Galutinis tikslaus CNC apdirbimo vadovas

1. Kas yra tiksliasis CNC apdirbimas?

Tiksliasis CNC (skaitmeninio valdymo kompiuteris) apdirbimas yra subtraktyvus gamybos procesas, kai iš anksto suprogramuota kompiuterinė programa kontroliuoja gamyklos įrankių ir įrangos judėjimą. Ši automatizacija leidžia gaminti sudėtingas detales su ypatingu tikslumu ir pakartojamumu , kurie gerokai pranašesni už konvencinio apdirbimo galimybes .

Pagrindinis skirtumas tarp standartinio ir tiksliojo CNC apdirbimo yra tikslumo lygis. Jei standartinis apdirbimas gali būti tinkamas bendrosioms detalėms, tiksliasis apdirbimas paprastai apima nuokrypius, besikeičiančius nuo ±0,1 iki 0,2 milimetrų , specializuota įranga, optimizuoti pjaustymo parametrai ir ekspertų aptarnavimas, siekiant pasiekti tokius tikslumą reikalaujančius standartus . Pagrindinis tikslas – masiškai gaminti identiškus komponentus reikliems sektoriams, tokiems kaip automobilių, medicinos ir gynybos pramonė, kur net vieno mikrono nuokrypis gali būti kritiškas.

Praktinė atvejo analizė: nuo CAD modelio iki aviacijos komponento

Gamintojui neseniai prireikė aukštos našumo lėktuvų konstrukcinių atramų partijos. Pradiniai prototypai, apdirbti standartine 3 ašių CNC sistema, apkrovos bandymuose parodė 0,15 mm nuokrypį . Pereinant prie 5 ašių tikslumo CNC stanco ir taikant toliau pateiktą žingsnis po žingsnio procesą, pavyko pasiekti pastovų 0,02 mm tarpą ir 30 % pagerėjusią detalės stiprumą, sėkmingai išlaikius visus kokybės patikrinimus skrydžiui

2. Tikslaus CNC apdirbimo procesas žingsnis po žingsnio

Aukšto tikslumo pasiekimas reikalauja kruopštaus, daugiapakopio proceso.

2.1 Projektavimas ir CAD modeliavimas

Kelionė prasideda nuo išsamių 3D modelių, kurie sukuriami tokiose programinėse įrangose kaip AutoCAD arba Solidworks . Šiame modelyje yra visi svarbiausi matmenys, tolerancijos ir savybės galutinės detalės. Šiame etape būtina laikytis Daugiau dėmesio skiriant gamybai (DFM) principų, kad užtikrintume, jog projektas būtų suderinamas su aukšto tikslumo apdirbimo technikomis, bei išvengtume konstrukcinių elementų, kurių apdirbti neįmanoma ar per brangu .

2.3 CAM ir CNC programavimas

Tada CAD modelis importuojamas į Kompiuterizuotas gamybos valdymas (CAM) programinė įranga. CAM sistema konvertuoja modelį į nurodymų rinkinį, vadinamą G-kodu ir M-kodu , kuriuos gali vykdyti CNC mašina. Šiame etape imituojami įrankių maršrutai, kad būtų sumažintos klaidos ir optimizuotas medžiagos šalinimo procesas maksimaliam tikslumui .

2.3 CNC mašinos parinkimas

Tinkamas parinkimas yra privalomas. Tai apima:

• Įrankio nustatymas: Teisingų pjovimo įrankių (galiniai frezavimo įrankiai, grąžtai ir pan.) įdiegimą į įrankių laikiklius arba automatinį įrankių keitiklį (ATC).

• Darbo užfiksavimas: Žaliavos (detalės) tvirtinimą prie mašinos stalo ar čakų naudojant veržtuvą arba tvirtinimo įtaisą.
  Neteisingas parinkimas, toks kaip įrankio lenkimasis ar netinkamas išlygiavimas, yra dažna tikslumo detalių kokybės trūkumų priežastis .

