Poate crea strunjirea CNC forme geometrice complicate?

Cum realizează strunjirea CNC modernă geometria complexă

Scule în mișcare, axa Y și arborele secundar: Activarea caracteristicilor excentrice și nerotative

Prelucrarea CNC prin strunjire de astăzi depășește limitările vechi ale rotației datorită a trei avansuri cheie. În primul rând, există sculele active, la care frezele sunt integrate direct în torreta strungului. Acest lucru înseamnă că putem face găurire laterală, frezare de canale și chiar operații de frezare pe piese ce se rotesc, toate într-o singură fază, astfel încât nu mai este nevoie să mutăm piesele în altă parte pentru operații suplimentare. Apoi apare funcția axei Y, care aduce mișcare verticală la unghi drept față de arborele principal. Aceasta permite operatorilor să creeze forme dificile, excentrice, și designuri asimetrice, cum ar fi suprafețe plane decalate sau profile cu mai multe laturi. Și, în final, contraspindlele au schimbat totul în ceea ce privește prelucrarea completă a pieselor. Acestea transferă piesa de prelucrat automat pentru lucrări pe partea din spate, cum ar fi canelare, filetare sau debitare, fără ca cineva să manipuleze manual piesa. Puse cap la cap, ce se întâmplă? Piese care anterior erau imposibil de realizat devin acum posibile. Vorbim despre trecerea de la forme cilindrice simple la componente hibride complexe, cu conicități, găuri laterale, crestături și suprafețe înclinate. Cel mai bun aspect? Toată această complexitate nu face niciun compromis în ceea ce privește precizia. Mașinile continuă să atingă toleranțe de microni, iar atelierele raportează o reducere a montajelor cu aproape 70% în comparație cu metodele mai vechi.

Exemplu din viața reală: Producția cu un singur montaj al unei flanșe aeronautice cu tapers, caneluri, nervuri și găuri radiale

O flanșă complexă aerospațială necesita aproximativ 15 caracteristici diferite, inclusiv fețele trapezoidale dificile, caneluri extrem de precise, nervuri de aderență prelucrate, plus opt găuri radiale. Întregul ansamblu a fost realizat într-un singur montaj pe un centru de strunjire multifuncțional de ultimă generație. Pentru trapeze, s-a utilizat profilarea prin axa Y pentru a obține toleranțele strânse necesare. Sculele fixe au executat forarea și filetarea găurilor radiale fără a fi nevoie de nicio reașezare. În același timp, arborele secundar a lucrat la canelarea părții din spate, în paralel cu celelalte operații. Canelurile? Trebuiau să fie perfecte, cu o abatere de maximum ±0,005 inchi, realizată printr-o coordonare inteligentă între axele C și Y. Efectuând toate aceste operații împreună, nu a mai fost nevoie de etape suplimentare de manipulare. Ce înseamnă acest lucru în practică? Timpul de ciclu a scăzut dramatic, de la trei ore lungi la doar 22 de minute. Arată ce poate realiza strunjirea CNC atunci când piesa are simetrie de rotație ca element de bază al designului.

Strunjire CNC vs. Frezare 5 Axi: Când să alegeți strunjirea CNC pentru piese complexe

Avantajul simetriei: De ce dominanța rotațională face ca strunjirea CNC să fie eficientă pentru geometrii hibride

Atunci când se lucrează cu piese care au în mare parte forme rotunde, strunjirea CNC oferă producătorilor o viteză mai mare și economisește bani comparativ cu alte metode. Procesul funcționează prin rotirea semifabricatului în timp ce sculele de tăiere rămân fixe sau se mișcă împreună cu acesta, permițând o eliminare rapidă a materialului pentru elemente precum diametrele exterioare, conicități, filete și canale. Aceste tipuri de caracteristici ar necesita numeroase schimbări de configurare și ar funcționa mult mai lent pe un centru de prelucrare cu 5 axe. Prelucrarea cu 5 axe gestionează foarte bine suprafețele înclinate complexe și formele neregulate, dar toate aceste componente mobile înseamnă timpi mai lungi de programare și costuri mai mari ale mașinii. Luați în considerare piesele la care peste jumătate din volumul total este compus din elemente cilindrice, cum ar fi flanșe cu găuri în jurul marginii sau carcase cu fante dispuse perimetral. Pentru acest tip de piese, strunjirea CNC poate reduce lucrările de pregătire cu aproximativ 40 la sută și poate scurta ciclurile de producție cu până la 60 la sută. În plus, menține toleranțe strânse sub 0,005 inchi fără a genera costuri excesive, mai ales atunci când se realizează serii de peste 1.000 bucăți.

Cadrul Decizional: Evaluarea Locației, Cantității și Cerințelor de Axă ale Caracteristicilor pentru a Prioriza Strunjirea CNC

Selectarea procesului optim se bazează pe trei criterii interconectate:

1. Densitatea Caracteristicilor Rotative : Se recomandă strunjirea CNC atunci când 70% din caracteristicile critice (de exemplu, diametre, alezaje, filete, conicități) sunt simetrice rotational.
2. Complexitatea Non-Rotativă : Optați pentru frezare 5-axe atunci când piesa include peste 3 suprafețe independente decalate față de axă, cum ar fi platouri de montaj înclinate sau buzunare non-radiale care nu pot fi prelucrate prin scule live sau mișcare pe axa Y.
3. Echilibrul Volum-Cost : Strunjirea CNC reduce costul pe bucată cu aproximativ 30% în producția de serie datorită unor timpi de ciclu mai rapizi și fixării minime, în timp ce frezarea 5-axe rămâne preferabilă pentru prototipare de serie mică sau geometrii foarte neregulate. Ca regulă generală, dacă structura de bază este cilindrică, chiar dacă implică o frezare periferică moderată, abordarea centrată pe strunjire oferă în general productivitate, precizie și control al costurilor superioare.

