Прецизионная токарная и фрезерная обработка с ЧПУ: как выбрать | JS Precision

Прецизионная токарная обработка с ЧПУ и прецизионная фрезерная обработка с ЧПУ очень часто являются первым выбором для заказчиков-производителей.

А теперь представьте себе топливную форсунку аэрокосмического двигателя, в которой внутренние каналы и резьба из высокотемпературного сплава должны быть обработаны с высокой точностью на микронном уровне.

Или другой пример: головка сустава из титанового сплава для медицинского имплантата, требующая зеркальной поверхности для идеальной посадки в тело человека. В обоих случаях используются эти два мощных цифровых производственных процесса.

Это может привести к резкому росту затрат, задержкам поставок и даже к браку деталей . Поскольку многие клиенты сталкиваются с той же дилеммой, мы составили это руководство, чтобы продемонстрировать вам чёткие различия, процессы и применимые сценарии для этих двух процессов, чтобы вы могли найти наиболее подходящее решение для своего проекта.

Краткое изложение основных ответов

Фрезерование или точение с ЧПУ? Руководство JS Precision Guide поможет вам выбрать

За 12 лет активной работы в сфере обработки на станках с ЧПУ компания JS Precision обслужила более 500 клиентов из различных отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая, медицинская, автомобильная и полупроводниковая.

Например, однажды мы выполнили прецизионную обработку шипа лопатки двигателя из титанового сплава для аэрокосмической компании с помощью прецизионной токарной обработки с ЧПУ. Был достигнут допуск ±0,008 мм , и все более 2000 поставленных деталей прошли интенсивные испытания.

Кроме того, мы серийно производили суставы хирургических роботов из нержавеющей стали марки 316L для медицинских клиентов. Благодаря гарантированному качеству, эта партия продукции стабильно выпускала более 2000 изделий в месяц, а процент годности неизменно превышал 99,8%.

Мы также выполняли заказы на механическую обработку роторов турбокомпрессоров для автомобильной промышленности, используя токарные станки с ЧПУ в сочетании с автоматизированными податчиками для повышения эффективности производства на 40%, помогая клиенту сократить циклы поставки.

Эти реальные примеры и данные отражают наш ценный опыт, накопленный в области фрезерной и токарной обработки с ЧПУ . Данное руководство основано на реальных проектах, и все рекомендации проверены на практике. Вы можете быть уверены, что оно поможет вам сделать правильный выбор.

Если вам требуется обработка деталей в аэрокосмической, медицинской или автомобильной промышленности, услуги прецизионной токарной обработки с ЧПУ от JS Precision помогут вам обеспечить строгие допуски и высокую эффективность производства. Вам нужно только предоставить чертежи, и мы быстро предложим решения и запустим производство.

Что такое прецизионная токарная обработка с ЧПУ? Каковы её преимущества?

Впервые сталкиваясь с обработкой на станках с ЧПУ, клиенты всегда спрашивают, что такое прецизионная токарная обработка с ЧПУ. Это высокоточный процесс, центральным элементом которого является вращение заготовки, что также является основной характеристикой токарной обработки с ЧПУ.

Определение

Прецизионная токарная обработка с ЧПУ — это процесс, при котором заготовка закрепляется в патроне шпинделя и вращается с высокой скоростью. Режущий инструмент линейно перемещается по заданной траектории , удаляя излишки материала с заготовки и обеспечивая получение вращающихся деталей, таких как цилиндры и конусы. Это позволяет идеально контролировать размеры детали, включая качество поверхности.

Основные преимущества

• Отличная концентричность: выполнение нескольких операций обработки за одну установку обеспечивает высокую концентричность, отвечающую требованиям, предъявляемым к вращающимся деталям.
• Высокоэффективное серийное производство: в сочетании с устройством подачи пруткового материала производство можно оставлять без присмотра на 8–12 часов, что позволяет снизить затраты на единицу продукции.
• Превосходное качество обработки поверхности: непрерывная резка легко позволяет получить гладкую поверхность со значением Ra менее 0,8 и обычно не требует дальнейшей полировки.
• Экономическая эффективность: Для вращающихся деталей эффективность обработки на станке на 30–50 % выше по сравнению с фрезерованием, поэтому она подходит для серийного производства.

Рисунок 1: Токарная обработка с ЧПУ — процесс обработки, при котором детали цилиндрической формы формируются с помощью токарных станков с компьютерным управлением.

