CNC -Bearbeitung: Der vollständige Mahlprozesshandbuch für Ingenieure

Wenn Sie ein Beschaffungsspezialist oder Produktingenieur sind, Sie wissen, dass die Auswahl der richtigen Bearbeitungsmethode die Kosten Ihres Projekts erstellen oder brechen kann oder brechen kann, Geschwindigkeit, und Qualität. CNC -Fräsen- Ein Kernteil der Moderne CNC -Bearbeitung- Ist eines der vielseitigsten subtraktiven Herstellungsprozesse, Wird verwendet, um alles von einfachen Klammern bis hin zu komplexen Luft- und Raumfahrtteilen zu erstellen. Dieser Leitfaden bricht den gesamten CNC -Fräsvorgang ab, Von maschinellen Teilen bis zu realen Anwendungen, Sie können also fundierte Entscheidungen treffen und gemeinsame Fallstricke vermeiden.

1. Was ist CNC -Fräste, Und wie hat es sich entwickelt??

CNC -Fräsen ist ein subtraktiver Herstellungsprozess, bei dem ein computergesteuertes Schneidwerkzeug Material aus einem Werkstück entfernt, um es zu einem gewünschten Design zu formen. Im Gegensatz zum manuellen Mahlen (die sich auf die Fähigkeiten der Maschinisten beruhte und anfällig für Fehler war), CNC (Computer numerische Steuerung) Mahlen verwendet vorprogrammiertes Code, um die Präzision bis hin zu sicherzustellen 0.025 MM - kritisch für Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Automobile.

Eine kurze Geschichtsstunde

Vor der industriellen Revolution des 18. Jahrhunderts, Die Fertigung stützte sich auf manuelles Gießen - Slow, langweilig, und fehleranfällig. Im 20. Jahrhundert, Manuelle Fräsmaschinen entstanden, aber sie hing immer noch von der menschlichen Kontrolle ab. Der Aufstieg der digitalen Technologie veränderte alles: Die heutigen CNC -Fräsmaschinen verwandeln 3D -Designs mit hohen Geschwindigkeiten in präzise Teile, mit minimalem menschlichen Eingreifen.

Beispiel für reale Welt: Automobilteilproduktion

Ein führender Automobilhersteller benutzte einst manuelles Mahlen, um Motorhalterungen herzustellen. Der Prozess nahm 2 Stunden pro Halterung und hatten eine 10% Fehlerrate (verschwenden $150 pro fehlgeschlagenes Teil). Nach dem Umschalten auf CNC -Fräsen, Sie verkürzen die Produktionszeit auf 30 Minuten pro Halterung und reduzierte Fehler auf 0,5% - retteten $50,000 jährlich bei Materialabfällen.

2. Schlüsselteile einer CNC -Fräsmaschine

Um zu verstehen, wie CNC -Mahlen funktioniert, Sie müssen seine Kernkomponenten kennenlernen. Während Maschinenteile nach Herstellern und Typ variieren, Diese sechs Teile finden sich in jeder CNC -Mühle:

• Spindel: Hält das Schneidwerkzeug an Ort und Stelle und dreht es mit hohen Geschwindigkeiten (bis zu Tausenden von Drehzahl).
• Bedienfeld: Die Computerschnittstelle, an der die Bediener Programme eingeben und den Prozess überwachen.
• Spalten: Der Hauptrahmen, der andere Komponenten unterstützt, Gewährleistung der Stabilität während der Bearbeitung.
• Sattelstücke: An die Spalten angehängt, Sie halten und bewegen die Workbench.
• Werkbank: Die Oberfläche, auf der das Werkstück mit Klemmen oder Laster gesichert ist.
• Stiftung: Die Basis, die die gesamte Maschine stabil auf dem Boden hält, Vibration verhindern.

3. Der Schritt-für-Schritt-CNC-Mahlen-Workflow

Das CNC-Mahlen ist nicht nur "Drücken einer Taste"-es folgt einem strukturierten 4-Schritt-Prozess, um die Genauigkeit zu gewährleisten. So funktioniert es, mit einem wirklichen Beispiel eines medizinischen Herstellers:

Schritt 1: Entwerfen Sie ein 3D -CAD -Modell

Erste, Ingenieure erstellen ein 3D -Modell des Teils mit Verwendung CAD (Computergestütztes Design) Software (Z.B., Solidworks, Autocad). Jede Funktion - von Löchern bis zu Slots - muss eingeschlossen sein. Zum Beispiel, Ein Medical Device -Unternehmen hat eine Titan -Chirurgie in SolidWorks entworfen, Hinzufügen von Details wie Fadentiefe und einem abgerundeten Tipp.

