Что такое фрезерование с ЧПУ?
Фрезерование с ЧПУ, полное название «Фрезерование с числовым программным управлением», представляет собой процесс механической обработки, в котором используются управляемые компьютером и вращающиеся многоточечные режущие инструменты для постепенного удаления материала с заготовки и производства детали или продукта индивидуальной конструкции. Этот процесс подходит для обработки различных материалов, таких как металл, пластик, дерево, а также для производства различных деталей и изделий по индивидуальному заказу.
В рамках услуг точной обработки с ЧПУ доступно множество возможностей, включая механическую, химическую, электрическую и термическую обработку. Фрезерование с ЧПУ — это механический процесс, который включает в себя сверление, токарную обработку и различные другие процессы механической обработки, что означает, что материал удаляется с заготовки механическими средствами, такими как действие режущего инструмента фрезерного станка.
В этой статье основное внимание уделяется процессу фрезерования с ЧПУ с описанием основ этого процесса, а также компонентов и инструментов фрезерного станка с ЧПУ. Кроме того, в этой статье рассматриваются различные операции фрезерования и предлагаются альтернативы процессу фрезерования с ЧПУ.
Определение Миллинга
Что такое фрезерование? Это тип обработки, при котором используется инструмент для придания формы заготовке на столе, который обычно является подвижным, хотя некоторые фрезерные станки также имеют подвижные инструменты. Первоначально фрезерование было ручной операцией, выполняемой рабочими, но сегодня большая часть фрезерования выполняется на фрезерных станках с ЧПУ, которые используют компьютеры для наблюдения за процессом фрезерования. Фрезерование с ЧПУ может обеспечить большую точность, точность и производительность, но есть ситуации, в которых может быть полезно ручное фрезерование. Ручное фрезерование требует большого количества технических навыков и опыта, что сокращает время обработки. Это также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что ручные фрезерные станки дешевле, и пользователям не нужно беспокоиться о программировании станка.
Обзор фрезерных станков с ЧПУ
Как и в большинстве традиционных процессов механической обработки с ЧПУ, в процессах фрезерной обработки с ЧПУ используется компьютерное управление для управления станками, которые режут и формируют заготовки. Кроме того, этот процесс проходит те же основные этапы производства, что и все процессы обработки с ЧПУ, включая:
- Проектирование CAD-моделей
- Преобразование моделей CAD в программы ЧПУ
- Настройка фрезерного станка с ЧПУ
- Выполнить операцию фрезерования
Что такое фрезерование с ЧПУ?
Ассоциация фрезерные с ЧПУ Процесс начинается с создания 2D- или 3D-проекта детали в САПР. Затем полный проект экспортируется в формат файла, совместимый с ЧПУ, и преобразуется программным обеспечением CAM в программу станка с ЧПУ, которая определяет движение станка и перемещение инструмента по заготовке. Прежде чем оператор запускает программу ЧПУ, он подготавливает фрезерный станок с ЧПУ, закрепляя заготовку на рабочей поверхности станка (например, на столе) или на держателе заготовки (например, в тисках) и устанавливая фрезерный инструмент на станок. инструментальный шпиндель. В процессе фрезерования с ЧПУ используются горизонтальные или вертикальные мощные фрезерные станки с ЧПУ — в зависимости от спецификаций и требований фрезерной обработки — а также вращающиеся многоточечные (т. е. многозубчатые) режущие инструменты, такие как фрезы и сверла. Когда станок готов, оператор запускает программу через интерфейс станка, которая предлагает станку выполнить операцию фрезерования.
После запуска процесса фрезерования с ЧПУ станок начинает вращать режущий инструмент со скоростью до нескольких тысяч оборотов в минуту. В зависимости от типа используемого фрезерного станка и требований фрезерной обработки, когда инструмент погружается в заготовку, станок выполняет одно из следующих действий, чтобы выполнить необходимые надрезы на заготовке:
- Медленно подайте заготовку в неподвижный вращающийся инструмент.