Разбираемся в тонкостях процесса токарной обработки с ЧПУ: от чертежа до детали

Поняв, что такое прецизионная токарная обработка с ЧПУ, многие заказчики стремятся узнать все этапы от чертежа до готовой детали. Фактически, основной процесс токарной обработки с ЧПУ состоит из пяти этапов, каждый из которых соответствует строгим стандартам.

Шаг 1: Цифровое проектирование . Клиенты предоставляют 3D-модели САПР в форматах STEP, IGES или 2D-чертежи, в которых указываются основные размеры, допуски, требования к материалам и поверхностям для сокращения количества последующих изменений.

Шаг 2: Программирование — программное обеспечение CAM создает машинный код на основе модели, управляя скоростью шпинделя и траекторией инструмента в соответствии с проектом.

Шаг 3: Зажим и настройка инструмента . Заготовка закрепляется в патроне, затем с помощью наладчика инструмента устанавливается начало координат инструмента с погрешностью калибровки ≤ ±0,001 мм.

Шаг 4: Автоматизированная обработка . Станок автоматически обтачивает наружные диаметры и растачивает внутренние отверстия в соответствии с программой, в то же время инженеры отслеживают процессы в режиме реального времени для обеспечения последовательности.

Шаг 5: Контроль качества . Размеры и геометрические допуски всех прецизионных токарных деталей с ЧПУ проверяются на координатно-измерительной машине. Только после прохождения контроля осуществляется поставка.

Также верно и то, что в предыдущем контексте услуги точной токарной обработки с ЧПУ, предлагаемые JS Precision, предусматривают запись каждого этапа процесса токарной обработки с ЧПУ для отслеживания, начиная с проверки проекта и заканчивая окончательной проверкой, для вашего спокойствия.

Рисунок 2: Вы можете преобразовать файлы электронных проектов в формате CAD в формат, распознаваемый программами CAM.

Фрезерная и токарная обработка с ЧПУ: прямое сравнение

Многие путают токарную обработку с ЧПУ с фрезерной обработкой, однако понимание основных различий может помочь разобраться. Ниже представлено сравнение по трём аспектам:

1. Принципиально разные способы движения

• Токарная обработка с ЧПУ основана на принципе « движение заготовки, инструмент неподвижен », а принцип работы заключается в том, что заготовка вращается со скоростью 500–3000 об/мин, а инструмент движется вдоль осей X и Z.
• Фрезерование с ЧПУ В этом процессе «движение инструмента, заготовка неподвижна» инструмент вращается со скоростью 1000–10 000 об/мин, одновременно перемещаясь по осям X, Y и Z.

2.Возможность создания геометрических фигур

В следующей таблице показаны различия в возможностях обработки при использовании двух процессов:

3.Композитная обработка

Современные высокоточные токарные обрабатывающие центры с ЧПУ (фрезерно-токарные обрабатывающие центры с ЧПУ) объединяют две технологии, добавляя функции осей Y и C. Они позволяют обрабатывать детали вращения и асимметричные элементы за один установ, снижая накопленную погрешность на 0,02–0,05 мм и сокращая время производства. Они являются основным оборудованием для услуг прецизионной токарной обработки с ЧПУ.

Если вам требуется обработка деталей, сочетающих вращательную симметрию и асимметрию, высокоточный токарный центр с ЧПУ JS Precision предлагает комплексное решение, избавляющее от необходимости многократного закрепления деталей. Это повысит точность детали. Вам нужно только предоставить полные чертежи, и мы разработаем для вас комплексный план обработки.

Фрезерная и токарная обработка с ЧПУ: как сделать правильный выбор?

Обсудив различия в процессах и технологиях композитных материалов, важнейший вопрос — «как выбрать?». Ключевым моментом здесь является совместимость деталей. Ниже приведены некоторые правила выбора.

Золотое правило выбора токарной обработки с ЧПУ

Выбирайте токарную обработку с ЧПУ, если выполняются следующие условия:

• Основная форма детали — цилиндрическая или коническая , например валы и втулки.
• Внутренние и наружные резьбы должны быть обработаны с высокой точностью, в частности, в соответствии со спецификациями М2-М50.
• Основное внимание уделяется массовому производству , которое требует более высокой эффективности и более низких затрат на рабочую силу.

