Si vous êtes un ingénieur produit ou un professionnel des achats de travail sur le développement de produits, que ce soit pour les pièces automobiles, dispositifs médicaux, ou outils industriels -Prototype d'usinage CNC est votre solution préférée pour transformer les idées de conception en physique, modèles testables. Contrairement à l'usinage manuel, CNC (Contrôle numérique de l'ordinateur) Utilise du code pré-programmé pour couper et façonner les matériaux avec une précision inégalée, Le faire idéal pour valider les conceptions avant la production de masse. Ce guide tombe en panne à chaque étape du processus, Conseils techniques clés, Exemples du monde réel, et les données pour vous aider à obtenir des prototypes fiables efficacement.
1. Qu'est-ce que l'usinage CNC prototype?
D'abord, clarifions les bases: Prototype d'usinage CNC est un processus de fabrication qui utilise des machines-outils contrôlés par ordinateur pour créer des prototypes en petits lots ou des pièces à faible volume. Il fonctionne en suivant les conceptions numériques (3Modèles D) pour couper, tailler, ou les matières premières du moulin, comme les alliages en aluminium, plastiques, ou en acier - dans la forme exacte de votre produit.
Le principal objectif de ce processus est de:
- Tester le former et ajuster d'un design (Par exemple, Un nouvel équipement s'intègre-t-il avec les composants existants?).
- Valider fonctionnalité (Par exemple, Une partie de dispositif médical peut-elle résister à une utilisation répétée?).
- Identifier les défauts de conception tôt (Par exemple, points faibles dans un support) Pour réduire les changements coûteux plus tard.
Pourquoi ça compte: Une startup développant un outil électrique portable une fois utilisé une impression 3D pour son premier prototype. Tandis que la partie imprimée en 3D avait l'air bien, il ne pouvait pas gérer le couple de l'outil. Passer à Prototype d'usinage CNC avec l'alliage en aluminium leur a donné un prototype fonctionnel qui a révélé un besoin de renforcer la poignée - les économiser 3 mois de retouches dans la production de masse.
2. Processus d'usinage CNC prototype étape par étape
Le processus a 5 étapes clés, chacun critique pour garantir que votre prototype répond aux normes de conception. Utilisez la table dans la scène 2.2 pour faire correspondre l'équipement aux besoins de votre projet.
2.1 Conception & Programmation: Poser les bases
Avant l'usinage, Vous avez besoin d'une conception numérique claire et d'un code lisible par machine:
- 3D Modélisation: Utiliser le logiciel CAO (Par exemple, Solide, Autocad) Pour créer un modèle 3D détaillé de votre prototype. Inclure des dimensions exactes (Par exemple, 100x50x5 mm) et les tolérances (Par exemple, ± 0,05 mm pour les pièces de précision).
- Programmation de came: Convertir le modèle 3D en code CNC (Code G) Utilisation du logiciel CAM (Par exemple, Mastercam, Fusion 360). Ce code indique à la machine:
- Le chemin de coupe (où l'outil bouge).
- Vitesse (À quelle vitesse l'outil tourne).
- Taux d'alimentation (À quelle vitesse l'outil se déplace dans le matériau).
Pour la pointe: Pour des pièces complexes (Par exemple, un prototype avec des trous et des machines à sous), Ajouter des «simulations de parcours d'outils» dans votre logiciel CAM. Cela vous permet de repérer les erreurs (comme un outil qui s'écrase sur le matériau) Avant l'usinage - le temps d'économie et le matériau.
2.2 Sélection de l'équipement: Choisissez la bonne machine CNC
Toutes les machines CNC ne fonctionnent pas pour chaque prototype. Choisissez-en un en fonction de la complexité et du matériel de votre partie:
| Type de machine CNC | Caractéristiques clés | Mieux pour |
| 3-Axe cnc | Se déplace le long de x, Y, Haches z; simple, rentable. | Prototypes de base (Par exemple, supports plats, enclos en plastique). |
| 4-Axe cnc | Ajoute de la rotation autour d'un axe (Axe A); gère les pièces avec des fonctionnalités courbes. | Pièces comme les engrenages, logements cylindriques. |
| 5-Axe cnc | Tourne autour de deux axes (A et B); Machines Formes complexes de tous les angles. | Pièces de haute précision (Par exemple, composants aérospatiaux, implants médicaux). |
2.3 Sélection des matériaux & Fixation
Choisissez un matériel qui correspond à votre produit final (pour tester les performances du monde réel) et le fixer à la machine pour éviter de déplacer.
