Hvad er CNC-bearbejdning?

Hvad er CNC-bearbejdning?

CNC 101: Udtrykket CNC står for 'computer numerical control', og denCNC-bearbejdning definitioner, at det er en subtraktiv fremstillingsproces, der typisk anvender computerstyrede kontroller og værktøjsmaskiner til at fjerne lag af materiale fra et lagerstykke - kendt som råemnet eller emnet - og producerer en specialdesignet del. Denne proces er velegnet til en lang række materialer, herunder metaller,plastik, træ,glas, skum og kompositter, og finder anvendelse i en række forskellige industrier, som f.eksstor CNC-bearbejdning, bearbejdning af dele og prototyper til telekommunikation, ogCNC-bearbejdning af rumfartsdele,som kræver strammere tolerancer end andre industrier. Bemærk, at der er forskel mellem CNC-bearbejdningsdefinitionen og CNC-maskindefinitionen - den ene er en proces, og den anden er en maskine. En CNC-maskine (nogle gange forkert omtalt som en C- og C-maskine) er en programmerbar maskine, der er i stand til autonomt at udføre operationerne i CNC-bearbejdning.

CNC-bearbejdning som en fremstillingsproces og service er tilgængelig over hele verden. Du kan let findeCNC-bearbejdningstjenester i Europa, såvel som i Asien, Nordamerika og andre steder rundt om i verden.

Subtraktive fremstillingsprocesser, som f.eksCNC-bearbejdning, præsenteres ofte i modsætning tiladditive fremstillingsprocesser, såsom 3D-print, eller formative fremstillingsprocesser, som f.eksvæskesprøjtestøbning. Mens subtraktive processer fjerner lag af materiale fra emnet for at producere brugerdefinerede former og designs, samler additive processer lag af materiale for at producere den ønskede form, og formative processer deformerer og forskyder lagermateriale til den ønskede form. Den automatiserede karakter af CNC-bearbejdning muliggør produktion af høj præcision og høj nøjagtighed, enkle dele og omkostningseffektivitet, når der udføres engangs- og mellemstore produktionskørsler. Men mens CNC-bearbejdning viser visse fordele i forhold til andre fremstillingsprocesser, er graden af ​​kompleksitet og indviklet opnåelig for deldesign og omkostningseffektiviteten ved at producere komplekse dele begrænset.

Mens hver type fremstillingsproces har sine fordele og ulemper, fokuserer denne artikel på CNC-bearbejdningsprocessen, der skitserer det grundlæggende i processen og de forskellige komponenter og værktøj i CNC-maskinen. Derudover udforsker denne artikel forskellige mekaniske CNC-bearbejdningsoperationer og præsenterer alternativer tilCNC-bearbejdningsproces.

Oversigt over CNC-bearbejdningsproces

Udvikler sig fra den numeriske kontrol (NC) bearbejdningsprocessom brugte hulbåndskort, CNC-bearbejdning er en fremstillingsproces, der anvendercomputerstyret kontrolat betjene og manipulere maskiner og skæreværktøjer til at forme lagermateriale – f.eks. metal, plastik, træ, skum, komposit osv. – til tilpassede dele og designs. Mens CNC-bearbejdningsprocessen tilbyder forskellige muligheder og operationer, forbliver de grundlæggende principper for processen stort set de samme gennem dem alle. Den grundlæggende CNC-bearbejdningsproces omfatter følgende trin:

• Design af CAD-modellen
• Konvertering af CAD-filen til et CNC-program
• Klargøring af CNC-maskinen
• Udførelse af bearbejdningsoperationen

• CAD model design

  CNC-bearbejdningsprocessen begynder med skabelsen af ​​et 2D vektor eller 3D solid CAD design enten internt eller af enCAD/CAM design servicevirksomhed.Computer-aided design (CAD) softwaregiver designere og producenter mulighed for at fremstille en model eller gengivelse af deres dele og produkter sammen med de nødvendige tekniske specifikationer, såsom dimensioner og geometrier, til fremstilling af delen eller produktet.

  Design til CNC-bearbejdede dele er begrænset af CNC-maskinens og værktøjets muligheder (eller manglende evner). For eksempel er de fleste CNC-værktøjsmaskiner cylindriske, derfor er de delegeometrier, der er mulige via CNC-bearbejdningsprocessen, begrænsede, da værktøjet skaber buede hjørnesektioner. Derudover begrænser egenskaberne af det materiale, der bearbejdes, værktøjsdesign og maskinens arbejdsholdeevne yderligere designmulighederne, såsom de mindste deltykkelser, maksimale delstørrelser og inklusion og kompleksitet af indre hulrum og funktioner.

  Når CAD-designet er færdigt, eksporterer designeren det til et CNC-kompatibelt filformat, såsom STEP eller IGES.

  CNC-bearbejdningstolerancetabeller

  Når du specificerer dele til et maskinværksted, er det vigtigt at inkludere eventuelle nødvendige tolerancer. Selvom CNC-maskiner er meget nøjagtige, efterlader de stadig en lille variation mellem dubletter af den samme del, generelt omkring + eller – 0,005 in (0,127 mm), hvilket er omtrent det dobbelte af bredden af ​​et menneskehår. For at spare på omkostningerne bør købere kun angive tolerancer i områder af delen, der skal være særligt nøjagtige, fordi de vil komme i kontakt med andre dele. Selvom der er standardtolerancer for forskellige bearbejdningsniveauer (som vist i tabellerne nedenfor), er ikke alle tolerancer ens. Hvis for eksempel en del absolut ikke kan være større end målingen, kan den have en specificeret tolerance på +0,0/-0,5 for at vise, at den kan være lidt mindre, men ikke større i det område.

