Прецизионная токарная обработка деталей на станках с ЧПУ: определение, качество, точность и процесс | JS Precision

Детали, изготовленные на станках с ЧПУ для прецизионной токарной обработки, являются основой современного прецизионного производства. От прецизионных валов для малоинвазивных хирургических инструментов до критически важных сердечников клапанов в аэрокосмических гидравлических системах — детали, изготовленные на станках с ЧПУ для прецизионной токарной обработки, помогают современной промышленности надежно работать, используя точность на уровне микронов.

Только глубокое понимание каждой детали процесса токарной обработки с ЧПУ может гарантировать конечное высочайшее качество, поскольку округлость, цилиндричность и чистота поверхности каждой детали напрямую влияют на производительность всей системы.

Объединяя в себе многолетний практический опыт обслуживания более 500 клиентов в более чем 20 отраслях , это руководство призвано помочь вам систематически овладеть ключевыми знаниями в области прецизионной токарной обработки деталей на станках с ЧПУ и решить практические производственные задачи.

Краткое изложение основных ответов

Ваш производственный партнер: полное понимание возможностей услуг по обработке на станках с ЧПУ от JS Precision

Более 15 лет опыта в практической токарной обработке с ЧПУ дают компании JS Precision уверенность в работе с более чем 500 клиентами в более чем 20 отраслях, таких как медицинская, аэрокосмическая, автомобильная и оптическая промышленность.

Мы изготовили 10 000 прецизионных валов для медицинской компании с процентом годности 99,8%. Кроме того, мы обрабатывали детали из жаропрочных сплавов для клиентов аэрокосмической отрасли с допусками ±0,001 мм.

Кроме того, мы знакомы с процессом токарной обработки на станках с ЧПУ для более чем 30 типов стали, титановых сплавов и конструкционных пластиков, а данные об их производительности обработки могут быть перекрестно проверены с помощью базы данных материалов селектора CES в Granta Design, что гарантирует научный характер оптимизации процесса.

В руководстве обобщен многолетний опыт реализации проектов и накопленные технические знания, а также приведены реальные примеры по каждому пункту, поэтому вы можете полностью доверять ему при решении ваших задач в области прецизионной токарной обработки деталей с ЧПУ.

Хотите быстро ознакомиться с нашими услугами? Подайте заявку на «Руководство по возможностям услуг прецизионной токарной обработки с ЧПУ JS», и вы получите более 20 примеров из практики в отрасли, а также параметры оборудования.

Где в современном производстве критически важны прецизионные токарные детали с ЧПУ?

Поняв возможности JS Precision, вы можете задаться вопросом: какую роль прецизионная токарная обработка с ЧПУ играет в современном производстве? Фактически, она практически незаменима при производстве высокоточных деталей. Ниже я объясню её в трёх аспектах: определение, применение и преимущества.

Основное определение и характеристики процесса

Существенное различие между прецизионной и обычной точением заключается в уровне точности и контроле процесса.

Детали, обработанные на прецизионных токарных станках с ЧПУ, могут достигать допуска ±0,001 мм и шероховатости поверхности Ra 0,2 мкм, в то время как допуски при обычной токарной обработке в основном превышают ±0,05 мм, а шероховатость поверхности Ra1,6 мкм.

Прецизионная токарная обработка использует температурную компенсацию в реальном времени, управление SPC и специальные инструменты, в то время как традиционная токарная обработка делает акцент на эффективности, независимо от контроля процесса. Именно это различие позволяет прецизионным токарным станкам с ЧПУ достигать высокой точности.

Основные сценарии применения

• Медицинские изделия: производство имплантатов и хирургических инструментов, требующих биосовместимости и допусков в пределах ±0,003 мм.
• Авиационно-космическая промышленность: для обработки валов турбин двигателей и других деталей с использованием титанового сплава/высокотемпературного сплава для обеспечения стабильности в сверхэкстремальных условиях.
• Автомобильная промышленность: производство деталей систем впрыска топлива с допусками в пределах ±0,005 мм для гарантированно точного впрыска топлива.
• Оптическое оборудование: производство оправ и креплений объективов; для обеспечения точности изображения допуски формы и положения должны быть в пределах ±0,002 мм.

Анализ преимуществ производительности

Преимущества прецизионной токарной обработки деталей с ЧПУ значительны:

• Высокая точность и возможность прямой сборки, что сокращает последующую обработку.
• Превосходное качество поверхности позволяет исключить процесс полировки, сократить расходы, а также уменьшить адгезию бактерий к медицинским деталям.
• Хорошая взаимозаменяемость гарантирует унифицированность деталей массового производства и повышает качество и эффективность конечной продукции.