Золотое правило выбора фрезерного станка с ЧПУ

Только при соблюдении следующих условий можно рассмотреть возможность использования фрезерной обработки с ЧПУ:

• Деталь содержит плоскости, канавки, сложные полости или трехмерные криволинейные поверхности , например, кронштейны и оболочки.
• Элементы должны быть «вырезаны» из цельной заготовки, а не путем предварительного создания вращающейся заготовки.
• Конструкции с асимметричными и дискретными особенностями, такими как разнонаправленные отверстия и выступы.

Лучшие практики в условиях неопределенности

При работе со сложными деталями свяжитесь с JS Precision как можно раньше. Наши инженеры проведут анализ технологичности, порекомендуют эффективные процессы с учётом формы детали, материала и размера партии, а также оптимизируют конструкцию для снижения затрат.

Независимо от того, требуется ли вам крупногабаритная токарная обработка с ЧПУ или сложная фрезерная обработка с ЧПУ, компания JS Precision гордится тем, что предлагает высокоточные решения для фрезерной и токарной обработки с ЧПУ, соответствующие вашим требованиям к деталям. Вам нужно всего лишь отправить нам чертежи, мы подберём для вас оптимальные варианты и предоставим коммерческое предложение в кратчайшие сроки.

Рисунок 3: Фрезерная и токарная обработка с ЧПУ — рекомендации эффективных процессов на основе формы, материала и размера партии деталей.

Помимо стали: какие материалы можно обрабатывать на прецизионных токарных станках с ЧПУ?

Многие клиенты задаются вопросом, можно ли обрабатывать специальные материалы с помощью прецизионной токарной обработки с ЧПУ. На самом деле, её можно применять для обработки широкого спектра металлов, конструкционных пластиков и композитных материалов.

Металлическое королевство

• Аэрокосмическая промышленность: высокотемпературные сплавы, такие как титановые сплавы (Ti-6Al-4V) и Inconel 718, требуют специальных твердосплавных инструментов для решения проблемы упрочнения.
• Медицинский класс: биосовместимые материалы подразумевают использование нержавеющей стали марки 316L и титановых сплавов, таких как Ti-6Al-4V, с смазочно-охлаждающими жидкостями медицинского класса для предотвращения загрязнения.
• Промышленная марка: включает алюминиевые сплавы, такие как 6061, 7075, медные сплавы, углеродистую сталь, нержавеющую сталь 304, 316 и т. д. по низкой стоимости с широким спектром применения.

К конструкционным пластикам и композитным материалам, подходящим для изоляции, износостойкости и коррозионной стойкости, относятся ПЭЭК, Деллин, нейлон и ПТФЭ.

Проблемы и решения

К проблемам обработки различных материалов относятся низкая теплопроводность, приводящая к высоким температурам в случае титановых сплавов, застревание стружки в нержавеющей стали и повышенная подверженность пластика деформациям. Траектории и параметры инструмента корректируются с помощью JS Precision для обеспечения точности токарной обработки с ЧПУ.

Если вам требуются прецизионные токарные детали с ЧПУ для обработки специальных материалов, будь то жаропрочные суперсплавы или коррозионностойкие конструкционные пластики, услуги прецизионной токарной обработки с ЧПУ от JS Precision готовы вам помочь. Мы обладаем богатым опытом в обработке материалов, что позволяет нам гарантировать соответствие качества деталей отраслевым стандартам.

Внутри высокоточного токарного центра с ЧПУ: сердце современного производства

Точность токарной обработки с ЧПУ зависит от высокоточного токарного центра с ЧПУ. Ниже рассматриваются его основные компоненты и принципы работы:

1. Шпиндель: стержень вращательного механизма, жёсткость и точность которого напрямую определяют качество обработки. Наше оборудование оснащено высокоточным шпинделем с керамическими подшипниками , радиальное биение которого не превышает ±0,001 мм, а диапазон скоростей вращения составляет от 100 до 6000 об/мин, что обеспечивает соосность вращения заготовки.

2. Револьверная головка: позволяет разместить 8–12 различных инструментов, включая инструменты для наружной токарной обработки и растачивания внутренних отверстий, обеспечивая быструю автоматическую смену инструмента со временем смены инструмента 0,5–1 секунду. Она позволяет выполнять такие сложные операции, как точение наружных диаметров и растачивание внутренних отверстий. Это значительно повышает эффективность.

3. Направляющие и шарико-винтовая передача: обеспечивают линейность и точность позиционирования инструмента. Используются высокоточные линейные направляющие и шарико-винтовая передача. Отклонение параллельности направляющих составляет ≤ 0,002 мм/м, погрешность шага винта компенсируется лазером и калибруется.