2.4 Apdirbimo vykdymas ir proceso stebėjimas

Tai yra fizinio apdirbimo fazė. Operatorius nustato parametrus, tokiais kaip špindelio apsukos, padavimo greitis ir pjovimo gylis už titano aviacijos atramos parametrai gali būti:

• Špindelio apsukos: 2400 rpm

• Padavimo greitis: 0,2 mm vienam dantukui

• Pjovimo gylis: 0,5 mm (baigiamiesiems ėjimams)
  Šiuolaikiniai staklės dažnai turi jutiklius, kurie stebi įrankio dilimą ir detalės matmenis realiu laiku , leidžiant koreguoti nuoseklumą visoje gamybos partijoje.

2.5 Apdorojimas ir apdaila po apdirbimo

Apdirbus staklėmis, detales dažnai laukia tolesnis apdorojimas. Tai apima nuvalymas švelninimą aštrių kraštų šalinimui ir apdaila paviršiaus kokybės gerinimą. Tokios technikos kaip grinding gali pasiekti galutinį matmenų tikslumą, tuo tarpu elektrinis nikelis arba anodinis oksidavimas gali pagerinti atsparumą korozijai bei estetinę išvaizdą .

Lentelė: Dažniausi CNC apdailos procesai ir jų poveikis

3. Tikslieji CNC staklių tipai ir jų taikymas

Skirtingi tikslūs uždaviniai reikalauja specializuotos įrangos. Štai pagrindiniai CNC staklių tipai, naudojami aukšto tikslumo gamyboje:

• CNC frezavimo staklės: Naudoja besisukančius daugiapointius pjovimo įrankius, kad pašalintų medžiagą nuo nejudančio ruošinio. Puikiai tinka sudėtingų geometrijų, griovių ir kišenių gamybai su tolerancijomis iki ±0,0025 mm  . 5-ašių frezavimo staklės yra nepakeičiamos sudėtingų aviacijos ir medicinos komponentų gamybai.

• CNC apsuka (sukimo centrai): Ruošinys sukasi, o vienpointis pjovimo įrankis juda tiesiai, kad pašalintų medžiagą. Tai pagrindinis būdas gaminti ašišokias dalis, tokias kaip cilindrai, velenai ir jungtys  .

• CNC elektroerozinės apdirbimo staklės (EDM): Becontactinis procesas, naudojantis elektros iškrovomis medžiagą šalinti, idealus kietiems metalams, tokiems kaip titanas ir volframas. Sukelia minimalų mechaninį įtempimą ir puikiai tinka sudėtingos formos formoms bei įrankiams .

• CNC tikslumo šlifavimo staklės: Naudojamos kaip apdailos operacija, šios mašinos naudoja besisukantį abrazyvų diską, kad pasiektų itin lygią paviršių ir siaurus tolerancijos ribojimus, dažnai būdamos paskutinis žingsnis prieš baigiant detalę .

4. Tikslių CNC detalių medžiagos parinkimas

Medžiagos pasirinkimas yra svarbus veiksnys, kuris lemia apdirbimo strategiją, įrankius ir galutinės detalės našumą.

Metalai ir lydiniai

• Aliuminis 6061, 7075: Puikus stiprumo ir svorio santykis, gerai apdirbamas. Dažnai naudojamas aviacijoje ir automobilių rėmuose.

• Nerūdijantis plienas 304, 316: Užtikrina aukštą atsparumą korozijai. Dažnai naudojamas medicinos prietaisuose ir maisto perdirbimo įrangose.

• Titano lydinys (Ti-6Al-4V): Didelis stiprumas, lengvas ir biologiškai suderinamas, tačiau sunkiai apdirbamas. Būtinas aviacijos ir medicininių implantų srityse .

• Inconel 718: Nikelio bazės superlydis, puikiai atsparus karščiui, naudojamas reaktyviniuose varikliuose ir aukštos temperatūros aplikacijose.

