Основи на CNC струговането
CNC струговането е субтрактивен производствен процес, който отстранява материал от въртящ се детайл. За разлика от ръчните стругове, CNC струговането използва компютърно програмиране за управление на режещите инструменти с изключителна прецизност.
При този процес парче заготовка се държи в патронник и се върти с високи скорости. Докато материалът се върти, режещи инструменти се движат в детайла, за да отстранят нежелания материал.
Компютърът контролира точната позиция, скорост и траектория на тези режещи инструменти. Това позволява създаването на сложни цилиндрични форми с строги допуски.
Повечето CNC струговане се извършва на машини, наречени стругове. Съвременните CNC стругове могат да извършват множество операции в една настройка, включително струговане, разстъргване, пробиване и нарязване на резба.
Разлики между CNC струговане и фрезоване
CNC струговането и фрезоването са субтрактивни производствени процеси, но работят по различен начин. При струговането, детайлът се върти, докато режещите инструменти остават относително неподвижни. При фрезоването, режещият инструмент се върти, докато детайлът остава фиксиран.
Струговането е идеално за създаване на цилиндрични части със симетрия около централна ос. Фрезоването е по-подходящо за плоски повърхности, прорези и контурни елементи.
Струговането обикновено произвежда части по-бързо от фрезоването при работа с цилиндрични обекти. Фрезоването обаче предлага по-голяма гъвкавост за сложни геометрични форми, които не са симетрични.
Ключова разлика е, че струговането може да реже само материал, който е достъпен от външния диаметър, вътрешния диаметър или челото на въртящата се част. Фрезоването може да достигне до материал от множество ъгли.
Често използвани материали при CNC струговане
CNC струговането работи с широка гама от материали, за да отговори на различните нужди на приложенията:
Метали:
- Алуминий (лесен за обработка, лек)
- Стомана (различни марки за здравина и издръжливост)
- Неръждаема стомана (устойчивост на корозия)
- Месинг (добра електрическа проводимост)
- Титан (съотношение якост-тегло)
Пластмаси:
- Делрин/Ацетал (устойчивост на износване)
- Найлон (здравина и гъвкавост)
- PEEK (приложения за висока температура)
- Поликарбонат (устойчив на удар)
Изборът на материал зависи от изискванията на вашата част за здравина, тегло, цена и фактори на околната среда. По-меките материали като алуминий и пластмаси обикновено се обработват по-бързо и причиняват по-малко износване на инструмента от по-твърдите материали като неръждаема стомана или титан.
Твърдостта, пластичността и термичните свойства на избрания от вас материал ще повлияят на скоростите на рязане, избора на инструмент и изискванията за охлаждане по време на процеса на струговане.
CNC стругови операции
CNC струговете извършват много различни операции за оформяне на метални части. Всяка операция използва специфични инструменти и техники за създаване на елементи като резби, отвори и повърхностни обработки.
Челно обработване, нарязване на резба и разстъргване
Челната обработка създава равна повърхност на края на детайла. Когато се нуждаете от идеално квадратен край на цилиндричната част, инструментът за челен монтаж се движи по въртящия се материал, за да отстрани тънък слой. Тази операция гарантира, че частите пасват правилно в сглобките.
Резбонарязването изрязва спираловидни канали във вашия детайл, за да създаде винтове или резбовани отвори. Можете да правите различни видове резби, като метрични, имперски или персонализирани дизайни. Инструментът за резбонарязване се движи с прецизна скорост на подаване, докато детайлът се върти, за да създаде равномерни резби.
Разпробиването разширява и довършва съществуващите отвори във вашия детайл. Тази операция подобрява точността на диаметрите на отворите и създава гладки вътрешни повърхности. Разпробиващите инструменти достигат до вътрешността на кухините, за да отстраняват материал с висока прецизност, често постигайки толеранси от 0,001 инча или по-добри.
Нарязване и пробиване
Назъбването създава релефни шарки върху повърхността на детайла, за да подобри сцеплението. Когато имате нужда от неплъзгаща се дръжка или въртящ се диск, инструментите за назъбване притискат въртящия се материал, за да образуват ромбовидни или праволинейни шарки. Този процес всъщност измества материала, вместо да го отстранява.
Пробиването прави отвори във вашия детайл с помощта на въртящи се свредла. CNC струговете могат да пробиват перфектно центрирани отвори, защото детайлът се върти, докато неподвижната бормашина се движи напред. Можете да създавате отвори с различни размери, като сменяте свредлата.
CNC машината автоматично регулира скоростите и подаванията въз основа на вида на материала и диаметъра на отвора. За по-добри резултати машината често използва пробиване с отклонение – техника, при която свредлото периодично се прибира, за да отстрани стружките и да предотврати прегряване.
