Може ли CNC обработката чрез завъртане да създава сложни геометрични форми?

Как съвременната CNC обработка постига сложна геометрия

Живи инструменти, Y-ос и допълнителен шпиндел: възможности за ексцентрични и неротационни елементи

Днес CNC-обработката чрез обработка преодолява старите ограничения на въртенето благодарение на три ключови предимства. Първо, това е живото инструментоснаряждане, при което фрезите са вградени директно в револверната глава на центрообработвателния стан. Това означава, че можем да свършваме напречни свредления, фрезоване на пазове и дори пълно фрезоване на въртящи се детайли наведнъж, без да е необходимо преместване на частите за допълнителни операции. Следващият елемент е Y-осевата функция, която осигурява вертикално движение под прав ъгъл спрямо основното шпиндел. Това позволява на майсторите да изработват сложни нецентрирани форми и асиметрични конструкции като изместени равнини или многостранни профили. И накрая, допълнителните шпинделове промениха напълно подхода към обработката на цели детайли. Те автоматично прехвърлят заготовката за работа по задната страна, като например нарязване на ребра, нарязване на резби или фаска, без нужда от ръчно боравене с детайла. Когато съберем всичко това заедно, какво получаваме? Детайли, които някога бяха невъзможни, сега стават реалност. Говорим за преход от прости цилиндрични форми към сложни хибридни компоненти с конуси, странични отвори, канали и наклонени повърхнини. Най-доброто? Всичката тази сложност не жертва точността. Машините все още постигат микронни допуски, а производствата докладват намаляване на настройките с почти 70% в сравнение с по-старите методи.

Реален пример: Производство с един настрой за фланец от аерокосмическа индустрия с конуси, жлебове, насечки и радиални отвори

Един сложен фланец за аерокосмическа индустрия изисквал около 15 различни елемента, включително онези трудни конични повърхности, изключително прецизни жлебове, работни насечки, както и осем радиални отвора. Цялата детайл била изработена в един-единствен засад на съвременно център за многоосово обработка. За коничните повърхности била използвана контурна обработка по оста Y, за да се постигнат тези строги допуски. Движещи се инструменти се погрижели за пробиването и нарязването на резбите в радиалните отвори, без никакво необходимост от препозициониране. Междувременно вторичният шпиндел обработвал насечката от задната страна, докато се извършвала останалата работа. Колко прецизни трябвало да са жлебовете? Трябвало да бъдат точни до ±0,005 инча, постигнато чрез умело координиране между осите C и Y. Като се извършила цялата обработка наведнъж по този начин, не било необходимо никакво допълнително ръчно обслужване. Какво означава това на практика? Времето за цикъла намаляло рязко — от дълги три часа до само 22 минути. Показва какво може да направи CNC обработката чрез напречно точене, когато детайлът има ротационна симетрия като основен конструктивен елемент.

CNC Пърлене срещу 5-осно фрезоване: Кога да изберете CNC пърлене за сложни части

Предимството на симетрията: Защо ротационното доминиране прави CNC пърленето ефективно за хибридни геометрии

Когато се работи с части, които имат предимно кръгла форма, CNC обработка чрез навиване осигурява на производителите по-добра скорост и спестявания в сравнение с други методи. Процесът работи, като завърта заготовката, докато рязещите инструменти остават неподвижни или се движат заедно с нея, което позволява бързо премахване на материал за елементи като външни диаметри, конуси, резби и пазове. Такива характеристики биха изисквали множество промени в настройките и биха работили много по-бавно на 5-осен фрезер. Петоосният фрезерен стан обработва изключително добре сложни наклонени повърхности и неправилни форми, но всички тези движещи се части означават по-дълги времена за програмиране и по-високи разходи за машината. Вземете детайли, при които над половината от общия обем е цилиндричен – например фланши с отвори около ръба или кутии с пазове по периметъра. За такива видове части CNC обработката чрез навиване може да намали подготовката с около 40 процента и да скъси производствените цикли с до 60 процента. Освен това запазва строги допуски под 0,005 инча без прекомерни разходи, особено при серии от повече от 1000 броя.

Рамка за вземане на решения: Оценка на местоположението на характеристиките, количеството и изискванията за оси за определяне на приоритетността на CNC обработка чрез напречна обработка

Изборът на оптималния процес зависи от три взаимосвързани критерия:

1. Плътност на ротационни елементи : Приоритет на CNC обработка чрез напречна обработка, когато 70% от ключовите елементи (например диаметри, отвори, резби, конуси) са ротационно симетрични.
2. Сложност на неротационни елементи : Изберете 5-осово фрезоване, когато детайлът включва повече от 3 независими повърхнини извън оста, като наклонени монтажни площи или нерадиални джобове, които не могат да бъдат обработени чрез жив инструмент или движение по Y-ос.
3. Баланс между обем и разходи : CNC обработката чрез напречна обработка намалява разходите за единица продукт с около 30% при големи серии поради по-бързите цикли и минималното затегчване, докато 5-осовото фрезоване остава предпочитано за малки серии прототипи или силно неправилни геометрии. Като правило, ако основната структура е цилиндрична, дори и при умерено странично фрезоване, подходът, центриран върху напречна обработка, обикновено осигурява по-добра производителност, точност и контрол на разходите.