  Tabel 1: Lineære tolerancer i CNC-bearbejdning

  

CAD-filkonvertering

Den formaterede CAD-designfil kører gennem et program, typisk computer-aided manufacturing (CAM) software, for at udtrække delens geometri og genererer den digitale programmeringskode, som vil styre CNC-maskinen og manipulere værktøjet til at producere den specialdesignede del.

CNC-maskiner brugte flereprogrammeringssprog, herunderG-kodeogM-kode. Det mest kendte af CNC-programmeringssprogene,generelellergeometrisk kode, omtalt somG-kode, styrer hvornår, hvor og hvordan værktøjsmaskinerne bevæger sig – f.eks. hvornår de skal tændes eller slukkes, hvor hurtigt der skal køres til et bestemt sted, hvilke stier der skal følges osv. – hen over arbejdsemnet. Diverse funktionskode, kaldet M-kode, styrer maskinens hjælpefunktioner, såsom automatisering af fjernelse og udskiftning af maskindæksel ved henholdsvis start og afslutning af produktionen.

Når først CNC-programmet er genereret, indlæser operatøren det til CNC-maskinen.

Maskinopsætning

Før operatøren kører CNC-programmet, skal de klargøre CNC-maskinen til drift. Disse forberedelser omfatter fastgørelse af emnet direkte i maskinen, påmaskiner spindler, eller ind i maskinenviseseller lignende arbejdsholdeanordninger, og fastgørelse af det nødvendige værktøj, som f.eksborekronerog pindfræsere til de rigtige maskinkomponenter.

Når maskinen er fuldt opsat, kan operatøren køre CNC-programmet.

Udførelse af bearbejdning

CNC-programmet fungerer som instruktioner til CNC-maskinen; den sender maskinkommandoer, der dikterer værktøjets handlinger og bevægelser, til maskinens integrerede computer, som betjener og manipulerer værktøjsmaskinen. Start af programmet beder CNC-maskinen om at begynde CNC-bearbejdningsprocessen, og programmet guider maskinen gennem hele processen, mens den udfører de nødvendige maskinoperationer for at producere en specialdesignet del eller et produkt.

CNC-bearbejdningsprocesser kan udføres internt - hvis virksomheden investerer i at anskaffe og vedligeholde deres eget CNC-udstyr - eller outsourcet til dedikeredeUdbydere af CNC-bearbejdning.

Typer af CNC-bearbejdningsoperationer

CNC-bearbejdning er en fremstillingsproces, der er velegnet til en bred vifte af industrier, herunder bilindustrien,rumfart, byggeri og landbrug, og i stand til at producere en række produkter, såsom bilrammer, kirurgisk udstyr, flymotorer,gear, og hånd- og haveredskaber. Processen omfatter flere forskellige computerstyrede bearbejdningsoperationer - inklusive mekaniske, kemiske, elektriske og termiske processer - som fjerner det nødvendige materiale fra emnet for at producere en specialdesignet del eller produkt. Mens kemiske, elektriske og termiske bearbejdningsprocesser er dækket i et senere afsnit, udforsker dette afsnit nogle af de mest almindelige mekaniske CNC-bearbejdningsoperationer, herunder:

• Boring
• Fræsning
• Drejning

CNC boring

Boring er en bearbejdningsproces, der anvender multi-pointborekronerat fremstille cylindriske huller i emnet. ICNC boring, typisk føder CNC-maskinen den roterende borekrone vinkelret på planet af emnets overflade, hvilket producerer lodret rettede huller med diametre svarende til diameteren af ​​boret, der anvendes til boreoperationen. Vinkelboreoperationer kan dog også udføres ved brug af specialiserede maskinkonfigurationer og arbejdsholdeanordninger. Operationelle muligheder for boreprocessen omfattermodboring, forsænkning, oprømning ogaflytning.

CNC fræsning

Fræsning er en bearbejdningsproces, der anvender roterende multi-point skæreværktøjer til at fjerne materiale fra emnet. ICNC fræsning, fremfører CNC-maskinen typisk emnet til skæreværktøjet i samme retning som skæreværktøjets rotation, hvorimod maskinen ved manuel fræsning fremfører emnet i modsat retning af skæreværktøjets rotation. Fræsningsprocessens operationelle muligheder omfatter planfræsning – skæring af lavvandede, flade overflader og fladbundede hulrum i arbejdsemnet – og perifer fræsning – skæring af dybe hulrum, såsom slidser og gevind, ind i emnet.

CNC drejning

CNC-drejning og multi-spindel bearbejdning – Billedkredit: Buell Automatics

Drejning er en bearbejdningsproces, der anvender enkeltpunktsskæreværktøjer til at fjerne materiale fra det roterende emne. ICNC drejning, maskinen - typisk enCNC drejebænk maskine— fører skæreværktøjet i en lineær bevægelse langs overfladen af ​​det roterende emne, fjerner materiale rundt om omkredsen, indtil den ønskede diameter er opnået, for at producere cylindriske dele med ydre og indre funktioner, såsom slidser, tilspidsninger og gevind. Drejeprocessens operationelle evner omfatterkedelig, vendende, riller oggevindskæring. Når det kommer ned til en CNC-fræser vs. drejebænk, fungerer fræsning med dets roterende skæreværktøj bedre til mere komplekse dele. Drejebænke med roterende emner og stationære skæreværktøjer fungerer dog bedst til hurtigere og mere nøjagtig fremstilling af runde dele.