4. Система ЧПУ: это «мозг» станка , который интерпретирует G-код и посылает сигналы для управления каждым движением станка. Мы используем высокопроизводительные системы Fanuc или Siemens с быстрым откликом и онлайн-мониторингом, поддерживающие диагностику неисправностей.

5. Конструкция станины: Высококачественная чугунная станина (HT300) эффективно поглощает вибрацию и проходит двухэтапную обработку старением для снижения внутренних напряжений и деформации, обеспечивая долгосрочную и стабильную работу станка. Снижение точности составляет ≤±0,005 мм за 5 и более лет.

Пример: как JS Precision сэкономил 40% на сложной сборке

Одной теории недостаточно, поэтому позвольте мне привести пример из реальной жизни, чтобы показать, как мы применяем технологии прецизионной токарной обработки с ЧПУ и композитной фрезерной обработки для решения практических проблем клиентов и экономии их денег.

Болевые точки клиентов

Год назад к нам обратился производитель оптического оборудования. Основной компонент его лазерного измерительного прибора изначально был разработан для сборки из пяти независимых деталей, изготовленных на прецизионных токарных станках с ЧПУ, включая втулки, фланцы, соединительные штыри и т.д., с помощью четырёх винтов.

У этого компонента было три серьезные проблемы:

• Суммарные погрешности собранных вместе деталей плюс/минус 0,02 мм составят в сумме плюс/минус 0,1 мм для пяти деталей, а несовпадение траектории лазерного луча приведет к нестабильным оптическим характеристикам; только 85% изделий смогут соответствовать стандарту.
• Для сборки требовались два специальных рабочих, каждый из которых мог собрать всего 50 комплектов в день, что увеличивало затраты на рабочую силу на 5000 долларов в месяц.
• Конструкция винтовых соединений не обладает достаточной прочностью, что может привести к ослаблению деталей во время транспортировки, в результате чего уровень жалоб составляет 10%.

Точное решение JS

Получив чертежи, наши инженеры сначала провели подробный анализ технологичности и пришли к выводу, что точки соединения этих 5 деталей могут быть интегрированы без отдельной обработки. Поэтому для комплексного производственного решения мы рекомендуем высокоточный токарный центр с ЧПУ, оснащенный возможностями 5-осевой фрезерной и токарной обработки:

Сначала необходимо обработать заготовку на токарном станке с ЧПУ для её вращающегося тела, затем использовать функции станка по осям Y и C для фрезерования необходимых плоскостей и позиционных отверстий для соединения, а затем нарезать резьбу. Это полностью решает проблему одним зажимом без дальнейшей сборки.

Чтобы обеспечить точность оптического пути лазера, мы также оптимизировали параметры резки , увеличив скорость вращения шпинделя до 3000 об/мин и применив твердосплавные инструменты с ультрамелким зерном для снижения влияния вибраций, возникающих во время резки, на точность детали.

Тем временем мы внедрили этап онлайн-измерений в процесс обработки. Для каждых 10 обработанных деталей датчик будет проверять критические размеры, чтобы гарантировать погрешность в пределах ±0,005 мм.

Результаты и данные

Внедрив решение, клиент реализовал ключевые бизнес-ценности:

• Количество компонентов сократилось с 5 до 1 единой интегрированной детали, процесс сборки был полностью исключен, как и необходимость в специальных сборщиках.
• Общие производственные затраты сократились на 40% (включая полное сокращение трудозатрат на 5000 долларов в месяц), а отходы материалов сократились на 15% благодаря уменьшению количества деталей. Количество деталей сократилось с 5% до 3,25%.
• Повышение прочности деталей до 25% (подтверждено испытаниями на растяжение: разрывное усилие увеличилось с 500 Н до 625 Н), что позволяет избежать проблем, связанных с ослаблением крепления во время транспортировки, а также повышает проходимость оптических характеристик оборудования до 99,5%.
• Производственный цикл был сокращён с 3 недель (1 неделя на обработку + 2 недели на сборку) до одной недели, что позволило клиенту быстрее реагировать на потребности рынка. Объём заказов увеличился на 20% за 3 месяца.

Рисунок 4: прецизионная токарная втулка с ЧПУ

Какие отрасли промышленности используют прецизионную токарную обработку деталей с ЧПУ?

Прецизионная токарная обработка с ЧПУ имеет широкое применение, во многих отраслях промышленности она используется для изготовления основных деталей. Ниже представлено введение в основные отрасли применения и детали, изготовленные с помощью прецизионной токарной обработки с ЧПУ .

