Со времен промышленной революции компании искали новые и более эффективные способы увеличения производства и максимально эффективного использования своих ресурсов.
В конце 40-х годов Джон Т. Парсонс разработал концепцию «числового программного управления» (ЧПУ) с использованием машин, которые перфорировали ленту, и это было началом чего-то, что имело долгосрочное влияние.
ЧПУ или «числовое программное управление» стало технологическим усовершенствованием этого процесса и появилось в 1952 году, когда Ричард Кегг (в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом) разработал первый фрезерный станок с ЧПУ (Cincinnati Milacron Hydrotel, запатентованный в 1958 году как «Устройство с управлением двигателем для позиционирования станка») — это было настоящим коммерческим рождением технологии, и с тех пор она прошла долгий путь.
По мере того, как достижения в области компьютерных технологий, 3D-печати и другие инновации меняют технологический ландшафт, сложность и мельчайшие детали многих работ по резке и обработке становятся все более запутанными, и механической обработке с ЧПУ пришлось адаптироваться, чтобы не отставать, особенно с появлением 3D-печати (которая, возможно, является одним из ее главных конкурентов).
ЧПУ — это программируемый код, который разрабатывается и вводится в конкретные машины и позволяет им выполнять точные движения, превращая виртуальный объект (проект) в реальный (изделие).
Поскольку этот код преобразуется в «декартовы координаты», машины функционируют почти как роботы, обеспечивая высочайший уровень точности и качества, которое всегда будет таким же хорошим, как и их первоначальная конструкция.
Когда мы говорим об «обработке» на станках с ЧПУ, мы говорим о фрезеровании, токарной обработке и сверлении, но в целом термин «механическая обработка» охватывает широкий спектр механических технологий, которые включают в себя физический контакт для удаления материала с использованием для этого ряда инструментов. .
Для всей обработки с ЧПУ используются станки с ЧПУ, но не все из них предназначены для механической обработки – и это из-за компьютерного числового управления и использования компьютеризированных систем, которые позволяют автоматизировать метод – станки с ЧПУ могут включать в себя различные типы фрез (например, плазма или лазер), листогибочные прессы и т. д., но сюда также входят компьютеры.
В этой статье мы более подробно рассмотрим фрезерование с ЧПУ и сверление с ЧПУ, обсудим, что означают эти термины, как работают станки и в чем разница между этими двумя технологическими стилями, а затем рассмотрим, как они используются и какое будущее ждет обработку с ЧПУ в условиях конкуренции с другими технологиями и инновациями.
Что такое фрезерование с ЧПУ?
Когда дело доходит до фрезерования с ЧПУ, этот процесс является субтрактивным, в котором для автоматизации используется компьютерная система числового управления, и обрабатывается путем удаления материалов до тех пор, пока не будут сформулированы окончательные и законченные проекты.
Фрезерование — это термин, используемый для обозначения процесса резки и сверления материалов (часто дерева, пластика или металла), при этом обычно используется вращающийся цилиндрический инструмент (фреза), который удерживается в шпинделе. Они могут различаться по форме и размеру и дают возможность перемещаться по разным осям для резки под разными углами для создания прорезей, отверстий и деталей в материале.
До появления технологии ЧПУ фрезерные станки были разных типов (от 2-осевых до 5-осевых), и каждое прогрессивное числовое значение добавляло другую ось или функцию. Поскольку фрезерные станки с ЧПУ управляются компьютером, они используют любое количество осей (от 2 до 5) и не требуют ручного управления.
Современные фрезерные станки с ЧПУ могут быть собраны как в горизонтальные, так и в вертикальные обрабатывающие центры – вертикальный станок имеет ось, ориентированную вертикально, и обычно имеет длинные тонкие режущие инструменты – они обычно дешевле, чем горизонтальные фрезерные станки (цены могут достигать 4- в 5 раз отличаются) и чаще встречаются в мастерских (из-за доступности, обеспечиваемой более низкой ценой) и считаются более простыми в использовании (с повышенной видимостью рабочей зоны для пользователя).
