Термін ЧПК розшифровується як «числове програмне забезпечення з комп’ютером», а обробка на верстатах з ЧПК визначається як субтрактивний виробничий процес, який зазвичай використовує комп’ютерне керування та верстати для видалення шарів матеріалу із заготовки (так званої заготовки або деталі) та виготовлення деталі за індивідуальним замовленням.
Цей процес працює з різноманітними матеріалами, включаючи метал, пластик, дерево, скло, піну та композити, і має застосування в різних галузях промисловості, таких як обробка великих деталей на верстатах з ЧПК та фінішна обробка деталей аерокосмічної галузі на верстатах з ЧПК.
Характеристики обробки на ЧПК
01. Високий ступінь автоматизації та дуже висока ефективність виробництва. За винятком затискання заготовок, всі інші процеси обробки можуть виконуватися на верстатах з ЧПК. У поєднанні з автоматичним завантаженням та розвантаженням це основний компонент безпілотного заводу.
Обробка на верстатах з ЧПК зменшує трудомісткість оператора, покращує умови праці, усуває маркування, багаторазове затискання та позиціонування, перевірку та інші процеси та допоміжні операції, а також ефективно підвищує ефективність виробництва.
02. Адаптація до об'єктів обробки на ЧПК. При зміні об'єкта обробки, окрім зміни інструменту та вирішення питання методу затискання заготовки, потрібне лише перепрограмування без інших складних налаштувань, що скорочує цикл підготовки виробництва.
03. Висока точність обробки та стабільна якість. Точність розмірів обробки становить від d0,005 до 0,01 мм, на що не впливає складність деталей, оскільки більшість операцій виконується автоматично верстатом. Таким чином, збільшується розмір партійних деталей, а на прецизійних верстатах також використовуються пристрої визначення положення, що ще більше підвищує точність прецизійної обробки з ЧПК.
04. Обробка на верстатах з ЧПК має дві основні характеристики: по-перше, вона може значно покращити точність обробки, включаючи точність якості обробки та точність похибки часу обробки; по-друге, повторюваність якості обробки може стабілізувати якість обробки та підтримувати якість оброблених деталей.
Технологія обробки з ЧПК та сфера застосування:
Різні методи обробки можна вибрати залежно від матеріалу та вимог до оброблюваної деталі. Розуміння поширених методів обробки та їх сфери застосування дозволить нам знайти найбільш підходящий метод обробки деталі.
Поворот
Метод обробки деталей за допомогою токарних верстатів називається точінням. За допомогою формовочних токарних інструментів також можна обробляти обертові криволінійні поверхні під час поперечної подачі. Токарінням також можна обробляти різьбові поверхні, торцеві площини, ексцентрикові вали тощо.
Точність точіння зазвичай становить IT11-IT6, а шорсткість поверхні — 12,5-0,8 мкм. Під час чистового точіння вона може досягати IT6-IT5, а шорсткість може досягати 0,4-0,1 мкм. Продуктивність токарної обробки висока, процес різання відносно плавний, а інструменти відносно прості.
Сфера застосування: свердління центральних отворів, свердління, розгортання, нарізання різьби, циліндричне точіння, розточування, точіння торцевих поверхонь, точіння канавок, точіння формованих поверхонь, точіння конічних поверхонь, накатка та точіння різьби
Фрезерування
Фрезерування — це метод обробки заготовки за допомогою обертового багатолезового інструменту (фрези) на фрезерному верстаті. Основним різальним рухом є обертання інструменту. Залежно від того, чи напрямок основної швидкості руху під час фрезерування збігається з напрямком подачі заготовки чи протилежний йому, його поділяють на фрезерування вниз та фрезерування вгору.
(1) Фрезерування
Горизонтальна складова сили фрезерування збігається з напрямком подачі заготовки. Зазвичай між гвинтом подачі столу заготовки та нерухомою гайкою є зазор. Тому сила різання може легко призвести до того, що заготовка та робочий стіл рухатимуться вперед разом, що призведе до раптового збільшення швидкості подачі. Збільшення, що призведе до порізу ножів.
(2) Зустрічне фрезерування
Це дозволяє уникнути явища руху, яке виникає під час фрезерування в напрямку потоку. Під час фрезерування вгору товщина різання поступово збільшується від нуля, тому ріжуча кромка починає відчувати стадію стискання та ковзання по обробленій поверхні, загартованій різанням, що прискорює знос інструменту.
