Επισκόπηση της μηχανικής κατεργασίας CNC: Διαδικασία μηχανικής κατεργασίας CNC, κοινές διαδικασίες και πλεονεκτήματα

Η μηχανική κατεργασία CNC (αριθμητική μηχανική επεξεργασία υπολογιστών) είναι μια διαδικασία κατασκευής ακριβείας που βασίζεται στον έλεγχο του προγράμματος υπολογιστών. Χρησιμοποιεί ένα σύστημα αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή (CNC) συνδεδεμένο στο εργαλείο μηχανής για τον έλεγχο των εργαλείων κοπής του μηχανήματος. G-κώδικες και m-κωδικούς που περιέχουν οδηγίες παραμέτρων κατεργασίας, που προέρχονται από το μοντέλο CAD, προωθούνται στο εργαλείο. Στη συνέχεια, το μηχάνημα ακολουθεί μια προκαθορισμένη διαδρομή μέσω της στροφής, της διάτρησης, της άλεσης και άλλων εργασιών κατεργασίας, αφαιρώντας υλικό από το τεμάχιο εργασίας. Αυτό επιτρέπει την ακριβή κατεργασία υλικών όπως μέταλλο, πλαστικό και ξύλο, με αποτέλεσμα εξαρτήματα ή προϊόντα που πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού.

Η μηχανική κατεργασία CNC περιλαμβάνει συνήθως τέσσερα βασικά βήματα και ανεξάρτητα από τη χρησιμοποιούμενη διαδικασία κατεργασίας, πρέπει να ακολουθηθεί η ακόλουθη διαδικασία:

• Βήμα 1: Σχεδιασμός του μοντέλου CAD

  Το πρώτο βήμα στη μηχανική κατεργασία CNC είναι να δημιουργηθεί ένα μοντέλο 2D ή 3D του προϊόντος. Οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν συνήθως λογισμικό AutoCAD, SolidWorks ή άλλο λογισμικό CAD (Computer-Aided Design) για να δημιουργήσουν ένα ακριβές μοντέλο του προϊόντος. Για πιο πολύπλοκα μέρη, η μοντελοποίηση 3D μπορεί να επιδείξει σαφώς χαρακτηριστικά προϊόντων, όπως ανοχές, δομικές γραμμές, νήματα και διεπαφές συναρμολόγησης.

• Βήμα 2: Μετατροπή σε μορφή συμβατή με CNC

  Οι μηχανές CNC δεν μπορούν να διαβάσουν άμεσα αρχεία CAD. Ως εκ τούτου, το λογισμικό CAM (Computer-Aided Manufacturing), όπως το Fusion 360 και το MasterCAM, απαιτείται για τη μετατροπή του μοντέλου CAD σε κωδικό αριθμητικού ελέγχου συμβατό με CNC (όπως ο κώδικας G). Αυτός ο κώδικας καθοδηγεί το εργαλείο μηχανής να εκτελεί ακριβείς διαδρομές κοπής, ρυθμούς τροφοδοσίας, διαδρομές κίνησης εργαλείων και άλλες παραμέτρους για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια κατεργασίας.

• Βήμα 3: Επιλέξτε το κατάλληλο εργαλείο μηχανής και ρυθμίστε τις παραμέτρους κατεργασίας

  Με βάση τις απαιτήσεις υλικού, σχήματος και κατεργασίας του τμήματος, επιλέξτε μια κατάλληλη μηχανή CNC (όπως μια μηχανή φρεζαρίσματος CNC, τόρνο ή μύλο). Ο χειριστής εκτελεί έπειτα τις ακόλουθες προπαρασκευαστικές εργασίες:

  • Εγκαταστήστε και βαθμονομήστε το εργαλείο
  • Ρυθμίστε τις παραμέτρους όπως η ταχύτητα κατεργασίας, ο ρυθμός τροφοδοσίας και το βάθος της κοπής
  • Βεβαιωθείτε ότι το τεμάχιο εργασίας είναι σταθερά σταθερό για να αποφευχθεί η κίνηση κατά τη μηχανική κατεργασία
• Βήμα 4: Εκτελέστε κατεργασία CNC

  Μόλις ολοκληρωθούν όλα τα προπαρασκευαστικά βήματα, το εργαλείο μηχανής CNC μπορεί να εκτελέσει την εργασία κατεργασίας σύμφωνα με το προκαθορισμένο πρόγραμμα CNC. Η διαδικασία κατεργασίας είναι πλήρως αυτοματοποιημένη, με την κοπή εργαλείου κατά μήκος της καθορισμένης διαδρομής μέχρι να σχηματιστεί το τμήμα.