Schritt 2: Konvertieren Sie CAD in G-Code mit CAM

CNC Mills können CAD -Dateien nicht direkt lesen - sie brauchen sie G-Code (Digitale Anweisungen für die Werkzeugbewegung). NOCKEN (Computergestützte Fertigung) Software (Z.B., Fusion 360 NOCKEN) Umwandelt das CAD-Modell in G-Code. Für die chirurgische Schraube, Fusion 360 CAM erzeugte Code, der der Mühle sagte.

Schritt 3: Richten Sie die Fräsmaschine ein

Die Betreiber bereiten die Maschine nach:

1. Das Werkstück sichern (Titan, im medizinischen Beispiel) zur Werkbank.
2. Anbringen des richtigen Schneidwerkzeugs (eine multiflute Endmühle) zur Spindel.
3. Hinzufügen von Schneidflüssigkeit, um das Werkzeug und Werkstück abzukühlen.

Schritt 4: Führen Sie das Mahlen aus

Die Maschine führt den G-Code aus, und das Schneidwerkzeug entfernt Material. Abhängig vom Mühlentyp, Entweder bewegt sich das Werkzeug, Das Werkstück bewegt sich, oder beides. Für die chirurgische Schraube, Die 5-Achsen-CNC-Mühle hat das Werkstück gedreht, während das Werkzeug die Gewinde schnitt-was zu einem genauen Teil, der medizinische Standards entsprach.

4. Kritische CNC -Fräser -Terminologie, die Sie wissen müssen

Wenn Sie diese Begriffe verstehen, können Sie mit Maschinisten kommunizieren und Missverständnisse vermeiden:

• Schneidwerkzeug: Der abnehmbare Teil, der Material schneidet (Z.B., Ende Mühlen für flache Oberflächen). Wählen Sie Werkzeuge basierend auf dem Werkstückmaterial - Aluminium benötigt ein anderes Werkzeug als Stahl.
• Geschwindigkeit (Drehzahl): Wie schnell dreht sich das Werkzeug (gemessen in Revolutionen pro Minute). Aluminium kann gemahlen werden 3,000 Drehzahl, Während Stahl langsamere Geschwindigkeiten benötigt (1,500 Drehzahl) Um den Werkzeugverschleiß zu verhindern.
• Füttern: Die Entfernung, die das Werkzeug oder Werkstück pro Revolution bewegt. Ein höherer Futter (Z.B., 100 mm/min für Aluminium) beschleunigt die Produktion, Aber ein niedrigerer Futter (50 mm/min für Stahl) sichert Präzision.
• Tiefe des Schnitts: Wie weit das Werkzeug in das Werkstück eindringt. Ein tieferer Schnitt (Z.B., 5 mm) Entfernt mehr Material, erfordert jedoch möglicherweise mehr Leistung.
• Flüssigkeit schneiden: Eine Flüssigkeit, die das Werkzeug und das Werkstück abkühlt, Reduzierung der Reibung und der Verlängerung der Werkzeuglebensdauer.

5. Arten von CNC -Fräsmaschinen: 3-Achse vs. 5-Achse

Die Anzahl der Achsen, die eine Mühle hat, bestimmt ihre Fähigkeiten. Unten finden Sie einen Vergleich der beiden beliebtesten Typen:

Beispiel: Luft- und Raumfahrtteilproduktion

Ein Luft- und Raumfahrtunternehmen musste eine komplexe Turbinenklinge herstellen. Eine 3-Achsen-Mühle hätte erforderlich 3 Manuelle Repositionierungen (Erhöhtes Fehlerrisiko), Aber eine 5-Achsen-Mühle produzierte die Klinge in einem Lauf-untersparen 4 Stunden pro Teil und Verbesserung der Genauigkeit durch 50%.

6. Materialien, die für das CNC -Mahlen geeignet sind

CNC -Mahlung funktioniert mit über 50 technische Materialien. Die folgende Tabelle zeigt gemeinsame Optionen und deren Verwendungsmöglichkeiten:

Pro -Tipp für Beschaffungsspezialisten

Wählen Sie Aluminium für kostengünstige, Leichte Teile (Z.B., Unterhaltungselektronik). Für Teile mit hohem Stress (Z.B., Motorkomponenten), Verwenden Sie Stahl oder Titan - obwohl sie mehr kosten, mehr, Sie halten länger und senken die Wartungskosten.