Рисунок 1: Прецизионная токарная обработка позволяет изготавливать детали с непревзойденной точностью и крайне малыми допусками, что позволяет получать высококачественные компоненты, подходящие для высокопроизводительных применений.

Какие факторы определяют стабильность процесса токарной обработки с ЧПУ?

Поскольку качество детали, изготовленной методом прецизионной токарной обработки с ЧПУ, зависит от стабильности процесса обработки, что же определяет стабильность в процессе токарной обработки с ЧПУ? Эти три фактора напрямую влияют на точность конечной детали, и я расскажу вам об этом подробнее.

Фундамент жесткости оборудования

Стабильность процесса токарной обработки с ЧПУ зависит от базовой конструкции станка, системы направляющих и точности шпинделя.

Станок оснащен чугунной станиной для снижения вибрации, система направляющих спроектирована с линейными направляющими для гарантированно точного позиционирования, а точность шпинделя контролируется в пределах 0,0005 мм, чтобы избежать биения шпинделя, вызывающего размерные отклонения деталей.

Оптимизация системы инструментов

Балансировка держателей инструмента, геометрия и технологии покрытия отвечают за повышение стабильности реза.

Балансировка державки инструмента соответствует уровню G2.5, что позволяет избежать высокоскоростной вибрации. Геометрия инструмента разработана с учётом свойств материала, например, положительный передний угол в нержавеющей стали снижает сопротивление. Твёрдое покрытие, такое как TiAlN, повышает износостойкость инструмента и снижает погрешности обработки, вызванные износом.

Наука о параметрах процесса

Необходимо оптимизировать параметры резки в соответствии с характеристиками материала и подавить вибрацию.

Для алюминиевых сплавов параметры резания находятся в диапазоне 2000–5000 об/мин с подачей 0,02–0,05 мм/об, а для стальных материалов снижаются до 500–1500 об/мин. Для подавления вибраций и обеспечения стабильности процесса токарной обработки на станках с ЧПУ осуществляется установка демпфирующих устройств и регулировка усилия зажима.

Рисунок 2: Настройка прецизионной токарной обработки, включая черновые, получистовые и чистовые операции.

Какие отрасли промышленности предъявляют самые высокие требования к услугам прецизионной токарной обработки с ЧПУ?

Спрос на прецизионную токарную обработку с ЧПУ варьируется в зависимости от отрасли. В некоторых отраслях требования особенно высоки, поскольку эксплуатационные характеристики деталей в этих отраслях напрямую влияют на безопасность и основные функциональные возможности изделия. Ниже приведены некоторые конкретные примеры:

Медицинские приборы

Требования к точности токарной обработки на станках с ЧПУ в медицинской промышленности очень строгие. Имплантаты и хирургические инструменты должны обладать высокой биосовместимостью, поэтому обычно используются нержавеющая сталь марки 316L или титановый сплав. Для безопасного использования поверхность не должна иметь трещин и заусенцев.

Аэрокосмические приложения

Материалы и надежность — ключевые аспекты токарной обработки с ЧПУ в аэрокосмической промышленности. Многие детали изготавливаются из жаропрочных сплавов, титановых сплавов и других тугоплавких материалов, требующих стабильной работы в экстремально суровых условиях. Поэтому каждая деталь должна проходить тщательные испытания во избежание несчастных случаев, вызванных проблемами качества.

Оптика и прецизионные приборы

В оптической промышленности и производстве прецизионных приборов предъявляются чрезвычайно высокие требования к геометрическим допускам прецизионной токарной обработки с ЧПУ. Например, оправы и крепления объективов должны соответствовать допускам формы и положения в пределах ±0,002 мм , а шероховатость их поверхности должна достигать Ra0,1 мкм, чтобы не влиять на отражение или преломление света.

Как точно контролируется шероховатость поверхности прецизионных токарных деталей?

Шероховатость поверхности прецизионных токарных деталей имеет большое значение для оценки качества изделия, особенно в медицинской и оптической промышленности. Как же обеспечить её точный контроль? Эти три аспекта являются основными методами.

Оптимизация параметров резки

Такие факторы, как скорость вращения шпинделя, скорость подачи и глубина резания, влияют на шероховатость поверхности: более высокие скорости вращения связаны с более гладкими поверхностями.

