З часів промислової революції компанії шукали нові й ефективніші способи збільшення виробництва й максимального використання ресурсів.
Наприкінці 40-х років Джон Т. Парсонс розробив концепцію «числового керування» (NC) із машинами, які перфострічку, і це стало початком чогось, що мало тривалий вплив.
ЧПК або «комп’ютерне числове керування» було технологічним прогресом цього процесу, і воно існує з 1952 року, коли Річард Кегг (у співпраці з Массачусетським технологічним інститутом) розробив перший фрезерний верстат з ЧПК (Cincinnati Milacron Hydrotel — запатентований у 1958 році як «пристрій з керуванням двигуном для позиціонування верстатів») — це було справжнє комерційне народження технології, і воно пройшло довгий час. шлях відтоді.
Оскільки розвиток комп’ютерних технологій, тривимірний друк та інші інновації змінюють технологічний ландшафт, складність і дрібні деталі багатьох робіт з різання та обробки стають все складнішими, і обробці з ЧПК довелося адаптуватися, щоб не відставати, особливо з появою 3-D друку (який, мабуть, є одним із його найбільших конкурентів).
ЧПК — це програмований код, який розробляється та вводиться в конкретні машини та дозволяє їм виконувати точні рухи — брати віртуальний об’єкт (дизайн) і перетворювати його на реальний (продукт).
Оскільки цей код перетворюється на «декартові координати», машини функціонують майже як роботи, забезпечуючи найвищий рівень точності та якість, яка завжди буде такою ж хорошою, як і її оригінальний дизайн.
Коли ми говоримо про «обробку» з ЧПК, ми говоримо про фрезерування, токарну обробку та свердління, але в цілому термін «обробка» охоплює широкий спектр механічних технологій, які включають фізичний контакт для видалення матеріалу з використанням ряду інструментів для цього. .
У всіх обробках з ЧПК використовуються верстати з ЧПК, але не всі вони призначені для обробки – і це через числове керування комп’ютером і використання комп’ютеризованих систем, які дозволяють автоматизувати метод – верстати з ЧПК можуть включати різні типи різців (наприклад, як плазма чи лазер), преси тощо, але це також включає комп’ютери.
У цій статті ми глибше розглянемо фрезерування з ЧПУ та свердління з ЧПК, обговорюючи, що означають ці терміни, як працюють верстати та в чому полягає різниця між цими двома технологічними стилями, а потім подивимося, як вони використовуються та яке майбутнє чекає на обробку з ЧПК, оскільки вона конкурує з іншими технологіями та інноваціями.
Що таке фрезерування з ЧПУ?
Коли мова заходить про фрезерування з ЧПУ, цей процес є субтрактивним, у якому використовується система цифрового керування комп’ютером для автоматизації, а ремесла – забиранням матеріалів, доки не буде сформульовано остаточний і готовий дизайн.
Фрезерування - це термін, який використовується для процесу різання та свердління матеріалів (часто деревини, пластику або металу), і, як правило, використовується обертовий циліндричний інструмент (фреза), який утримується на шпинделі. Вони можуть бути різної форми та розміру, а також пропонують можливість переміщення вздовж іншої осі, щоб різати під різними кутами, створюючи прорізи, отвори та деталі в матеріалі.
Перед технологією ЧПК фрезерні верстати були різних типів (від 2-осьових до 5-осьових) з кожним прогресивним числовим значенням, що додавало іншу вісь або функцію. Оскільки фрезерні верстати з ЧПК управляються комп’ютером, вони використовують будь-яку кількість осей (від 2 до 5) і не потребують ручного керування.
Сучасні фрезерні верстати з ЧПК можна зібрати як горизонтальні, так і вертикальні обробні центри – вертикальний верстат має вісь, орієнтовану у вертикальному положенні, і зазвичай має довгі тонкі різальні інструменти – вони, як правило, дешевші, ніж горизонтальні фрези (ціни можуть досягати 4- 5x різні) і частіше зустрічаються в майстернях (через доступність, яку забезпечує нижча ціна), і вважаються простішими у використанні (з підвищеною видимістю робочої зони для користувача).
