فرزکاری و تراشکاری CNC توضیح داده شده: راهنمای عملی فرآیندها، مواد، تحمل ها و انتخاب روش مناسب

فرز و تراشکاری CNC در واقع چیست - و تفاوت آنها چگونه است

فرزکاری CNC و تراشکاری CNC دو فرآیند تولید تفریقی پرکاربرد در ماشین‌کاری دقیق هستند و با هم اکثریت قریب به اتفاق قطعات فلزی و پلاستیکی تولید شده توسط کارگاه‌های ماشین‌کاری CNC در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند. علیرغم اینکه اغلب در یک نفس ذکر می شوند، آنها بر اساس اصول اساسی متفاوت کار می کنند، هندسه های متفاوتی را تولید می کنند و از پیکربندی ابزار برش کاملاً متفاوت استفاده می کنند. درک تمایز بین آنها نقطه شروع برای تصمیم گیری خوب در مورد نحوه طراحی و ساخت یک قطعه است.

در تراشکاری CNC، قطعه کار با سرعت بالایی می چرخد ​​در حالی که یک ابزار برش ثابت در امتداد یک یا چند محور به آن وارد می شود. قطعه کار چرخان حرکت اولیه است. ابزار حرکت می کند اما نمی چرخد. این چیدمان ذاتاً برای قطعات با تقارن دورانی - شفت، بوشینگ، پیستون، میله رزوه دار، قرقره و هر جزء که مقطع آن دایره ای است یا از پروفیل پیوسته حول یک محور مرکزی پیروی می کند، مناسب است. ماشینی که تراشکاری CNC را انجام می دهد، تراش یا مرکز تراش نامیده می شود و با کندن براده های پیوسته از سطح چرخان، مواد را جدا می کند و سطح عالی و تلرانس ابعادی بسیار محکم در قطر و طول ایجاد می کند.

در فرز CNC، ابزار برش با سرعت بالایی می چرخد ​​در حالی که قطعه کار ثابت می ماند (یا به صورت خطی روی میز ماشین حرکت می کند). برش چند فلوت دوار - آسیاب انتهایی، آسیاب صورت، مته یا ابزار خسته کننده - در مسیرهای برنامه ریزی شده حرکت می کند تا مواد را از سطح قطعه کار حذف کند. این چیدمان برای قطعات منشوری مناسب است: بلوک‌ها، صفحات، براکت‌ها، محفظه‌ها و اجزای دارای صفحه‌های صاف، جیب‌ها، شکاف‌ها، سوراخ‌ها و سطوح پیچیده سه‌بعدی. ماشینی که فرز CNC را انجام می دهد مرکز ماشینکاری نامیده می شود و با برداشتن تراشه ها در برش های متناوب و منقطع هنگام درگیر شدن هر دندان برش و خروج از قطعه کار، قطعات را تولید می کند.

تصمیم عملی بین تراشکاری CNC و فرز CNC برای یک قطعه معین عمدتاً توسط هندسه هدایت می شود: اگر قطعه متقارن چرخشی باشد، تراشکاری سریعتر و مقرون به صرفه تر است. اگر قطعه دارای ویژگی های منشوری باشد، آسیاب مورد نیاز است. بسیاری از اجزای دنیای واقعی به هر دو مورد نیاز دارند - برای مثال، یک شفت چرخان با یک کلید آسیاب شده، یا یک محفظه آسیاب شده با حفره های یاتاقان چرخان و مته. به همین دلیل است که مراکز آسیاب چرخشی CNC (که به آن‌ها ماشین‌های چند وظیفه‌ای یا تراش‌های چرخشی آسیاب نیز گفته می‌شود) به طور فزاینده‌ای در تجهیزات ماشین‌کاری دقیق مدرن رایج شده‌اند و به هر دو عملیات در یک راه‌اندازی روی یک ماشین واحد اجازه می‌دهند.

تراشکاری CNC چگونه کار می کند: جزئیات فرآیند که هر مهندس باید بداند

تراشکاری CNC بر روی یک ماشین تراش مجهز به سیستم کنترل عددی کامپیوتری انجام می شود که حرکات ابزار را با قابلیت تکرار موقعیت یابی زیر میکرون هدایت می کند. این فرآیند با گیره شدن یک میله گرد از مواد استوک - یا یک قطعه خالی آهنگری یا ریخته گری - در یک چاک یا کولت چرخان شروع می شود. سپس برنامه CNC به برجک (که چندین ابزار برش را در خود جای می دهد) دستور می دهد تا عملیات تراشکاری را به ترتیب انجام دهد.