Разделяне и каналиране
Разделянето отрязва завършени секции от вашия детайл. Инструментът за разделяне се движи навътре към централната ос, докато материалът се върти, създавайки тесен канал, докато детайлът се раздели. Тази операция често завършва стругова работа, като премахва готовата част.
Нарязването на канали създава канали, вдлъбнатини или прорези във вашия детайл. Може да ви трябват канали за О-пръстени, задържащи пръстени или декоративни елементи. Инструментите за нарязване на канали се предлагат в различни ширини и форми, за да отговарят на вашите специфични изисквания.
И двете операции изискват внимателно внимание към скоростта на рязане и охлаждането. Твърде много топлина може да повреди инструментите и частите.
Вашата CNC програма обикновено ще забави скоростта на въртене и ще увеличи потока на охлаждащата течност по време на тези операции, за да поддържа качеството и да удължи живота на инструмента.
CNC стругови машини
CNC струговете, известни още като CNC стругове, са специализирано оборудване, което извършва процеса на струговане с компютърно управление. Тези машини задържат и завъртат детайлите, докато режещите инструменти отстраняват материал, за да създадат желаната форма.
Видове CNC стругове
Хоризонтални стругове са най-разпространеният тип. Те държат детайла хоризонтално, което ги прави идеални за дълги, цилиндрични части. Ще ги намерите в много машинни цехове, занимаващи се с ежедневни стругови задачи.
Вертикални стругове Поставете детайла вертикално. Можете да ги изберете за големи, тежки части, които биха били трудни за поддържане хоризонтално. Те са отлични за части с големи диаметри.
Стругове швейцарски тип са проектирани за малки, прецизни компоненти. Ще оцените способността им да обработват малки части с изключителна точност, което ги прави идеални за медицински устройства и компоненти за часовници.
Многоосни стругове предлагат движение по 4 или 5 оси. Това ви дава възможност да създавате сложни геометрии с една настройка, намалявайки времето за обработка и подобрявайки точността.
Основни характеристики на струговите центрове с ЦПУ
Системи за кули държат множество режещи инструменти, които могат бързо да се завъртят в желаната позиция. Можете да програмирате смяната на инструментите да се извършва автоматично, спестявайки време между операциите.
Инструментална екипировка на живо позволява на въртящи се инструменти като бормашини и фрези да работят върху детайла, докато той е монтиран. Тази функция ви помага да завършите сложни части, без да ги прехвърляте към друга машина.
Уловители на части събирайте готовите парчета веднага щом бъдат отрязани. Вашата производствена ефективност се подобрява, тъй като машината може да работи непрекъснато без намесата на оператора.
Системи за управление варират по сложност и възможности. Съвременните системи за управление предлагат интуитивни интерфейси, възможности за симулация и мрежова свързаност, така че можете да наблюдавате производството дистанционно.
Автоматични подаващи устройства за пръти доставяйте нов материал при необходимост. Тази автоматизация ви позволява да използвате машината за продължителни периоди, дори без надзор през нощта в някои случаи.
Програмиране за CNC струговане
Програмирането е сърцето на CNC струговите операции. То казва на машината точно как да се движи, за да създаде вашата част и контролира всичко - от скоростта на рязане до избора на инструмент.
Разбиране на G-код
G-кодът е езикът, който CNC струговете разбират. Това е набор от инструкции, които казват на машината какво да прави и как да се движи. Всеки ред код представлява специфично действие или движение.
Често срещани G-кодове за струговане включват:
- Г00Бързо позициониране
- Г01Линейна интерполация (рязане по права линия)
- G02/G03Кръгова интерполация (създаване на дъги)
- Г70Цикъл на довършителни работи
- Г71Цикъл на грубо струговане
- Г73Цикъл на повтаряне на шаблон
Когато пишете G-код, вие по същество създавате стъпка по стъпка ръководство за машината. Всяка команда включва координати, които указват на инструмента къде да се движи.
Не е нужно да запомняте всички G-кодове. Съвременните машини имат удобни интерфейси, които улесняват програмирането.
CAM софтуер в CNC струговане
Софтуерът за компютърно подпомагано производство (CAM) революционизира програмирането на CNC струговане. Вместо да пишете G-код ръчно, можете да използвате CAM софтуер, за да го генерирате автоматично.
Процесът работи по следния начин:
- Импортирайте вашия 3D модел в CAM софтуера
- Изберете операциите, които искате да извършите
- Изберете инструменти и параметри на рязане
- Софтуерът генерира G-код вместо вас
Популярният CAM софтуер за струговане включва Mastercam, Fusion 360 и ESPRIT. Тези програми симулират процеса на рязане, преди да изпратите кода към вашата машина.
