Ghidul definitiv pentru prelucrarea CNC de precizie

1. Ce este Prelucrarea CNC de Precizie?

Prelucrarea CNC (Computer Numerical Control) de precizie este un proces de fabricație substractiv în care un software computerizat preprogramat dictează mișcarea uneltelor și mașinilor din uzină. Această automatizare permite producerea de piese complexe cu precizie excepțională și repetabilitate , depășind cu mult capacitățile prelucrării convenționale .

Diferența fundamentală dintre prelucrarea CNC standard și cea de precizie constă în gradul de acuratețe. În timp ce prelucrarea standard poate fi suficientă pentru componente generale, prelucrarea de precizie implică de obicei toleranțe cuprinse între ±0,1 până la 0,2 milimetri , mașinărie specializată, parametri de tăiere optimizați și manipulare expertă pentru a atinge astfel de standarde riguroase . Obiectivul principal este producerea în masă a unor componente identice pentru sectoare exigente precum cel auto, medical și militar, unde o abatere de chiar un micron poate fi critică.

Studiu de caz din lumea reală: De la modelul CAD la componenta aerospațială

Un producător a avut recent nevoie de un lot de suporturi structurale pentru aeronave cu înaltă performanță. Prototipurile inițiale, realizate pe un CNC standard cu 3 axe, au prezentat o variație de 0,15 mm în testele de stres. Trecând la un centru de prelucrare precis cu 5 axe și implementând procesul pas cu pas de mai jos, au obținut o toleranță constantă de 0,02 mm și o îmbunătățire de 30% a rezistenței pieselor, trecând toate verificările de calitate privind aptitudinea de zbor.

2. Procesul pas cu pas al prelucrării CNC de precizie

Obținerea unei precizii ridicate necesită un proces minuțios, în mai multe etape.

2.1 Proiectare și modelare CAD

Procesul începe cu un model 3D detaliat creat în programe specializate precum AutoCAD sau Solidworks . Acest model include toate dimensiunile critice, toleranțele și caracteristicile piesei finale. Respectarea Proiectare pentru Fabricare (DFM) principiilor la această etapă este esențială pentru a asigura compatibilitatea proiectului cu tehnici de prelucrare de precizie și pentru a evita elemente care ar fi imposibil de realizat sau prohibitiv de scumpe din punct de vedere al prelucrării .

2.2 CAM și programare CNC

Modelul CAD este apoi importat în Fabricație asistată de calculator (CAM) software. Sistemul CAM convertește modelul într-un set de instrucțiuni, cunoscute sub numele de G-code și M-code , pe care mașina CNC le poate executa. Această etapă implică simularea traseelor sculelor pentru a minimiza erorile și a optimiza procesul de îndepărtare a materialului pentru o precizie maximă .

2.3 Configurarea mașinii CNC

Configurarea corectă este obligatorie. Aceasta implică:

• Setarea sculei: Montarea sculelor de tăiere corespunzătoare (freze, burghie etc.) în port-scule sau într-un Schimbător Automat de Scule (ATC).

• Prinderea piesei: Fixarea materialului brut (piesa de prelucrat) ferm pe masa mașinii sau în bac folosind un menghin sau un dispozitiv de fixare.
  O configurație incorectă, cum ar fi devierea sculei sau alinierea greșită, este o sursă frecventă a defectelor majore de calitate în piesele de precizie .

2.4 Execuția și Monitorizarea Procesului de Prelucrare

Aceasta este faza fizică de prelucrare. Operatorul setează parametri precum viteză arbore principal, viteză de avans și adâncime de tăiere pentru un suport din titan pentru industria aerospațială, parametrii ar putea fi:

• Viteză Arbore Principal: 2400 rpm

• Rată de avansare: 0,2 mm pe dinte

• Adâncime de Tăiere: 0,5 mm (pentru treceri de finisare)
  Mâinile moderne sunt adesea echipate cu sonde pentru a monitoriza uzura sculei și dimensiunile piesei în timp real , permițând ajustări pentru menținerea consistenței pe parcursul unui ciclu de producție.

2.5 Prelucrarea și finisarea finală

După prelucrare, piesele sunt supuse adesea unor procese de post-procesare. Acestea includ îndepărtarea Bavurilor pentru eliminarea muchiilor ascuțite și finalizare pentru îmbunătățirea calității suprafeței. făcere praf tehnicile precum electrozaharisirea sau anodizarea pot îmbunătăți rezistența la coroziune și estetica .

Tabel: Procese comune de finisare CNC și impactul acestora

3. Tipuri de mașini CNC de precizie și aplicațiile lor

Diferitele sarcini de precizie necesită echipamente specializate. Iată principalele tipuri de mașini CNC utilizate în producția de înaltă precizie:

• Mașini de frezat CNC: Utilizează scule de tăiere rotative cu mai multe puncte pentru a îndepărta materialul de pe o piesă fixă. Ideale pentru crearea unor geometrii complexe, canale și buzunare, cu toleranțe chiar și de ±0,0025 mm  . Mașinile de frezat cu 5 axe sunt indispensabile pentru componente complexe din industria aerospațială și medicală.