توالی عملیات چرخشی

یک توالی چرخش معمولی CNC با تراشکاری خشن شروع می شود - حذف بخش عمده ای از مواد اضافی در نرخ های تغذیه بالا و عمق برش عمیق (عمق 0.5 تا 5 میلی متر) تا قطعه کار به ابعاد نهایی خود نزدیک شود و در عین حال حداکثر سرعت حذف مواد (MRR) ایجاد شود. به دنبال آن پاس‌های نیمه تمام و پایان تراش با نرخ‌های تغذیه به تدریج پایین‌تر (0.05-0.2 میلی‌متر بر دور برای تکمیل) و عمق برش کم‌تر (0.1-0.5 میلی‌متر) برای دستیابی به تحمل قطر مورد نیاز و پرداخت سطحی انجام می‌شود. عملیات رزوه زنی (داخلی و خارجی)، شیار زنی، روکش، حفاری و جداسازی همگی بر روی یک تراش CNC با استفاده از درج های اختصاصی در برجک انجام می شود. مراکز تراشکاری CNC مدرن دارای 8-24 موقعیت ابزار در برجک هستند که به کل دنباله چرخش اجازه می دهد بدون وقفه بدون تغییر ابزار دستی اجرا شود.

پارامترهای کلیدی: سرعت، تغذیه و عمق برش

سرعت برش در تراشکاری به صورت فوت سطح در دقیقه (SFM) یا متر در دقیقه (m/min) بیان می شود - سرعتی که سطح قطعه کار از لبه ابزار برش عبور می کند. برای درج های کاربید روی فولاد، سرعت برش معمولی 200-400 متر در دقیقه است. برای آلومینیوم، 500-1500 متر در دقیقه؛ برای تیتانیوم، 30-80 متر در دقیقه. نرخ تغذیه به صورت میلی‌متر در هر دور (mm/rev) بیان می‌شود - میزان پیشروی ابزار در هر چرخش قطعه کار. نرخ‌های تغذیه کمتر سطوح صاف‌تری تولید می‌کنند (Ra مستقیماً با سرعت تغذیه و شعاع دماغه ابزار با فرمول Ra ≈ f²/8r مرتبط است، که در آن f نرخ تغذیه و r شعاع دماغه ابزار است) اما زمان بیشتری طول می‌کشد. عمق برش بر سرعت حذف مواد و نیروی وارد بر ابزار برش تأثیر می‌گذارد - برش‌های عمیق‌تر بهره‌وری را افزایش می‌دهند، اما برای جلوگیری از پچ پچ و انحراف نیاز به دستگاه سفت‌تر و تنظیم قطعه کار دارند.

تلورانس های قابل دستیابی در تراشکاری CNC

تراشکاری CNC به طور مداوم تحمل ابعادی 0.01-0.025 ± میلی متر را در قطر در شرایط استاندارد تولید در مراکز تراشکاری به خوبی حفظ می کند. برای تناسب یاتاقان ها و کاربردهای شافت دقیق، تحمل 0.005± میلی متر (5 میکرون) به طور معمول با ابزار مناسب، خنک کننده و بازخورد اندازه گیری به دست می آید. سطح پرداخت سطح روی سطوح تراش خورده معمولاً از Ra 3.2 میکرومتر پس از چرخش خشن تا Ra 0.4-0.8 میکرومتر پس از یک پاس تکمیل خوب متغیر است. با عملیات فوق تکمیلی مانند تراشکاری سخت (چرخش فولاد سخت شده در HRC 58-65) با استفاده از درج های CBN، مقادیر Ra کمتر از 0.2 میکرومتر قابل دستیابی هستند و در بسیاری از کاربردها جایگزین سنگ زنی استوانه ای می شوند.

نحوه کار فرز CNC: از ماشینکاری 3 محوره تا 5 محوره

فرز CNC طیف وسیع تری از عملیات و پیکربندی ماشین را نسبت به تراشکاری در بر می گیرد که نشان دهنده پیچیدگی هندسی بیشتر قطعات منشوری است. تعداد محورها در دستگاه فرز پیچیدگی اشکالی را که می توان در یک تنظیم واحد تولید کرد، تعیین می کند.

فرز CNC 3 محوره

رایج‌ترین پیکربندی، فرز 3 محوره CNC است، که در آن ابزار برش همزمان در جهت‌های X (چپ-راست)، Y (جلو-پشت)، و Z (بالا به پایین) حرکت می‌کند در حالی که میز قطعه کار ثابت می‌ماند. این امکان ماشین‌کاری تمام ویژگی‌هایی را که می‌توان از بالا به آن‌ها دسترسی داشت، می‌دهد - فرز صورت، فرز جیبی، برش شکافی، سوراخ‌کاری و حفاری، و کانتور کردن سطوح سه‌بعدی با آسیاب گلوله‌ای. محدودیت اساسی فرز سه محوره این است که برش‌ها، ویژگی‌های زاویه‌دار و سطوح در طرفین قطعه نیاز به تغییر موقعیت (تثبیت مجدد) قطعه کار دارند که زمان راه‌اندازی اضافی و احتمال خطاهای موقعیت‌یابی بین نصب‌ها را معرفی می‌کند. برای قطعاتی که به ویژگی‌هایی در چند وجه نیاز دارند، ماشین‌کاری 3 محوره معمولاً به 4 تا 6 تنظیم جداگانه نیاز دارد که هر کدام نیاز به صفر کردن و تأیید مجدد دارند.

