Прецизионная фрезерная обработка с ЧПУ: все, что вам нужно знать | JS Precision

Прецизионное фрезерование с ЧПУ — ключевая технология, незаменимая во многих производственных проектах. Оно работает подобно неутомимому цифровому скульптору, формируя цельные металлические блоки, конструкционные пластики или композитные материалы любой сложной формы с точностью до микрона.

Однако на практике многие ошибаются из-за недостатка понимания: например, первая партия деталей заказчика автозапчастей не соответствовала стандартам точности из-за неправильного выбора фрезерного станка с ЧПУ, что привело к задержке опытного производства всего автомобиля; другая команда стартапа потратила много времени, не зная, следует ли использовать мини-фрезерный станок с ЧПУ или промышленное оборудование.

Я подготовил это руководство, чтобы помочь вам избежать подобных трудностей, и познакомить вас с тонкостями высокоточной фрезерной обработки с ЧПУ, чтобы вы могли быстро усвоить основные знания по вашему проекту и эффективно продвигать производственные процессы.

Краткое изложение основных ответов

Зачем обращаться к этому руководству? Основные принципы JS Precision

Прежде всего, чтобы завоевать ваше доверие к этому руководству, позвольте мне немного рассказать о преимуществах JS Precision. Ведь писать практичный контент может только команда с богатым практическим опытом.

За последнее десятилетие мы оказали услуги по прецизионной фрезерной обработке на станках с ЧПУ более 5000 клиентам по всему миру, в том числе для производства стентов для аэрокосмической отрасли, медицинских хирургических инструментов, прецизионных автомобильных компонентов и многого другого. Ежегодно мы выполняем более 20 000 индивидуальных заказов .

В прошлом году для заказчика, производящего медицинские изделия, мы обработали детали малоинвазивных хирургических инструментов. Благодаря высокоточному фрезерованию с ЧПУ допуск достигал 0,003 мм , что помогло их продукции успешно получить сертификацию FDA.

Мы обладаем опытом обработки более 15 видов металлических материалов , включая алюминиевые и титановые сплавы, а также нержавеющую сталь. Мы выполнили высокоточную фрезерную обработку деталей на станках с ЧПУ с допуском ±0,008 мм для компании-спутника и наладили стабильное серийное производство тонкостенных деталей толщиной 0,5 мм для медицинских клиентов. Суммарный процент брака поставленных тонкостенных деталей составил менее 0,1%.

Это не книга теорий, а выжимка из нашего опыта решения множества проблем клиентов, что позволит вам избежать обходных путей.

Если вам нужны надежные услуги прецизионной фрезерной обработки с ЧПУ, JS Precision — одна из опытных компаний, к которой стоит обратиться. Вам нужно всего лишь предоставить модель детали, и мы быстро предложим решение и смету для ускорения вашего проекта.

Что такое прецизионное фрезерование с ЧПУ? Глубокое понимание основных концепций и принципов работы

Рассмотрев информацию о достоверности руководства, давайте подробно рассмотрим суть прецизионного фрезерования с ЧПУ, чтобы вы могли сделать правильный выбор для своих проектов. Прецизионное фрезерование с ЧПУ — это важнейшая область стремления к высокой точности в технологии ЧПУ-фрезерования, от которой во многом зависит стабильность результатов обработки.

Основное определение

Прецизионное фрезерование с ЧПУ — это производственный процесс, в котором числовое программное управление позволяет высокоскоростному вращающемуся режущему инструменту снимать материал с заготовки по многокоординатной траектории с различной точностью. Этот метод позволяет обрабатывать металлические и неметаллические заготовки, получая детали, соответствующие строгим требованиям к допускам , и является незаменимой технологией в современном производстве.

Ключевые термины

1. Многоосная связь:

Фрезерные станки с ЧПУ с различным количеством осей имеют совершенно разные сценарии применения, как показано в таблице ниже:

2. Рабочий процесс CAD/CAM:

Весь процесс начинается с предоставления вами цифровой 3D-модели. Наши инженеры сначала оптимизируют конструкцию с помощью CAD-систем (например, корректируют ненужные элементы), затем преобразуют модель в машиночитаемый G-код с помощью CAM-системы и, наконец, импортируют G-код в систему ЧПУ для управления фрезерным станком с ЧПУ и завершения обработки.

3. Точность и допуск:

В высокоточной обработке на станках с ЧПУ точность «микронного уровня» — это практическое требование, а не просто рекламный лозунг. Например, при обработке деталей для аэрокосмической промышленности часто требуется контролировать допуски в пределах ±0,005 мм. Для достижения этого требуются высокоточные станки, высококачественные твердосплавные режущие инструменты и измерения на станке в режиме реального времени для исправления ошибок.