Ghiduri de proiectare și limitări practice ale strunjirii CNC

Evitarea capcanei „complicat dar nu asimetric”: Constrângeri cheie privind canelurile interioare, cavitațile adânci și suprafețele nerotative

Puterea strunjirii CNC constă în simetria de rotație, dar fizica procesului impune limite clare pentru caracteristicile asimetrice. Trei constrângeri mecanice definesc limitele realizabilității:

• Subtăieri : Canelurile interioare dincolo de ~135° sunt inaccesibile cu scule standard datorită interferenței între arborele principal și mandrină; sunt necesare port-scule specializate sau operații secundare.
• Cavitații profunde : Rapoartele adâncime-la-diametru care depășesc 4:1 prezintă riscuri de deviere a sculei și finisaj superficial slab, mai ales în materiale moi sau lipicioase; mențineți adâncimile cavitaților în limitele de 3× diametrul sculei, acolo unde este posibil.
• Suprafețe nerotative : Fețele plane, umerii pătrați sau caracteristicile unghiulare necesită scule active, indexare pe axa C sau mișcare pe axa Y, ceea ce adaugă complexitate, timp de ciclu și potențiale erori de aliniere.

Modul în care materialele se comportă afectează în mod real ceea ce poate fi realizat practic. Aliajele călite cu duritate peste 45 HRC tind să uzeze mai repede sculele de așchiere atunci când se efectuează lucrări precise de profilare. Pereții subțiri, cu grosimea mai mică de jumătate de milimetru, se deformează pur și simplu sub forțele centrifuge în timpul prelucrării. Atunci când piesele au caracteristici neregulate care întrerup traseul normal de evacuare al așchiilor, apar și aceste probleme. Așchiile se blochează și sunt reașchiate în suprafața piesei, determinând o finisare mai aspră decât cea dorită, uneori mai rea de 32 Ra microinchi. Pentru rezultate mai bune în operațiunile de strunjire CNC, este indicat să proiectați piese cu raze constante ori de câte ori este posibil. Încercați să mențineți la minimum întreruperile axiale și să limitați caracteristicile nepotrivite la rotație la maximum 15% din geometria totală a piesei. Dincolo de această limită, adoptarea unei abordări hibride, care combină frezarea și strunjirea, funcționează de obicei mai bine pentru geometriile complexe.

Optimizarea proiectării pieselor pentru succesul la strunjirea CNC

Proiectarea având în vedere strunjirea CNC deblochează avantaje substanțiale de cost și timp de livrare, mai ales în producția de mare volum. Aplicarea timpurie a principiilor de bază ale proiectării pentru ușurința fabricației (DFM) asigură conformitatea caracteristicilor cu punctele forte ale procesului, evitând în același timp soluțiile costisitoare. Printre strategiile cheie se numără:

• Optimizarea toleranțelor : Specificați toleranțe strânse doar acolo unde este necesar din punct de vedere funcțional. O precizie excesiv de strictă crește timpul de prelucrare cu 30–50% și necesită scule specializate și protocoale de inspecție.
• Alinierea la Bara de Material : Potriviți diametrele principale la dimensiunile standard ale barelor de material (de exemplu, 1", 1,5", 2") pentru a reduce deșeurile de material, simplifica fixarea în mandrină și a evita utilizarea de semifabricate personalizate.
• Reducerea Canalelor Interne : Înlocuiți canalele interne cu degajări exterioare, conicități sau teșituri ori de câte ori permite funcționalitatea, reducând sau eliminând astfel operațiile secundare.
• Controlul Supleții : Pentru rapoarte lungime-la-diametru mai mari de 6:1, includeți caracteristici de susținere a vârfului mobil (de exemplu, diametre de ghidaj sau canale de descărcare) direct în proiectare pentru a preveni vibrațiile și deviațiile.

Aceste ajustări îmbunătățesc evacuarea așchiilor, sporesc stabilitatea dimensională și reduc timpul neproductiv, contribuind la o scădere cu până la 25% a costului pe piesă și la livrări accelerate atunci când sunt aplicate în timpul revizuirii inițiale a proiectării.

Întrebări frecvente

Care sunt principalele beneficii ale strunjirii CNC comparativ cu alte metode de prelucrare?

Strunjirea CNC oferă în primul rând o producție eficientă a pieselor simetrice prin rotație, cu avantaje în ceea ce privește viteza, precizia și costul pentru serii mari. Permite integrarea unor operațiuni complexe cum ar fi filetarea, nervurarea și găurirea radială fără reașezarea semifabricatului.

Cum îmbunătățesc evoluțiile tehnologice precum sculele active și arborele secundar procesul de strunjire CNC?

Prelucrarea în timp real permite centrelor de strunjire CNC să includă operații de frezare direct în strung, eliminând necesitatea unor montaje suplimentare. Arborii secundari transferă automat semifabricatele pentru prelucrări pe partea opusă, crescând eficiența și reducând erorile de manipulare manuală.

Când ar trebui să aleg strunjirea CNC în locul frezării cu 5 axe?

Strunjirea CNC este ideală atunci când majoritatea caracteristicilor piesei sunt simetrice rotativ și când piesa necesită o producție eficientă și rentabilă pentru volume mari. Pentru piese care implică caracteristici complexe nesimetrice rotativ și care necesită mișcări multi-axiale, frezarea cu 5 axe poate fi mai potrivită.