2.3.1 Matériaux supérieurs pour l'usinage CNC prototype
| Matériel | Propriétés clés | Mieux pour |
| Alliage en aluminium (6061-T6) | Léger (2.7 g / cm³), Facile à machine, fort. | Pièces automobiles, boîtiers d'outils. |
| Plastique abs | Faible coût, résistant à l'impact, Bon pour les pièces à stress faible. | Enclos électroniques, prototypes de produits de consommation. |
| Acier inoxydable (304) | Résistant à la corrosion, forte résistance (515 Force de traction MPA). | Dispositifs médicaux, équipement de transformation des aliments. |
| Polycarbonate (PC) | Transparent, incassable, résistant à la chaleur (jusqu'à 135 ° C). | Pièces visibles (Par exemple, couvertures d'affichage, luminaires). |
2.3.2 Conseils de fixation des matériaux
- Utiliser chucks de l'aspirateur pour plat, matériaux minces (Par exemple, 2Feuilles PC MM)- Ils tiennent le matériel uniformément sans laisser de notes.
- Pour les matériaux plus épais (Par exemple, 10blocs en aluminium MM), utiliser Crampes à mâchoires souples bordé de caoutchouc pour éviter les rayures.
2.4 Brouillage & Finition: Façonnez votre prototype
Ces deux étapes transforment la matière première en un prototype précis:
| Scène | Outils utilisés | Paramètres clés | But |
| Brouillage | Grands moulins (10-16diamètre mm) | Vitesse de coupe: 150-300 m / mon; Taux d'alimentation: 50-200 mm / min | Retirer 70-90% de l'excès de matériau rapidement; Laissez 0,1-0,3 mm pour la finition. |
| Finition | Petits moulins à bout (2-6diamètre mm) | Vitesse de coupe: 100-250 m / mon; Taux d'alimentation: 20-80 mm / min | Affinez la pièce pour répondre aux dimensions exactes et à la qualité de la surface (Rampe 0.8-1.6 μm). |
Étude de cas: Une entreprise de dispositifs médicaux usinant un prototype en acier inoxydable a sauté du rupture et s'est rendu directement à la finition. Le petit moulin à extrémité a pris 4 heures pour éliminer l'excès de matériau et émoussé à mi-chemin - en coupant la pièce. Ajouter de rugueux, coupez le temps total à 1.5 heures et conserver l'outil de finition.
2.5 Post-traitement & Inspection de qualité
Après l'usinage, Préparez le prototype pour tester et vérifier sa qualité:
- Post-traitement:
- Débarquant: Utilisez un outil de déborrement ou un papier de verre à 400 grilles pour supprimer (Empêche les blessures pendant les tests).
- Nettoyage: Essuyez la pièce avec de l'alcool isopropylique (pour les plastiques) ou un dégraissant (pour les métaux) Pour éliminer le liquide de coupe.
- Traitement de surface (facultatif): Ajouter l'anodisation (pour l'aluminium) ou peinture (pour l'esthétique) si nécessaire.
- Inspection de qualité:
- Utiliser un étrier Pour vérifier les dimensions (Par exemple, diamètre du trou, longueur).
- Utiliser un coordonner la machine à mesurer (Cmm) pour les pièces de haute précision (assure la tolérance à ± 0,01 mm).
- Fonctionnalité de test (Par exemple, pour une charnière prototype, Vérifiez s'il s'ouvre et se ferme en douceur 100 fois).
3. Avantages de l'usinage CNC prototype
Pourquoi choisir ce processus sur l'impression 3D ou l'usinage manuel? Voici les meilleurs avantages, soutenu par des données:
- Haute précision & Répétabilité: Les machines CNC atteignent des tolérances aussi serrées que ± 0,005 mm - plus loin que l'usinage manuel (± 0,1 mm). Cela signifie que chaque prototype que vous faites est identique, qui est essentiel pour tester la cohérence.