فرز CNC 4 محوره

ماشینکاری 4 محوره یک محور چرخشی (محور A که حول محور X می چرخد) به پیکربندی 3 محور اضافه می کند. قطعه کار می تواند در حین برش نمایه شود یا به طور مداوم بچرخد، و این امکان را می دهد که ویژگی ها بر روی چندین وجه و اطراف سطوح منحنی بدون نصب مجدد ماشین کاری شوند. این امر به ویژه برای قطعاتی مانند میل بادامک، فلوت های مارپیچ روی ابزارهای برش، دندانه های چرخ دنده مارپیچ و اجزایی با ویژگی های چیدمان شعاعی ارزشمند است. فرز 4 محوره تعداد راه اندازی را کاهش می دهد و روابط موقعیت بهتری را بین ویژگی ها در وجوه مختلف در مقایسه با چندین راه اندازی 3 محوره حفظ می کند.

فرز CNC 5 محوره

فرز CNC 5 محوره یک محور چرخشی دوم را اضافه می کند (یا ترکیب محورهای A B، A C یا B C بسته به پیکربندی دستگاه)، به ابزار برش اجازه می دهد تا در فضای سه بعدی نسبت به قطعه کار کج شده و بچرخد. این امکان ماشین‌کاری هندسه‌های بسیار پیچیده - پره‌های توربین، پروانه‌ها، ایمپلنت‌های ارتوپدی، حفره‌های قالب با برش‌های عمیق و اجزای ساختاری هوافضا - را در یک مجموعه با ابزار برش از زاویه بهینه به سطح نزدیک می‌کند تا شرایط برش حفظ شود. ماشینکاری 5 محوری همزمان واقعی (همه 5 محور که در حین برش به طور همزمان حرکت می کنند) برای پیچیده ترین هندسه ها مورد نیاز است، در حالی که 3 2 محور 5 محوری موقعیتی (که در آن دو محور چرخشی قسمت را قبل از برش با محورهای خطی قرار می دهند) بخش زیادی از الزامات اجزای پیچیده را با پیچیدگی برنامه نویسی کمتر پوشش می دهد.

تلورانس های قابل دستیابی در آسیاب CNC

قابلیت تحمل عمومی در فرز CNC به دلیل انطباق بیشتر (انحراف الاستیک) فرز در مقایسه با درج تراش، کمی گسترده تر از تراشکاری است. فرز CNC تولید استاندارد به تلورانس های عمومی 0.025-0.05 میلی متر دست می یابد، با ویژگی های تحمل محکم مانند سوراخ های حفره، سطوح مبنا دقیق، و عرض شکاف های نصب شده که با ابزار مناسب و بازخورد اندازه گیری به 0.01-0.015 ± میلی متر می رسد. سطح پرداخت سطح روی سطوح آسیاب شده از Ra 3.2 میکرومتر پس از آسیاب صورت با یک درج کاربید استاندارد تا Ra 0.8-1.6 میکرومتر با پاس های تکمیلی با گام ریز متغیر است. سطوح سه بعدی آسیاب شده با انتهای توپ دارای کاسه های مشخصه (اسکالوپ) بین مسیرهای ابزار هستند - ارتفاع گوش ماهی به شعاع انتهای توپ و فاصله گام به گام بستگی دارد و باید با برنامه ریزی مسیر CAM برای دستیابی به کیفیت سطح مورد نیاز کنترل شود.

مراکز آسیاب چرخشی CNC: زمانی که یک ماشین هر دو را انجام می دهد

برای قطعاتی که به عملیات تراشکاری و فرزکاری نیاز دارند - که بخش بسیار زیادی از قطعات ماشینکاری دقیق را توصیف می کند - رویکرد سنتی این بود که ابتدا قطعه را بر روی یک ماشین تراش اجرا کنید، سپس آن را برای عملیات ثانویه به ماشین فرز منتقل کنید. هر انتقال بین ماشین‌ها زمان راه‌اندازی، احتمال خطای موقعیتی بین ویژگی‌ها و مدیریت اضافی در حال انجام کار را معرفی می‌کند. مراکز آسیاب چرخشی CNC (که به آن‌ها ماشین‌های چندوظیفه‌ای، ماشین‌های تراش آسیاب یا مراکز تراشکاری نیز گفته می‌شود) این مشکل را با ترکیب یک قابلیت تراشکاری کامل CNC با ابزارهای زنده (فرز برش‌ها و مته‌هایی که در برجک می‌چرخند) و - در ماشین‌های با قابلیت‌تر - یک دوک فرز کامل در داخل محور فرزکاری با یک محور فرزکاری با محورهای مشابه، حل می‌کنند. ماشین تراش.