- Перемещение инструмента по неподвижной заготовке
- Относительное перемещение инструмента и заготовки
В отличие от процесса ручного фрезерования, при фрезеровании с ЧПУ станок обычно подает подвижную заготовку за счет вращения режущего инструмента, а не за счет вращения режущего инструмента. Операции фрезерования, соответствующие этому соглашению, называются операциями попутного фрезерования, а противоположная операция называется операциями обычного фрезерования.
В общем, фрезерование лучше всего подходит в качестве дополнительного или чистового процесса для обработанной заготовки, чтобы обеспечить определение элементов детали, таких как отверстия, пазы и резьба, или для создания элементов детали. Однако этот процесс также можно использовать для придания формы заготовке от начала до конца. В обоих случаях в процессе фрезерования материал постепенно удаляется для создания желаемой формы и формы детали. Сначала инструмент вырезает из заготовки небольшие кусочки или стружку, чтобы создать приблизительную форму. Затем заготовка фрезеруется с более высокой скоростью и с большей точностью, чтобы закончить деталь с ее точными характеристиками и спецификациями. Часто готовую деталь необходимо обрабатывать несколько раз, чтобы добиться желаемой точности и допусков. Для деталей с более сложной геометрией после завершения операции фрезерования и изготовления детали по индивидуально разработанным спецификациям фрезерованная деталь переходит на этапы чистовой обработки и постобработки.
Фрезерная обработка с ЧПУ
фрезерные с ЧПУ - это процесс механической обработки, подходящий для производства высокоточных деталей с высокими допусками в виде прототипов, единичных экземпляров, а также малых и средних серий. В то время как детали обычно изготавливаются с допусками в диапазоне от +/- 2 нитей до +/- 10 нитей, некоторые фрезерные станки могут достигать допусков до +/- 1 нити или даже выше. Универсальность процесса фрезерования позволяет использовать его в самых разных отраслях промышленности и для обработки различных деталей и конструкций, включая пазы, фаски, резьбу и карманы. Наиболее распространенные фрезерные операции с ЧПУ включают в себя:
- Торцевое фрезерование
- Плоское фрезерование
- Угловое фрезерование
- Фрезерование формы
торцевое фрезерование
Торцевое фрезерование, при котором ось вращения режущего инструмента перпендикулярна поверхности заготовки. В этом методе используется торцевая фреза, имеющая зубья как по периметру, так и по торцу инструмента, где зубья по периметру в основном используются для резки, а торцевые зубья используются для чистовой обработки. Как правило, торцевое фрезерование используется для создания плоских поверхностей и контуров на готовой детали и способно обеспечить более высокое качество обработки, чем другие процессы фрезерования. Этот процесс поддерживают как вертикальные, так и горизонтальные фрезерные станки.
Типы торцевого фрезерования включают концевые и боковые фрезы, в которых используются концевые и боковые фрезы соответственно.
Плоское фрезерование
Торцевое фрезерование, также известное как торцевое фрезерование или фрезерование плит, при котором ось вращения режущего инструмента параллельна поверхности заготовки. В процессе используются обычные зубья фрезы для выполнения операций резания на периферии. В зависимости от характеристик фрезерной обработки, таких как глубина резания и размер заготовки, доступны узкие и широкие фрезы. Узкие ножи позволяют делать более глубокие разрезы, а широкие ножи позволяют резать большие площади поверхности. Если торцевое фрезерование требует удаления большого количества материала с заготовки, оператор начинает с использования фрезы с крупными зубьями, низких скоростей резания и высокой скорости подачи, чтобы получить приблизительную геометрию детали, разработанной по индивидуальному заказу. Затем операторы используют фрезы с более мелкими зубьями, более высокие скорости резания и более медленные скорости подачи для обработки деталей готовой детали.