Например, шероховатость поверхности Ra0,2 мкм достигается при обработке алюминиевых сплавов со скоростью 5000 об/мин. Чем меньше подача, тем мельче будет текстура поверхности. Глубину резания следует выбирать в зависимости от материала (для твёрдой стали 0,1–0,3 мм).

Применение инструментальных технологий

Геометрия и обработка кромок прецизионных токарных пластин определяют качество поверхности. Передний угол 5–15° и задний угол 6–12° снижают силы резания. Притупление или хонингование кромок (радиусом 0,01–0,03 мм) позволяет избежать образования чрезмерно острых кромок, царапающих поверхность детали.

Стратегии охлаждения и смазки

Применяются различные методы охлаждения, влияющие на целостность поверхности и размерную стабильность . Эмульсии используются для охлаждения деталей из обычной стали, чтобы уменьшить тепловую деформацию, масляный туман используется для охлаждения нержавеющей стали, чтобы предотвратить застревание инструмента, а специальное охлаждающее масло для жаропрочных сплавов предотвращает окисление и растрескивание поверхности.

Существуют ли требования к шероховатости поверхности для некоторых прецизионных токарных деталей ? Например, если вам нужно получить Ra менее 0,2 мкм, вы можете легко скачать «Руководство по стандарту контроля качества поверхности», в котором подробно описаны методы испытаний и процедуры приёмки. Если вы хотите проверить эффективность нашего контроля поверхности, вы можете сначала заказать от 1 до 5 образцов, и мы предоставим вам бесплатный тест шероховатости поверхности с отчётом.

Рисунок 3: Геометрический угол прецизионного режущего лезвия определяет качество поверхности.

Какие существуют различия в процессах прецизионной токарной обработки различных марок стали?

Свойства различных марок стали существенно различаются, поэтому и методы прецизионной токарной обработки стальных деталей существенно различаются. Только изменение технологического процесса в зависимости от марки стали позволяет гарантировать точность деталей. Ниже я подробно объясню это, опираясь на таблицу.

Серия Нержавеющая сталь:

При обработке аустенитной нержавеющей стали (304, 316L) следует использовать инструмент из быстрорежущей стали для повышения скорости резания и снижения наклепа, а при обработке мартенситной нержавеющей стали (410, 420) следует снизить подачу во избежание поломки инструмента. Дисперсионно-твердеющую нержавеющую сталь (17-4PH) необходимо состарить после обработки с учетом припуска на деформацию в процессе обработки.

Легированная конструкционная сталь:

При выборе параметров обработки легированной конструкционной стали, такой как 45CrNiMoVA, необходимо учитывать степень упрочнения . Соответственно, в зонах обработки используются низкие скорости и подачи, а из-за высокой силы резания требуется использование высокопрочного твердосплавного инструмента.

Обработка инструментальной стали:

Для инструментальной стали, такой как T10 и Cr12MoV, используйте инструменты из кубического нитрида бора с низкой скоростью и большой глубиной резания, одновременно улучшая охлаждение, используя специальное охлаждающее масло, чтобы избежать поломки инструмента или окисления деталей.

Нужна обработка определённых марок стали? Например, для нержавеющей стали 316L и инструментальной стали Cr12MoV доступна бесплатная «Таблица параметров процесса прецизионной токарной обработки стальных деталей » для выбора инструмента и систем охлаждения. Если вы не уверены, какую сталь выбрать, просто объясните, для чего предназначена деталь, и мы предложим вам подходящие марки стали и рассчитаем стоимость обработки.

Как оценить технические возможности поставщиков услуг токарной обработки с ЧПУ?

Очень важно выбрать надёжного поставщика услуг токарной обработки с ЧПУ. Как оценить его технические возможности? Следующие три параметра помогут вам сделать верный выбор.

Возможности оборудования

В первую очередь, точность шпинделя, точность позиционирования и повторяемость имеют решающее значение. Поставщик высококачественных услуг может обеспечить точность шпинделя станка ≤0,0005 мм, точность позиционирования ±0,001 мм и повторяемость ±0,0005 мм. Они оснащены КИМ, оптическими компараторами и другим необходимым контрольным оборудованием для обеспечения высочайшей точности контроля качества деталей.

Уровень технической команды

Разные уровни опыта инженеров-технологов, навыки программирования и способности к решению проблем очень важны. Опытные инженеры могут быстро разрабатывать технологические схемы, а команда программистов — эффективные программы обработки, а также они способны быстро находить причины и корректировать параметры для устранения проблем.