7. Vorteile und Einschränkungen des CNC -Mühlens

Vorteile

• Skalierbarkeit: Arbeitet für 1-Off-Prototypen oder Massenproduktion (10,000+ Teile). Die Kosten sinken mit zunehmendem Produktionsvolumen - produzieren 1,000 Klammern Kosten 30% weniger pro Einheit als die Erzeugung 100.
• Schnelle Turnaround: CAD/CAM -Integration schneidet die Vorlaufzeiten ab. Ein Prototyp, der nahm 1 Woche mit manuellem Fräsen kann in erfolgen 1 Tag mit CNC.
• Präzision: Toleranzen so eng wie 0.025 MM erfüllen strenge Branchenstandards (Z.B., Luft- und Raumfahrt, medizinisch).
• Vielseitigkeit: Kann Löcher erstellen, Slots, Themen, und gebogene Oberflächen.

Einschränkungen

• Komplexe Geometriekosten: Mehr Materialentfernung bedeutet höhere Kosten. Ein Teil mit tiefen Hohlräumen kann kosten. 50% mehr als ein einfacher flacher Teil.
• Tool -Zugriffsbeschränkungen: Der Werkstückhalter kann das Werkzeug blockieren und die manuelle Neupositionierung erhöhen (Zunehmende Zeit- und Fehlerrisiko).
• Unvermillbare Merkmale: Gebogene Löcher, Gerade innere Kanten, und Wände dünner als 0.5 MM kann nicht gemahlen werden (Verwenden Sie stattdessen Laserschnitt oder EDM).
• Materialverschwendung: Die subtraktive Fertigung produziert Schrott - up bis 30% des Werkstücks für komplexe Teile.

8. Perspektive der Yigu -Technologie auf das CNC -Fräsen

Bei Yigu Technology, Wir helfen den Herstellern, ihre CNC -Fräsprozesse zu optimieren. Wir empfehlen 3-Achsen-Mühlen für einfache, Teile mit hohem Volumen (Z.B., Kfz -Klammern) Die Kosten niedrig halten. Für komplexe Teile (Z.B., medizinische Werkzeuge), 5-Axis Mills sind die Investition wert - sie reduzieren die Nacharbeit und verbessern die Qualität. Wir empfehlen den Kunden auch, Schneidflüssigkeiten zu verwenden, die auf ihr Material zugeschnitten sind (Z.B., Flüssigkeit auf Ölbasis für Stahl) Die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern 25%. Für Beschaffungsteams, Partnerschaft mit Lieferanten, die sowohl 3-Achsen- als auch 5-Achsen-Mahling anbieten, gewährleistet Flexibilität für alle Projektanforderungen.

FAQ

1. Kann CNC -Fräste Teile mit gekrümmten Löchern produzieren?

NEIN, CNC -Mahlen können keine gekrümmten Löcher erzeugen - dies ist eine wichtige Einschränkung. Für gebogene Löcher, Verwenden Sie alternative Methoden wie Laserbohrungen oder Elektroausflussbearbeitung (EDM), Dies kann komplexe Geometrien, die Mühlen nicht können.

2. Wie wähle ich für mein Projekt zwischen einer 3-Achse und einer 5-Achsen-Mühle?

Wählen Sie eine 3-Achsenmühle, wenn Ihr Teil einfach ist (Keine gekrümmten Oberflächen, die mehrwinkelige Schnitte benötigen) Und Sie benötigen ein hohes Volumen zu niedrigen Kosten. Wählen Sie eine 5-Achsenmühle, wenn Ihr Teil komplex ist (Z.B., Luft- und Raumfahrtkomponenten) und erfordert enge Toleranzen - obwohl es teurer ist, Es spart Zeit bei der Neupositionierung und reduziert Fehler.

3. Was ist das kostengünstigste Material für das CNC-Mahlen?

Aluminium ist für die meisten Projekte die kostengünstigste Option. Es ist billig (um $2 pro kg), leicht zu mühlen (schnelle Geschwindigkeiten und Futtermittel), und produziert weniger Werkzeugkleidung (Niedrigere Kosten für Werkzeuge). Für Teile, die Kraft benötigen, Stahl ist eine gute Alternative - obwohl es mehr kostet ($5 pro kg), Es ist langlebiger als Aluminium.