Горизонтальные станки ориентированы с осью в горизонтальном положении и обычно имеют более короткие и толстые режущие инструменты. При сравнении этих двух станков горизонтальные станки считаются менее универсальными, но при этом гораздо лучше подходят для длительной обработки материалов, поскольку они также позволяют создавать детали с меньшим количеством операций, с лучшим качеством поверхности и более быстрым фрезерованием.
Из-за огромного разнообразия проектов, которые можно создать с помощью станка с ЧПУ, неудивительно, что существует целый ряд различных типов фрезерных станков с ЧПУ, различающихся по размеру, чтобы лучше соответствовать задачам, для которых они используются, например, Револьверные фрезерные станки, которые работают вертикально с фиксированным шпинделем (стол настраивается для выполнения работы), которые лучше всего подходят для детальной работы, или станковые станки, которые построены на более крупных и жестких рамах и часто используются для производства среднего размера, Турель была бы слишком маленькой, чтобы с ней можно было справиться.
Выбор подходящей машины для работы является важным решением, поскольку различные размеры, функции и эксплуатационные возможности играют огромную роль в том, подходит ли она для своей цели.
Процесс фрезерования состоит из нескольких этапов, которые выполняются от начала до конца: проектирование необходимой детали в САПР (компьютерное проектирование), перевод этого файла в машинный код, настройка оборудования и разрешение на создание детали.
Необходимо проявлять осторожность, особенно на начальном этапе, чтобы убедиться, что разрабатываемая модель может быть изготовлена, и что машина правильно настроена для ее обработки.
Что такое сверление с ЧПУ?
В отличие от фрезерования с ЧПУ, которое использует несколько осей и движение для формирования изделия или детали, сверление с ЧПУ — это процесс, в котором используется вращающийся режущий инструмент, который производит круглые отверстия. Это делается на неподвижной заготовке и обычно применяется для массового производства, поскольку оно делает производственную линию более эффективной.
Подобно фрезерному станку с ЧПУ, эти станки используют компьютерный код для автоматизации процесса сверления, поскольку они работают в тандеме с программным обеспечением ЧПУ, которое преобразует проект, созданный в САПР, в код и вводит его в станок, где он следует инструкциям по сверлению с увеличенной скоростью. точность и эффективность по сравнению с традиционными методами.
В то время как сверлильные станки с ЧПУ чаще встречаются в промышленных условиях, становится доступным более широкий ассортимент более дешевых станков, которые открывают их использование для любителей и малых предприятий.
Эти машины способны работать с различными материалами, такими как стекло, дерево, пластик и мягкие металлы. Они бывают разных размеров и стилей, в том числе вертикальные, настольные и радиальные, и в каждом станке есть несколько элементов, таких как шпиндель (для крепления патрона и сверла), стол (для обеспечения рабочего пространства для сверления). станок), колонна (для поддержки элементов станка с ЧПУ), сверло (для собственно работы) и интерфейс (для управления станком с помощью оператора).
При выборе сверлильного станка с ЧПУ следует учитывать множество факторов, включая размер доступной рабочей зоны, его совместимость с реализуемыми проектами, долговечность, уровень крутящего момента, скорость шпинделя и удобство использования.
После настройки машины этапы удобства использования начинаются с загрузки оператором проекта CAD или CAM (автоматизированное производство) для преобразования в код, установки правильного сверла, закрепления сырья на столе и начала процесса сверления. через интерфейс и позволить машине приступить к работе по сверлению отверстий подходящих размеров и диаметров.
Использование фрезерования с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ, обладающие универсальными режущими возможностями и превосходной точностью, используются во многих различных отраслях промышленности и для изготовления самых разных деталей или изделий.