Обзор принципа работы

Точность фрезерования с ЧПУ зависит от того, насколько хорошо слаженно работают его компоненты:

• Станина станка образует основание, снижающее воздействие вибрации на обработку.
• Направляющие направляют движение рабочего стола и шпинделя, обеспечивая точную траекторию.
• Шпиндель заставляет инструмент вращаться с высокой скоростью ( до 10000 об/мин ), обеспечивая резку материала.
• Инструментальный магазин автоматически меняет различные инструменты для удовлетворения потребностей многопроцессной обработки.
• Система ЧПУ — это «мозг» , который управляет всеми остальными компонентами станка, направляя каждый рез для достижения требуемой точности.

Рисунок 1: Фрезерный станок с ЧПУ вводит режущий инструмент в неподвижную заготовку, автоматически продвигая инструмент через материал по мере его вращения.

Как выбрать правильный прецизионный фрезерный станок с ЧПУ для вашего проекта? Подробное сравнение брендов и технологий

Многие, разобравшись в принципах прецизионного фрезерования с ЧПУ, не знают, как выбрать прецизионный фрезерный станок с ЧПУ. На самом деле, всё очень просто: сначала нужно определиться с требованиями вашего проекта, а затем, учитывая особенности станков разных марок, принять решение.

Ландшафт бренда и позиционирование

Эти преимущества различаются для брендов в разных регионах, как показано в таблице ниже:

Точный выбор JS

Мы не используем оборудование какой-либо одной марки, а используем смешанную конфигурацию в соответствии с требованиями к обработке производственной линии.

Например, при обработке высокоточных деталей на станках с ЧПУ, таких как кронштейны для аэрокосмической техники, используется 5-координатное оборудование немецкой компании DMG MORI, а небольшие и средние партии деталей общего назначения комбинируются и обрабатываются на отечественном оборудовании, отличающемся высокой производительностью и низкой стоимостью.

Такая конфигурация обеспечивает точность, контролируемые производственные затраты и предоставляет заказчикам более конкурентоспособные решения.

Если вы не уверены, какой прецизионный фрезерный станок с ЧПУ лучше всего подойдет для вашего проекта, JS Precision может порекомендовать решения, основанные на требуемой точности детали, размере партии и бюджете, чтобы помочь вам избежать ошибок при выборе оборудования.

Промышленный или настольный станок: когда имеет смысл использовать мини-фрезерный станок с ЧПУ?

Многие, похоже, оказываются в тупике, выбирая между промышленным фрезерным станком с ЧПУ и мини-фрезерным станком с ЧПУ. Дело в том, что ни один из них не превосходит другой по своей сути, они просто подходят для разных сценариев применения. Вам нужно будет сделать выбор, исходя из требований конкретного проекта.

Анализ принципиальных различий

1.Жесткость, мощность и точность:

Помимо жестких и тяжелых станин, промышленные фрезерные станки с ЧПУ обладают высокой мощностью — более 10 кВт для большинства станков, что позволяет им выполнять высокоинтенсивную резку с точностью ±0,005 мм и поддерживать круглосуточное непрерывное производство.

Мини-фрезерные станки с ЧПУ обладают низкой жёсткостью и мощностью, обычно менее 2 кВт, а точность составляет около ±0,05 мм. Они могут обрабатывать только мягкие материалы, включая пластик и мягкий алюминий, и не могут работать длительное время с высокой интенсивностью.

2. Программное обеспечение и системы управления:

В промышленных станках, таких как FANUC 31i, используются полнофункциональные системы ЧПУ, поддерживающие сложные многокоординатные команды и внутримашинные измерения. В настольных станках, напротив, используются преимущественно упрощённые системы с весьма ограниченной функциональностью, позволяющие выполнять лишь простые операции обработки.

3. Автоматизация и интеграция:

Промышленный станок интегрирует автоматизированный механизм загрузки/выгрузки, который может стать частью линии, в то время как в настольных устройствах загрузка и выгрузка в основном должны выполняться вручную, и масштабная автоматизация этих устройств невозможна.

Стратегия мудрого выбора

Если вы преподаете в образовательном учреждении, самостоятельно изготавливаете мелкие детали или вам необходимо быстро изготовить прототипы из мягких материалов, то мини-фрезерный станок с ЧПУ станет для вас хорошим вариантом: низкая стоимость и гибкость в эксплуатации.

Однако когда детали изготовлены из высокопрочных металлов и требуется высокая точность в пределах ±0,02 мм или требуется долговременная стабильность производства конечных деталей, только прецизионный фрезерный станок с ЧПУ промышленного класса сможет обеспечить стабильное качество деталей и эффективность производства.

