Что такое обработка на станках с ЧПУ? Определение, процесс и области применения | JS Precision

Что такое обработка на станках с ЧПУ ? Это гораздо больше, чем просто замена человеческого труда машинами. Являясь основой современного высокоточного производства, сегодняшняя обработка на станках с ЧПУ — это гораздо больше, чем просто автоматизированная обработка; это сложный цифровой дизайн, напрямую воплощенный в чрезвычайно точные физические детали.

В этой статье в научной форме будет представлена ​​суть высокоточной обработки на станках с ЧПУ, раскрыты ключевые моменты всего процесса, от выбора обрабатывающего центра с ЧПУ до управления инструментами, а также непосредственно показано, как проектировать для оптимизации и контроля затрат на обработку на станках с ЧПУ. Выбор глобального производственного партнера , хорошо разбирающегося в этой области, станет залогом успеха вашего проекта.

Основная таблица ответов

Основные выводы:

• Станки с ЧПУ — это основа современного высокоточного производства. Ценность станков с ЧПУ заключается в способности взять деталь, спроектированную в цифровом виде, и преобразовать её в сложную физическую деталь.
• Целью сверхвысокой точности является системный проект , требующий очень хорошего оборудования, строгого технологического процесса и замкнутого цикла контроля качества.
• Проектирование является основной причиной производственных затрат . DFM (проектирование для производства) — это кратчайший и наилучший путь к снижению затрат и повышению эффективности за счет раннего сотрудничества с экспертами в области производства.
• Выбирая китайскую компанию JS Precision, вы получаете высочайшее качество обработки на станках с ЧПУ, соответствующее международным стандартам , в сочетании с превосходной эффективностью цепочки поставок и преимуществами в плане затрат.

Руководство по обработке на станках с ЧПУ: JS Precision поможет вам принять решения.

Я — старший инженер-механик в компании JS Precision. Наша фирма уже 15 лет занимается высокоточной обработкой на станках с ЧПУ, специализируясь на самых сложных задачах и поставляя качественные детали клиентам по всему миру.

За последние 15 лет мы обслужили более 5000 клиентов из ключевых отраслей: аэрокосмической, медицинской, полупроводниковой, и выполнили около 100 000 проектов по обработке прецизионных деталей. Стандарт ISO 13485:2016 четко устанавливает нормы контроля качества при прецизионной обработке медицинских деталей, и мы уже получили этот сертификат.

Мы изготовили биосовместимые имплантаты для американской компании по производству медицинских изделий, соответствующие строгим стандартам медицинской промышленности, а также для европейской аэрокосмической компании, где выполнили механическую обработку конструкционных деталей из титанового сплава, обеспечив сверхвысокую точность ±0,005 мм с показателем соответствия 99,8%.

Мы хорошо знакомы с различиями в производительности всех типов обрабатывающих центров с ЧПУ и можем точно подобрать материалы и инструменты для станков с ЧПУ, обладая необходимыми знаниями. Накоплено множество успешных примеров оптимизации затрат на обработку на станках с ЧПУ.

Данное руководство основано на практическом опыте, каждое предложение проверено в процессе производства, поэтому вы можете смело им пользоваться.

Вам нужно решение для высокоточной обработки деталей в кратчайшие сроки? Отправьте свои требования к обработке деталей прямо сейчас бесплатно и получите предварительный отчет об анализе целесообразности от JS Precision. Используя наши возможности обработки, соответствующие международным стандартам, мы помогаем вам избежать рисков на ранних этапах принятия решений.

Что такое обработка на станках с ЧПУ: за пределами простой автоматизации.

Понимание того, что такое обработка на станках с ЧПУ, является основой для начала высокоточного производства, и это не просто автоматизированная обработка на станках. Это своего рода цифровая технология производства, в основе которой лежат компьютерные программы, ключевое звено между цифровым проектированием и физическими деталями, и она может превратить ваши инновационные идеи в осязаемые продукты.