Система обеспечения качества

Проверьте конфигурацию контрольного оборудования, процесс контроля качества и документооборот. Надёжный поставщик услуг включает в себя контроль первой детали, контроль процесса и окончательный контроль. Он также полностью регистрирует параметры обработки и данные контроля для удобства отслеживания.

Как сохранить точность при мелкосерийном токарном производстве с ЧПУ на заказ?

При изготовлении небольших партий токарных станков с ЧПУ на заказ сложно добиться одновременно точности и эффективности. Как этого добиться? Эти три показателя эффективно гарантируют как точность, так и эффективность.

Гарантия стабильности процесса:

Мелкосерийное производство требует особого контроля инструментов, параметров и технологических процессов. Для каждой партии деталей заранее подготавливается специальная оснастка, чтобы избежать путаницы. Параметры корректируются путём пробных резов, а контроль осуществляется путём отбора проб в процессе производства, чтобы исключить брак партии.

Механизм быстрого реагирования:

Эффективный переход от заказа к проектированию процесса крайне важен. Мы отвечаем на каждый заказ в течение 24 часов и предоставляем технологические решения в течение 48 часов. Мы тесно сотрудничаем с клиентами и согласовываем чертежи и технические требования в кратчайшие сроки, чтобы избежать задержек.

Гарантия постоянства качества:

Внедряются строгие процедуры первичной проверки, контроля в процессе производства и окончательной проверки. Массовое производство начинается после прохождения контроля первым изделием. Случайная выборка на протяжении всего процесса и окончательная 100%-ная проверка гарантируют стабильное качество каждой детали.

Вам нужна небольшая партия токарной обработки с ЧПУ ? Например, от 10 до 500 штук. Сообщите нам требования к заказу и получите наше быстрое коммерческое предложение и план производственного цикла в течение 48 часов. Если при изготовлении небольших партий возникнут какие-либо несоответствия в точности, не рискуйте: сначала изготовьте 3–5 образцов по индивидуальному заказу для проверки. Только после прохождения проверки мы подтвердим серийное производство.

Обзор реальных случаев: достижение показателя успешности 99,8% для 10 000 медицинских инструментов

Обсудив так много теории, я воспользуюсь реальным случаем, чтобы сделать ваше понимание преимуществ JS Precision в производстве прецизионных токарных деталей с ЧПУ более наглядным.

Проблемы клиентов

Некоему производителю медицинских изделий необходимо изготовить партию прецизионных валов хирургических инструментов из нержавеющей стали марки 316L (соответствующей требованиям биосовместимости) с допуском диаметра ± 0,003 мм , шероховатостью поверхности Ra0,2 мкм и 100% прохождением функциональных испытаний (включая испытания на вращательную гибкость и герметичность).

Размер партии составляет 10 000 штук, а срок поставки — всего 3 недели . Ранее заказчик уже обращался к нескольким производителям, но из-за неточности в заказе требовалось внести множество доработок. План запуска продукта был отложен.

Наше техническое решение

Чтобы решить проблему заказчика, мы сначала оптимизировали параметры процесса токарной обработки с ЧПУ: скорость шпинделя была установлена на 3000 об/мин, скорость подачи 0,01 мм/об и глубина резания 0,1 мм, чтобы избежать наклепа, который может повлиять на точность.

Чтобы гарантировать, что шероховатость поверхности будет соответствовать требованиям, мы использовали специальный алмазный инструмент с радиусом режущей кромки 0,02 мм.

При этом производилась полная температурная компенсация процесса , и температура окружающей среды в цехе отображалась каждые 2 часа. В соответствии с изменением температуры были скорректированы параметры станка, чтобы избежать тепловой деформации.

Наконец, была создана система статистического контроля процесса, в рамках которой 50 изделий были отобраны и проверены с помощью координатно-измерительной машины для быстрого обнаружения и устранения отклонений.

Успешные данные

В этой партии из 10 000 единиц соответствие размерам достигло 99,9% , соответствие шероховатости поверхности – 99,8%, процент успешного прохождения функциональных испытаний – 100%, а количество жалоб клиентов снизилось до нуля. Более того, мы завершили поставку на два дня раньше срока, что помогло клиенту без проблем реализовать план по запуску производства хирургических инструментов.

Клиент заключил с нами долгосрочное соглашение о сотрудничестве, доверив все производство своих прецизионных валов компании JS Precision.

Рисунок 4: Вал медицинского прибора

Как начать свой проект с профессиональными услугами токарной обработки с ЧПУ?

