материал, включително химическо фрезоване, електрохимично отстраняване на грапавини, лазерно рязане и рязане с плазмена дъга . Тези нетрадиционни методи на обработка подпомагат производството на по-сложни, по-взискателни и специализирани части, които често не са възможни с конвенционалната обработка.