От кода к металлу: развенчание мифов о главном принципе работы

Суть обработки на станках с ЧПУ заключается в управлении программой. Мы преобразуем трехмерный чертеж детали в G-код и M-код. Эти коды явно определяют траекторию движения, параметры резки и многое другое для обрабатывающего центра с ЧПУ .

После запуска станка система управления интерпретирует код, который обеспечивает согласованное перемещение компонентов, и выполняет обработку посредством фрезерования, токарной обработки и других процессов. Все процессы контролируются компьютером, что исключает человеческие ошибки.

Уникальные преимущества станков с ЧПУ: почему они стали основным выбором в современном производстве.

Наиболее выдающимися особенностями обработки на станках с ЧПУ по сравнению с традиционной обработкой являются следующие:

• Адаптируемость к сложной обработке: позволяет легко обрабатывать сложные поверхности, глубокие полости и другие элементы, которые трудно реализовать с помощью традиционных станков.
• Исключительно высокая стабильность: детали, производимые партиями, отличаются неизменной точностью размеров, а процент годных изделий значительно превосходит показатели традиционной механической обработки.
• Высокая эффективность: позволяет осуществлять обработку в непрерывном режиме и с возможностью увеличения производственной мощности за счет интеграции автоматизации.
• Гибкость производства: поскольку для переналадки требуются лишь изменения в программе, оперативно реагируют на запросы, связанные с производством нескольких видов продукции и мелкосерийным выпуском.

Рисунок 1. Процесс обработки на станках с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов, от первоначального проектирования до контроля качества.

Какие факторы влияют на точность прецизионной обработки на станках с ЧПУ?

Точность обработки на станках с ЧПУ определяется рядом взаимодействий механических компонентов, окружающей среды и технологического процесса . Определения допусков четко определены в стандарте ASME Y14.5-2009 «Размеры и допуски». Ниже мы рассмотрели основные факторы, влияющие на точность, на основе этого стандарта.

Машиностроение и экологическая стабильность

• Точность и жесткость станков: геометрическая и позиционная точность обрабатывающего центра с ЧПУ закладывает основу. Компания JS Precision использует высокоточные станки для укрепления этой основы, обеспечивая точность до ±0,001 мм.
• Контроль термической деформации: предотвращается отклонение размеров, вызванное нагревом шпинделя и разницей температур окружающей среды — используется технология поддержания постоянной температуры в цехе 20±2℃ и термокомпенсация.
• Система оснастки: Динамическая балансировка и износ инструментов станков с ЧПУ напрямую влияют на точность. Мы адаптируем инструменты в соответствии с обрабатываемым материалом и контролируем их работу в режиме реального времени.
• Крепления и зажимы: Для предотвращения деформаций и обеспечения стабильности базовой точки используются специально разработанные крепления и оптимизированные методы зажима.
• Рабочие характеристики инструментальной системы: динамическая балансировка, жесткость зажима и степень износа инструментов, обрабатываемых на станках с ЧПУ, имеют очень важное значение. Плохая динамическая балансировка вызывает вибрацию, а износ ухудшает качество поверхности. Мы используем инструменты, адаптированные к материалу заготовки, и обеспечиваем мониторинг износа в режиме реального времени.
• Конструкция зажимных приспособлений и крепление: Неправильно спроектированные зажимные приспособления могут привести к деформации при зажиме и смещению базовых точек. Мы разрабатываем специальные зажимные приспособления для каждой детали, оптимизируя усилие зажима и методы позиционирования для обеспечения стабильного и надежного выравнивания базовых точек.

Полная работоспособность инструментальной системы

Инструменты, используемые в станках с ЧПУ, представляют собой «зубья», которые будут непосредственно контактировать с материалом. Поэтому динамическая балансировка, жесткость зажима и условия износа имеют очень важное значение.

Плохая динамическая балансировка вызывает вибрацию при резке, неплотное зажимание влияет на точность позиционирования, а износ инструмента снижает качество поверхности и точность размеров. Мы подбираем подходящие инструменты в зависимости от материала заготовки и осуществляем мониторинг износа инструмента в режиме реального времени.

Искусство проектирования приспособлений и зажима заготовок.