• Βήμα 5: Επιθεώρηση ποιότητας και μετα-επεξεργασία

  Μετά τη μηχανική κατεργασία, το τμήμα υφίσταται επιθεώρηση ποιότητας για να διασφαλίσει ότι η ακρίβεια των διαστάσεων και η επιφάνεια του τερματισμού πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Οι μέθοδοι επιθεώρησης περιλαμβάνουν:

  • Μέτρηση διαστάσεων: Διασδιάστατη επιθεώρηση χρησιμοποιώντας δαγκάνες, μικρομέτρια ή μηχάνημα μέτρησης συντεταγμένων (CMM)
  • Επιθεώρηση επιφανειακής επιθεώρησης: Έλεγχος της τραχύτητας της επιφάνειας του τμήματος για να προσδιοριστεί εάν απαιτείται πρόσθετη στίλβωση ή ζωγραφική
  • Δοκιμές συναρμολόγησης: Εάν το τμήμα θα συναρμολογηθεί με άλλα εξαρτήματα, διεξάγεται δοκιμή συναρμολόγησης για να εξασφαλιστεί η συμβατότητα

  Εάν είναι απαραίτητο, η μετα-επεξεργασία, όπως η αφαίρεση, η θερμική επεξεργασία ή η επικάλυψη επιφάνειας, μπορεί να πραγματοποιηθεί για την ενίσχυση της απόδοσης και της ανθεκτικότητας των μερών.

Παρόλο που η διαδικασία μηχανικής κατεργασίας CNC είναι αυτοματοποιημένη, οι τεχνικοί της CNC εξακολουθούν να διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην αντιμετώπιση τόσο των αναμενόμενων όσο και των απροσδόκητων αποτυχιών και την εξασφάλιση ομαλής κατεργασίας. Τα παρακάτω είναι οι κύριες ευθύνες ενός τεχνικού CNC:

• Επιβεβαιώνοντας τις προδιαγραφές του προϊόντος: Ακριβώς κατανόηση των διαστάσεων του προϊόντος, των ανοχών και των απαιτήσεων υλικών που βασίζονται στις απαιτήσεις παραγγελίας και στην τεχνική τεκμηρίωση.

• Ερμηνεία μηχανικών σχεδίων: ανάγνωση σχεδίων, σκίτσα χεριών και αρχεία CAD/CAM για την κατανόηση των λεπτομερειών σχεδιασμού προϊόντων.

• Δημιουργία μοντέλων CAE: Χρησιμοποιώντας λογισμικό μηχανικής (CAE) για τη βελτιστοποίηση των σχεδίων κατεργασίας και τη βελτίωση της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας της μηχανικής κατεργασίας.

• Ευθυγράμμιση και προσαρμογή εργαλείων και τεμαχίων εργασίας: Εξασφαλίζει ότι τα εργαλεία κοπής, τα φωτιστικά και τα τεμάχια εργασίας είναι κατάλληλα εγκατεστημένα και προσαρμοσμένα για βέλτιστες συνθήκες κατεργασίας.

• Εγκατάσταση, λειτουργία και αποσυναρμολόγηση μηχανών CNC: Εγκατάσταση και αποσυναρμολόγηση των μηχανών CNC και τα αξεσουάρ τους και η ικανοποίηση διαφόρων εξοπλισμού CNC.

• Λειτουργία μηχανής παρακολούθησης: Παρατηρώντας την ταχύτητα του μηχανήματος, τη φθορά των εργαλείων και τη σταθερότητα κατεργασίας για να εξασφαλιστεί η σωστή λειτουργία.