Горизонтальні верстати орієнтовані з віссю в горизонтальному положенні і, як правило, мають коротші та товщі ріжучі інструменти. Порівнюючи ці два, горизонтальні машини вважаються менш універсальними, але також набагато краще підходять для тривалої роботи з матеріалами, оскільки вони також дозволяють створювати деталі з меншою кількістю операцій, кращою обробкою поверхні та швидшим фрезеруванням.
Через величезний вибір конструкцій, які можна створити за допомогою верстатів з ЧПК, не дивно, що існує цілий ряд різних типів фрезерних верстатів з ЧПК, які відрізняються за розміром, щоб краще відповідати завданням, для яких вони використовуються, наприклад Револьверні фрези, які працюють вертикально з фіксованим шпинделем (стіл регулюється для виконання роботи), які найкраще підходять для детальної роботи, або станинні фрези, які побудовані на більших більш жорстких рамах і часто використовуються для виробництва середнього розміру, ніж Вежа була б замалою, щоб впоратися.
Вибір правильної машини для роботи є важливим рішенням, оскільки різні розміри, функції та робочі можливості відіграють величезну роль у тому, чи відповідає вона призначенню.
Процес фрезерування включає кілька різних етапів, які проходять від початку до кінця – проектування необхідної деталі в САПР (система автоматизованого проектування), переклад цього файлу в машинний код, налаштування обладнання та надання йому можливості створити деталь.
Необхідно подбати, особливо на початковій стадії, щоб переконатися, що модель, яка проектується, можлива для виробництва, і що машина правильно налаштована для роботи з нею.
Що таке свердління з ЧПУ?
На відміну від фрезерування з ЧПК, яке використовує кілька осей і рух для формування продукту або деталі, свердління з ЧПК — це процес, у якому використовується обертовий ріжучий інструмент, який створює круглі отвори. Це робиться в нерухомій заготовці та зазвичай реалізується для масового виробництва, оскільки робить виробничу лінію більш ефективною.
Подібно до фрезерного верстата з ЧПК, ці верстати використовують комп’ютерний код для автоматизації процесу свердління, оскільки вони працюють у тандемі з програмним забезпеченням ЧПК, яке бачить дизайн, створений у САПР, відформатований у код і введений у верстат, де він виконує інструкції щодо свердління з підвищеним точність і ефективність порівняно з традиційними методами.
У той час як свердлильні верстати з ЧПК частіше зустрічаються в промислових умовах, стає доступним ширший асортимент дешевших верстатів, що відкриває можливість їх використання для любителів і невеликих підприємств.
Ці машини здатні працювати з різними матеріалами, такими як скло, дерево, пластик і м’які метали. Вони доступні в різних розмірах і стилях, включаючи вертикальні, настільні та радіальні – і в кожному верстаті є кілька елементів, таких як шпиндель (для кріплення патрона та свердла), стіл (для забезпечення робочого простору для свердління). верстат), колона (для підтримки елементів верстата з ЧПК), свердло (для фактичної роботи) та інтерфейс (для керування верстатами за допомогою оператора).
Дивлячись на свердлильний верстат з ЧПК, необхідно враховувати низку факторів, включаючи розмір доступної робочої зони, його сумісність із поточними проектами, довговічність, рівень крутного моменту, швидкість шпинделя та зручність використання.
Після того, як машину налаштовано, етапи зручності використання проходять від оператора, який завантажує проект CAD або CAM (комп’ютеризоване виробництво), який потрібно перетворити на код, установлює правильне свердло, закріплює сировину на столі, починає процес свердління. через інтерфейс і дозволити машині почати роботу, свердливши отвори відповідних розмірів і діаметрів.
Використання фрезерування з ЧПУ
Фрезерні верстати з ЧПК із їх універсальними можливостями різання та надзвичайною точністю використовуються в багатьох галузях промисловості та для різноманітних деталей або виробів.
Існує широкий асортимент ріжучих інструментів, доступних для більшості верстатів, і вони забезпечують більшу гнучкість і можливості роботи з різними матеріалами, що ще більше підвищує зручність використання фрезерування з ЧПУ на різних напрямках роботи.