مزیت بهره وری ماشینکاری آسیاب چرخشی برای قطعات پیچیده چرخشی قابل توجه است. برای مثال، میله اتصالی که قبلاً به عملیات تراشکاری، انتقال، عملیات فرزکاری برای صفحه کلاهک، انتقال دیگر و عملیات حفاری سوراخ‌های پیچ نیاز داشت، می‌تواند در یک راه‌اندازی چرخشی تکمیل شود - زمان کل چرخه را 30 تا 60 درصد کاهش می‌دهد و خطاهای موقعیتی بین عملیات را حذف می‌کند. سازندگان عمده ماشین آلات که مراکز تراشکاری پیشرفته را ارائه می دهند عبارتند از Mazak (سری Integrex)، DMG Mori (سری NTX)، Nakamura-Tome (سری NTRX) و Okuma (سری MULTUS) که همگی ماشین هایی را با فرز خارج از مرکز محور Y، ابزار زنده، کانتورینگ محور C و به صورت اختیاری فرز محوری ارائه می دهند.

پیچیدگی برنامه‌ریزی ماشین‌کاری آسیاب چرخشی بیشتر از تراشکاری یا فرز مستقل است - سیستم CAM باید چندین دوک را مدیریت کند، عملیات تراشکاری و فرزکاری را هماهنگ کند، اتوماسیون تغذیه میله‌ای و قطعه‌گیری را مدیریت کند و جلوگیری از برخورد را در یک پاکت ماشین شلوغ مدیریت کند. پلتفرم‌های نرم‌افزار CAM مانند Mastercam، HyperMILL و Siemens NX دارای ماژول‌های چرخشی اختصاصی هستند که به این نیازها پاسخ می‌دهند و برنامه‌های NC ایمن و کارآمد را برای پیچیده‌ترین ماشین‌های چند کاره تولید می‌کنند.

موادی که معمولاً توسط فرز و تراشکاری CNC ماشینکاری می شوند

هر دو فرز CNC و تراشکاری CNC برای طیف گسترده ای از مواد مهندسی قابل استفاده هستند، اما هر ماده ویژگی های ماشینکاری متفاوتی را ارائه می دهد که بر انتخاب ابزار، پارامترهای برش، زمان چرخه و کیفیت سطح قابل دستیابی تأثیر می گذارد.

طراحی قطعات برای فرز و تراشکاری CNC : اصول DFM که در هزینه صرفه جویی می کند

طراحی برای تولیدپذیری (DFM) در ماشینکاری CNC، تمرین تصمیم گیری عمدی در طراحی است که زمان چرخه، هزینه ابزار، پیچیدگی راه اندازی و نرخ ضایعات را بدون به خطر انداختن عملکرد قطعه کاهش می دهد. قطعات با طراحی ضعیف می توانند 3 تا 10 برابر بیشتر از جایگزین های مشابه عملکردی اما با طراحی بهتر برای ماشین هزینه کنند. اینها تاثیرگذارترین دستورالعمل های DFM برای قطعات CNC آسیاب شده و تراشیده هستند.