• Επιθεώρηση και ποιοτικός έλεγχος των τελικών προϊόντων: Επιθεωρήστε τα τελικά εξαρτήματα για να εντοπίσετε ελαττώματα και να διασφαλίσετε ότι πληρούν τα πρότυπα ποιότητας.

• Επιβεβαιώστε τη συμμόρφωση με το μοντέλο CAD: Συγκρίνετε το πραγματικό μέρος με το σχεδιασμό CAD για να επιβεβαιώσετε ότι οι διαστάσεις, η γεωμετρία και οι ανοχές του προϊόντος πληρούν με ακρίβεια τις απαιτήσεις σχεδιασμού.

Οι επαγγελματικές δεξιότητες και η σχολαστική προσέγγιση του τεχνικού CNC είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της ποιότητας της μηχανικής κατεργασίας, τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της παραγωγής και τη μείωση των θραυσμάτων και αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του συστήματος επεξεργασίας CNC.

Η τεχνολογία επεξεργασίας CNC (αριθμητικός έλεγχος υπολογιστών) χρησιμοποιείται ευρέως στον κλάδο της μεταποίησης για την κατεργασία με ακρίβεια διαφόρων μεταλλικών και μη μεταλλικών υλικών. Απαιτούνται διαφορετικές διαδικασίες μηχανικής κατεργασίας CNC ανάλογα με τις απαιτήσεις κατεργασίας. Τα παρακάτω είναι μερικές κοινές διαδικασίες επεξεργασίας CNC:

• 1.

  Η άλεση CNC είναι μια μέθοδος κατεργασίας που χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο εργαλείο για τη μείωση των τεμαχίων εργασίας. Είναι κατάλληλο για κατεργασία επίπεδων επιφανειών, καμπύλες επιφάνειες, αυλακώσεις, τρύπες και πολύπλοκες γεωμετρικές δομές. Τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι τα εξής:

  • Είναι κατάλληλο για μηχανική κατεργασία ποικίλων υλικών, όπως αλουμίνιο, χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα και πλαστικά.
  • Είναι ικανό για μηχανική κατεργασία υψηλής ακρίβειας και υψηλής απόδοσης (όπως 3-άξονας, 4-άξονας και άλεση 5 αξόνων).
  • Είναι κατάλληλο για μαζική παραγωγή εξαρτημάτων ακριβείας, όπως περιβλήματα, αγκύλες και καλούπια.
• 2.

  Το CNC τόρφια χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο τεμάχιο εργασίας και ένα σταθερό εργαλείο για κοπή. Χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατεργασία κυλινδρικών τμημάτων, όπως άξονες, δαχτυλίδια και δίσκους. Τα κύρια χαρακτηριστικά τους είναι τα εξής:

  • Είναι κατάλληλο για αποτελεσματική κατεργασία συμμετρικών περιστρεφόμενων τμημάτων.
  • Μπορεί να επεξεργαστεί εσωτερικούς και εξωτερικούς κύκλους, κωνικές επιφάνειες, νήματα, αυλακώσεις και άλλες δομές. Κατάλληλο για μαζική παραγωγή, χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή εξαρτημάτων αυτοκινήτων, εδράνων αεροπορικών, ηλεκτρονικών συνδετήρων και άλλων.
• 3. CNC Drilling

  Το CNC Drilling είναι η διαδικασία επεξεργασίας ή τυφλών οπών σε ένα τεμάχιο εργασίας. Χρησιμοποιείται συνήθως για οπές βιδών, οπές καρφίτσες και άλλα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στη συναρμολόγηση μέρους. Τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι τα εξής:

  • Κατάλληλο για τις οπές κατεργασίας διαφόρων βάθους και διαμέτρων.
  • Μπορεί να συνδυαστεί με το χτύπημα για να δημιουργήσετε νήματα μέσα στην οπή.
  • Ισχύει για μια ποικιλία υλικών, συμπεριλαμβανομένων μετάλλων, πλαστικών και σύνθετων υλικών.
• 4. CNC βαρετό