• Strunguri CNC și centre de strunjire: Piesa se rotește în timp ce o sculă de tăiere cu un singur punct se mișcă liniar pentru a îndepărta materialul. Aceasta este metoda principală pentru producerea pieselor axiale simetrice, cum ar fi cilindri, arbori și conectori  .

• Prelucrarea CNC prin eroziune electrică (EDM): Un proces fără contact care utilizează scântui electrice pentru a eroda materialul, ideal pentru metale dure precum titanul și wolframul. Produce un stres mecanic minim și este perfect pentru forme complicate, cum ar fi matrițe și cofraje .

• Strunguri CNC de precizie: Utilizate ca operație de finisare, aceste mașini folosesc o roată abrazivă rotativă pentru a obține suprafețe extrem de netede și toleranțe strânse, adesea ca ultimul pas înainte ca o piesă să fie finalizată .

4. Alegerea materialului pentru piesele CNC de precizie

Alegerea materialului este un factor critic care influențează strategia de prelucrare, utilajele și performanța finală a piesei.

Metale și aliaje

• Aluminiu 6061, 7075: Raport excelent între rezistență și greutate, prelucrabilitate bună. Utilizat pe scară largă în construcția de structuri pentru industria aerospațială și auto.

• Oțel inoxidabil 304, 316: Oferă o rezistență ridicată la coroziune. Des întâlnit în instrumente medicale și echipamente pentru procesarea alimentelor.

• Titan (Ti-6Al-4V): Rezistență mare, greutate redusă și biocompatibilitate, dar dificil de prelucrat. Esențial pentru aplicații aeronautice și implanturi medicale .

• Inconel 718: Un aliaj superrezistent pe bază de nichel, cu o excelentă rezistență la căldură, utilizat în motoare de avion și aplicații la temperaturi ridicate.

Plastice și Polimere

• PEEK (Polyether ether ketone): Rezistență termică și chimică ridicată, adesea folosit ca înlocuitor al metalelor în domeniul medical și aeronautic.

• Acetal (POM): Frecare scăzută și rigiditate mare, ideal pentru roți dințate și rulmenți.

• PTFE (Teflon): Rezistență chimică excelentă și frecare scăzută, utilizat în garnituri și componente izolatoare .

Tabel: Ghid de selecție precisă a materialelor CNC

5. Industrii și aplicații cheie ale prelucrării de precizie

Piesele CNC de precizie sunt fundamentale în sectoarele unde eșecul nu este o opțiune.

• Aeronautice: Componente precum pale de turbină, console structurale și plăci termice necesită precizie extremă și fiabilitate în condiții stresante . Un exemplu din lumea reală este prelucrarea Palelor de turbină Inconel 718 , care trebuie să reziste la temperaturi peste 1300°C și forțe centrifuge, necesitând prelucrări EDM și frezare cu 5 axe pentru a obține geometria canalelor de răcire și finisajul superficial necesar.

• Medical: Domeniul medical se bazează pe precizie pentru instrumente chirurgicale, implanturi ortopedice (genunchi, șold) și proteze dentare  . De exemplu, un implant cranian personalizat din titan este adesea prelucrat conform datelor exacte ale scanării CT a pacientului, având o structură superficială poroasă realizată prin prelucrare mecanică pentru a promova creșterea osului.

• Automotive: Industria utilizează prelucrarea de precizie pentru suporturi personalizate, componente ale motorului și piese ale transmisiei  . Motoarele de înaltă performanță includ pistoane prelucrate cu toleranțe la nivel de micron pentru a asigura o etanșare perfectă și a reduce frecarea, ceea ce sporește direct puterea și eficiența.

• Electronice: Prelucrarea CNC de precizie produce radiatoare, conectori și carcase compacte pentru PC-uri și dispozitive mobile, unde miniaturizarea și gestionarea termică sunt critice .

6. Cum să alegeți un furnizor de servicii de prelucrare precisă

Selectarea partenerului de producție potrivit este esențială. Iată factorii cheie conform principiilor EEAT:

• Experțise și experiență: Căutați un furnizor cu o experiență dovedită în industria dvs. Solicitați studii de caz sau exemple de piese similare pe care le-au produs anterior. Echipa lor ar trebui să includă ingineri și operatori calificați și certificați.

• Autoritate și credibilitate: Verificați pentru certificări (de exemplu, ISO 9001, AS9100 pentru aerospace, ISO 13485 pentru domeniul medical) . Acestea demonstrează angajamentul față de sistemele de management al calității. Citiți recomandările și recenziile clienților.

• Capacitate tehnică: Asigurați-vă că au utilajele adecvate (de exemplu, mașini-unelte cu 5 axe, strunguri de tip elvețian) și echipamentele de metrologie (de exemplu, MMCC) pentru a verifica toleranțele necesare.

• Comunicare și Transparență: Un partener fiabil oferă informații clare Retroalimentare DFM și menține o comunicare deschisă pe durata întregului proiect.