Особенности и основные процессы многосерийной металлообработки

Компьютерное числовое управление становится все более распространенным в производстве. Технология ЧПУ предлагает универсальные, автоматизированные средства для производства крупных партий высококачественных деталей. Высокие уровни точности и повторяемости, обеспечиваемые процессами обработки с ЧПУ, делают их идеальным инструментом для большинства производителей.

Что такое означает «обработка с ЧПУ»?

Максим Шалугин, директор Артель: «В целом, металлообработка с ЧПУ относится к одному из многих редукционных процессов, которые снимают материал с заготовки для выполнения проекта. Процессы используют компьютеризированные системы управления для управления всем процессом обработки от начала и до конца, в конечном итоге производя неизменно точные детали. Оборудование с ЧПУ может выполнять одни и те же инструкции снова и снова, что облегчает производство малых или больших партий одинаковых деталей».

Станки бывают разных видов и уровней сложности. Некоторые из них могут одновременно держать несколько инструментов или работать по осям X, Y и Z для удаления лишнего материала с любой стороны или под любым углом.

Промышленная обработка металла используется для создания деталей и компонентов практически во всех отраслях промышленности и сферах применения. Это включает в себя аэрокосмическую промышленность и другие очень сложные отрасли, где требуется обработка крупных деталей. Производители могут использовать этот процесс на таких материалах, как:

• композитные материалы,
• пена,
• стекло,
• металлы,
• пластик,
• дерево.

Обработка с ЧПУ особенно выгодна благодаря своей автоматизированной функциональности. Автоматизация позволяет станкам работать самостоятельно, требуя меньше человеческого труда для производства точных деталей. Растущая нехватка квалифицированных машинистов и рабочих в промышленности стала основным фактором, способствующим развитию технологии в последние годы.

Три наиболее популярных производственных процесса

Существует три типа производственных процессов:

1. Редуктивный. Редуктивные или субтрактивные процессы, такие как механическая обработка, отнимают материал от заготовки для создания конструкции.
2. Аддитивный. Аддитивные производственные процессы объединяют или собирают вместе различные элементы для создания готового продукта. 3D-печать является наиболее распространенной формой аддитивного производства.
3. Формообразующее. Формообразующее производство изгибает или иным образом изменяет форму подложки в соответствии с требованиями дизайна. Формообразующее производство включает такие процессы, как литье под давлением, при котором подложка расплавляется, а затем прессуется в форме для придания ей определенной формы. Оно также включает многие процессы формования металла, такие как сгибание или прокатка.

Обзор процессов механической обработки с ЧПУ

Различное обрабатывающее оборудование с ЧПУ может работать с различными инструментами, возможностями и операциями. Процесс механической обработки обычно включает следующие общие этапы:

• Проектирование модели CAD

Перед началом процесса обработки на станках с ЧПУ производителям необходимо создать дизайн изделия. Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (CAD) может использоваться для создания подробных двухмерных (2D) или трехмерных (3D) моделей. Эти проектные файлы включают такие детали, как геометрия, размеры и другие технические характеристики деталей. Программное обеспечение CAD учитывает ограничения процессов обработки и свойства выбранных материалов.

Например, если конструкция содержит отверстия, сформированные цилиндрическими инструментами, программное обеспечение CAD может информировать инженеров-конструкторов, если конструкция слишком сложна для данной подложки, или выявить потенциальные проблемы, связанные с ограничениями выбранного процесса. Эти автоматизированные проверки помогают службам проектирования CAD/CAM и инженерам избежать многих потенциальных ошибок в процессе визуализации, чтобы этап создания прототипа был более эффективным.

• Преобразование файлов CAD в пригодные для использования инструкции для станка

После завершения проектирования необходимо перевести спецификации проекта в инструкции, которым могут следовать станки с ЧПУ. Файлы CAD обрабатываются в программах автоматизированного производства (CAM). Эти программы создают программный код, который станки с ЧПУ используют для управления инструментами в процессе производства. Это программное обеспечение также извлекает информацию о геометрии детали, которую операторы могут использовать для обеспечения правильных размеров и ориентации исходной заготовки.

Эти совместимые с ЧПУ наборы инструкций обычно представлены в одном из двух типов файлов: STEP или IGES. Они включают такие языки программирования, как G-код и M-код, каждый из которых обрабатывает определенные области функциональности станка. Операции G-кода сосредоточены на фактической работе инструмента, такой как его скорость, направление движения и расстояние, на которое он перемещается. Операции М-кода сосредоточены на различных операциях, таких как включение и выключение питания и другие вспомогательные функции.

• Подготовка станка с ЧПУ

Человеческие операторы играют гораздо меньшую роль в автоматизированном производстве, чем в ручном, но они все равно выполняют важные операции, с которыми не может справиться оборудование. К ним относятся:

• загрузка файла программы ЧПУ в станок,
• установка заготовки на шпиндели или тиски станка, чтобы станок мог манипулировать заготовкой,
• закрепление заданных инструментов для обработки,
• Осмотр рабочей зоны, станка и заготовки.

• Выполнение операций

После подготовки оборудования и запуска программы обрабатывающее оборудование выполняет все шаги и проводит операции по обработке заготовки. Программа может выполнить необходимые восстановительные процессы от начала до конца без дополнительного участия оператора. После выполнения инструкций деталь может пройти через процессы отделки и упаковки.