Угловое фрезерование
Угловое фрезерование – это когда ось вращения режущего инструмента расположена под углом к поверхности заготовки. В процессе используются одноугловые фрезы (под углом в соответствии с обрабатываемой конструкцией) для создания угловатых элементов, таких как фаски, зубцы и канавки. Распространенным применением углового фрезерования является изготовление ласточкиного хвоста, в котором используются фрезы 45 °, 50 °, 55 ° или 60 ° в зависимости от конструкции ласточкина хвоста.
Фрезерование формы
Профильное фрезерование относится к фрезерованию поверхностей неправильной формы, контуров и профилей, таких как детали с криволинейными и плоскими поверхностями или полностью криволинейными поверхностями. В этом процессе используются профильные или летучие фрезы, предназначенные для конкретных применений, такие как выпуклые, вогнутые и угловые фрезы. Некоторые распространенные области применения фасонного фрезерования включают изготовление полусферических и полукруглых полостей, валиков и профилей, а также сложные конструкции и сложные детали на одной установке станка.
Другие фрезерные операции
Помимо вышеперечисленных операций, фрезерные станки могут использоваться для выполнения других специализированных фрезерно-механических операций. Примеры других доступных операций фрезерования включают:
Ступенчатое фрезерование: Ступенчатое фрезерование относится к операции фрезерования, при которой станок обрабатывает две или более параллельных поверхностей заготовки за один проход. В этом процессе используются две фрезы на одном шпинделе станка, расположенные таким образом, что фрезы находятся по обе стороны от заготовки и могут обрабатывать обе стороны одновременно.
Комбинированное фрезерование: Что такое комбинированное фрезерование? Комбинированное фрезерование — операция фрезерования, выполняемая двумя или более инструментами (обычно разного размера, формы или ширины) на одной оправке станка. Каждый резак может одновременно выполнять одну и ту же операцию резки или разные операции резки, что позволяет изготавливать более сложные детали в более короткие сроки.
Контурное фрезерование: Контурное фрезерование — это когда станок создает траекторию резания на заготовке вдоль вертикальной или наклонной поверхности. В процессе используется профильно-фрезерное оборудование и режущие инструменты, которые могут располагаться параллельно или перпендикулярно поверхности заготовки.
Зуборезка: Нарезание зубьев — это операция фрезерования, при которой для создания зубьев шестерни используется фреза для эвольвентных зубчатых колес. Эти фрезы представляют собой тип профильных фрез и доступны в различных формах и размерах шага в зависимости от количества зубьев, необходимых для конкретной конструкции зубчатого колеса. В этом процессе для изготовления зубьев шестерни также можно использовать специальные токарные резцы.
Другие процессы обработки: Поскольку фрезерные станки поддерживают использование других станков, кроме фрезерных инструментов, их можно использовать для процессов обработки, отличных от фрезерования, таких как сверление, растачивание, развертывание и нарезание резьбы.
Как и большинство процессов обработки с ЧПУ, процесс фрезерования с ЧПУ использует программное обеспечение САПР для создания исходного проекта детали и программное обеспечение АСУП для создания программы ЧПУ, которая предоставляет инструкции по обработке для производства детали. Затем программа ЧПУ загружается на выбранный станок с ЧПУ для запуска и выполнения процесса фрезерования.
Меры предосторожности для фрезерных станков
Как правило, фрезерные станки делятся на горизонтальные и вертикальные конфигурации станков и различаются по количеству осей движения.
На вертикально-фрезерном станке шпиндель станка ориентирован вертикально, а на горизонтальной ориентации шпиндель фрезерного станка расположен горизонтально. Горизонтальные станки также включают шпиндели во время фрезерования для дополнительной поддержки и стабильности, а также для поддержки широкого спектра режущих инструментов, например, при колесном и разгрузочном фрезеровании.
Управление как вертикальными, так и горизонтальными фрезерными станками зависит от типа используемого станка. Например, некоторые станки могут поднимать и опускать шпиндель и перемещать стол в поперечном направлении, в то время как другие станки имеют фиксированный шпиндель и стол, которые могут перемещаться по горизонтали, вертикали и вращению. При выборе вертикальных и горизонтальных фрезерных станков производители и мастерские должны учитывать требования к применению фрезерования, такие как количество поверхностей, которые необходимо фрезеровать, а также размер и форма детали. Например, тяжелые заготовки лучше подходят для горизонтального фрезерования, а грузила лучше подходят для вертикального фрезерования. Также доступно вспомогательное оборудование, которое может модернизировать вертикальные или горизонтальные машины для поддержки противоположного процесса.