Для большинства станков доступен широкий ассортимент режущих инструментов, которые обеспечивают большую гибкость и возможности работы с различными материалами, что еще больше повышает удобство использования фрезерования с ЧПУ в различных сферах работы.
Четыре основных типа фрезерного покрытия:
- Обычное фрезерование
- Также известное как фрезерование плит или поверхностное фрезерование, оно используется для создания плоской поверхности.
- Торцевое фрезерование
- Ось вращения устанавливается перпендикулярно поверхности материала и сочетается с зубчатыми инструментами для резки сырья, а те, которые контактируют с плоским материалом, используются для финишной обработки.
- Угловое фрезерование
- Как можно догадаться из названия, при этом ось инструмента устанавливается под углом к поверхности сырья, что обеспечивает промежуточную точку между плоским и торцевым фрезерованием.
- Формовочное фрезерование
- Это фрезерование, используемое для создания деталей, не имеющих плоских поверхностей, и во время работы задействованные станки часто оснащаются несколькими различными инструментами для получения желаемых кривых или форм.
Из-за универсальности, которую приносит процесс фрезерования с ЧПУ (вы в значительной степени ограничены только осуществимостью дизайна), эти методы используются для огромного количества проектов. Они, возможно, наиболее часто ассоциируются с автомобильной и аэрокосмической промышленностью (создание деталей для автомобилей и самолетов соответственно), но из-за их совместимости с различными материалами (такими как сталь, алюминий, медь, титан, бронза, дерево, нейлон, экструдированный полиуретан, камень и пластик) этот процесс также используется для таких проектов, как:
- скульптура
- Прототип и моделирование
- Деревообрабатывающий
- инструменты
- Обработка алюминия
- Обработка пластика
- Мебель
- Signage
- Шкаф и стеллажи
В зависимости от проекта, сферы применения (будь то любительское или промышленное предприятие) и масштаба проекта, существует огромный спектр областей применения фрезерных станков с ЧПУ.
Использование сверления с ЧПУ
Для проектов, требующих более высокой степени точности, большей универсальности и большей воспроизводимости, сверлильные станки с ЧПУ являются разумным вариантом: поскольку они работают по проектированию, в этом процессе нет человеческих ошибок, станки будут создавать детали, копирующие CAD. / CAM-дизайн, который позволяет добиться высокой согласованности между партиями — это привело к тому, что сверление с ЧПУ стало популярным вариантом для создания таких деталей, как ступицы, машинные валы, заготовки шестерен, алюминиевые или пластиковые профили и многое другое.
Сверлильные станки с ЧПУ в основном используются для развертывания, снятия фасок и сверления, а также в автомобильной, авиационной, космонавтической, судостроительной и машиностроительной отраслях для изготовления сложных деталей.
Общие области применения этих машин включают в себя:
- Металлообработка
- Прецизионные отверстия сверлятся в твердых металлических материалах для создания прецизионных деталей. Эти методы часто используются в проектах автомобильной, аэрокосмической и строительной промышленности для производства конечных деталей.
- Производство древесины
- Станок с ЧПУ является частью стандартных операций для производителей древесины (таких как производители мебели, краснодеревщики и т. д.). Сверлильный станок часто используется в сочетании с другими станками с ЧПУ для обеспечения стандартизированного уровня токарной, фрезерной и шлифовальной обработки.
- Производство комплектующих и деталей.
- Производители часто используют станки с ЧПУ для сверления, особенно в отраслях, где точность и повторяемость не просто приятны, но имеют решающее значение для успеха продукции (например, компьютерная техника).
- Производство пластмасс
- Благодаря своей универсальности и способности работать с разными стилями и инструментами для создания стандартизированных продуктов производители различных пластмасс также используют сверление с ЧПУ для изготовления электронных деталей.
- Электрические приложения
- Сверление с ЧПУ (и другие станки с ЧПУ) необходимы для предприятий электротехнической промышленности. Известно, что производители сверлильных станков в ряде случаев использовали их в качестве электроэрозионных машин.