Сфера застосування: Плоске фрезерування, ступінчасте фрезерування, фрезерування канавок, фрезерування формувальних поверхонь, фрезерування спіральних канавок, фрезерування зубчастих коліс, різання
Стругання
Стругальна обробка зазвичай стосується методу обробки, в якому стругальний верстат здійснює зворотно-поступальний лінійний рух відносно заготовки на стругальному верстаті для видалення зайвого матеріалу.
Точність стругання зазвичай може досягати IT8-IT7, шорсткість поверхні Ra6.3-1.6 мкм, площинність стругання може досягати 0.02/1000, а шорсткість поверхні 0.8-0.4 мкм, що чудово підходить для обробки великих виливків.
Сфера застосування: стругання плоских поверхонь, стругання вертикальних поверхонь, стругання східчастих поверхонь, стругання прямих канавок, стругання скосів, стругання канавок типу "ластівчин хвіст", стругання D-подібних канавок, стругання V-подібних канавок, стругання криволінійних поверхонь, стругання шпонкових канавок в отворах, стругання рейок, стругання композитної поверхні
Шліфування
Шліфування — це метод різання поверхні заготовки на шліфувальному верстаті з використанням високотвердого штучного шліфувального круга (шліфувального круга) як інструменту. Основним рухом є обертання шліфувального круга.
Точність шліфування може досягати IT6-IT4, а шорсткість поверхні Ra може досягати 1,25-0,01 мкм або навіть 0,1-0,008 мкм. Ще однією особливістю шліфування є те, що воно може обробляти загартовані металеві матеріали, що належить до сфери обробки, тому його часто використовують як завершальний етап обробки. Залежно від різних функцій, шліфування також можна розділити на циліндричне шліфування, шліфування внутрішніх отворів, плоске шліфування тощо.
Сфера застосування: циліндричне шліфування, внутрішнє циліндричне шліфування, плоске шліфування, фасонне шліфування, шліфування різьби, шліфування зубчастих коліс
Буріння
Процес обробки різних внутрішніх отворів на свердлильному верстаті називається свердлінням і є найпоширенішим методом обробки отворів.
Точність свердління низька, зазвичай IT12~IT11, а шорсткість поверхні зазвичай становить Ra5.0~6.3 мкм. Після свердління для напівчистової та чистової обробки часто використовуються розширення та розсвердлювання. Точність обробки розсвердлюванням зазвичай становить IT9-IT6, а шорсткість поверхні Ra1.6-0.4 мкм.
Сфера застосування: свердління, розсвердлювання, розсвердлювання, нарізання різьби, отвори зі стронцію, шкребіння поверхонь
Обробка свердлом
Розточування – це метод обробки, який використовує розточувальний верстат для збільшення діаметра існуючих отворів та покращення якості. Розточування в основному базується на обертальному русі розточувального інструменту.
Точність свердлильної обробки висока, зазвичай IT9-IT7, а шорсткість поверхні Ra6,3-0,8 мм, але ефективність виробництва свердлильної обробки низька.
Сфера застосування: високоточна обробка отворів, обробка кількох отворів
Обробка поверхні зуба
Методи обробки поверхні зубів шестерень можна розділити на дві категорії: метод формування та метод генерації.
Верстат, який використовується для обробки поверхні зуба методом формування, зазвичай є звичайним фрезерним верстатом, а інструментом є формувальна фреза, яка вимагає двох простих формувальних рухів: обертального руху та лінійного руху інструменту. Зазвичай використовуються верстати для обробки поверхні зуба методом формування - це зубофрезерні верстати, зубодолбні верстати тощо.
Сфера застосування: шестерні тощо.
Складна обробка поверхні
Для різання тривимірних криволінійних поверхонь переважно використовуються методи копіювального фрезерування та фрезерування з ЧПК або спеціальні методи обробки.
Сфера застосування: компоненти зі складними криволінійними поверхнями
Електронна танцювальна музика
Електроерозійна обробка використовує високу температуру, що виникає внаслідок миттєвого іскрового розряду між інструментальним електродом та електродом заготовки, для ерозії поверхневого матеріалу заготовки та досягнення механічної обробки.
