Фрезерная обработка на станках с ЧПУ: подробное руководство | JS Precision

Фрезерная обработка на станках с ЧПУ является ключом к решению сложной проблемы точной обработки деталей.

Когда обычная металлическая заготовка точно режется вращающимися фрезерными станками с ЧПУ под управлением команд ЧПУ, постепенно превращаясь в прецизионные компоненты для авиакосмических двигателей или основные детали для медицинских приборов, это является прекрасной демонстрацией технологии фрезерной обработки с ЧПУ.

Качество, стоимость и эффективность производства деталей напрямую зависят от технологии фрезерной обработки с ЧПУ. В данной работе компания JS Precision представила краткую разбивку процесса с точки зрения процесса, инструмента и конструкции, которая поможет решить задачи на всех этапах — от проектирования до производства и найти подходящие решения для обработки.

Краткое изложение основных ответов

Авторитетное руководство по обработке на станках с ЧПУ и фрезерованию: секреты точного производства от JS Precision

За 15 лет активной работы в сфере фрезерной обработки на станках с ЧПУ компания JS Precision обслуживает более 500 клиентов по всему миру, охватывая 12 основных отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая промышленность, производство медицинских приборов и прецизионных автомобильных компонентов.

Мы обработали более 40 видов материалов, включая алюминиевые и титановые сплавы, а также композитные материалы, и выполнили более 10 000 проектов по изготовлению прецизионных деталей. Процент прохождения испытаний деталей для аэрокосмической отрасли всегда превышал 99,5%. Однажды мы сократили цикл обработки сложного импеллера для одного из клиентов на 42%.

Наша система качества соответствует передовой практике Международной организации по стандартизации (ISO) в области управления качеством, обеспечивая стандартизацию и прослеживаемость процессов. Уровень качества деталей, достигнутый компанией JS Precision в аэрокосмической отрасли на уровне 99,5% , отражает внедрение этого строгого стандарта.

Кроме того, наша инженерная команда имеет более 8 лет среднего опыта фрезерной обработки на станках с ЧПУ и способна решать различные технические задачи: от микрофрезерования до высокоскоростного фрезерования твердых материалов.

Это не просто теоретический сборник, а концентрированный итог нашей 15-летней практики , подтверждённой реальным производством, от выбора инструмента до настройки пятикоординатного оборудования. Тем не менее, будьте уверены в профессионализме и практичности этого руководства.

Компания JS Precision обладает опытом предоставления широкого спектра услуг по фрезерной обработке на станках с ЧПУ как для аэрокосмической, так и для медицинской отрасли. Свяжитесь с нами и сообщите о своих конкретных требованиях, и мы ускорим процесс заказа, обеспечив высокое качество деталей и оперативную доставку.

Как фрезерная обработка на станках с ЧПУ преобразует сырье в прецизионные детали?

Узнав о JS Precision, вы, должно быть, задаетесь вопросом, как сырье превращается в высокоточные детали, обработанные на станках с ЧПУ. Следующий анализ представлен в трёх этапах.

Цифровое субтрактивное производство:

Наш проект включает в себя создание 3D-модели CAD в соответствии с требованиями к детали, импорт ее в программное обеспечение CAM для программирования, настройку таких параметров, как траектории резания и скорости шпинделя, а также моделирование помехоустойчивости.

Затем импортируйте программу в систему ЧПУ и управляйте станком, чтобы разрезать заготовку и получить фрезерную деталь с ЧПУ, соответствующую требованиям.

Принципы управления движением:

Пятикоординатные станки связывают линейные оси X, Y и Z с двумя поворотными осями, что позволяет выполнять многоугловую обработку импеллеров и других сложных деталей. Линейная интерполяция управляет прямолинейным движением инструмента, обеспечивая плоскостность. Круговая интерполяция управляет круговой траекторией для обработки криволинейных поверхностей. Оба метода обеспечивают точность траекторий обработки с ЧПУ.

Механизмы удаления материала:

При фрезеровании на станках с ЧПУ контакт инструмента с заготовкой создаёт силу резания. Слишком большая сила резания может привести к износу инструмента и деформации заготовки. Несвоевременное удаление стружки приводит к ухудшению качества поверхности, а неэффективный отвод тепла, выделяющегося при резке, приводит к изменению металлографической структуры материала.

JS Precision оптимизирует управление, улучшая параметры резки и выбирая подходящий метод охлаждения, чтобы гарантировать качество деталей, обработанных на станках с ЧПУ.

Как выбрать идеальные фрезы для ЧПУ-фрезерования для различных материалов?

Правильный выбор фрезерных резцов для станков с ЧПУ важен для обеспечения качества обработки. Большинство клиентов увеличивают свои расходы, выбирая неправильный инструмент, поскольку не разбираются в материале, параметрах и покрытиях инструмента. Ниже приведены три параметра, которые помогут в выборе подходящего инструмента.

Выбор материала инструмента

Различные инструментальные материалы имеют свои применимые сценарии и затраты, как указано в таблице ниже.

Решающая роль геометрических параметров

Геометрические параметры фрезерных станков с ЧПУ оказывают непосредственное влияние на результаты обработки.

• Передний угол: Большой передний угол обеспечивает низкую силу резания, что подходит для обработки мягких материалов, таких как алюминий. Напротив, малый передний угол обеспечивает высокую жёсткость при обработке твёрдых материалов, таких как сталь или титан.
• Угол зазора: При большом угле зазора трение будет низким, износ медленным, но жёсткость будет низкой. Малый угол зазора обеспечит высокую жёсткость, но быстрый износ.
• Угол наклона винтовой линии: больший угол наклона винтовой линии обеспечивает лучшее удаление стружки и подходит для алюминия и меди, в то время как меньший угол наклона винтовой линии обеспечивает лучшую стабильность и подходит для твердой стали.
• Количество канавок: большее количество канавок повысит эффективность, но уменьшит пространство для отвода стружки, и наоборот. Пример: для алюминия используются 4 канавки, для глубоких полостей — 2 канавки.

Улучшение технологии нанесения покрытий

Покрытия повышают срок службы и производительность фрезерных станков с ЧПУ:

• Покрытие TiN: твердое, износостойкое, подходит для стали, увеличивает срок службы инструмента в 2-3 раза.
• Покрытие TiAlN: устойчиво к высоким температурам, стабильно при температуре выше 800 ℃, подходит для титановых сплавов и жаропрочных сплавов.
• Покрытие DLC: низкое трение, следовательно, меньшая сила резания, подходит для резки алюминия и меди, поскольку предотвращает застревание инструмента.

Компания JS Precision подберет для вас оптимальные фрезерные фрезы с ЧПУ, соответствующие обрабатываемым материалам. Инструменты с твердосплавным покрытием или со специальным покрытием гарантируют высокую производительность и срок службы, снижая затраты на замену инструмента.

Рисунок 1: Различные материалы инструментов имеют различные сценарии применения.

Проектирование с учетом технологичности: как оптимизировать обработку деталей на фрезерном станке с ЧПУ?

Большинство проектов деталей, предназначенных для фрезерной обработки на станках с ЧПУ, разработаны таким образом, что деформация, несоответствие требованиям точности и даже перепроектирование не учитываются в процессе фрезерной обработки на станках с ЧПУ. Ниже приведены ключевые моменты оптимизации:

Радиус внутреннего угла:

Поскольку фрезы с ЧПУ имеют радиусы, невозможно обработать идеально острые углы. Компания JS Precision рекомендует всегда проектировать детали со стандартным радиусом скругления (0,5 мм, 1 мм, 2 мм), чтобы избежать сложностей при обработке и даже полного износа инструмента.

Глубокие полости и отверстия:

Обработка глубоких полостей/отверстий с соотношением глубины к диаметру более 5:1 легко приводит к перегрузке инструмента и вибрации, что влияет на точность изделия. Конструкция должна максимально контролировать соотношение глубины к диаметру.

Если регулировка невозможна, JS Precision использует инструменты с длинной шейкой и оптимизированные параметры для снижения вибрации и обеспечения качества обработки деталей на фрезерных станках с ЧПУ .

Тонкостенные характеристики:

Тонкостенные детали подвержены деформации из-за недостаточной жёсткости. Минимальная толщина стенки должна быть гарантирована при проектировании: алюминий ≥ 0,8 мм, сталь/титановый сплав ≥ 1 мм. Для ещё более тонких деталей JS Precision использует специализированные приспособления для снижения усилий резания и предотвращения деформации.

Принцип Единых Данных:

Детали, требующие многозажимных/многооперационных операций, требуют унифицированных баз, таких как плоскости или отверстия, которые позволяют избежать ошибок позиционирования. Сервис DFM от JS Precision оптимизирует эти базы и обеспечивает точность.

Сервис DFM от JS Precision:

Благодаря нашей услуге DFM мы вмешиваемся на ранних этапах проектирования, оптимизируя структуру детали в соответствии с процессом фрезерной обработки на станке с ЧПУ, чтобы предоставить предложение с более низкой стоимостью, более коротким циклом и балансом качества и эффективности.

Рисунок 2: Чтобы обеспечить максимально эффективную фрезеровку деталей, учитывайте принципы DFM на этапе проектирования.

Какие конфигурации действительно влияют на стоимость фрезерного станка с ЧПУ?

Многие клиенты, интересующиеся услугами фрезерной обработки с ЧПУ, интересуются стоимостью и ценой самого фрезерного станка с ЧПУ. Различная конфигурация оборудования приводит к существенной разнице в цене и качестве обработки. Ниже представлен анализ, рассматривающий этот вопрос с трёх сторон.

Анализ основных затрат

Стоимость фрезерного станка с ЧПУ в основном зависит от трех составляющих, которые представлены в таблице ниже.

Перспектива окупаемости инвестиций

Хотя стоимость фрезерного станка с ЧПУ высокой конфигурации выше (5-осевой на 50% и более дороже трёхосевого), долгосрочные затраты на единицу продукции ниже. Заказчик из аэрокосмической отрасли однажды изготовил кронштейн на трёхосевом станке с ЧПУ, что потребовало 5 наладок, по 10 дней на каждую деталь, и стоило 2500 долларов за штуку.

Переход на пятикоординатный станок сократил время обработки до 5,8 дней и стоимость до 1550 долларов США за деталь и позволил окупить разницу в цене за шесть месяцев.

Наша стратегия в отношении оборудования

Компания JS Precision инвестировала в несколько современных станков с ЧПУ , включая 10 пятиосевых и 20 трёхосевых станков, оснащённых системами Siemens 840D, магазинами на 24 инструмента и онлайн-датчиками. Шпиндели могут развивать скорость до 20 000 об/мин, что обеспечивает клиентам стабильную фрезерную обработку с ЧПУ.

Оборудование JS Precision сочетает в себе стоимость фрезерного станка с ЧПУ и эффективность обработки, предлагая вам экономичные услуги по фрезерной обработке с ЧПУ. Вы можете связаться с нами, чтобы узнать о специальных тарифных планах и быстро начать свой проект по обработке.

Почему 5-осевая фрезерная обработка с ЧПУ меняет правила игры при обработке сложных деталей?

Некоторые сложные детали, обрабатываемые на фрезерном станке с ЧПУ, такие как импеллеры для аэрокосмической техники и медицинские имплантаты, сложно обрабатывать с помощью 3-координатной фрезерной обработки, в то время как 5-координатная фрезерная обработка с ЧПУ позволяет легко решить эту проблему. Ниже мы рассмотрим преимущества, сферы применения и возможности JS Precision.

Углубленный анализ технических преимуществ

• Обработка за одну установку: это позволяет избежать ошибок позиционирования, возникающих при нескольких установках, что значительно повышает общую точность.
• Сложная обработка поверхностей: оптимальный угол резания инструмента позволяет избежать помех, обеспечивая точность и чистоту поверхности.
• Оптимальная ориентация инструмента: позволяет использовать более короткие инструменты для максимальной жесткости, снижения вибрации и увеличения срока службы инструмента.

Сценарии применения

5-осевая фрезерная обработка с ЧПУ подходит для аэрокосмической промышленности (конструктивные детали, рабочие колеса), медицинских приборов (искусственные суставы), высокоточных форм (полостей, стержней) и других областей.

Наши 5-осевые возможности

Компания JS Precision располагает 10 5-координатными станками, способными обрабатывать детали размером до 1500×800×600 мм. Они поддерживают микрофрезерование с минимальным диаметром инструмента 0,1 мм и высокоскоростное фрезерование твёрдостью HRC60+. Мы помогли клиентам увеличить выход годных турбинных лопаток с 85% до 99,5% и сократить время цикла на 42%.

Рисунок 3: 5-координатные фрезерные станки. Конфигурация 5-координатного фрезерного станка более разнообразна и используется для обработки более сложных геометрических форм, таких как турбинные лопатки, цельные диски и сложные поверхности.

Премия за точность: как цена фрезерного станка с ЧПУ коррелирует с точностью?

Многие клиенты не могли не задаться вопросом, почему цены на разные типы фрезерных станков с ЧПУ так сильно различаются. На самом деле, ключевым фактором является точность: чем она выше, тем выше цена оборудования. Ниже мы проанализируем взаимосвязь этих двух показателей и гарантию точности от JS Precision.

Состав стоимости класса точности:

Цена на стандартный прецизионный фрезерный станок с ЧПУ (± 0,025 мм) составляет примерно от 50 000 до 80 000 долларов США. Для станков с более высокой точностью, например, ± 0,005 мм, цена возрастает до 150 000–200 000 долларов США. Это связано с тем, что высокоточные станки оснащены прецизионными направляющими и шпинделями , что затрудняет сборку и калибровку.

Термическая стабильность и динамическая точность:

Системы термокомпенсации устанавливаются на высокоточных станках с контролем температуры в режиме реального времени для уменьшения деформации деталей. Высококачественные сервосистемы повышают динамическую точность, что приводит к увеличению стоимости оборудования.

Постоянство значений точности:

Компания JS Precision ежемесячно калибрует оборудование, поддерживает температуру в цехе на уровне 20±2°C и вносит поправки в измерения в режиме реального времени во время обработки. Это гарантирует, что отклонение точности каждой детали, обработанной на фрезерном станке с ЧПУ, составляет ≤±0,003 мм.

Компания JS Precision гарантирует точность управления ценой на фрезерные станки с ЧПУ, предлагая вам высокоточную обработку деталей. Свяжитесь с нами, чтобы уточнить ваши требования к точности, и мы подберем для вас подходящее оборудование.

Каковы технические требования к услуге фрезерной обработки сложных деталей на станках с ЧПУ?

Обработка сложных деталей на фрезерных станках с ЧПУ предъявляет повышенные технические требования. Ниже представлен анализ необходимых технических возможностей, контроля качества и позиционирования сервиса JS Precision.

За пределами обычных технических возможностей

• Микрофрезерование: позволяет достичь точности ±0,002 мм и обрабатывать детали размером до 0,5 мм для медицинских микродеталей и оптических деталей.
• Высокоскоростное твердое фрезерование: данная технология позволяет напрямую обрабатывать закаленную сталь HRC60+ , сокращая время цикла штамповки на 30 процентов и повышая точность штамповки.
• Комбинированная токарно-фрезерная обработка: объединяет точение и фрезерование, завершая процесс за одну операцию зажима, что снижает ошибки зажима.

Сквозной контроль качества

Предотвращение столкновений с траекторией инструмента на основе моделирования при программировании, онлайн-измерениях и компенсации в реальном времени с помощью датчиков во время обработки. После завершения будет сформирован отчёт по трём координатам для обеспечения качества на протяжении всего процесса.

Позиционирование услуг JS Precision

Мы являемся профессиональным поставщиком услуг по фрезерной обработке на станках с ЧПУ. Наша команда насчитывает более 10 специалистов, специализирующихся на сложных проектах, со средним опытом работы более 10 лет . Мы помогли медицинским клиентам успешно обрабатывать микроимплантаты с процентом успешных результатов 99,8%.

Пример использования: снижение затрат на 38% на кронштейны для аэрокосмической промышленности с помощью 5-осевого фрезерования с ЧПУ

Представленный ниже пример из практики даст интуитивное понимание ценности технологии 5-осевой фрезерной обработки с ЧПУ и того, как JS Precision помогает клиентам решать проблемы обработки и снижать затраты.

Проблемы, с которыми сталкивается клиент

Клиенту из аэрокосмической отрасли требовалось обработать партию деталей кронштейнов на фрезерном станке с ЧПУ из титанового сплава (TC4) с точностью ±0,01 мм.

Первоначально клиент использовал технологию трехкоординатной фрезерной обработки с ЧПУ, требующую 5 операций зажима, 3 комплектов специализированных приспособлений и времени обработки одной детали до 10 дней.

Но что еще серьезнее, совокупные ошибки, вызванные многократными операциями зажима, привели к тому, что процент годности деталей составил всего 85%, при этом ежемесячно отбраковывалось 20 деталей, что привело к прямым экономическим потерям в размере около 50 000 долларов США и невыполнению требований цикла поставки.

Точное решение JS

Получив проект, мы проанализировали структуру детали и трудности обработки и соответственно разработали решение для пятикоординатной фрезерной обработки с ЧПУ:

• Перепроектированы специальные приспособления для обработки всех поверхностей детали за один зажим, чтобы избежать повторных ошибок позиционирования.
• Улучшите траектории инструмента, выберите твердосплавные инструменты с покрытием TiAlN и оптимизируйте параметры резания: скорость шпинделя 8000 об/мин, скорость подачи 150 мм/мин для повышения эффективности обработки и продления срока службы инструмента.
• Для выполнения размерной калибровки каждых 5 обработанных деталей применяется онлайн-измерительный датчик, что позволяет компенсировать погрешность обработки в режиме реального времени и гарантировать стабильность точности.

Окончательные количественные результаты

Применяя эти методы, проект достиг замечательных результатов:

• Время обработки одной детали сократилось с 10 до 5,8 суток, а производительность обработки возросла до 42%.
• Общая стоимость (включая материалы, трудозатраты, амортизацию оборудования и расход инструментов) снизилась с 2500 долл. США за штуку до 1550 долл. США, то есть на 38%.
• Уровень годности деталей вырос с 85% до 99,5%, и за месяц была отбракована только 1 деталь.
• Клиент зафиксировал экономию более 250 000 долларов США в год, гарантируя при этом своевременную доставку заказа.

На данный момент заказчик подписал с JS Precision трехлетнее соглашение о долгосрочном сотрудничестве.

Рисунок 4: Кронштейн из титанового сплава для аэрокосмической отрасли

Локальный опыт или мировой стандарт? Разбираемся в дилемме «Фрезерный станок с ЧПУ рядом со мной»

При поиске услуг фрезерной обработки на станках с ЧПУ многие клиенты часто ищут « фрезерование на станках с ЧПУ рядом со мной », полагая, что это удобно. Однако при обработке сложных деталей на станках с ЧПУ географическое положение не является решающим фактором.

Преимущества и ограничения локализованных услуг

Преимущества услуг, предоставляемых на местном уровне, включают удобное сообщение и, вероятно, более короткие циклы доставки из-за близости.

Однако у большинства местных поставщиков отсутствуют такие технологии, как пятикоординатная обработка и микрофрезерование, а их оборудование с высокой точностью и системами качества не отвечает требованиям высокой точности. Сложно найти подходящего поставщика услуг , просто полагаясь на «фрезерование с ЧПУ рядом со мной».

Технические возможности. Первый принцип

Для сложных деталей технические возможности и система качества важнее географического положения поставщика. Современное оборудование, такое как пятикоординатные станки, и профессиональные команды могут гарантировать качество даже на расстоянии, в то время как нехватка местных технологий может легко привести к провалу проекта и напрасной трате средств.

JS Precision Solutions

JS Precision обслуживает клиентов по всему миру, создавая гиперлокальную ценность за счет эффективной коммуникации и управления цепочками поставок.

• Веб-платформа позволяет клиентам отслеживать ход работ, составлять отчеты и проводить технические обсуждения посредством видеоконференций, тем самым устраняя проблемы коммуникации, возникающие из-за расстояния.
• Глобальные партнеры по логистике обеспечивают оптимальные варианты транспортировки со сроками доставки для клиентов в США 7–10 дней.
• Поддержка на месте предоставляется ключевым клиентам для решения проблем с использованием деталей местным техническим персоналом.

Будь то «фрезерование с ЧПУ рядом со мной», услуги JS Precision доступны в любом месте. Мы обеспечиваем налаженную коммуникацию благодаря поддержке цифровых инструментов и предоставляем лучшие услуги по фрезерной обработке с ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какой типичный допуск можно получить при фрезеровании с ЧПУ?

Общая точность фрезерования с ЧПУ составляет ±0,025 мм. В высокоточных приложениях, где требуется точность до ±0,005 мм , могут применяться специальные процессы в зависимости от характеристик детали и обрабатываемого материала.

В2: Как выбрать между 3-осевой и 5-осевой фрезерной обработкой с ЧПУ?

3-осевое фрезерование с ЧПУ может использоваться для обработки пластинчатых и простых трёхмерных деталей. Если деталь имеет несколько обработанных поверхностей или сложные криволинейные поверхности, 5-осевое фрезерование с ЧПУ повысит точность и эффективность, что позволит лучше удовлетворить эти требования.

В3: Какие факторы наиболее важны для качества поверхности при фрезеровании?

К основным факторам, влияющим на качество поверхности после фрезерования, относятся параметры резания, выбор инструмента, жёсткость станка и стратегия траектории инструмента. В частности, необходимо учитывать стратегию финишной обработки и контроль вибрации инструмента .

В4: Можно ли использовать фрезерование с ЧПУ для создания прототипов?

Абсолютно возможно. Фрезерование с ЧПУ позволяет довольно быстро создавать функциональные прототипы с высокой точностью и прочностью, поэтому оно является одним из предпочтительных методов прототипирования.

В5: Как выбор материала влияет на процесс фрезерования с ЧПУ?

Твердость, прочность и теплопроводность напрямую влияют на выбор инструмента, параметры резания, усилия обработки и термическую деформацию при фрезеровании с ЧПУ, тем самым влияя на стоимость обработки и продолжительность цикла.

В6: В чем разница между фрезерованием и точением?

При фрезеровании основным движением является вращение инструмента, а заготовки могут быть неподвижны или подаваться. Точение же, наоборот, осуществляется вращением заготовки и подачей инструмента. Оба метода подходят для обработки деталей с различной геометрией.

В7: Как вы решаете проблемы фрезерования глубоких полостей?

Задачи фрезерования глубоких полостей можно решить, используя инструменты с длинной шейкой, уменьшенные параметры резания и высокоскоростные стратегии фрезерования, обеспечивающие надлежащее удаление стружки и охлаждение. В некоторых случаях это означает послойное фрезерование.

В8: Можно ли обрабатывать закалённую сталь с помощью фрезерования с ЧПУ?

Да, этот процесс обработки называется твёрдым фрезерованием. Для этого процесса требуются специальные инструменты и особые стратегии адаптации. Твёрдое фрезерование — один из самых распространённых процессов обработки в производстве пресс-форм.

Краткое содержание

Фрезерная обработка на станках с ЧПУ — это не просто резка материалов, а чёткое взаимодействие на всех этапах: от проектирования деталей до выбора инструментов и конфигурации оборудования и предоставления услуг. JS Precision — ваш надёжный партнёр на всех этапах точной обработки.

Обладая 15-летним практическим опытом, мы обеспечиваем ваши потребности в фрезерной обработке с ЧПУ и превращаем «сложные задачи» в «легко реализуемые результаты». Давайте вместе превратим ваши проекты в реальные продукты, отличающиеся более высоким качеством и конкурентоспособностью.

Отправляйтесь на прецизионное производство вместе с Uiz уже сегодня!

→ Нажмите, чтобы загрузить чертежи деталей для профессионального расчета стоимости и анализа производства

→ Свяжитесь с нашей командой инженеров-прикладников, чтобы обсудить конкретное техническое решение для вашего проекта.