Функция зажимного приспособления заключается в фиксации заготовки. Его несоответствие приводит к деформации во время зажима, что вызывает смещение базовой точки обработки. Мы разрабатываем различные виды специализированных зажимных приспособлений для оптимизации силы зажима и методов позиционирования, чтобы обеспечить стабильное и последовательное выравнивание базовой точки обработки.

Упрощение принципов работы инструментов для высокопроизводительной обработки на станках с ЧПУ.

Инструменты для станков с ЧПУ являются основой обрабатывающего центра с ЧПУ. Выбор и управление ими напрямую влияют на эффективность, качество и стоимость обработки на станках с ЧПУ. Ниже представлены научные методы выбора и управления.

Научный подбор материалов для инструментов

• Подбор материала: Использование инструмента из поликристаллического алмаза (PCD) позволяет предотвратить прилипание инструмента к алюминиевым сплавам. Кубический нитрид бора (CBN) используется для закаленной стали из-за потери твердости, а твердый сплав — из-за его высокой экономической эффективности для обычной стали.
• Оптимизация параметров: угол заточки и угол зазора, среди прочих параметров, регулируются в зависимости от материала и процесса для достижения баланса между силой резания, эффективностью удаления стружки и качеством поверхности.

Интеллектуальное управление жизненным циклом инструментов

• Прогнозирование и компенсация износа: Модели строятся на основе данных о силе резания, чтобы заранее спланировать смену инструмента и произвести компенсацию с помощью станка для устранения отклонений.
• Стандартизированное управление: благодаря базе данных инструментов корпоративного уровня , решения для различных ситуаций доступны одним щелчком мыши, что сокращает время подготовки.

Хотите найти оптимальное решение по выбору инструмента для ваших деталей? Пожалуйста, предоставьте информацию о материале заготовки и требованиях к обработке, и компания JS Precision бесплатно предложит вам варианты выбора инструмента для снижения затрат на обработку на станках с ЧПУ и повышения точности обработки.

Рисунок 2. При обработке на станках с ЧПУ выбор подходящих режущих инструментов имеет решающее значение для получения точных и эффективных результатов обработки.

Как выбрать подходящий обрабатывающий центр с ЧПУ для ваших нужд

Выбор подходящего обрабатывающего центра с ЧПУ имеет решающее значение для высокоточной обработки на станках с ЧПУ. Результатом слепого выбора станет либо пустая трата инвестиций, либо неэффективность. Ниже представлена ​​четкая стратегия выбора:

Определите матрицу ваших технических потребностей

• Определение технических требований: Выбирайте оборудование в зависимости от размеров деталей, требуемых допусков и геометрии — например, возможность пятиосевой обработки.
• Учитывайте материалы и размер партии: обработка твердых материалов требует высокопрочного оборудования, а массовое производство — оборудования, совместимого с интеграцией автоматизации.

Выходя за рамки технических характеристик: оцените «мягкую силу».

• Цифровые возможности: Оборудование должно быть оснащено интерфейсами передачи данных и функциями мониторинга состояния, а также должно позволять осуществлять модернизацию производственных процессов с использованием интеллектуальных технологий.
• Преимущества поставщика: предпочтение следует отдавать поставщику, обладающему глубокими возможностями поддержки производственных процессов, а не просто осуществляющему продажу оборудования.

Не уверены, какой обрабатывающий центр с ЧПУ вам подходит? Предоставьте требования к деталям и производственный план, и JS Precision предложит вам индивидуальное решение по выбору оборудования, чтобы избежать неэффективных инвестиций и повысить эффективность высокоточной обработки на станках с ЧПУ.

Проектирование с учетом экономичности: какие факторы увеличивают стоимость обработки на станках с ЧПУ?

Немногие клиенты понимают, что более 70% стоимости обработки на станках с ЧПУ фиксируется на этапе проектирования. Некоторые проекты, которые кажутся разумными, на самом деле оказываются «завышающими затраты». Позвольте мне подробно объяснить, каковы основные факторы, влияющие на стоимость.