Сфера застосування:
① Обробка твердих, крихких, в'язких, м'яких та тугоплавких струмопровідних матеріалів;
②Обробка напівпровідникових матеріалів та непровідних матеріалів;
③Обробка різних типів отворів, криволінійних отворів та мікроотворів;
④Обробка різних тривимірних криволінійних поверхневих порожнин, таких як формотворчі камери кувальних форм, форм для лиття під тиском та пластикових форм;
⑤ Використовується для різання, вирізання, зміцнення поверхні, гравірування, друку табличок та маркування тощо.
Електрохімічна обробка
Електрохімічна обробка - це метод, який використовує електрохімічний принцип анодного розчинення металу в електроліті для надання форми заготовці.
Деталь підключається до позитивного полюса джерела постійного струму, інструмент – до негативного, і між двома полюсами підтримується невеликий зазор (0,1 мм ~ 0,8 мм). Електроліт під певним тиском (0,5 МПа ~ 2,5 МПа) протікає через зазор між двома полюсами з високою швидкістю (15 м/с ~ 60 м/с).
Сфера застосування: обробка отворів, порожнин, складних профілів, глибоких отворів малого діаметра, нарізання, видалення задирок, гравіювання тощо.
лазерна обробка
Лазерна обробка заготовки виконується лазерним обробним верстатом. Лазерні обробні верстати зазвичай складаються з лазерів, джерел живлення, оптичних систем та механічних систем.
Сфера застосування: штампи для волочіння алмазним дротом, підшипники для годинників з каменем, пористі поверхні розбіжних штампувальних листів з повітряним охолодженням, обробка малих отворів форсунок двигунів, лопатей авіаційних двигунів тощо, а також різання різних металевих та неметалевих матеріалів.
Ультразвукова обробка
Ультразвукова обробка - це метод, який використовує вібрацію торця інструменту ультразвуковою частотою (16 кГц ~ 25 кГц) для впливу на зважені абразиви в робочій рідині, а абразивні частинки впливають і полірують поверхню заготовки для обробки заготовки.
Сфера застосування: важкооброблювані матеріали
Основні галузі застосування
Як правило, деталі, оброблені на верстатах з ЧПК, мають високу точність, тому деталі, оброблені на верстатах з ЧПК, в основному використовуються в таких галузях промисловості:
Аерокосмічна галузь
Аерокосмічна галузь вимагає компонентів з високою точністю та повторюваністю, включаючи лопатки турбін у двигунах, інструменти, що використовуються для виготовлення інших компонентів, і навіть камери згоряння, що використовуються в ракетних двигунах.
Автомобілебудування та машинобудування
Автомобільна промисловість вимагає виготовлення високоточних форм для лиття компонентів (таких як опори двигуна) або обробки компонентів з високими допусками (таких як поршні). Верстат портального типу відливає глиняні модулі, які використовуються на етапі проектування автомобіля.
Військова промисловість
У військовій промисловості використовуються високоточні компоненти зі суворими вимогами до допусків, зокрема компоненти ракет, стволи гармат тощо. Усі оброблені компоненти у військовій промисловості виграють від точності та швидкості верстатів з ЧПК.
медичний
Медичні імплантовані пристрої часто розробляються відповідно до форми людських органів і повинні бути виготовлені з сучасних сплавів. Оскільки жодні ручні верстати не здатні створювати такі форми, верстати з ЧПК стають необхідністю.
енергія
Енергетична промисловість охоплює всі галузі машинобудування, від парових турбін до передових технологій, таких як ядерний синтез. Парові турбіни потребують високоточних лопаток для підтримки балансу в турбіні. Форма порожнини для придушення плазми, що досліджується в ядерному синтезі, дуже складна, виготовлена з сучасних матеріалів і потребує підтримки верстатів з ЧПК.
Механічна обробка розвивалася й донині, і, враховуючи покращення вимог ринку, було розроблено різні методи обробки. Вибираючи процес обробки, можна враховувати багато аспектів: форму поверхні заготовки, точність розмірів, точність положення, шорсткість поверхні тощо.
Тільки обравши найбільш підходящий процес, ми можемо забезпечити якість та ефективність обробки заготовки з мінімальними інвестиціями та максимізувати отримані переваги.
Час публікації: 18 січня 2024 р.