DFM برای قطعات CNC تبدیل شده

• به حداقل رساندن کاهش قطر در یک جهت: شفت ها را طوری طراحی کنید که قطرها از یک انتها به طور یکنواخت کاهش یابد - این اجازه می دهد تا قطعه به طور کامل از یک طرف بدون معکوس بچرخد، زمان نصب را به حداقل می رساند و دقت متحدالمرکز را بین تمام قطرها در یک محور حفظ می کند.
• از تلورانس های تنگ غیر ضروری در قطرهای غیرعملکردی خودداری کنید: تلورانس های تنگ (زیر 0.025 ± میلی متر) به پاس های تکمیلی اضافی، اندازه گیری و گاهی اوقات عملیات سنگ زنی نیاز دارد که هزینه را چند برابر می کند. فقط روی سطوحی که با یاتاقان‌ها، مهر و موم‌ها، اتصالات پرس یا اجزای جفت دقیق در ارتباط هستند، تلورانس‌های محکم اعمال کنید.
• در جابجایی شانه، فاصله کافی از زیر بریدگی را در نظر بگیرید: در جایی که قطر چرخانده شده به یک سطح شانه صاف برخورد می کند، یک شیار زیر برش کوچک (0.3-0.5 میلی متر عرض × 0.3 میلی متر حداقل عمق) قرار دهید تا ابزار چرخش بدون تداخل ابزار به طور کامل به شانه برسد و برای قطعات جفت شونده که در مقابل شانه قرار می گیرند فاصله ایجاد کند.
• کلاس رشته را بر اساس نیاز عملکردی واقعی مشخص کنید: تناسب رزوه استاندارد (6H/6g در متریک، 2A/2B در اینچ یکپارچه) برای اکثریت قریب به اتفاق کاربردهای بست مناسب است و به طور مستقیم در تراشکاری CNC قابل دستیابی است. کلاس‌های رزوه‌های محکم‌تر (4H/4h یا بهتر) به برش رزوه آهسته‌تر، بازرسی بیشتر ابزار و خطر ضایعات بیشتر نیاز دارند - آنها را فقط زمانی مشخص کنید که دقت درگیری با نخ واقعاً از نظر ایمنی مهم باشد.
• حفره های متقاطع و ویژگی های خارج از محور را در صورت امکان به حداقل برسانید: سوراخ‌ها، تخت‌ها و کلیدهای متقاطع بر روی قطعات تراش‌شده به عملیات فرز ثانویه (یا ابزارآلات زنده در مرکز آسیاب چرخشی) نیاز دارند که زمان و هزینه چرخه را اضافه می‌کند. ویژگی های خارج از محور را گروه بندی کنید تا بتوان آنها را در یک نمایه سازی محور C به جای چندین مرحله تغییر موقعیت ماشین کاری کرد.

DFM برای قطعات CNC آسیاب شده

• شعاع های گوشه داخلی را تا جایی که طراحی کاربردی اجازه می دهد بزرگ نگه دارید: گوشه های داخلی در جیب ها و شکاف ها باید با شعاع فرز مطابقت داشته باشد. شعاع گوشه داخلی 1 میلی متری به آسیاب انتهایی 2 میلی متری نیاز دارد - که شکننده، کند برش و تعویض آن گران است. استفاده از بزرگترین شعاع گوشه قابل قبول (معمولاً 30 تا 50 درصد عمق پاکت به عنوان نقطه شروع) امکان استفاده از برش های بزرگتر و پربازده را می دهد.
• از جیب های باریک عمیق اجتناب کنید: نسبت عمق به عرض پاکت بیشتر از 4:1 به آسیاب‌های انتهایی دوردست با استحکام کمتری نیاز دارد که منجر به لرزش، پوشش ضعیف سطح و سرعت تغذیه کند می‌شود. در جایی که از نظر عملکردی به جیب‌های عمیق نیاز است، یک سوراخ تسکین دهنده یا سوراخ از پیش حفر شده در کف جیب طراحی کنید تا به جای نیاز به برش محیطی بلند فلوت، امکان فرورفتن کاتر فراهم شود.
• در صورت امکان، تمام محورهای سوراخ را موازی با محور اصلی ماشینکاری قرار دهید: سوراخ‌های زاویه‌دار به ماشین‌کاری 5 محوره یا اتصالات زاویه‌دار ویژه نیاز دارند - که هر دو هزینه نصب را افزایش می‌دهند. اگر یک سوراخ زاویه دار از نظر عملکردی ضروری است، زاویه را در مدل CAD به جای یادداشت مشخص کنید و با تامین کننده ماشینکاری در مورد کارآمدترین راه برای دستیابی به آن مشورت کنید.
• طراحی برای حداقل تنظیمات: هر بار که یک قطعه آسیاب شده در فیکسچر جابجا می شود، زمان صرف می شود و خطای موقعیتی احتمالی را معرفی می کند. قطعات را طوری طراحی کنید که حداکثر تعداد ویژگی ها از یک چهره قابل دسترسی باشد (به طور ایده آل یک یا دو تنظیم برای قطعات ساده). ویژگی های بیش از چهار وجه به طور قابل توجهی هزینه ماشینکاری را افزایش می دهد.
• سطوح مبدأ را به طراحی قطعه اضافه کنید: سطوح مبدأ ماشینکاری شده - صفحات مرجع مسطح با مکان کنترل شده نسبت به ویژگی های عملکردی قطعه - امکان تثبیت ثابت و قابل تکرار در تمام عملیات و بین دسته های تولید را فراهم می کند. بدون داده های اختصاصی، تثبیت بر روی سطوح موجودی خام متکی است که بین قطعات متفاوت است، ثبات موقعیت یابی را کاهش می دهد و بازرسی در حین فرآیند را دشوارتر می کند.