Большинство фрезерных станков с ЧПУ могут использовать от 3 до 5 осей, что обычно обеспечивает производительность по оси XYZ и (если применимо) по оси вращения. Ось X и Y представляют горизонтальное движение (движение влево и вправо и вперед и назад по плоскости соответственно), тогда как ось Z представляет вертикальное движение (движение вверх и вниз), а W представляет горизонтальное движение. – Ось представляет собой диагональное движение в вертикальной плоскости. В базовых фрезерных станках с ЧПУ горизонтальное перемещение возможно по двум осям (XY), в то время как более новые модели допускают дополнительные оси движения, такие как 3-, 4- и 5-осевые станки с ЧПУ. Ниже приводится обзор некоторых характеристик фрезерных станков, классифицированных по количеству осей движения.
3 оси
- Способен удовлетворить большинство потребностей в механической обработке
- Настройка машины проста.
- Требуется только одна рабочая станция
- Более высокие требования к знаниям для операторов
- низкая эффективность и качество
4 оси
- Возможности лучше, чем у 3-осевых станков
- Более высокая точность и аккуратность, чем у 3-осевых станков
- Настройка станка сложнее, чем у 3-осевых станков
- Дороже трехосного станка
5 оси
- Может быть сконфигурирован с несколькими осями (например, 4+1, 3+2 или 5)
- более могущественный
- В зависимости от конфигурации с более быстрыми ключами проще работать, чем с трех- и четырехосевыми станками.
- Более высокий уровень качества и точности
- В зависимости от конфигурации он работает медленнее, чем 3-осевая и 4-осевая обработка.
- Дороже, чем 3-осевые и 4-осевые станки
В зависимости от типа используемого фрезерного станка станок, стол станка или оба компонента могут быть динамическими. Как правило, динамические столы перемещаются по оси XY, но они также могут перемещаться вверх и вниз для регулировки глубины резания и вращаться по вертикальной или горизонтальной оси для расширения резания. Для фрезерных операций, требующих динамических инструментов, в дополнение к присущему ему вращательному движению станок перемещается вертикально вдоль нескольких осей, позволяя окружности инструмента (а не только его кончику) врезаться в заготовку. Фрезерные станки с ЧПУ с большей степенью свободы обеспечивают большую универсальность и сложность производимых фрезерованных деталей.
Тип фрезерного станка
Существует несколько различных типов фрезерных станков для различных областей применения. Фрезерные станки можно классифицировать не только по конфигурации машины или количеству осей движения, но и по их конкретным характеристикам. К наиболее распространенным типам фрезерных станков относятся:
- тип колена
- Тип барана
- Тип кровати (или тип изготовления)
- строгальщик
Коленный тип: Фрезерные станки коленного типа имеют фиксированный шпиндель и регулируемый по вертикали стол, который опирается на седло, поддерживаемое коленом. В зависимости от положения машины колено можно опускать и поднимать на стойке. Некоторые примеры коленных мельниц включают напольные и настольные горизонтальные мельницы.
Тип ползуна: Фрезерные станки ползункового типа используют шпиндель, прикрепленный к колонне, что позволяет станку перемещаться по оси XY с подвижным корпусом (т.е. ползунком). Два наиболее распространенных типа вертикально-фрезерных станков включают в себя напольные горизонтальные фрезерные станки общего назначения и фрезерные станки с вращающейся режущей головкой.
