Детали, обработанные на станках с ЧПУотносятся к комплектующим, изготовленным на оборудовании с ЧПУ. Обработка с ЧПУ — сокращение от обработки с числовым программным управлением — это точный метод производства, который в настоящее время стал широко используемым процессом в современном производстве.
Оборудование, используемое при обработке с ЧПУ, называетсяСтанок с ЧПУ(или просто «станок с ЧПУ»), хотя региональные соглашения об именовании отличаются. В районе дельты реки Янцзы в Китае его часто называют «обрабатывающим центром», в то время как в районе дельты Жемчужной реки его обычно называют «фрезерным станком с ЧПУ» или «компьютеризированным фрезерным станком».
Распространенные типы станков с ЧПУ
Токарный станок с ЧПУ– Работает за счет вращения заготовки, удерживаемой в патроне, в то время как режущий инструмент перемещается по двум осям для изготовления цилиндрических деталей.
Фрезерный станок с ЧПУ– Обычно используется для плоских деталей, но более продвинутые модели с дополнительными степенями свободы могут создавать сложные формы. В большинстве случаев заготовка остается неподвижной, в то время как шпиндель вращает режущий инструмент по трем осям (или четырем/пяти на современных станках). В некоторых конструкциях шпиндель фиксируется, и заготовка перемещается на траекторию резания.
Сверлильный станок с ЧПУ– Аналогичен фрезерным станкам, но предназначен для резки только по одной оси (ось Z), при этом сверло подается прямо в заготовку.
Шлифовальный станок с ЧПУ– Использует шлифовальный круг для достижения высококачественной отделки поверхности, часто в качестве финишного процесса на закаленных металлах для удаления небольшого количества материала.
Обработка с ЧПУ в сравнении с традиционной обработкой
По сравнению с традиционными методами обработки, обработка с ЧПУ обеспечивает более высокую точность и гибкость, но стоимость может быть выше, чем у других производственных процессов, таких как литье под давлением, литье под давлением или штамповка.
К основным факторам, влияющим на стоимость обработки с ЧПУ, относятся:
1.Обрабатывающее оборудование
Стоимость оборудования включает в себя покупную цену, эксплуатационные расходы, расходы на техническое обслуживание, затраты на оснастку и плату за использование системы ЧПУ. Чем дороже и сложнее станок, тем выше стоимость детали.
Фрезерные станки, как правило, дороже токарных из-за более сложных движущихся компонентов, большей сложности настройки и способности выполнять более сложную обработку. Поэтому, где это возможно, проектируйте детали так, чтобы их можно было обрабатывать на токарном станке, а не требовать фрезерования.
Стоимость также варьируется в зависимости от типа фрезерного станка. Станки с большим количеством осей стоят дороже. В то время как 5-осевые станки могут производить сложные геометрические формы быстрее и точнее (сокращая время цикла), они стоят дороже, чем 3-осевые станки.
2.Затраты на проектирование
Затраты на проектирование включают в себя моделирование в САПР, оптимизацию CAE и программирование CAM. Затраты CAD/CAE не всегда могут быть отнесены к стоимости детали — это зависит от договоренности между клиентом и поставщиком. Поскольку затраты на проектирование являются фиксированными, производство большего количества снижает затраты на единицу продукции.
3.Затраты на материалы
Стоимость материалов является одной из самых больших составляющих стоимости детали и определяется:
- Стоимость сырья– Цены варьируются в зависимости от типа материала и местоположения рынка. Выбирайте материалы, исходя из функциональных требований, а не излишне высокопроизводительные (и дорогие). Например, нержавеющая сталь 316 значительно дороже 304.
- Использование материала– Сократите отходы за счет проектирования деталей, требующих меньше материала. В некоторых случаях рекомендуется разделить сложную деталь на две более простые части для последующей сборки.
- Обрабатываемость– Материалы, которые легче резать (например, алюминий), сокращают время и затраты на обработку, в то время как более твердые материалы (например, нержавеющая сталь) требуют более дорогой оснастки и увеличивают износ, повышая затраты.