انتخاب ابزار برای عملیات فرزکاری و تراشکاری CNC

انتخاب ابزار تاثیر مستقیم و قابل توجهی بر زمان چرخه، کیفیت سطح، دقت ابعاد و هزینه هر قطعه در هر دو فرز CNC و تراشکاری دارد. ابزار مناسب برای یک عملیات معین، راندمان برش، عمر ابزار و نیازهای خاص مواد قطعه کار و هندسه ویژگی را متعادل می کند.

عطف درج نمرات و هندسه

تراشکاری CNC از درج های کاربید قابل نمایش در بدنه نگهدارنده ابزار استفاده می کند. انتخاب درج شامل سه تصمیم اصلی است: درجه زیرلایه (ترکیب کاربید، تعیین سختی و چقرمگی)، پوشش (لایه‌های اعمال شده با CVD یا PVD از TiN، TiCN، Al2O3، یا TiAlN که مقاومت به سایش را افزایش می‌دهند و اصطکاک را کاهش می‌دهند)، و هندسه (شکل درج، زاویه چنگک و شعاع شکل دماغه). برای تراشکاری فولاد، درج های کاربید با روکش ISO P (P25 برای خشن کاری عمومی، P10 برای تکمیل) استاندارد هستند. برای فولاد ضد زنگ، درج‌های درجه M با چنگک مثبت و چهره‌های صیقلی، تمایل به سخت شدن کار را کاهش می‌دهند. برای آلومینیوم، درج‌های بدون پوشش درجه K یا با پوشش ZrN با چنگک مثبت بالا و لبه تیز، تشکیل لبه‌های ساخته شده را به حداقل می‌رسانند. انتخاب شعاع دماغه هم بر روی سطح (شعاع بزرگتر = Ra بهتر برای یک نرخ تغذیه معین) و هم بر استحکام درج تأثیر می گذارد (شعاع بزرگتر قوی تر است اما نیروی برش شعاعی و تمایل به ارتعاش در قسمت های باریک را افزایش می دهد).

انتخاب آسیاب پایانی برای فرز CNC

آسیاب های انتهایی کاربید جامد رایج ترین ابزارهای برش فرز برای ماشینکاری عمومی CNC هستند. پارامترهای کلیدی انتخاب شامل تعداد فلوت‌ها (2 فلوت برای آلومینیوم و غیر آهنی برای فاصله بهتر براده‌ها؛ 4 فلوت برای فولاد؛ 5-7 فلوت برای ماشینکاری با راندمان بالا فولاد و فولاد ضد زنگ)، زاویه مارپیچ (30-45 درجه برای کارهای عمومی؛ 45 درجه برای کاهش سرعت بالا برای ماشین‌کاری متغییر A) AlCrN برای فولاد بدون پوشش یا ZrN برای آلومینیوم)، و طول رسیدن (استفاده از کوتاه ترین دسترسی ممکن برای به حداکثر رساندن سفتی). مسیرهای ابزار فرز با راندمان بالا (HEM) همراه با 5-7 آسیاب انتهای فلوت و محاسبات بهینه بار تراشه، بهره وری را در مراکز فرز CNC در دهه گذشته تغییر داده است - بهبود MRR 3-5× نسبت به فرز انتهایی معمولی با ابزار مناسب و ترکیب استراتژی CAM قابل دستیابی است.

استراتژی برش مایعات و خنک کننده

مدیریت سیال برش اغلب به عنوان عاملی در عملکرد فرزکاری و تراشکاری CNC دست کم گرفته می شود. برای فولاد و فولاد ضد زنگ، خنک کننده سیل (روغن محلول در آب با غلظت 5 تا 10 درصد) استاندارد است - دمای برش را کنترل می کند، تراشه ها را از منطقه برش پاک می کند و عمر ابزار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای تیتانیوم و اینکونل، خنک کننده با فشار بالا که دقیقاً به لبه برش هدایت می شود (40 تا 150 بار از طریق ابزار یا نازل های هدایت شده) ضروری است زیرا این مواد دارای رسانایی حرارتی پایین و تمرکز گرما در نوک ابزار هستند. برای آلومینیوم، خنک کننده سیل مفید است اما حیاتی نیست - ماشین آلات مواد به خوبی خشک می شوند یا با حداقل مقدار روانکاری (MQL، یک غبار روغن ریز که با سرعت 10 تا 50 میلی لیتر در ساعت اعمال می شود). برای پلاستیک ها و کامپوزیت ها، ماشینکاری خشک یا انفجار هوای فشرده ترجیح داده می شود زیرا خنک کننده می تواند باعث تورم، ناپایداری ابعادی یا آلودگی قطعه کار شود.