Чотири основні типи фрезерного покриття:
- Звичайне фрезерування
- Також відомий як плитне або поверхневе фрезерування, це використовується для створення плоскої поверхні
- Торцеве фрезерування
- Вісь обертання встановлюється перпендикулярно до поверхні матеріалу та поєднується з інструментами для різання зубів для різання сировини, а ті, що контактують з плоским матеріалом, використовуються для обробки.
- Кутове фрезерування
- Як і можна було очікувати з назви, це означає, що вісь інструмента встановлена під кутом до поверхні сировини, і це забезпечує середину між гладким і торцевим фрезеруванням.
- Фрезерування форм
- Це фрезерування, яке використовується для створення деталей, які не мають плоских поверхонь, і задіяні машини часто оснащені кількома різними інструментами під час виконання завдання, щоб отримати потрібні криві або форми.
Завдяки універсальності, яку приносить процес фрезерування з ЧПК (ви майже обмежені лише працездатністю конструкції), методи використовуються для величезної кількості проектів. Ймовірно, вони найчастіше асоціюються з автомобільною та аерокосмічною промисловістю (створення деталей для автомобілів і літаків відповідно), але завдяки їх сумісності з різними матеріалами (такими як сталь, алюміній, мідь, титан, бронза, дерево, нейлон, екструдований поліуретан, камінь і пластик), цей процес також використовується для таких проектів, як:
- скульптура
- Прототип і моделювання
- Деревообробний
- інструменти
- Обробка алюмінію
- Обробка пластику
- меблі
- Signage
- Шафа і стелажі
Залежно від проекту, використання (незалежно від того, чи користується воно любителем, чи промисловим комплексом) і масштабу проекту, фрезерні верстати з ЧПК можуть мати величезний діапазон застосувань.
Використання свердління з ЧПУ
Для проектів, які вимагають вищого ступеня точності, ширшої універсальності та кращої відтворюваності, свердлильні верстати з ЧПК є розумним варіантом – оскільки вони працюють над проектуванням, у процесі немає людської помилки, машини створюватимуть деталі, які повторюють САПР. / CAM-дизайн, який дозволяє досягти високої узгодженості в партіях і між ними – це призвело до того, що свердління з ЧПУ стало популярним варіантом для створення таких деталей, як втулки, вали машин, заготовки шестерень, алюмінієві або пластикові профілі тощо.
Свердлильні верстати з ЧПК в основному використовуються для розгортання, зняття фаски та свердління – і в основному використовуються в автомобільній, аеронавтиці, космонавтиці, суднобудуванні та машинобудуванні для складних деталей.
Загальні застосування цих машин включають:
- Виготовлення металів
- Точні отвори просвердлюються в твердих металевих матеріалах для створення точних деталей. Ці методи часто застосовуються в проектах автомобільної, аерокосмічної та будівельної промисловості для виготовлення кінцевих деталей.
- Виготовлення деревини
- Верстат з ЧПК є частиною стандартних операцій для виробників деревини (таких як виробники меблів, столярів тощо). Свердлильний верстат часто використовується в поєднанні з іншими верстатами з ЧПК для забезпечення стандартизованих рівнів точіння, фрезерування та шліфування.
- Виробництво комплектуючих і деталей.
- Виробники зазвичай використовують верстати з ЧПК для свердління, особливо в галузях, де точність і повторюваність є не просто приємними речами, а критично важливими для успіху продуктів (наприклад, обчислювальної техніки).
- Виробництво пластмас
- Через свою універсальність і здатність працювати з різними стилями та інструментами для створення стандартизованих продуктів виробники різних пластмас також використовують свердління з ЧПУ для виготовлення електронних частин.
- Електричні програми
- Свердління з ЧПК (та інші верстати з ЧПК) необхідні підприємствам електротехнічної промисловості. Відомо, що виробники свердлильних машин у кількох випадках використовують їх як електророзрядні машини.