Тази симулация е от решаващо значение. Тя ви позволява да забележите потенциални проблеми преди да започне действителното рязане, спестявайки време и материали. Можете да видите точно как ще се движи инструментът и да направите корекции, ако е необходимо.
Приложения на CNC струговане
CNC струговането създава прецизни цилиндрични компоненти за много индустрии. Процесът е отличен при изработката на части, които изискват висока точност и постоянно качество за критични приложения.
Аерокосмически и автомобилни части
В аерокосмическата индустрия, CNC струговането произвежда компоненти на двигатели, валове и крепежни елементи, които трябва да отговарят на строги стандарти за безопасност. Тези части се нуждаят от перфектен баланс и прецизност, за да се справят с екстремни условия. Ще намерите CNC струговани компоненти в реактивни двигатели, колесници и системи за управление.
За автомобилното производство, CNC струговането създава важни части като задвижващи валове, бутала и компоненти на спирачките. Процесът гарантира, че тези части имат точните размери, необходими за правилната работа на превозното средство.
Ползите за тези индустрии включват:
- Последователност върху хиляди еднакви части
- Издръжливост чрез прецизен подбор на материали
- Намаляване на теглото чрез премахване на ненужни материали
Производителите на автомобили разчитат на CNC струговане както за разработване на прототипи, така и за масово производство на части, които изискват строги допуски.
Медицински изделия и оборудване
CNC струговането е от решаващо значение за създаването на медицински изделия, където прецизността може да бъде животоспасяваща. Ще намерите CNC струговани компоненти в хирургически инструменти, импланти и диагностично оборудване.
Често срещани медицински приложения включват:
- Костни винтове и зъбни импланти
- Компоненти за оборудване за ЯМР и КТ сканиране
- Хирургически инструменти със сложни характеристики
- Прецизни части за медицински помпи и монитори
Биосъвместимите материали, използвани в медицинското CNC струговане, като титан и медицинска неръждаема стомана, гарантират безопасността на частите за употреба в човешкото тяло.
CNC струговането позволява постоянен контрол на качеството в медицинското производство, където дори малки вариации могат да повлияят на резултатите за пациентите. Прецизността на съвременните CNC стругови машини ги прави идеални за създаване на гладки, полирани повърхности, необходими за имплантируеми устройства.
Контрол на качеството при CNC струговане
Контролът на качеството е от съществено значение при CNC струговането, за да се гарантира, че частите отговарят на спецификациите и функционират по предназначение. Правилните мерки за качество помагат за предотвратяване на скъпоструващи грешки и осигуряват удовлетвореност на клиентите.
Толеранси и повърхностна обработка
При CNC струговането, допустимите отклонения се отнасят до допустимото отклонение в размерите на готовата част. Типичните допустими отклонения при струговане варират от ±0,005″ за стандартна работа до ±0,0005″ за прецизни приложения.
Повърхностното качество се измерва в стойности на Ra (средна грапавост). Колкото по-ниска е стойността на Ra, толкова по-гладка е повърхността. CNC струговането може да постигне повърхностни качества от 32 Ra за грубо рязане до 8 Ra или по-добри за чисти проходи.
Вашите спецификации трябва ясно да посочват необходимите допуски и повърхностна обработка. Това гарантира, че машинистът ще програмира CNC струга правилно за вашите нужди.
Съвременните стругови центрове с ЦПУ могат да поддържат строги допуски по време на производствените цикли. Тази постоянство е ключово предимство пред ръчните методи за струговане.
Методи за инспекция и осигуряване на качеството
Вашите струговани части ще бъдат подложени на различни методи за проверка, за да се потвърди качеството. Често срещани инструменти включват:
- Микрометри и шублери за проверка на размерите
- Тестери за грапавост на повърхността за проверка на завършеността
- Координатни измервателни машини (CMM) за валидиране на сложна геометрия
Първата проверка на изделието е стандартна практика, при която първата част се проверява щателно преди да започне пълното производство. Това открива потенциални проблеми рано.
Статистическият контрол на процесите (SPC) помага за наблюдение на текущото качество на производството. Измерванията от пробни части се проследяват, за да се открият тенденции, преди те да се превърнат в проблеми.
Системите за измерване на металообработващи машини могат да извършват измервания по време на обработка. Това автоматизира проверките на качеството и позволява корекции в реално време.
Вашите изисквания за качество трябва да бъдат ясно съобщени на машинния цех, за да се гарантира, че те прилагат подходящи методи за проверка.