گزینه های تکمیل سطح و پس از پردازش برای قطعات ماشینکاری CNC

پرداخت سطح به صورت ماشینکاری شده اغلب برای اجزای مکانیکی کاربردی کافی است، اما بسیاری از کاربردها برای بهبود زیبایی شناسی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش یا اصلاح ابعاد نیاز به پس پردازش دارند. درک آنچه قابل دستیابی است - و هزینه آن - هم برای طراحان و هم برای خریداران قطعات ماشینکاری CNC مهم است.

• بصورت ماشینکاری شده: Ra معمولی 0.8-3.2 میکرومتر، بسته به عملکرد و مواد. علائم ابزار قابل مشاهده هستند اما سطح برای اکثر کاربردهای باربر و غیر آب بندی کاربردی است. این شرایط سطحی کم هزینه است - بدون نیاز به عملیات اضافی. سوراخ کردن لبه های تیز معمولاً در عمل ماشینکاری استاندارد گنجانده شده است.
• آنودایز (فقط آلومینیوم): آندایزینگ نوع II یک لایه اکسید آلومینیوم 5 تا 25 میکرومتری بر روی قطعات آلومینیومی ایجاد می کند که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و توانایی پذیرش رنگ های رنگی ایجاد می کند. نوع III (آنودایز سخت) یک لایه ضخیم تر و سخت تر (25-125 میکرومتر) با مقاومت سایشی بسیار بالاتر تولید می کند که روی پیستون ها، اجزای هیدرولیک و قطعات کشویی استفاده می شود. آندایز کردن تقریباً 12 تا 25 میکرومتر به ابعاد قطعه اضافه می‌کند (نیمی از داخل، نیمی بیرون)، که باید در طراحی ویژگی‌های تحمل تنگ در نظر گرفته شود.
• آبکاری نیکل الکترولس: یک پوشش نیکل-فسفر یکنواخت (ضخامت 5 تا 125 میکرومتر) که بدون برق رسوب می‌کند - برخلاف آبکاری الکتریکی، بدون توجه به عمق یا پیچیدگی ویژگی، دقیقاً از هندسه قطعه پیروی می‌کند. مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی، سختی متوسط ​​(500 HV به عنوان رسوب، تا 1000 HV پس از عملیات حرارتی)، و یکنواختی عالی در هندسه های پیچیده از جمله سوراخ ها و سوراخ های کور ارائه می دهد. به طور گسترده در قطعات دقیق فولاد و آلومینیوم در سیستم های هیدرولیک، شیرها و ابزار دقیق استفاده می شود.
• سنگ زنی و سنگ زنی: برای سطوح بلبرینگ دقیق، سطوح آب بندی و سطوح مته که به Ra کمتر از 0.4 میکرومتر یا تحمل کمتر از 0.005 ± میلی متر نیاز دارند، سنگ زنی (استوانه ای، سطحی یا بدون مرکز) و سنگ زنی، عملیات استاندارد پس از ماشین کاری هستند. این عملیات مقادیر بسیار کمی از مواد (0.01-0.5 میلی‌متر ذخیره ذخیره‌سازی) را با چرخ‌ها یا سنگ‌های ساینده حذف می‌کند و به تحمل اندازه 0.001-0.003 ± میلی‌متر و پوشش سطح 0.025-0.4 میکرومتر بسته به مشخصات ساینده و شرایط پانسمان می‌رسد.
• غیرفعال سازی (فولاد ضد زنگ): غیرفعال سازی بر اساس ASTM A967 یا AMS 2700 آلودگی آهن آزاد را از سطح فولاد ضد زنگ پس از ماشینکاری، بازیابی و تقویت لایه غیرفعال اکسید کروم طبیعی که به فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی می دهد، حذف می کند. این یک مرحله تکمیل استاندارد برای قطعات فولاد ضد زنگ پزشکی، مواد غذایی و دریایی است و حداقل هزینه را اضافه می‌کند و در عین حال محافظت در برابر خوردگی معنی‌داری را در محیط‌های تهاجمی ایجاد می‌کند.
• پوشش پودری: برای قطعات فولادی و آلومینیومی که نیاز به پوشش تزئینی بادوام با مقاومت در برابر ضربه خوب دارند - محفظه ها، براکت ها، جوش های ساختاری - پوشش پودری یک لایه پلیمری ترموست 60 تا 120 میکرومتری در طیف گسترده ای از رنگ ها و بافت ها ایجاد می کند. به طور قابل توجهی دوام بیشتری نسبت به رنگ مایع دارد، اما تقریباً 0.1-0.2 میلی متر به ابعاد قطعه اضافه می کند و باید قبل از استفاده از سطوح دقیق و سوراخ های رزوه دار پوشانده شود.