Итак, имея столь глубокие познания, как начать сотрудничество с профессиональным поставщиком услуг токарной обработки с ЧПУ, если вы хотите начать проект? Эти три шага помогут вам плавно продвигать проект:

Четкие технические требования

Пожалуйста, предоставьте готовые чертежи (как 2D, так и 3D), а также технические требования к допускам и качеству поверхности. Также необходимо чётко указать стандарты качества ISO 13485 и план поставки. Чёткие требования позволяют поставщикам услуг быстро понять проект и избежать возможных последующих изменений.

Разработка технологических решений

На основе характеристик деталей поставщик услуг разработает предложения по планированию и оптимизации процесса.

На примере JS Precision компания анализирует сложность детали и свойства материалов, чтобы разработать комплексное решение для выбора инструмента, настройки параметров и методов контроля. Компания также предложит варианты снижения затрат и повышения эффективности за счёт упрощения конструкции или адаптации материалов.

Гарантия реализации проекта

Поставщик услуг должен разработать стандартный процесс для полного контроля качества и управления графиком производства. Отчеты о ходе работ должны предоставляться регулярно в процессе производства, например, по завершении каждых 20% работ. Необходимо проводить контроль первой детали, промежуточный контроль и окончательный контроль. После поставки необходимо предоставить полный отчет о качестве и данные контроля.

Если вы все еще уточняете свои потребности, например, совершенствуете чертежи и определяете стандарты качества, запишитесь на бесплатную индивидуальную техническую консультацию прямо сейчас, которая поможет вам прояснить ваши требования и завершить детали.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какой типичный допуск можно достичь при прецизионной токарной обработке с ЧПУ?

Общий допуск на диаметр составляет ±0,005 мм. В случаях, требующих высокой точности, допускается допуск ±0,001 мм в зависимости от характеристик детали и материалов, использованных при её изготовлении.

В2: Как вы обеспечиваете единообразие при массовом производстве токарных деталей?

Мы обеспечиваем единообразие партий токарных деталей с помощью статистического контроля процесса, автоматической системы компенсации, регулярной калибровки оборудования и стандартизированных операций.

В3: Чем отличается прецизионная токарная обработка от обычной токарная обработка?

Прецизионная токарная обработка ориентирована на микронные допуски , превосходное качество поверхности и строгий контроль процесса. В отличие от неё, традиционная токарная обработка ориентирована на более высокую эффективность обработки при более низких требованиях к точности.

В4: Каковы сроки выполнения индивидуальных проектов по прецизионной токарной обработке?

Обычно изготовление прототипа занимает 3–7 дней , а для небольших партий — около 2–3 недель, в зависимости от сложности детали и текущей загрузки производства.

В5: Как вы измеряете и проверяете точность токарных деталей?

Прецизионные токарные детали проходят всестороннюю проверку и контроль с помощью координатно-измерительной машины , оптического компаратора, измерителя шероховатости, а также специальных приспособлений.

В6: Можете ли вы обрабатывать как прототипы, так и производственные партии?

Да, мы предоставляем полный спектр услуг — от изготовления единичных прототипов до массового производства, выполняя индивидуальные требования к токарной обработке с ЧПУ на разных этапах.

В7: Какие сертификаты качества у вас есть?

Мы сертифицированы по системе менеджмента качества ISO 9001:2015 и системе менеджмента качества медицинских изделий ISO 13485 , что гарантирует соответствие наших услуг установленным требованиям.

В8: Что отличает ваши услуги по точной токарной обработке от услуг конкурентов?

Благодаря использованию современного оборудования, глубоким знаниям технологических процессов и строгому контролю качества наши технологически передовые решения в области прецизионной токарной обработки с ЧПУ характеризуются более высоким соотношением цены и производительности .

Краткое содержание

В прецизионном производстве каждое улучшение на уровне микрона может стать ключом к прорыву в производительности продукта. Помимо тестирования возможностей оборудования, прецизионные токарные детали с ЧПУ отражают глубину технологического процесса и приверженность производителя качеству .

Благодаря комплексной системе токарной обработки с ЧПУ, профессиональной технологии прецизионной токарной обработки стальных деталей и строгому контролю качества компания JS Precision может помочь вам решить целый ряд задач — от оптимизации процесса до массового производства, эффективно и надежно удовлетворяя ваши потребности в высокоточных деталях.

Выбор правильных услуг токарной обработки с ЧПУ — это надежная гарантия успеха вашего проекта.

Начните свой проект по точной токарной обработке прямо сейчас!

→ Загрузите чертежи деталей для профессионального анализа процесса и точных расценок

→ Свяжитесь с нашими специалистами по токарной обработке для получения индивидуальных технических решений