Скрытые налоги, вытекающие из геометрической сложности

• Чрезмерно жесткие допуски и качество поверхности: незначительное повышение уровня допусков и зеркальной полировки ниже Ra 0,4 приводит к экспоненциальному увеличению затрат на механическую обработку и контроль качества.
• Сложные элементы: глубокие полости, микроотверстия и т. д. требуют специальных инструментов и многоступенчатого зажима, что приводит к значительному увеличению времени обработки.

Явные эффекты материалов и логистики

• Расход материалов: Нестандартные размеры облагаются высокими надбавками, а неразумные конструктивные решения увеличивают отходы материалов.
• Анодирование, термообработка: эти последующие процессы увеличивают затраты и продлевают сроки поставки.

Стратегии экономии: заблаговременное сокращение расходов на обработку на станках с ЧПУ.

Снижение стоимости обработки на станках с ЧПУ требует научной оптимизации проектирования и управления производством, а не простого снижения цен. Ниже представлены практические стратегии снижения затрат.

Оптимизация, основанная на проектировании: проектирование с учетом технологичности конструкции (DFM) на этапе проектирования.

• Стандартизация конструкции: стандартные сверла и одинаковые скругления позволяют упростить обработку сложных поверхностей, избегая использования инструментов, изготовленных на заказ.
• Оптимизированная конструкция зажима: Использование технологических выступов, которые помогают поддерживать равномерную толщину стенок для выполнения обработки за один зажим.

Бережливое управление на уровне производства

• Оптимизация процессов и партий: централизация производства однотипных деталей для распределения затрат на программирование и смену инструмента.
• Перспектива совокупной стоимости владения: всесторонне учитывайте коэффициент выхода годной продукции и процент своевременной доставки, чтобы избежать переделок и потерь от задержек.

Хотите систематически снижать затраты на обработку на станках с ЧПУ? Обратитесь к консультантам по оптимизации затрат компании JS Precision. Мы разрабатываем для вас решения по снижению затрат на каждом этапе, от проектирования и процесса до производства, что помогает клиентам экономить в среднем более 20% на производственных затратах, делая высокоточную обработку на станках с ЧПУ более экономически выгодной.

Рисунок 3. Инженер выполняет анализ технологичности производства (DFM) в САПР-программном обеспечении для снижения затрат на обработку на станках с ЧПУ.

Ключевые отрасли промышленности, преобразованные благодаря высокоточной обработке на станках с ЧПУ.

Высокоточная обработка на станках с ЧПУ стала незаменимой технологией производства, отличающейся высокой точностью, стабильностью и сложностью, для большинства ключевых отраслей промышленности. Особенности применения в этих отраслях позволяют лучше согласовывать требования к качеству. Ниже перечислены некоторые ключевые отрасли применения:

• Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Требуются легкие, высокопрочные детали с допусками ±0,005 мм для конструкционных элементов из титанового сплава.
• Для имплантатов в медицинской и медико-биологической отраслях требуются биосовместимые материалы, а для хирургических инструментов — зеркальная поверхность. Наш показатель успешной установки превышает 99,5% на протяжении пяти лет подряд.
• Полупроводниковая и оптоэлектронная промышленность: В вакуумных камерах и других деталях требуется настолько высокая стабильность размеров, что необходимы специализированные процессы и чистые помещения.

Пример из практики: Разработка компонентов медицинского эндоскопа ускорилась на 85% — с 14 дней до 72 часов.

Приведенный ниже пример из медицинской отрасли наглядно демонстрирует, как мы решаем проблемы наших клиентов, связанные с длительными циклами исследований и разработок и высокими затратами, с помощью высокоточной обработки на станках с ЧПУ.

Проблема: скорость итераций. Не удается угнаться за клинической обратной связью.

Компания по производству медицинских изделий разрабатывала новое поколение ортопедических эндоскопов. Основные конструктивные элементы изготовлены из алюминиевого сплава 6-й серии и состоят из множества тонкостенных деталей с допуском ±0,015 мм.