Тип и размер станка, используемый инструмент или долото, а также сложность работы — все это играет роль в том, какой сверлильный станок лучше всего подходит для текущей работы, но со взаимозаменяемыми деталями и способностью создавать прецизионные детали с надежное повторение, сверлильный станок с ЧПУ, безусловно, является ценным инструментом в мастерских многих предприятий.
Разница между фрезеровкой с ЧПУ и сверлением с ЧПУ
Фрезерование и сверление с ЧПУ являются субтрактивными технологиями, для которых требуется большая часть материалов для переработки в готовое изделие. Эти технологии не являются взаимоисключающими, и их использование во многом зависит от того, что необходимо сделать.
Хотя машины выглядят одинаково и работают одинаково, их функции сильно различаются.
Основное различие между фрезерованием с ЧПУ и сверлением с ЧПУ заключается в функциональности, движении и желаемом результате: для проектов, требующих только отверстий, сверление является наиболее подходящим вариантом, но если конструкция более сложна и требует других форм или поверхностей. , то фрезерный станок с ЧПУ — лучший выбор.
Сверла с ЧПУ используются для продавливания материала и создания точных отверстий на плоской поверхности, в то время как фрезерование осуществляет резку по различным осям и может создавать различные формы вырезов в материале благодаря своей подвижности вдоль этих осей.
Фрезерные станки позволяют использовать сверла для резки вверх и вниз, но сверлильные станки не позволяют выполнять горизонтальную резку фрезами.
Большинство фрезерных станков с ЧПУ имеют встроенные столы для фиксации материалов и заготовки на месте, но это не всегда относится к сверлильным станкам с ЧПУ — они могут поставляться с тисками, что делает их более гибкими при установке в местах с ограниченным пространством.
Сверлильные станки также имеют то преимущество, что зачастую они значительно менее громоздки, чем фрезерные станки, хотя ни один из них не особенно подходит для мобильных операций.
У обеих технологий есть свои плюсы и минусы, и решение о том, какой сверлильный или фрезерный станок с ЧПУ является наиболее подходящим, во многом будет зависеть от типа работы, для выполнения которой он закупается, количества доступного места для его установки, скорость и качество вычислительного интерфейса и доступных соединений (например, скорость Интернета), а также бюджетные ограничения компании.
Также важно отметить, что многие устройства с ЧПУ могут работать совместно друг с другом (помимо фрезерного и сверлильного станков), а наличие пространства и бюджета для расширения возможностей применения на других участках и станках может значительно расширить доступные производственные и творческие возможности.
Завершение фрезерования и сверления с ЧПУ
Технологические достижения продолжают менять ландшафт отрасли, и субтрактивные методы уже не могут быть такими желанными, как раньше, особенно с учетом таких возможностей, как 3D-печать, которая создает узор, а не отбрасывает материалы для его создания. .
Но это не означает, что будущее фрезерования или сверления с ЧПУ ограничено — технология все еще развивается и меняется, поскольку компьютерное программирование становится более гибким, ранее недоступные конструкции становятся возможными, а различные материалы вводятся в обычное использование.
ЧПУ по-прежнему предлагает значительные улучшения в скорости производства металлических изделий, а для более крупных деталей машины по-прежнему превосходят возможности своих ближайших технологических конкурентов.
Будущее ЧПУ направлено на дальнейшую интеграцию и синхронизацию между несколькими станками, чтобы повысить эффективность и возможности всего процесса создания деталей, что, естественно, приведет к сокращению времени производства без соответствующего влияния на качество.
По мере того, как инструменты становятся более специализированными и настраиваемыми, производительность и точность будут расти, а потребность в простое или остывании будет уменьшаться, поскольку эта технология продолжает способствовать развитию более креативных и специализированных продуктов.
Однако когда дело доходит до производственных процессов, старая поговорка по-прежнему актуальна: «Вы должны выбрать правильный инструмент для правильной работы».