Тип і розмір верстата, використовуваний інструмент або свердло, а також складність роботи – усе це відіграє роль у тому, який свердлильний верстат найкраще підходить для поточної роботи, але із взаємозамінними деталями та можливістю створювати високоточні деталі за допомогою надійне повторення, свердлильний верстат з ЧПК, безумовно, є цінним інструментом у багатьох майстернях підприємств.
Різниця між фрезеруванням і свердлінням з ЧПУ
Фрезерування та свердління з ЧПУ є субтрактивними технологіями, які вимагають більшої порції матеріалів, щоб зменшити її до кінцевого продукту, технології не є взаємовиключними, і їх використання значною мірою залежить від того, що потрібно зробити.
Незважаючи на те, що машини виглядають схожими та працюють однаково, їхні функції значно відрізняються.
Основна відмінність між фрезеруванням і свердлінням з ЧПУ – це функціональність, рух і бажаний результат. Для проектів, які вимагають лише отворів, свердління є найбільш підходящим варіантом для вибору, але якщо конструкція складніша та вимагає інших форм або поверхонь , тоді фрезерний верстат з ЧПУ є найкращим вибором.
Свердла з ЧПК використовуються для продавлювання матеріалу та створення точних отворів на плоскій поверхні, тоді як фрезерування врізається з різних осей і може створювати різні форми вирізів у матеріалі завдяки своїй рухливості вздовж цих осей.
Фрезерні верстати дозволяють використовувати свердла для різання вгору та вниз, але свердлильні верстати не дозволяють різати горизонтально за допомогою фрезерних коронок.
Більшість фрезерних верстатів з ЧПК мають вбудовані столи для кріплення матеріалів і проекту, але це не завжди стосується свердлильних верстатів з ЧПК – вони можуть поставлятися з лещатами, що може зробити їх більш гнучкими в установці в місцях, де обмеження простору є проблемою.
Свердлильні верстати також мають перевагу в тому, що часто вони значно менш громіздкі, ніж фрезерні, хоча жоден із них не особливо підходить для мобільних операцій.
Існують плюси та мінуси обох технологій, і коли вирішувати, який свердлильний або фрезерний верстат з ЧПУ є найбільш доцільним, це значною мірою залежатиме від типу роботи, для виконання якого він закуповується, кількості доступного простору для його встановлення, швидкість і якість обчислювального інтерфейсу та доступних з’єднань (наприклад, швидкість Інтернету), а також бюджетні обмеження компанії.
Важливо також відзначити, що багато пристроїв з ЧПК можуть працювати в поєднанні один з одним (крім лише фрезерування та свердління), а наявність простору та бюджету для поширення на інші області та верстати може значно збільшити доступні продуктивні та творчі можливості.
Фрезерування та свердління з ЧПУ на завершення
Технологічний прогрес продовжує змінювати ландшафт галузі, і субтрактивні методи можуть більше не бути такими бажаними, як колись, особливо з такими опціями, як 3-D друк, який створює візерунок, а не збиває матеріали для його створення .
Але це не означає, що майбутнє фрезерування чи свердління з ЧПУ обмежене – технологія все ще розвивається та змінюється, оскільки комп’ютерне програмування стає більш гнучким, раніше недоступні конструкції стають придатними для виготовлення, а різні матеріали вводяться у загальне використання.
ЧПК все ще пропонує значні покращення у швидкості, з якою він може виготовляти металеві вироби, а для більших деталей верстати все ще працюють за межами можливостей їхніх найближчих технологічних конкурентів.
Майбутнє ЧПК спрямоване на подальшу інтеграцію та синхронізацію між декількома верстатами, щоб підвищити ефективність і можливості всього процесу створення деталей, що, природно, призведе до скорочення часу виробництва без відповідного впливу на якість.
У міру того як інструменти стануть більш спеціалізованими та налаштованими, збільшиться продуктивність, точність і зменшиться потреба у простої або охолодженні, оскільки ця технологія продовжує розвивати більш креативні та спеціалізовані продукти.
Коли справа доходить до виробничих процесів, старе прислів’я все ще є дуже актуальним: «Ви повинні вибрати правильний інструмент для правильної роботи».