  Το CNC Boring χρησιμοποιείται για τη μεγέθυνση ή την τελειοποίηση των υφιστάμενων οπών για τη βελτίωση της ακρίβειας διαστάσεων και της επιφάνειας. Τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι τα εξής:

  • Κατάλληλο για μηχανική κατεργασία οπών υψηλής ακρίβειας, μεγάλου μεγέθους.
  • Χρησιμοποιείται συνήθως για εξαρτήματα που απαιτούν σφιχτό έλεγχο ανοχής, όπως μπλοκ κινητήρα και υδραυλικούς κυλίνδρους.
  • Μπορεί να συνδυαστεί με άλλες διαδικασίες, όπως η άλεση και η στροφή, για να επιτευχθεί πιο πολύπλοκες ανάγκες κατεργασίας.
• 5. CNC Electric Bachining Bachining (EDM)

  Η μηχανική κατεργασία με ηλεκτροδιαφόρωση (EDM) χρησιμοποιεί παλμικές ηλεκτρικές εκκενώσεις μεταξύ ενός ηλεκτροδίου και ενός τεμαχίου εργασίας για την απομάκρυνση του υλικού. Είναι κατάλληλο για κατεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας και σύνθετα μέρη.

  • Είναι κατάλληλο για τα υλικά δύσκολο να μεταβιβαστεί με παραδοσιακές μεθόδους κοπής, όπως τα κράματα καρβιδίου και τιτανίου.
  • Μπορεί να επεξεργαστεί λεπτές λεπτομέρειες και καλούπια υψηλής ακρίβειας, όπως καλούπια με έγχυση και ηλεκτρονικά εξαρτήματα ακριβείας.
  • Είναι κατάλληλο για κατεργασία χωρίς στρες χωρίς μηχανική βλάβη στην επιφάνεια του τεμαχίου.

Οι διαδικασίες μηχανικής κατεργασίας CNC είναι ποικίλες, το καθένα με τα δικά του μοναδικά χαρακτηριστικά, κατάλληλα για διαφορετικές ανάγκες κατεργασίας. Η άλεση, η στροφή και η διάτρηση είναι οι πιο συνηθισμένες βασικές διαδικασίες, ενώ η EDM, η κοπή με λέιζερ και η κοπή του τζετ είναι κατάλληλα για επεξεργασία εξειδικευμένων υλικών και σύνθετων δομών. Η επιλογή της σωστής διαδικασίας επεξεργασίας CNC δεν βελτιώνει μόνο την αποτελεσματικότητα της παραγωγής αλλά εξασφαλίζει επίσης την ακρίβεια και την ποιότητα του τμήματος, πληρούν τα υψηλά πρότυπα της σύγχρονης κατασκευής.

Η μηχανική κατεργασία CNC (αριθμητικός έλεγχος υπολογιστών) έχει γίνει μια βασική τεχνολογία στη σύγχρονη κατασκευή. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους χειροκίνητης ή ημιαυτόματης κατεργασίας, η CNC Machining προσφέρει υψηλότερη ακρίβεια, αποτελεσματικότητα και συνέπεια. Τα παρακάτω είναι τα κύρια πλεονεκτήματα της επιλογής της μηχανικής κατεργασίας CNC:

• Υψηλή ακρίβεια και συνέπεια

  Η CNC Machining χρησιμοποιεί προγράμματα υπολογιστών για τον έλεγχο της κίνησης των εργαλείων, εξασφαλίζοντας ακριβείς διαστάσεις και σχήμα για κάθε τεμάχιο εργασίας. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους κατεργασίας, η κατεργασία CNC μπορεί να επιτύχει ακρίβεια σε επίπεδο μικρών και να εξασφαλίσει τη συνοχή σε όλη τη μαζική παραγωγή, εξαλείφοντας τις αποκλίσεις των προϊόντων που προκαλούνται από ανθρώπινο σφάλμα. Είναι κατάλληλο για κατεργασία εξαρτημάτων με απαιτήσεις υψηλής ανοχής, όπως σε βιομηχανίες όπως η αεροδιαστημική, τα ιατρικά προϊόντα και τα ηλεκτρονικά. Η μηχανική κατεργασία πολλαπλών αξόνων (όπως το CNC 5 αξόνων) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη σύνθετων γεωμετριών, τη μείωση των χρόνων εγκατάστασης και τη βελτίωση της ακρίβειας.