Ръководство за проектиране и практическите ограничения на CNC-обработката чрез обработка с рязане

Избягване на капана „сложен, но неасиметричен“: Основни ограничения относно подрязвания, дълбоки кухини и неротационни повърхности

Силната страна на CNC-обработката е ротационната симетрия, но физическите принципи поставят ясни граници на асиметричните елементи. Три механични ограничения определят границите на производимостта:

• Подрезки : Вътрешни подрязвания над ~135° са недостъпни със стандартни режещи инструменти поради преплитане между шпиндела и патрона; необходими са специализирани държачи на инструменти или вторични операции.
• Дълбоки кухини : Съотношения на дълбочина към диаметър, надвишаващи 4:1, водят до огъване на инструмента и лошо качество на повърхността, особено при по-меки или лепкави материали; запазвайте дълбочината на кухините в рамките на максимум 3× диаметъра на инструмента, когато е възможно.
• Неротационни повърхности : Равни лица, правоъгълни рамена или ъглови елементи изискват активни инструменти, C-осево индексиране или движение по Y-ос, което добавя сложност, време на цикъла и потенциални грешки в подравняването.

Начинът, по който материалите се държат, наистина влияе върху това какво може практически да се направи. Закалените сплави с твърдост над 45 HRC обикновено износват по-бързо режещите инструменти при прецизна профилна обработка. Тънки стени с дебелина под половин милиметър просто се огъват под центробежни сили по време на машинна обработка. Когато детайлите имат неравномерни елементи, които прекъсват нормалния път на отпадане на стружката, това също причинява проблеми. Стружката се заклещва и се прерязва обратно в повърхността на детайла, което води до по-груба повърхностна обработка от желаната, понякога по-лоша от 32 Ra микродюйма. За по-добри резултати при операции за CNC обработка чрез напречно точене, е разумно детайлите да се проектират с еднакви радиуси възможно най-често. Опитайте се да свеждавате до минимум осевите прекъсвания и ограничавайте не-ротационните елементи до около 15% от общата геометрия на детайла най-много. При превишаване на този праг, прилагането на хибриден подход, комбиниращ фрезоване и точене, обикновено работи по-ефективно за сложни геометрии.

Оптимизиране на конструкцията на детайлите за успешна CNC обработка чрез напречно точене

Проектирането с оглед на CNC обработка осигурява значителни предимства по отношение на разходите и водещото време, особено при производство в големи серии. Прилагането на основните принципи за проектиране с оглед възможността за производство (DFM) от ранен етап гарантира, че характеристиките съответстват на силните страни на процеса, като същевременно се избягват скъпоструващи компромисни решения. Основните стратегии включват:

• Оптимизация на допуските : Задавайте тесни допуски само където е функционално необходимо. Преувеличаването на точността увеличава машинното време с 30–50% и изисква специализирани инструменти и протоколи за проверка.
• Съосване на прътов материал : Съгласувайте основните диаметри със стандартните размери на прътов материал (напр. 1", 1,5", 2") за намаляване на отпадъците от материала, опростяване на фиксирането в патрон и избягване на нестандартни заготовки.
• Намаляване на вътрешните гребени : Заменяйте вътрешните гребени с външни канали, конуси или фасове, когато функцията позволява, за намаляване или елиминиране на вторични операции.
• Контрол на дължината : При съотношения на дължина към диаметър над 6:1, вградете елементи за подкрепа от задната баба (например, насочващи диаметри или релефни канали) директно в конструкцията, за да се предотврати вибрацията и огъването.

Тези корекции подобряват отвеждането на стружката, осигуряват по-добра размерна стабилност и намаляват времето без обработка, което допринася за понижаване на разходите за детайл с до 25% и ускорява доставките, когато се прилагат по време на първоначалния преглед на проекта.

ЧЗВ

Какви са основните предимства на CNC обработката чрез напречно точене в сравнение с други методи за механична обработка?

CNC точенето предлага предимно ефективно производство на ротационно симетрични части, като има предимства по отношение на скорост, прецизност и разходи при сериено производство. То позволява интегриране на сложни операции като нарязване на резби, грапиране и радиално свредлене, без пренасяне на заготовката.

Как напредналите технологии като живи инструменти и вторични шпинделове подобряват CNC точенето?

Живите инструменти позволяват на центровете за CNC обработка чрез напречно точене да включват фрезови операции директно в леандера, което премахва необходимостта от допълнителни настройки. Суб-шпинделите автоматично прехвърлят заготовките за обработка на противоположната страна, увеличавайки ефективността и намалявайки грешките от ръчно боравене.

Кога трябва да избера CNC точене вместо 5-осно фрезоване?

CNC точенето е идеално, когато повечето елементи на детайла са ротационно симетрични и когато детайлът изисква ефективно, икономически изгодно производство в големи серии. За детайли с комплексни неротационни елементи, изискващи многопосови движения, по-подходящо може да бъде 5-осното фрезоване.