Если вам нужен мини-фрезерный станок с ЧПУ для создания прототипов или промышленный фрезерный станок с ЧПУ для массового производства, компания JS Precision готова предоставить соответствующие услуги. Вам нужно лишь указать ваши требования, и мы разработаем подходящее решение.

Покоряя небеса: как высокоточное фрезерование с ЧПУ формирует будущее аэрокосмической отрасли?

Прецизионное фрезерование с ЧПУ широко применяется во многих отраслях промышленности, но его настоящая ценность проявилась в аэрокосмической отрасли. Требования к точности и прочности в этой отрасли очень высоки. Полностью удовлетворяя этим требованиям, высокоточное фрезерование с ЧПУ стало ключевой технологией, стимулирующей развитие отрасли.

1. Конструктивные элементы планера:

Пролёты, стрингеры и шпангоуты являются основными несущими элементами самолётов и спутников. Традиционные методы производства не позволяют обеспечить баланс прочности и веса.

Мы используем высокоточную фрезерную обработку на станке с ЧПУ, чтобы «вырезать» деталь из цельной заготовки из алюминиевого или титанового сплава, удаляя только ненужный материал и оставляя разумную несущую конструкцию для достижения наивысшего соотношения прочности к массе, что позволяет самолету летать легче и безопаснее.

2. Компоненты ядра двигателя:

Лопатки, лопаточные диски и детали камеры сгорания должны работать в условиях высоких температур и давлений, поэтому могут использоваться только суперсплавы на основе никеля.

Такие материалы обрабатываются на высокожёстких 5-координатных фрезерных станках с ЧПУ инструментами из кубического нитрида бора (CBN) с использованием специально разработанных оптимальных параметров резания, позволяющих избежать износа инструмента. Прецизионное фрезерование с ЧПУ идеально решает эти задачи.

3. Авионика и системы управления:

Несмотря на небольшие размеры, кронштейны и корпуса должны сохранять стабильность размеров в экстремальных условиях, таких как низкие температуры и вибрация. Мы используем высокоточную фрезерную обработку с ЧПУ для контроля допусков в пределах ±0,01 мм, гарантируя, что эти детали не повлияют на работу авионики.

Помимо обработки:

Компания JS Precision делает больше в области фрезерования с ЧПУ , чем просто детали машин, она фактически предлагает комплексные решения, от сертификации материалов (предоставление отчетов по стандартам аэрокосмической отрасли) до неразрушающего контроля, включая рентгеновское излучение для обнаружения внутренних дефектов, чтобы гарантировать, что детали полностью соответствуют строгим требованиям своей отрасли.

Если вы используете фрезерные станки с ЧПУ для аэрокосмической промышленности, JS Precision может взять на себя весь спектр услуг: от выбора материала до проверки деталей на соответствие стандартам. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше.

Рисунок 2: Аэрокосмическая промышленность в значительной степени опирается на прецизионное фрезерование с ЧПУ для производства высокоточных компонентов, необходимых для безопасности и производительности самолетов и космических аппаратов.

Раскрытие творческих возможностей: как фрезерование на станках с ЧПУ позволяет обрабатывать изделия сложной геометрии?

Многим клиентам требуются детали со сложной геометрией, и с помощью индивидуального фрезерования с ЧПУ эти креативные проекты можно легко воплотить в жизнь, полагаясь на специализированные технологии и совместное проектирование для воплощения сложных деталей из чертежей в реальность.

Технологическая основа достижения сложности

1. Технология многокоординатной обработки: основные технологии включают 5-координатное соединение, позволяющее инструменту подходить к заготовке с любого направления без многократного зажима. Обработка таких элементов, как поднутрения, глубокие полости и непрерывные криволинейные поверхности, может быть выполнена за одну операцию, что позволяет избежать ошибок зажима и повысить эффективность.

2. Высокоскоростное фрезерование: благодаря использованию высоких скоростей (более 10 000 об/мин), быстрой подачи и малой глубины резания сокращается время контакта инструмента с заготовкой, снижаются усилия резания и достигается высокая эффективность при высоком качестве поверхности (шероховатость может быть менее Ra0,8 мкм).

3. Специальные инструменты и стратегии: применение конических фрез при обработке глубоких полостей и использование круговой дуговой фрезы для очистки основания позволяет оптимизировать траекторию инструмента (например, применение винтового входа без удара) повышает точность и эффективность обработки.