چگونه یک تامین کننده فرز و تراشکاری CNC را ارزیابی کنیم

انتخاب شریک ماشینکاری CNC مناسب برای کار فرز و تراشکاری تأثیر مستقیمی بر کیفیت قطعه، قابلیت اطمینان تحویل و هزینه کل خرید دارد. اینها قابلیت‌ها و فاکتورهای کیفیت کلیدی برای ارزیابی در هنگام واجد شرایط بودن یک تامین‌کننده ماشین‌کاری CNC، چه برای نمونه اولیه، چه در حجم کم، یا مقدار تولید هستند.

لیست قابلیت و تجهیزات ماشین آلات

یک تامین کننده توانمند ماشینکاری CNC باید بتواند نشان دهد که موجودی ماشین ابزار آنها با پیچیدگی و حجم قطعات شما مطابقت دارد. برای قطعات دقیقی که نیاز به تلورانس‌های دقیق دارند، در مورد سن ابزار، آخرین تاریخ کالیبراسیون و مشخصات دقت موقعیت‌یابی بپرسید (معمولاً دقت موقعیت‌یابی با گواهی ISO 230-2 5-10 میکرومتر و تکرارپذیری 2-5 میکرومتر برای ماشین‌های دقیق با کیفیت). مغازه‌هایی که قابلیت فرز 5 محوره و آسیاب چرخشی را ارائه می‌دهند، می‌توانند هندسه پیچیده‌تری را در تنظیمات کمتر انجام دهند - که به طور کلی به معنای دقت هندسی بهتر بین ویژگی‌ها و هزینه کمتر مربوط به راه‌اندازی برای هر قطعه است.

سیستم مدیریت کیفیت و قابلیت بازرسی

گواهینامه ISO 9001 استاندارد مدیریت کیفیت پایه برای تامین کنندگان ماشینکاری CNC است که به مشتریان صنعتی خدمات ارائه می دهند - تأیید می کند که فروشگاه دارای فرآیندهای مستند برای کنترل سفارش، قابلیت ردیابی مواد، کنترل فرآیند، مدیریت عدم انطباق و اقدامات اصلاحی است. برای قطعات هوافضا (AS9100)، پزشکی (ISO 13485)، یا خودرو (IATF 16949)، استاندارد مدیریت کیفیت خاص بخش مربوطه باید تایید شده و جاری باشد. قابلیت بازرسی به همان اندازه مهم است: کارگاه باید ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات کالیبره‌شده (CMM)، میکرومترهای کالیبره‌شده و سنج‌های سوراخ، تسترهای زبری سطح، و - برای بازرسی رزوه‌ها - رزوه‌سنج‌های کالیبره‌شده و مقایسه‌کننده‌های نوری داشته باشد. بخواهید یک نمونه گزارش بازرسی مقاله اول (FAI) را از یک بخش دقیق مشابه ببینید تا جزئیات گزارش ابعادی آنها را ارزیابی کنید.

قابلیت ردیابی مواد و صدور گواهینامه

برای کاربردهای تنظیم شده یا حیاتی ایمنی، قابلیت ردیابی مواد از انبار خام تا قطعه نهایی یک نیاز غیرقابل مذاکره است. یک تامین کننده توانمند باید بتواند گواهینامه های EN 10204 3.1 Mill (تأیید شده توسط نماینده بازرسی سازنده مواد) را برای همه مواد خام فلزی، ارجاع متقابل به قطعات خاص ارسال شده با استفاده از شماره حرارتی و شماره لات ارائه دهد. برای کاربردهای پزشکی و هوافضا، قابلیت ردیابی کامل مواد نسبت به گرمای شمش اصلی مورد نیاز است و باید در سوابق کنترل اسناد برای دوره نگهداری مشخص شده (معمولا حداقل 10 سال برای قطعات هوافضا) نگهداری شود.

ظرفیت، زمان هدایت و ارتباطات

فراتر از قابلیت فنی، قابلیت اطمینان عملی یک تامین کننده تراشکاری و فرز CNC با مدیریت ظرفیت، شفافیت زمان بندی و کیفیت ارتباطات آنها تعیین می شود. درخواست مراجع از مشتریان موجود برای حجم و پیچیدگی مشابه. در مورد زمان استاندارد آنها برای نمونه اولیه (معمولاً 5 تا 15 روز کاری برای قطعات پیچیده)، تولید کم حجم (3 تا 6 هفته)، و سفارشات تکراری تولید (1 تا 3 هفته با برنامه ها و ابزار موجود) سؤال کنید. ارزیابی کنید که آنها چقدر سریع و واضح به RFQ پاسخ می دهند - تامین کننده ای که 2 هفته طول می کشد تا یک قطعه چرخانده ساده را نقل قول کند و حداقل بازخورد فنی را ارائه دهد، احتمالاً در هنگام بروز مشکلات در طول تولید، همان الگوی ارتباطی را نشان می دهد.