4.Объем производства
Затраты на единицу продукции значительно снижаются по мере увеличения объема производства благодаря совместным затратам на проектирование и наладку. Программирование и настройка станка обычно являются разовыми задачами для партии.
5.Особые требования
Более жесткие допуски увеличивают сложность обработки и процент брака, что повышает затраты. Более высокие требования к обработке поверхности могут потребовать дополнительных процессов, таких как шлифование, что также увеличивает стоимость.
Постобработка (например, термическая обработка, анодирование, нанесение покрытий) может улучшить производительность или внешний вид, но также увеличивает затраты. Нанесение разной обработки поверхности на разные участки одной и той же детали значительно увеличивает стоимость, поскольку равномерная отделка более экономична.
6.Факторы проектирования конструкций
Сложность детали напрямую влияет на стоимость. Для обработки сложных геометрических форм часто требуется современное оборудование, больше настроек, более длительное время обработки и более строгий контроль. Основные соображения по проектированию включают в себя:
(1) Избегайте тонких стенок
Тонкие стенки хрупкие, подвержены вибрации и деформации и требуют низкой скорости резки. Для металлических деталей толщина стенки должна составлять >0,8 мм; для пластиковых деталей >1,5 мм.
(2) Избегайте элементов, не подлежащих механической обработке
Например, идеальные внутренние углы под углом 90° не могут быть фрезерованы напрямую, потому что концевые фрезы имеют цилиндрическую форму, что приводит к скруглению углов. Если требуются острые углы, необходима электроэрозионная обработка (электроэрозионная обработка), которая обходится дороже. По возможности используйте внутренние радиусы.
(3) Используйте большие внутренние угловые радиусы
Малые радиусы требуют меньших размеров инструментов и более низких скоростей, что увеличивает время и стоимость обработки. Общее правило: радиус угла (R) должен быть не менее 1/3 глубины полости (D), а в идеале 1,3× радиуса инструмента.
(4) Предельная глубина полости
Глубокие полости требуют больше времени и создают проблемы с прогибом инструмента и удалением стружки. Как правило, глубина полости должна быть не более чем в четыре раза больше ширины полости.
(5) Минимизация сложных криволинейных поверхностей
Криволинейные поверхности требуют меньших инструментов и более медленной обработки. По возможности замените закругленные кромки фасками, чтобы сэкономить время и деньги.
(6) Ограничение длины резьбы
Резьба длиннее диаметра отверстия более чем в три раза увеличивает прочность, но увеличивает время обработки. Для глухих отверстий оставьте внизу зону рельефа, равную не менее чем половине диаметра.
(7) Проектные отверстия по стандартным размерам
Использование сверл стандартных размеров быстрее и дешевле, чем фрезерование отверстий нестандартных диаметров. Рекомендуемая глубина составляет ≤10× диаметра сверла.
(8) Сверните настройки
Проектируйте детали таким образом, чтобы все элементы можно было обработать за минимально возможное количество настроек, чтобы сократить количество манипуляций, перемещений и необходимости в специальных приспособлениях.
(9) Избегайте ненужного текста или гравировки
Гравировка текста увеличивает время обработки. Если требуется текст, рассмотрите возможность трафаретной печати или лазерной маркировки и используйте простые шрифты без засечек размером не менее 20 пт.
Заключение
Оптимизируя конструкцию с учетом экономической эффективности, избегая ненужной сложности, выбирая подходящие материалы и сокращая время настройки и обработки, вы можете значительно снизить затраты на обработку с ЧПУ без ущерба для функциональности или качества.
Если хотите, я также могу превратить это вБолее лаконичная, ориентированная на клиента версияЭто легче читать не-инженерам, сохраняя при этом техническую глубину. Это подойдет для блогов, брошюр или обучения клиентов.
Вы хотите, чтобы я подготовил эту отполированную версию?