Тип станины: Фрезерный станок станочного типа использует стол, непосредственно закрепленный на станке, чтобы предотвратить перемещение заготовки по осям Y и Z. Заготовка находится под режущим инструментом, который в зависимости от станка может перемещаться по оси XYZ. Некоторые из доступных фрезерных станков со станиной включают односторонние, двухсторонние и трехсторонние фрезерные станки. Односторонние станки используют один шпиндель, который перемещается по оси X или Y, в то время как двусторонние станки используют два шпинделя, а трехсторонние станки используют три шпинделя (два горизонтальных и один вертикальный) для обработки по осям XY и XYZ, соответственно.
Строгальные станки: Строгальные станки похожи на станины тем, что у них есть стол, закрепленный по осям Y и Z, и шпиндель, который может перемещаться по осям XYZ. Однако строгальные станки могут одновременно поддерживать несколько станков (обычно до четырех), что сокращает время выполнения сложных деталей.
Некоторые из специальных типов фрезерных станков, которые доступны, включают роторные столы, барабанные и планетарные фрезерные станки. Фрезерные станки с поворотным столом имеют круглый стол, который вращается вокруг вертикальной оси и использует станки, расположенные на разной высоте для черновой и чистовой обработки. Барабанная фрезерная машина похожа на машину с поворотным столом, за исключением того, что стол называется «барабан» и вращается вокруг горизонтальной оси. В планетарном станке стол неподвижен, а заготовка имеет цилиндрическую форму. Вращающийся станок перемещается по поверхности заготовки, вырезая как внутренние, так и внешние элементы, такие как резьба.
Обрабатывающие материалы
Процесс фрезерования с ЧПУ лучше всего использовать в качестве вторичного процесса обработки, чтобы обеспечить возможности чистовой обработки деталей, разработанных по индивидуальному заказу, но его также можно использовать для производства деталей, разработанных по индивидуальному заказу, и специальных деталей от начала до конца. Технология фрезерования с ЧПУ позволяет обрабатывать детали из различных материалов, в том числе:
- Металлы (включая сплавы, специальные металлы, тяжелые металлы и т. д.)
- Пластмассы (включая реактопласты и термопласты)
- эластомер
- композитный материал
- дерево
Как и во всех процессах механической обработки, при выборе материала для фрезерования необходимо учитывать несколько факторов, таких как свойства материала (т.е. твердость, прочность на растяжение и сдвиг, химическая стойкость и устойчивость к высоким температурам) и экономическая эффективность материала. обработка материала. Эти критерии определяют, соответственно, подходит ли материал для процесса измельчения и бюджетные ограничения приложения для измельчения. Выбранный материал определяет тип используемого станка и его конструкцию, а также оптимальные настройки станка, включая скорость резания, подачу и глубину резания.
Так что же такое фрезерование с ЧПУ?
Фрезерование с ЧПУ — это процесс механической обработки, подходящий для обработки различных материалов и изготовления различных деталей по индивидуальному заказу. Хотя этот процесс может иметь преимущества по сравнению с другими процессами обработки, он может не подходить для каждого производственного применения, и другие процессы могут оказаться более подходящими и экономически эффективными.
Некоторые другие более традиционные процессы обработки включают сверление и токарную обработку. Подобно фрезерованию, сверление обычно выполняется многолезвийным инструментом (т. е. сверлом), а токарная обработка — однолезвийным инструментом. Однако во время вращения заготовка может двигаться и вращаться, как в некоторых фрезерных станках, а во время сверления заготовка остается неподвижной на протяжении всего процесса сверления.
Некоторые нетрадиционные процессы обработки (т. е. без использования станков, но все же с механическими процессами удаления материала) включают ультразвуковую обработку, гидроабразивную резку и абразивно-струйную обработку. Нетрадиционные процессы, не связанные с механической обработкой (например, процессы химической, электрической и термической обработки), представляют собой другие альтернативы удалению материала с заготовок, в которых не используются станки или процессы механического удаления материала, включая химическое фрезерование, электрохимическое удаление заусенцев, лазерную резку и резку плазменной дугой. . Эти нетрадиционные методы обработки позволяют производить более сложные, требовательные и специализированные детали, которые часто невозможны при традиционной обработке.