• Βελτιωμένη αποτελεσματικότητα παραγωγής

  Τα εργαλεία μηχανής CNC μπορούν να λειτουργούν συνεχώς, μειώνοντας τη χειροκίνητη παρέμβαση και βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της παραγωγής. Επιπλέον, μέσω της αυτόματης αλλαγής εργαλείων (ATC) και της τεχνολογίας μηχανικής επεξεργασίας πολλαπλών αξόνων, οι μηχανές CNC μπορούν να ολοκληρώσουν πολλαπλά βήματα κατεργασίας σε μία μόνο ρύθμιση, να μειώσουν σημαντικά τους κύκλους παραγωγής και να τα καθιστούν κατάλληλα για παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Αυτό μειώνει την αλλαγή του εργαλείου και τον χρόνο εγκατάστασης του μηχανήματος, αυξάνοντας έτσι την έξοδο ανά μονάδα χρόνου. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή χειροκίνητη κατεργασία, τα μηχανήματα CNC μπορούν να λειτουργούν 24/7, μειώνοντας το κόστος παραγωγής.

• Ισχυρή ικανότητα για σύνθετη επεξεργασία μέρους

  Η κατεργασία CNC μπορεί εύκολα να χειριστεί τα μέρη με σύνθετες γεωμετρίες και απαιτήσεις υψηλής ακρίβειας. Οι μηχανές CNC πολλαπλών αξόνων, ειδικότερα, μπορούν να ολοκληρώσουν την κατεργασία πολλαπλών επιφανειών σε μία μόνο λειτουργία, αποφεύγοντας τη συσσώρευση σφαλμάτων που προκαλούνται από επαναλαμβανόμενη σύσφιξη. Αυτό τους καθιστά κατάλληλο για βιομηχανίες με απαιτήσεις πολυπλοκότητας υψηλού τμημάτων, όπως η αεροδιαστημική, τα ιατρικά προϊόντα και η κατασκευή αυτοκινήτων. Μπορούν επίσης να επεξεργαστούν σπειροειδή σχήματα, σύνθετες εσωτερικές δομές και καμπύλες επιφάνειες, οι οποίες είναι δύσκολο να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας παραδοσιακές διαδικασίες.

• Συμβατότητα με διάφορα υλικά

  Η κατεργασία CNC είναι κατάλληλη για ένα ευρύ φάσμα υλικών, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων (κράματα αλουμινίου, από ανοξείδωτο χάλυβα, κράματα τιτανίου, χαλκός κλπ.), Πλαστικά (POM, ABS, νάιλον κλπ.), Σύνθετα υλικά και κεραμικά. Αυτό επιτρέπει στο CNC να καλύπτει τις ανάγκες των διαφόρων σεναρίων εφαρμογής. Επιπλέον, η μηχανική κατεργασία CNC μπορεί επίσης να επεξεργαστεί υλικά υψηλής αντοχής και υψηλής ακαταλληλότητας, όπως κράματα τιτανίου αεροσκαφών και ανοξείδωτο χάλυβα υψηλής αντοχής, καθιστώντας την κατάλληλη για την κατασκευή εξαρτημάτων ακριβείας σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων ηλεκτρονικών, ιατρικών και αυτοκινήτων.

• Μειωμένο κόστος παραγωγής

  Παρόλο που η κατεργασία CNC απαιτεί σημαντική αρχική επένδυση στον εξοπλισμό, μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος μονάδας μακροπρόθεσμα. Η υψηλή ικανότητα κατεργασίας, τα χαμηλά ποσοστά απορριμμάτων και τα χαρακτηριστικά εξοικονόμησης εργασίας καθιστούν την επεξεργασία CNC πιο οικονομική για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας.