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

Фрезерная обработка с ЧПУ решает множество производственных задач. Представьте, как цельный алюминиевый блок можно за несколько дней превратить в фюзеляж дрона с сотнями прецизионных отверстий, сложными поверхностями и жёсткими допусками.

Ответ кроется в «волшебной руке» современного производства: фрезерной обработке с ЧПУ. Помимо преобразования цифровых чертежей в реальные детали, она является одним из основных двигателей инноваций во всех областях — от аэрокосмической промышленности до медицинских приборов.

В этом подробном руководстве, подготовленном экспертами JS Precision, вы узнаете, как фрезерование с ЧПУ позволяет воплощать ваши идеи в жизнь с максимальной точностью, эффективностью и согласованностью.

Краткое изложение ключевых ответов

JS Precision: ваш источник точной фрезерной обработки с ЧПУ

Компания JS Precision занимается прецизионной фрезерной обработкой с ЧПУ уже 12 лет и сертифицирована по стандартам ISO 9001 и AS9100. Компания предоставляет услуги более чем 600 клиентам из 12 отраслей: аэрокосмической, медицинской, автомобильной, беспилотной, новой энергетики и других.

Ежегодно компания JS Precision изготавливает более 30 000 деталей на фрезерных станках с ЧПУ. В линейку оборудования входят высококлассные модели DMG MORI и Haas.

Мы обрабатываем костные штифты из титанового сплава для медицинских клиентов со стабильной точностью ±0,005 мм благодаря изготовленным на заказ гидравлическим приспособлениям и контролю параметров. Параметры обработки и проверка биосовместимости соответствуют стандарту ISO 5832-3 для хирургических имплантатов.

Мы производим кронштейны из алюминиевого сплава для аэрокосмических компаний с выходом годных партий 99,5%. Мы обрабатываем клеммы аккумуляторных батарей для компаний, работающих в сфере новой энергетики, с точностью ±0,01 мм.

Это руководство представляет собой практическое обобщение более 3000 сложных проектов и заслуживает доверия.

Хотите узнать, как JS Precision адаптирует решения для фрезерования с ЧПУ к вашей отрасли? Отправьте информацию о своей отрасли и требования к деталям, чтобы получить бесплатный персонализированный анализ ситуации и разобраться в ключевых аспектах промышленной обработки в кратчайшие сроки.

Как фрезерная обработка на станках с ЧПУ превращает цифровые чертежи в реальность?

Фрезерная обработка с ЧПУ требует взаимодействия контроллеров, режущих инструментов и приспособлений для преобразования чертежей в объекты. Ниже представлено описание основного процесса фрезерной обработки с ЧПУ.

От кода к движению: роль мозга контроллера ЧПУ

Контроллер ЧПУ — это «мозг», а G-код — «язык инструкций».

После импорта чертежей CAD программное обеспечение CAM преобразует их в G-код, например, G01 для линейного перемещения и M03 для вращения шпинделя. Эти инструкции используются контроллером для активации серводвигателей, управляющих траекторией рабочего стола и шпинделя, чтобы траектория точно соответствовала чертежу.

Инструментальный магазин и устройство смены инструмента

Многоступенчатую автоматизированную обработку можно осуществлять с использованием инструментального магазина и устройства смены инструмента.

Обрабатывающие центры JS Precision оснащены магазином на 20–40 инструментов, в котором хранятся фрезы, сверла и т. д. Система автоматически меняет инструменты в соответствии с требованиями процесса фрезерной обработки с ЧПУ, что исключает необходимость ручного вмешательства и позволяет выполнять операции фрезерования, сверления и нарезания резьбы за один проход.

Приспособления: надежное крепление — основа точности

Крепление заготовки влияет на точность. Компания JS Precision проектирует приспособления в зависимости от типа детали, например, гидравлические и вакуумные патроны.

Например, для деталей прототипов автомобильных двигателей специально изготовленное приспособление контролирует усилие зажима в диапазоне 500–800 Н с минимальной деформацией , чтобы гарантировать погрешность размеров в пределах ±0,02 мм, тем самым гарантируя точность обработки деталей на фрезерном станке с ЧПУ.

Рисунок 1. Фрезерные станки с числовым программным управлением преобразуют трехмерные модели автоматизированного проектирования (САПР) в серию компьютерных инструкций.

Как освоить процесс фрезерной обработки на станке с ЧПУ, достигнув точности на микронном уровне?

Для достижения точности на микронном уровне необходимо оптимизировать процесс фрезерной обработки на станках с ЧПУ , что включает в себя выявление ошибок, стратегии управления и обратную связь по измерениям.

Источники идентификации ошибок: станки, режущие инструменты, термическая деформация и вибрация

• Погрешность станка: станок, который не калибровался в течение 5 лет, может иметь погрешность направляющей 0,03 мм.
• Погрешность режущего инструмента: при обработке алюминиевых сплавов режущие инструменты из быстрорежущей стали изнашиваются на 0,01 мм на 100 деталей,
• Ошибка тепловой деформации: при работе со скоростью 8000 об/мин повышение температуры на 5°C может привести к удлинению шпинделя на 0,005 мм.
• Ошибка вибрации: Глубокая резка деталей с глубокими полостями может легко вызвать вибрацию, влияющую на шероховатость поверхности.

Стратегия контроля точности JS Precision: от профилактики к компенсации

• Ежемесячная калибровка станка с помощью лазерного интерферометра, контролирующая погрешности позиционирования в пределах ±0,003 мм,
• Инфракрасные датчики на станке автоматически подают сигнал о необходимости замены, если износ достигает 0,008 мм.
• Система охлаждения с постоянной температурой поддерживает температуру смазочно-охлаждающей жидкости на уровне 20±1℃ для снижения термической деформации.
• Антивибрационные накладки на основании станка снижают вибрацию на 10% при обработке стальных деталей.

Измерение и обратная связь: обеспечение качества каждой детали с помощью данных

Компания JS Precision внедрила систему контроля качества на всех этапах производства , осуществляя отбор проб на каждом этапе. Для полноразмерного контроля готовой продукции используется координатно-измерительная машина.

Например, для оптических компонентов измеряется 15 основных размеров, каждый размер измеряется 3 раза и берется среднее значение, любое отклонение используется для корректировки параметров процесса фрезерной обработки с ЧПУ.

Рисунок 2. Детали, обработанные на фрезерном станке с ЧПУ, обладают невероятными возможностями для точной и прецизионной обработки.

Трёхосевой или пятиосевой: выбор лучшего фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ для вашего проекта

Правильный выбор фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ — ключ к повышению эффективности и снижению затрат. Трёхкоординатные и пятикоординатные обрабатывающие центры обладают своими преимуществами.

Трехкоординатный обрабатывающий центр: король экономичной и эффективной плоской обработки

Только перемещение по осям X, Y и Z позволяет использовать его с плоскими деталями, такими как плиты и основания. Станок отличается низкой стоимостью и высокой эффективностью. Например, обработка пластины из алюминиевого сплава размером 200×300 мм может занять 1 час и стоить около 50 долларов. В то же время, обработка детали со сложными криволинейными поверхностями требует множества операций зажима, что может привести к увеличению погрешностей.

Пятикоординатный обрабатывающий центр: мощный инструмент для обработки сложных криволинейных поверхностей и одноразовой формовки

Включая оси X, Y, Z + оси вращения A, C, многоугловую обработку, сложные детали могут быть зажаты за один проход с высокой точностью, подходит для деталей в авиации и медицине, но стоимость относительно высока.

Как JS Precision помогает вам сделать осознанный выбор?

Компания JS Precision располагает 10 трёхкоординатными и 5 пятикоординатными обрабатывающими центрами. Инженеры рекомендуют выбирать центры, исходя из размера детали, сложности, точности и бюджета : например, трёхкоординатный станок лучше подходит для простых алюминиевых оснований, а пятикоординатный — для сложных импеллеров из титанового сплава.

Сравнение трехкоординатного и пятикоординатного фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ

Рисунок 3. 5-осевая фрезерная обработка на станке с ЧПУ. Непрерывная пятикоординатная обработка позволяет создавать очень сложные трёхмерные формы со сложными поверхностями.

Расшифровка логики ценообразования на услуги сложной фрезерной обработки с ЧПУ

Стоимость услуг фрезерной обработки с ЧПУ включает в себя стоимость времени работы станка, материалов и постобработки. Понимание этой логики помогает контролировать бюджет.

Затраты машинного времени: сложность материала и геометрия

Стоимость машинного времени связана со сложностью и временем обработки.

Поскольку скорость обработки титанового сплава составляет 1/3 от скорости обработки алюминиевого сплава, при этом стоимость машинного времени выше. Обработка сложных деталей с глубокими полостями занимает в пять раз больше времени по сравнению с простыми кубами. В этом случае стоимость обработки алюминиевого куба составляет 50 долларов США в час, а обработка сложной детали из титанового сплава — 300 долларов США за 5 часов.

Стоимость материалов: от обычного алюминия до дорогостоящих специальных сплавов

Цены на различные материалы для фрезерования на станках с ЧПУ различаются: алюминий марки 6061 стоит около 10 долларов США/кг, а титановый сплав TC4 — около 100 долларов США/кг. Потери материала учтены и оцениваются как 20% для сложной детали и 5% для простой.

Постобработка и финишная обработка: неучтенные составляющие затрат

На цену будет влиять постобработка: анодирование алюминиевого сплава стоит 20 долл./м², никелирование нержавеющей стали — 50 долл./м², а высокоточную полировку придется выполнять вручную, что соответственно увеличит стоимость.

Справочник общих затрат на материалы и последующую обработку

Хотите чётко понимать, из чего складывается ваше предложение на услуги фрезерной обработки с ЧПУ ? Укажите требования к деталям: материалы, размеры и постобработка, и JS Precision предоставит вам подробную расчётную смету, оптимизируя проект для снижения затрат.

Какие конструкции считаются идеально подходящими для обработки деталей на фрезерных станках с ЧПУ?

Фрезерование с ЧПУ наиболее подходит для следующих трех типов конструкций, чтобы максимально использовать их преимущества.

Высокоточные и жёсткие сопрягаемые детали

Фрезерование с ЧПУ обеспечивает превосходную обработку сопрягаемых деталей с допуском ±0,01–0,05 мм , включая различные кронштейны для аэрокосмической техники и крепления оптических линз, требующие допуск ±0,005 мм. Компания JS Precision достигает выхода годных деталей более 99% для таких типов деталей, обработанных с помощью фрезерования с ЧПУ.

Функциональные прототипы со сложной трехмерной геометрией

Сложные прототипы, такие как блок двигателя автомобиля и корпус носимых устройств, изготавливаются непосредственно в системе САПР без необходимости использования пресс-форм. Это обеспечивает быструю проверку конструкции и сокращает время цикла НИОКР.

Высококачественные конечные детали малыми и средними партиями

Он позволяет производить высококачественные детали малыми и средними партиями, от 1 до 1000 штук, без использования пресс-форм для снижения затрат. В качестве примеров можно привести, помимо прочего, медицинские хирургические инструменты партиями по 50–200 штук и промышленные корпуса датчиков партиями по 100–500 штук. Производство будет эффективным, а качество гарантировано компанией JS Precision.

Нужна обработка деталей на фрезерном станке с ЧПУ? Укажите область применения, размер партии и требования к точности для бесплатной оценки возможности изготовления и рекомендаций DFM.

Оптимизация параметров процесса фрезерной обработки на станках с ЧПУ: за пределами базовых навыков

Оптимизация параметров необходима для обеспечения точности, эффективности и срока службы инструмента. Ниже перечислены некоторые из основных методов:

Золотой баланс между скоростью резания и скоростью подачи

Эффективность, срок службы инструмента и качество поверхности зависят от скорости резания и подачи. JS Precision находит оптимальное решение, основываясь на материалах и инструментах для фрезерования с ЧПУ.

При обработке алюминиевого сплава 6061 твердосплавный инструмент следует использовать со скоростью 1500 об/мин и подачей 200 мм/мин, обеспечивая шероховатость поверхности Ra0,8 мкм и стойкость инструмента более 500 деталей. При обработке нержавеющей стали 304 скорость обработки следует снизить до 800 об/мин, а подачу — до 100 мм/мин, чтобы избежать сильного износа инструмента.

Охлаждающая жидкость и смазка: больше, чем просто охлаждение

Охлаждающая жидкость смазывает, удаляет стружку и уменьшает тепловую деформацию. Для разных материалов требуются разные методы охлаждения: масляное охлаждение для алюминиевых сплавов для предотвращения наростообразований, воздушное охлаждение под высоким давлением для магниевых сплавов для предотвращения возгорания, воздушное охлаждение для конструкционных пластиков для предотвращения деформации.

Справочник параметров процесса фрезерной обработки на станках с ЧПУ для распространенных материалов

Расширение границ: стратегии преодоления труднообрабатываемых материалов при фрезеровании с ЧПУ

Труднообрабатываемые материалы, в том числе высокая твёрдость и низкая теплопроводность, легко приводят к износу инструмента и снижению точности. Компания JS Precision предлагает индивидуальные решения.

Обработка титановых сплавов и жаропрочных сплавов

Проблемы: Твёрдость в диапазоне HRC 30–45, низкая теплопроводность, склонность к упрочнению. Решение: Применение специальных твёрдосплавных фрез , снижение скорости обработки, повышение подачи (300–500 об/мин), охлаждение под высоким давлением (10–20 МПа).

Легкие, но прочные. Проблемы обработки нержавеющей стали и литейной стали.

Нержавеющая сталь прилипает к резцу, используйте резцы с покрытием TiAlN и оптимизируйте подачу. Сталь для пресс-форм (HRC 50 и выше): отжиг для снижения твёрдости, черновая обработка твёрдым сплавом и чистовая обработка кубическим нитридом бора.

Прецизионное фрезерование неметаллических материалов: композиционных материалов и инженерных пластиков

В связи с возможностью легкого расслоения композитных материалов, используйте спиральные концевые фрезы с высокой скоростью и низкой подачей, а также с буферной подушкой. При обработке конструкционных пластиков возможно плавление , поэтому для предотвращения образования заусенцев и деформации следует использовать фрезы из быстрорежущей стали с воздушным охлаждением.

Решения для обработки материалов, трудно поддающихся фрезерованию на станках с ЧПУ

Пример использования: от 48 до 8 часов — как 5-осевой ЧПУ ускоряет проекты с дронами на 83%

Болевые точки клиентов

У стартапа, занимающегося разработкой беспилотников, возникла неотложная проблема: необходимо было изготовить фюзеляж из магниевого сплава размерами 300×200×150 мм со сложной обтекаемой внешней оболочкой и внутренними ребрами жесткости.

Первоначальный процесс требовал шести операций зажима на трёх трёхкоординатных станках с ЧПУ и занимал до 48 часов. Несмотря на высокую точность обработки, из-за необходимости повторной калибровки после каждой операции зажима суммарная погрешность составляла 0,1 мм, в результате чего выход годных изделий достигал всего 70%, что серьёзно влияло на сроки запуска продукции.

Точное решение JS

1. Выбор оборудования:

Мы используем пятикоординатный обрабатывающий центр (модель DMG MORI NTX2000). Этот станок поддерживает сопряжение осей X, Y, Z, A и C, что позволяет обрабатывать все поверхности корпуса станка за один установ и полностью исключает накопление погрешностей, возникающих при многократном использовании установов.

2. Решение, ориентированное на конкретный материал:

Магниевый сплав — легковоспламеняющийся материал. Мы разработали специальные параметры резания : скорость вращения шпинделя: 5000 об/мин, подача: 800 мм/мин. В процессе обработки использовалось воздушное охлаждение под высоким давлением (0,8 МПа) в сочетании с масляным уловителем, что гарантировало эффективное охлаждение и предотвращало возгорание частиц магниевого сплава.

3. Оптимизация траектории инструмента:

Мы применили стратегию динамического фрезерования Mastercam для оптимизации траектории инструмента и сокращения холостого хода. Например, мы изменили исходную линейную траекторию подачи/отвода на круговую траекторию подачи/отвода и объединили некоторые смежные операции обработки, что сократило время холостого хода с 8 до 2 часов.

Результаты

Благодаря применению вышеуказанного решения время обработки одного фюзеляжа из магниевого сплава сократилось с 48 до 8 часов, что повысило общую эффективность на 83%.

При этом однократное формование позволило избежать накопления погрешностей и контролировать размерную точность деталей в пределах ±0,02 мм, повысив выход годных до 99,5%. Кроме того, сокращение количества операций зажима позволило сэкономить около 3000 долларов США на изготовлении трёх комплектов специальной оснастки.

В итоге, беспилотный продукт заказчика был запущен на две недели раньше срока, заняв выгодную позицию на рынке. Позже они заключили с нами долгосрочное соглашение о сотрудничестве , разместив все заказы на услуги ЧПУ-фрезерной обработки в JS Precision.

Хотите ускорить и снизить затраты на такие проекты, как обработка фюзеляжа дрона? Позвоните на горячую линию JS Precision и запишитесь на демонстрацию обработки на нашем 5-координатном фрезерном обрабатывающем центре с ЧПУ. Мы предлагаем эффективные и высокоточные услуги по обработке, которые помогут вашей продукции быстро выйти на рынок.

Рисунок 4. Корпус дрона из магниевого сплава, обработанный на станке с ЧПУ

Сотрудничество с JS Precision: лучшие практики для запуска вашего следующего проекта по фрезерной обработке с ЧПУ

Начать проект по фрезерной обработке на станке с ЧПУ несложно. JS Precision предлагает три лучших метода , которые помогут вам сократить расходы на коммуникацию и время.

Шаг 1: Стандартизированные файлы САПР должны быть предоставлены в формате IGES или STEP.Необходимо указать размеры, допуски и опорные точки. Критические размеры должны быть указаны с точностью ±0,02 мм. Если предлагаются необоснованные конструкции, например, слишком малые галтели или слишком глубокие полости, оптимизация должна быть проведена позже.

Шаг 2: Чётко укажите используемые материалы для ЧПУ-фрезерования , например, алюминиевый сплав 6061 и титановый сплав TC4. Укажите требования к точности с точностью ±0,01 мм и чётко укажите необходимую обработку поверхности (анодирование), чтобы избежать необходимости повторной обработки из-за нечётких требований.

Шаг 3: Бесплатная консультация DFM. Наши инженеры дополнительно оптимизируют конструкцию на основе полученных документов и требований. Это может включать стандартизацию галтелей для корректировки глубины полости. Мы помогли клиентам оптимизировать конструкцию оболочек, сократив время обработки до 30% и снизив стоимость на 25% .

Готовы ли вы начать свой проект по фрезерной обработке на станке с ЧПУ? Предоставьте спецификацию и CAD-файл здесь и получите бесплатную консультацию DFM прямо сейчас, чтобы оптимизировать вашу конструкцию для экономии средств и времени.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какую максимальную точность можно достичь при фрезеровании с ЧПУ?

Точность обработки зависит от класса станка и размера детали. Используя высокопроизводительные пятикоординатные станки, компания JS Precision может многократно достигать точности ±0,01 мм . Конкретная точность обработки зависит от размера и материала детали.

В2: Как выбрать между фрезерованием с ЧПУ и 3D-печатью?

Если от детали требуются высокая прочность, точность и превосходное качество поверхности, фрезерная обработка с ЧПУ является лучшим выбором. Если деталь должна иметь сложную внутреннюю структуру, быстрое прототипирование или низкую прочность, можно выбрать 3D-печать.

В3: Детали какого максимального размера вы можете обработать?

Ходы обрабатывающих центров JS Precision варьируются, а диаметр обрабатываемых деталей может превышать 1500 мм . Пожалуйста, предоставьте чертежи, чтобы мы могли дать точный ответ о размерах.

В4: Сколько времени обычно проходит от момента получения предложения до поставки?

Простые детали, такие как алюминиевые блоки, поставляются в течение 2–3 дней после получения коммерческого предложения. Изготовление относительно сложных проектов, например, импеллеров из титанового сплава, занимает 1–2 недели. Точная дата поставки будет указана в коммерческом предложении.

В5: Какой материал лучше всего подходит для фрезерной обработки на станке с ЧПУ: алюминий или сталь?

Алюминий легко обрабатывается и имеет низкую стоимость, что позволяет использовать его для деталей с низкими требованиями к прочности. Сталь обладает высокой прочностью, но её обработка занимает больше времени, а оснастка стоит дороже. Выбор подходящего материала зависит от вашего сценария применения .

В6: Предоставляете ли вы услуги по сборке?

Да, JS Precision предоставляет комплексные услуги: от механической обработки и обработки поверхности до окончательной сборки ваших деталей. Мы гарантируем, что общее качество после сборки будет соответствовать вашим требованиям.

В7: Как снизить затраты на обработку на станках с ЧПУ?

Наша услуга DFM поможет вам эффективно снизить затраты за счет оптимизации конструкции путем уменьшения глубины полости и унификации радиуса скругления, выбора подходящих материалов и смягчения некритических допусков.

В8: Помимо фрезерования, какие еще услуги по обработке вы предоставляете?

Помимо фрезерной обработки с ЧПУ, спектр услуг в портфолио JS Precision включает токарную обработку, резку проволокой и лазерную резку, которые могут удовлетворить большинство ваших потребностей в прецизионном производстве.

Краткое содержание

Фрезерная обработка с ЧПУ — это своего рода «волшебная рука» в прецизионном производстве, которая преобразует виртуальные цифровые чертежи в высокоточные и высококачественные детали, обработанные с помощью фрезерного станка с ЧПУ . Станок с лёгкостью справляется с любой задачей: от обработки сложных криволинейных поверхностей до изготовления фитингов с жёсткими допусками.

Опираясь на 12-летний опыт, полный парк оборудования и индивидуальные решения, компания JS Precision помогает клиентам преодолевать трудности механической обработки, ускорять производство и сокращать расходы.

Ваш дизайн заслуживает того, чтобы быть воплощенным в совершенстве.

Загрузите файл 3D-модели прямо сейчас на онлайн-платформу расчета стоимости JS Precision и получите подробную смету с бесплатной консультацией DFM в течение нескольких часов.Пусть точность расширит ваши творческие возможности!