Совместный дизайн JS Precision

Наши услуги по фрезерной обработке на станках с ЧПУ на заказ включаются уже на этапе проектирования. После предоставления вами модели инженеры проведут DFM-анализ: например, если полость детали слишком глубокая, они предложат скорректировать глубину, чтобы избежать вибрации инструмента, а если элемент слишком мелкий, они предложат увеличить размер для обеспечения возможности обработки.

Это повышает технологичность и снижает затраты, сокращая при этом время цикла и гарантируя функциональность.

Рисунок 3: Оси станка для вертикальных обрабатывающих центров (VMC) и горизонтальных обрабатывающих центров (HMC).

Пример использования: от 8 деталей до 1 – на 60% легче кронштейна для аэрокосмической техники за 3 недели

Рассмотрев множество технологий, позвольте мне привести пример, чтобы наглядно помочь вам понять ценность индивидуального фрезерования с ЧПУ и высокоточного фрезерования с ЧПУ на примере реального случая:

Это случай клиента, производителя спутников, с которым мы сотрудничаем. Клиент — всемирно известная аэрокосмическая компания, и кронштейн, используемый в этом сотрудничестве, предназначен для системы управления ориентацией спутника связи на низкой околоземной орбите.

Проблемы, с которыми пришлось столкнуться

Заказчику требовалась структурная опора для системы ориентации спутника. Первоначальная конструкция, состоявшая из восьми обработанных алюминиевых деталей, имела три основные проблемы:

• Вес спутника составляет 1,2 кг, что не соответствует требованиям к лёгким спутникам. Стоимость запуска увеличится на 15 000 долларов за каждый дополнительный кг.
• Двенадцать болтовых соединений, сложная сборка и риск ослабления могут стать причиной неисправности в условиях микровибраций, например в космосе.
• Сборочный цикл составляет 5 недель, что не позволило удовлетворить срочные требования испытаний спутников. Задержка поставки привела бы к отставанию от графика проекта на два месяца.

Точное решение JS

Первоначально мы провели три технических семинара с инженерами-строителями и экспертами по материалам заказчика, чтобы определить ключевые параметры опоры, такие как критическая точка напряжения и диапазон допустимых температур (от -50 ℃ до 80 ℃).

Затем, используя технологию высокоточной фрезерной обработки с ЧПУ для оптимизации: Для моделирования распределения напряжений в условиях космической микровибрации была использована оптимизация топологии с помощью программного обеспечения САПР, а также было удалено 40% ненесущих материалов с применением интегрированной конструкции для объединения восьми частей в одну.

Обработка выполнялась на 5-координатном фрезерном станке с ЧПУ DMG MORI с использованием заготовки из титанового сплава TC4, применяемого в аэрокосмической промышленности, и инструмента из сверхмелкозернистого твердого сплава. Послойная резка осуществлялась со скоростью вращения шпинделя 12000 об/мин и подачей 500 мм/мин. Измерения на станке проводились каждые 30 минут в течение всего процесса для контроля допусков в пределах ±0,01 мм.

Результаты и данные

• Интеграция компонентов: конструкция «8 в 1» исключает этапы сборки и 12 связанных с ними точек отказа, что повышает надежность. Испытания на виброустойчивость, проведенные независимой испытательной организацией, продемонстрировали снижение риска отказа на 90% .
• Значительное снижение веса: готовая деталь весит 0,48 кг, что на 60% меньше первоначального веса, заказчик экономит 10 800 долларов США на затратах на запуск.
• Повышенная прочность: общая жесткость увеличена на 200%, что позволяет сохранять размерную стабильность даже при температуре -50 °C и отвечает требованиям по использованию пространства.
• Ускоренная доставка: от проектирования до поставки всего за 3 недели, что на 40% меньше первоначального цикла, что позволяет заказчику продолжить испытания спутников по графику и не задерживать проект.

Будь то интеграция компонентов, снижение веса или ускорение, компания JS Precision сможет предоставить индивидуальные услуги по фрезерной обработке с ЧПУ и высокоточной фрезерной обработке с ЧПУ в ответ на неотложные потребности проектов.

Рисунок 4: Изготовление титановых опорных конструкций на станках с ЧПУ по индивидуальному заказу. Титановые сплавы известны своим превосходным соотношением прочности и веса и широко используются в обработке на станках с ЧПУ в аэрокосмической промышленности.

Мир возможностей: каковы истинные преимущества глобализированных услуг фрезерной обработки с ЧПУ?

Сегодня большинство проектов носят глобальный характер, а глобальные услуги фрезерной обработки на станках с ЧПУ могут предложить решения ключевых проблем, связанных с цепочкой поставок, временем цикла и затратами, тем самым делая ход реализации проектов более плавным.