1. Авиационно-космическая промышленность: необходимые точные и надежные детали, включая цапфы лопаток двигателей, компоненты шасси и сердечники гидравлических клапанов, требуют точного изготовления для обеспечения нормальной работы в экстремальных условиях.

2. Медицинские приборы: требуют высокой биосовместимости и точности, например, шарнирные валы хирургических роботов, костные винты, зубные имплантаты и шестерни инсулиновых помп, что влияет на безопасность оборудования.

3. Автомобильная промышленность: Массовое производство долговечных роторов турбокомпрессоров, валов коробок передач и форсунок систем впрыска топлива напрямую влияет как на производительность транспортного средства, так и на расход топлива.

4. Полупроводники и оптика: требуются прецизионные детали микронного уровня, такие как держатели пластин, оптические линзы и лазерные резонаторы, чтобы не влиять на производительность оборудования.

5. Оборона и энергетика: требуются детали, способные выдерживать суровые условия эксплуатации, в том числе прецизионные валы наведения ракет, подшипники беспилотников, а также сердечники нефтяных и газовых клапанов для обеспечения стабильности работы оборудования.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие допуски обычно выдерживаются при высокоточной токарной обработке с ЧПУ?

Обычно ±0,025 мм, а в аэрокосмической промышленности ±0,005 мм или лучше в сложных условиях в зависимости от размера детали и материала.

В2: Можно ли обрабатывать одну и ту же деталь с использованием как токарной обработки с ЧПУ, так и фрезерования?

Да, это очень распространённое явление. Корпус вращающейся детали, как правило, изготавливается методом токарной обработки с ЧПУ, а затем асимметричные элементы, такие как плоскости и отверстия, обрабатываются методом фрезерования с ЧПУ.

В3: Какие форматы файлов мне необходимо предоставить для расчета стоимости токарной обработки с ЧПУ?

Мы предпочитаем файлы в формате 3D STEP или IGES, а также чертежи в формате 2D PDF/DWG. В файле необходимо указать основные размеры и допуски для точного расчета стоимости.

В4: Каковы преимущества использования многокоординатного токарного центра?

Многокоординатные токарные центры позволяют выполнять все операции обработки за одну установку, что снижает накопление ошибок, сокращает сроки поставки и позволяет изготавливать детали с более сложной геометрией .

В5: Какие материалы не подходят для токарной обработки с ЧПУ?

Высокоэластичные материалы, такие как мягкая резина, а также очень хрупкие и твердые материалы, такие как керамика, обычно не поддаются обработке на традиционном токарном станке с ЧПУ из-за потенциальных проблем с качеством.

В6: Как можно снизить стоимость деталей, изготовленных на станке с ЧПУ?

Затраты можно сократить за счет оптимизации конструкции, например, избегая очень жестких допусков, а также выбирая соответствующие материалы и допуская серийное производство для распределения затрат на настройку.

В7: Какова роль охлаждающей жидкости в процессе токарной обработки с ЧПУ?

Охлаждающая жидкость смазывает, снижает температуру резания и смывает стружку, тем самым продлевая срок службы инструмента и обеспечивая качество поверхности заготовки.

В8: Чем 5-осевое фрезерование отличается от 3-осевого фрезерования?

При 5-координатном фрезеровании инструмент может подводиться к заготовке под любым углом. Это позволяет обрабатывать даже очень сложные поверхности без переустановки инструмента. Это обеспечивает более высокую точность и производительность по сравнению с 3-координатным фрезерованием.

Краткое содержание

В сфере прецизионного производства обоснованный выбор между фрезерной и токарной обработкой с ЧПУ закладывает основу для успеха проекта, контроля затрат и достижения высочайшей производительности. Такие решения требуют обширных технических знаний и внимания даже к мельчайшим деталям.

Независимо от того, представляет ли ваша конструкция элегантное вращающееся тело или сложный многогранник, команда экспертов JS Precision и передовое высокоточное токарные станки с ЧПУ и фрезерное оборудование готовы предоставить вам комплексное решение услуг по прецизионной токарной обработке с ЧПУ.

Перестаньте гадать и доверьтесь экспертам. Вы предоставляете свои требования к деталям, а мы изготовим для вас высококачественные прецизионные детали на токарных станках с ЧПУ, помогая вашим проектам реализовываться быстро, предоставляя быстрые сметы и сокращая производственные циклы.