Plastikai ir polimerai

• PEEK (polietero eterio ketonas): Didelis šiluminis ir cheminis atsparumas, dažnai naudojamas kaip metalo pakaitalas medicinos ir aviacijos pramonėje.

• Asetalas (POM): Žemas trinties koeficientas ir didelis standumas, idealus pavaroms ir guoliams.

• PTFE (Teflon): Puikus cheminis atsparumas ir žema trintis, naudojamas tarpinėms ir izoliuojančioms detalėms .

Lentelė: Tikslus CNC medžiagų parinkimo vadovas

5. Pagrindinės tikslaus apdorojimo pramonės šakos ir taikymo sritys

Tikslios CNC detalės yra pagrindinės srityse, kuriose gedimai nepriimtini.

• Oro ir kosmoso pramonė: Komponentai, tokie kaip turbinų mentės, konstrukciniai laikikliai ir šilumos skydai reikalauja itin didelės tikslumo ir patikimumo sunkiomis sąlygomis . Realus pavyzdys – tai Inconel 718 turbinų mentžių apdorojimas , kurie turi atlaikyti temperatūrą aukščiau 1300 °C ir centrifugines jėgas, todėl reikalingas EDM ir 5 ašių frezavimas, kad būtų pasiekta būtina aušinimo kanalų geometrija bei paviršiaus apdorojimas.

• Medicinos: Medicinos srityje tikslumas yra būtinas chirurginiams instrumentams, ortopediniams implantams (keliai, klubai) ir dantų protezams  . Pavyzdžiui, individualus titano kaukolės implantas dažnai apdirbamas pagal paciento tikslų CT nuskaitymo duomenis, o paviršius išgraviruojamas porėtas, kad skatintų kaulo augimą.

• Automobilių pramonė: Pramonė taiko tikslųjį apdirbimą individualiems laikikliams, variklio komponentams ir transmisijos detalėms  . Aukštos našumo varikliai turi stūmoklius, kurie apdirbti iki mikroninių tolerancijų, užtikrinantį tobulą sandarumą ir mažinant trintį, tiesiogiai padidinant arklio galią ir efektyvumą.

• Elektronika: Tiksli CNC apdirbimo technologija gamina šilumos atbaidytuvai, jungtys ir kompaktiškos korpusai kompiuteriams ir mobiliosioms įrenginiams, kai miniatiūrizacija ir šilumos valdymas yra kritiškai svarbūs .

6. Kaip pasirinkti tikslaus apdirbimo paslaugų teikėją

Teisingo gamybos partnerio pasirinkimas yra labai svarbus. Štai pagrindiniai veiksniai, pagrįsti EEAT principais:

• Ekspertizę ir patirtį: Ieškokite paslaugų teikėjo, kuris turi patvirtintą rezultatų istoriją jūsų pramonės šakoje. Paprašykite atvejų analizės arba pavyzdžiai panašių detalių, kurias jie jau pagamino. Jų komandoje turėtų būti sertifikuoti inžinieriai ir staklių operatoriai.

• Autoritetingumas ir patikimumas: Patikrinkite sertifikatai (pvz., ISO 9001, AS9100 aviacijai, ISO 13485 medicinos priemonėms) . Tai rodo įsipareigojimą kokybės valdymo sistemoms. Perskaitykite klientų atsiliepimus ir apžvalgas.

• Techninės galimybės: Įsitikinkite, kad jie turi reikiamus įrengimus (pvz., 5 ašių frezavimo stakles, šveicariškio tipo pjaustymo stakles) ir matavimo įrangą (pvz., koordinačiojo matavimo mašinas) norimųjų tikslumo verčių patikrinimui.

• Komunikacija ir skaidrumas: Patikimas partneris teikia aiškią DFM atsiliepimas ir palaiko atvirą komunikaciją viso projekto metu.