Ранее компания использовала традиционную модель аутсорсинга. Каждая проверка занимала 14 дней, а в процессе серийного производства возникали серьезные проблемы, такие как плохая герметичность и деформация зажимных элементов, что значительно задерживало выполнение проекта. Стоимость обработки на станках с ЧПУ также превысила бюджет на 30%.

Комплексное решение от JS Precision

Наши инженеры принимали активное участие в разработке прототипов. В результате анализа DFM (проектирование с учетом технологичности изготовления) они обнаружили, что три из первоначальных сварных деталей из листового металла имели зазоры при сборке, что означало плохую герметизацию.

Мы рекомендовали перейти на цельнолитую алюминиевую деталь для высокоточной обработки на станках с ЧПУ. Это значительно повысило жесткость детали и герметичность, а также сократило количество этапов сборки.

Одновременно был внедрен процесс обработки небольших партий продукции с быстрым реагированием, использующий стандартизированную библиотеку для избежания времени на индивидуальную настройку. Это позволило одновременно выполнять программирование, подготовку материалов и отладку оборудования, а обработанные видеозаписи и данные контроля передавались заказчику в режиме реального времени.

Мы также подготовили подробный отчет о распределении затрат: общая стоимость алюминиевого материала увеличилась на 10%, в то время как стоимость сборки конечного продукта снизилась на 35%, а стоимость испытаний на герметичность — на 50%.

Поддающиеся количественной оценке выдающиеся результаты:

После оптимизации время выполнения одной итерации сократилось с 14 дней до 72 часов, что ускорило разработку на 85%, общую стоимость обработки на станках с ЧПУ на 22%, а процент успешного уплотнения деталей увеличился с 88% до 99,9%. В результате последний продукт поступил на клинические испытания на 5 месяцев раньше запланированного срока, успешно завоевав рыночное преимущество.

Этот случай также демонстрирует, как высококачественные и точные услуги по обработке на станках с ЧПУ могут создавать огромную коммерческую ценность для клиентов.

Хотите эффективно ускорить разработку и значительно снизить затраты на изготовление прецизионных деталей? Отправьте нам запрос на расчет стоимости деталей, и компания JS Precision разработает для вас индивидуальное решение по обработке на станках с ЧПУ, которое позволит повторить выдающиеся результаты, показанные в этом успешном примере.

Рисунок 4. Детали ортопедического эндоскопа из алюминиевого сплава.

JS Precision: Ваш глобальный, оперативно реагирующий партнер в области решений для высокоточной обработки на станках с ЧПУ.

В описании компании говорится, что она является всемирно признанным партнером в области высокоточной обработки на станках с ЧПУ, чьи основные преимущества заключаются в комплексном подходе к технологиям, стоимости и сервису.

Мы оснащены самым современным обрабатывающим центром с ЧПУ, обладающим функциями высокоскоростного фрезерования и пятиосевой обработки с ЧПУ , обеспечивающей точность позиционирования до ±0,001 мм.

Наша команда профессионалов обеспечивает интеллектуальный выбор и мониторинг станков с ЧПУ. Мы предоставляем клиентам подробные отчеты по оптимизации затрат на обработку на станках с ЧПУ и отчеты по проектированию, контролируя затраты на самом начальном этапе.

Расположенная в производственном центре Китая, наша компания предлагает стандартные прототипы в течение 3-5 рабочих дней. Наши стандарты качества сертифицированы в соответствии со стандартами ISO9001 и ISO13485 для медицинской промышленности. Независимо от того, работаем ли мы с прототипами или занимаемся серийным производством, будь то для аэрокосмической, медицинской или полупроводниковой промышленности, мы можем предложить индивидуальные решения.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каков типичный срок выполнения прототипирования с использованием станков с ЧПУ?

Если прототип, изготовленный на станке с ЧПУ, имеет простую конструкцию и изготовлен из распространенных материалов, стандартный срок выполнения составляет 3-5 рабочих дней. В случаях сложной конструкции детали, когда требуются специальные материалы или когда необходима высокоточная обработка, срок выполнения увеличится на 5-10 рабочих дней. Для срочного выполнения проекта компания JS Precision предлагает ускоренное выполнение.