1. Устойчивость цепочки поставок: глобальная производственная сеть снижает риски. Например, если в одном регионе происходит стихийное бедствие и производство нарушается, мы можем перераспределить заказы на другие фабрики для обеспечения непрерывности проектов.

2. Круглосуточное непрерывное производство: сотрудничество в разных часовых поясах означает «эстафетное» производство. Данные, обработанные в течение дня на китайском заводе, передаются на европейский завод, который продолжает производство и отправляется на завод в Америке, работающий круглосуточно. Это сокращает циклы проекта примерно на 30%.

3. Обмен знаниями и технологиями: мировые заводы объединены единым стандартом управления процессами и качеством, например, методы испытаний и выбор инструментов унифицированы, чтобы гарантировать производство деталей одинаково высокого качества независимо от места производства.

4. Экономия за счет масштаба. Преимущества затрат: Централизованные закупки сырья и унифицированное планирование снижают материальные и управленческие расходы, что в конечном итоге может привести к более конкурентоспособным ценам для клиентов. Преимущество затрат будет выше при оптовых заказах.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каковы общие сроки изготовления прототипа фрезерного станка с ЧПУ?

Изготовление простых прототипов на фрезерном станке с ЧПУ занимает около 5–7 рабочих дней. Более сложные прототипы или прототипы из специальных материалов требуют больше времени. Мы можем сообщить точную дату поставки после загрузки файлов деталей.

В2: Какие форматы файлов вам необходимы для предоставления коммерческого предложения?

Наша компания в основном использует для составления коммерческих предложений файлы в 3D-форматах , включая STEP, IGES, X_T и SLDPRT. Это связано с тем, что только эти форматы позволяют полностью сохранить дерево элементов модели детали, что способствует точности анализа.

В3: Как гарантировать точность деталей, обработанных на высокоточном фрезерном станке с ЧПУ?

Прецизионное фрезерование с ЧПУ, измерения на станке в режиме реального времени во время обработки, строгое управление инструментами и окончательный контроль с помощью координатно-измерительной машины — это методы, которые мы применяем для гарантии высокой точности наших деталей, обработанных с помощью высокоточного ЧПУ-фрезерования.

В4: В чем разница между 3-осевой и 5-осевой фрезерной обработкой с ЧПУ?

В отличие от 3-осевого фрезерования с ЧПУ, которое имеет только оси X, Y и Z и может использоваться для обработки простых элементов, таких как плоскости, 5-осевое фрезерование с ЧПУ имеет две дополнительные поворотные оси для обработки некоторых сложных криволинейных поверхностей за одну установку с высокой точностью.

В5: Можно ли обрабатывать детали с очень тонкими стенками?

Мы можем обрабатывать тонкостенные детали, и для некоторых клиентов это наша специализация. Мы оптимизируем инструмент, траекторию обработки и параметры резания для надежной обработки тонкостенных деталей.

В6: Какие допуски вы обычно выдерживаете?

Наши стандартные допуски для обрабатываемых деталей составляют ±0,025 мм, и мы можем оспаривать допуски до ±0,005 мм в зависимости от характеристик детали и материала.

В7: Как бы вы обращались с интеллектуальной собственностью и защищали ее?

Мы подпишем с вами соглашение о неразглашении информации и будем использовать зашифрованную систему управления файлами для хранения файлов дизайна, чтобы всесторонне защитить вашу интеллектуальную собственность.

В8: Что делать, если моя деталь требует и фрезерования, и токарной обработки?

Если ваша деталь требует как фрезерной, так и токарной обработки, мы предлагаем услуги по фрезерно-токарной обработке, выполняемые на одном станке для оптимальной соосности и эффективности.

Краткое содержание

Прецизионная фрезерная обработка с ЧПУ — это не просто изготовление деталей, это ключевое звено в превращении изобретательской идеи в конкурентоспособную на рынке. Сделав правильный выбор, вы автоматически выбираете надёжное качество, высокую скорость и экспертные решения для сложных задач.

Компания JS Precision, оснащенная современными прецизионными фрезерными станками с ЧПУ, имеющая богатый опыт в фрезерной обработке с ЧПУ для различных отраслей промышленности и предлагающая ориентированные на клиента услуги по фрезерной обработке с ЧПУ, готова стать вашим самым надежным производственным партнером.

Не позволяйте даже самым сложным проектам оставаться на бумаге. В JS Precision мы можем удовлетворить ваши потребности во всём, от создания прототипов до массового производства, гарантируя качество и соблюдение сроков. Отправьте свои требования к деталям и начните эффективное сотрудничество уже сегодня!