- Simulation matérielle réaliste: En utilisant le même matériau que votre produit final (Par exemple, Aluminium pour une partie de voiture), Vous obtenez des commentaires précis sur la façon dont la pièce fonctionnera dans une utilisation réelle. 3D Impression, en revanche, utilise souvent des plastiques qui ne correspondent pas aux propriétés des matériaux finaux.
- Qualité de surface supérieure: Les étapes de finition produisent des surfaces lisses (Rampe 0.8 μm) qui répondent aux normes esthétiques élevées - importantes pour les produits de consommation ou les pièces visibles.
- Large gamme d'applications: Comme indiqué dans le tableau ci-dessous, il est utilisé dans les industries clés:
| Industrie | Utilisation du prototype commun |
| Automobile | Composants du moteur, supports, parties intérieures. |
| Médical | Pièces d'outils chirurgicaux, prototypes d'implantation, logements d'appareil. |
| Dessin industriel | Coquilles de produits de consommation (Par exemple, caisses téléphoniques), pièces de mobilier. |
4. Limites & Comment les surmonter
Alors que Prototype d'usinage CNC est puissant, il a des défis - voici comment y remédier:
- Coût & Vitesse: Prototypes complexes (Par exemple, 5-pièces d'axe) peut coûter \(200-\)500 et prendre 3-5 jours.
Solution: Pour des pièces simples, Utilisez CNC à 3 axes (frais 30% moins de 5 axes) et commander de petits lots (1-5 parties) pour tester les conceptions avant de mettre à l'échelle.
- Exigences techniques élevées: Machines CNC en fonctionnement et programmation G-Code a besoin de compétences.
Solution: S'associer avec un fournisseur (Comme la technologie Yigu) qui offre des services clé en main - ils gèrent la conception, programmation, et usinage pour vous.
- Limitations de matériaux: Quelques matériaux (Par exemple, caoutchoucs doux) sont difficiles à machine avec CNC.
Solution: Pour les pièces flexibles, combiner l'usinage CNC (pour les composants durs) avec impression 3D (pour les pièces molles) Pour créer des prototypes hybrides.
La vue de la technologie YIGU sur l'usinage du prototype CNC
À la technologie Yigu, Nous avons soutenu 400+ clients en optimisation Prototype d'usinage CNC pour l'automobile, médical, et projets industriels. Nous pensons que la plus grosse erreur que les équipes font est de compliquer les conceptions - ajoutant des fonctionnalités inutiles qui augmentent le coût et le temps d'usinage. Notre solution: Un service de revue «conception pour CNC» - nous aidons à simplifier votre modèle 3D (Par exemple, Remplacement des courbes complexes par des formes plus faciles à mariner) Sans perdre des fonctionnalités. Nous offrons également un revirement rapide (2-3 jours pour les pièces à 3 axes) et utilisez des tests CMM de haute précision pour vous assurer que chaque prototype répond à vos spécifications. Cela coupe le client r&D Time par 25% en moyenne.
FAQ
- Combien de temps prend l'usinage CNC prototype?
Cela dépend de la complexité: Un simple prototype en plastique à 3 axes (100x50x5 mm) prendre des prises 1-2 jours. Une pièce complexe en acier inoxydable à 5 axes prend 3-5 jours (y compris la conception et l'inspection).
- L'usinage CNC prototype est-il plus cher que l'impression 3D?
Pour petit, parties simples (Par exemple, un support en plastique 50x50x5 mm), 3L'impression D est moins chère (\(30-\)50 contre. \(80-\)120 pour CNC). Mais pour grand, pièces à haute résistance (Par exemple, composants automobiles en aluminium), Le CNC est plus rentable - 3D l'impression nécessiterait des résines hautes coûteuses coûteuses, le rendre 2x plus cher.
- Le prototype d'usinage CNC peut-il faire des pièces avec des caractéristiques internes (Par exemple, canaux creux)?
Oui - avec des machines à 4 axes ou 5 axes. Par exemple, Nous avons usiné des vannes de prototypes en aluminium avec des canaux d'écoulement internes (1diamètre mm) Utilisation de CNC à 5 axes. Assurez-vous simplement que votre modèle 3D montre clairement les fonctionnalités internes, et utilisez un fournisseur avec de l'expérience dans l'usinage complexe.