В2: Какой наименьший размер элемента вы можете обработать на станке?

Благодаря нашему современному обрабатывающему центру с ЧПУ и профессиональным станкам с ЧПУ, мы можем обрабатывать надежные микроотверстия диаметром 0,5 мм и узкие канавки шириной 0,3 мм. Как и в случае с другими видами обработки, возможность обработки зависит от глубины обрабатываемого материала, твердости и фактических условий работы станка.

В3: Какие форматы файлов вам необходимы для составления коммерческого предложения?

Во-первых, мы предпочитаем файлы в формате 3D STEP или IGES, но одновременно требуем и чертежи в формате 2D PDF. Чертежи должны четко указывать требования, такие как допуски, материал, обработка поверхности и другая важная информация. Наша система поддерживает загрузку чертежей онлайн, а также их анализ и оценку в режиме реального времени.

В4: Как вы обеспечиваете конфиденциальность моего проекта?

В целях обеспечения конфиденциальности мы заключаем со своим клиентом строгие соглашения о неразглашении конфиденциальной информации (NDA) и используем зашифрованную систему безопасной передачи файлов. В случае особых требований к конфиденциальности в проектах, мы можем привлекать их даже к полностью изолированному процессу производства и управления, чтобы всесторонне защитить вашу интеллектуальную собственность в области дизайна.

В5: Какие виды отделки поверхности можно получить?

Традиционное фрезерование позволяет достичь чистоты поверхности Ra 0,8 мкм . Благодаря процессам чистовой обработки и полировки можно получить зеркальную поверхность с шероховатостью Ra 0,1 мкм . Мы порекомендуем оптимальное решение по обработке поверхности, исходя из фактических функциональных требований к детали.

В6: Предоставляете ли вы услуги по сборке и постобработке?

Да, мы предоставляем полный спектр услуг, включая, помимо прочего, различные методы постобработки: анодирование, пескоструйную обработку, термообработку, лазерную гравировку. Мы также можем выполнять простые сборочные работы, чтобы вы получили готовый к использованию продукт без каких-либо промежуточных этапов.

В7: Можете ли вы работать с моим существующим дизайном или предлагаете помощь в разработке дизайна?

И то, и другое. Вы можете предоставить нам готовые проектные чертежи для строгого соответствия требованиям производства, а также пригласить нас на этапе проектирования, позволив нашей профессиональной службе анализа DFM оптимизировать ваш проект для снижения затрат.

В8: Каковы преимущества сотрудничества с китайской компанией, занимающейся ЧПУ-обработкой, такой как JS Precision?

Основные преимущества заключаются в трех аспектах: во-первых, получение высококачественной обработки на станках с ЧПУ, соответствующей международным стандартам; во-вторых, значительная экономия средств при обработке на станках с ЧПУ, что приводит к снижению общих производственных затрат; и в-третьих, наличие развитой цепочки поставок для быстрой доставки и гибкости.

Краткое содержание

От мастерства до высокоточной науки — в области обработки на станках с ЧПУ открывается совершенно новый мир. В 2025 году решающее значение будет иметь выбор правильного производственного партнера — такого, который сможет глубоко интегрировать передовое оборудование, замкнутый цикл производства и гибкую реакцию.

Благодаря современному обрабатывающему центру с ЧПУ, профессиональному управлению инструментами для станков с ЧПУ, научному контролю затрат и богатому опыту работы в отрасли, компания JS Precision может предложить вам комплексное решение «под ключ» — от оптимизации проектирования до массового производства.

Сделайте высокоточное производство своим конкурентным преимуществом.

→ Загрузите свои чертежи прямо сейчас и получите мгновенные расценки с предложениями по оптимизации процесса, разработанными на основе углубленного анализа DFM (проектирование для производства).

→ Запишитесь на консультацию к специалисту, чтобы получить ответы на вопросы, касающиеся специфических потребностей отрасли, а также решения по снижению затрат и повышению эффективности от наших инженеров-разработчиков.