Что такое CNC-маршрутизация? ее процесс, преимущества и применения

Фрезерование — это процесс или инструмент с числовым программным управлением (ЧПУ) для придания формы дереву, пластику и мягким металлам.Компьютерное управление фрезеровкой с ЧПУ позволяет точно разрезать, сверлить и гравировать эти материалы на нужные детали.Более того, его возможности быстрого удаления материала и формирования деталей незаменимы в конкретных приложениях, ориентированных на материалы.

Давайте рассмотрим его простую разбивку, в том числе, что такое маршрутизация с ЧПУ, процесс маршрутизации, фрезерные станки с ЧПУ, преимущества, приложения, ограничения и многое другое.

Что такое фрезеровка с ЧПУ?

Первый вопрос, который может возникнуть у вас в голове, может быть: что такое фрезеровка с ЧПУ?Это один из популярных подходов к обработке в современном производстве.Как и другие стандартные виды обработки на станках с ЧПУ, фрезерование подразумевает придание совместимым материалам желаемой формы или геометрии.Однако разница заключается в инструментах и ​​возможностях.

Фрезерный станок использует специальный инструмент, называемый фрезером, с вращающейся фрезой.Этот фрезерный станок перемещается по заготовке, следуя инструкциям (G-коду) и заранее заданным траекториям инструмента, придавая форму для выполнения операций обработки.Кроме того, для этого требуется большая станина с ЧПУ и низкое давление инструмента.В результате операции маршрутизации подходят как для тонких, так и для больших листов.

Как работают фрезерные станки с ЧПУ?

Станок включает в себя станину для хранения материала и шпиндель для фрезы с ЧПУ.Сначала G-коды передаются в контроллер ЧПУ, и сверло переходит в исходное положение резания.В то же время оператор задает параметры обработки, такие как глубина резания, скорость шпинделя и т. д. Далее шпиндель перемещается по нескольким осям, чтобы удалить материал и создать желаемую форму, обычно X-горизонтальную, Y-вертикальную, и Z-высота.

Здесь вы можете задаться вопросом, как фрезерный станок управляет шпинделем.Шпиндель соединен с несколькими двигателями и линейными направляющими.По мере загрузки G-кодов контроллер преобразует их в электрические сигналы, которые управляют этими двигателями и направляющими.

Вот пошаговый процесс фрезерования с ЧПУ:

• 3D-моделирование:Это первый шаг.Дизайнер создал детальную модель со всеми характеристиками, особенностями и допусками.
• G-код:G-коды получаются путем обработки 3D-модели в программном обеспечении CAM.Он содержит всю информацию по обработке.
• Настройка машины:При настройке станка для достижения желаемых результатов необходимы соответствующие станки и фрезы с ЧПУ.Аналогично закрепляем заготовку в станине станка.
• Нулевое позиционирование:Фреза устанавливается в исходное положение (0, 0, 0).
• Обработка:Фреза вращается с высокой скоростью и начинает удалять материал по заданному пути.
• Мониторинг:Обработка продолжается до окончательной формы.Таким образом, процесс остается под наблюдением на предмет возможного износа инструмента, прецизионного отклонения и других дефектов.
• Поверхностная обработка:Дальнейшая обработка, такая как пескоструйная обработка, удаление заусенцев и чистка щеткой, применяется, если фактическая обработка недостаточна для функциональности или эстетики.
• Контроль качества:Заключительные проверки и измерения гарантируют соответствие деталей желаемым спецификациям и стандартам.

Каковы основные компоненты фрезерного станка с ЧПУ?

Фрезерный станок с ЧПУ — сложный механизм.Он состоит из различных компонентов, каждый из которых имеет уникальную роль и функцию.Совокупное действие этих компонентов завершает процесс фрезерования с ЧПУ.

Ниже приведены шесть основных компонентов:

1. Рама и портал

Каркас обычно представляет собой подставку с ножками из высококачественного алюминия или стали.Он противостоит силе резания и гасит вибрации, обеспечивая жесткость и устойчивость станка.Аналогично, портал конструктивно поддерживает движения шпинделя и режущей головки.

2. Стол или кровать

Это плоские поверхности с Т-образными пазами или системами вакуумного прижима, позволяющими использовать зажимы и приспособления.Таким образом, столы или станины отвечают за надежное размещение и удержание заготовок при механической обработке.Кроме того, кровати также содержат датчики траектории инструмента или иногда портят плиты из МДФ.

3. Шпиндель

Именно компоненты обеспечивают необходимую силу резания при фрезеровании на станках с ЧПУ.По сути, шпиндель представляет собой вращающийся вал, соединенный с несколькими двигателями, подшипниками и системами управления движением.Он также содержит цангу или патрон для удержания режущих инструментов, таких как фрезы, которые вращаются и перемещаются вместе со шпинделем.В дальнейшем он может вращаться со скоростью 10 000-20 000 об/мин.

4. Режущие инструменты

Фрезерный станок позволяет использовать различные режущие инструменты для достижения сложных форм и уникальных потребностей в обработке.В некоторые комплекты для фрезерования входят V-образные биты, шаровые и носовые фрезы, сверла, сверла с прямыми и заподлицо, фрезы Spoilboard и т. д.

Каждая из этих разновидностей инструментов имеет различные области применения при обработке.Например, прямые биты подходят для прямых резов и канавок, а V-образные — для гравировки.

5. Осевые двигатели

Как мы знаем, шпиндель перемещается по нескольким осям при фрезерных операциях.Следовательно, осевые двигатели облегчают это благодаря своим точным координатам и управлению движением.В приводе оси используются два типа двигателей: серводвигатели и шаговые двигатели.

Серводвигатели перемещают портал и двигатель шпинделя к направляющим в соответствии с инструкциями G-кода.Они используют обратную связь для постоянной регулировки скорости и положения.Напротив, шаговый двигатель проще и движется дискретными шагами, чтобы контролировать положение и скорость.Аналогично, реечная система крепится вдоль более длинной оси, позволяя шпинделю или порталу перемещаться по осям X и Y.

6. Контроллер ЧПУ

Контроллер ЧПУ — это электронный компонент фрезерного станка с ЧПУ.Он состоит из процессора управления (ЦП), хранилища (ОЗУ), портов ввода и вывода и схемы управления.Этот контроллер получает g-коды и выполняет работу, отправляя электрический сигнал двигателям.Следовательно, двигатели (и, в конечном итоге, шпиндель) движутся, следуя сигналам контроллера.

Распространенные типы фрезерных станков с ЧПУ

Существует несколько типов фрезерных станков с ЧПУ в зависимости от размера, возможностей и конкретных задач обработки.Однако здесь мы обсудим три основных типа: промышленные, настольные и многоосные маршрутизаторы.

Промышленный маршрутизатор

Промышленные фрезерные станки подходят для тяжелого производства из-за мощных шпинделей.Это большие и прочные машины, которые справляются с интенсивными проектами по маршрутизации.Кроме того, им требуется больше места, чем хобби-маршрутизатору или настольному маршрутизатору.Кроме того, промышленные фрезерные станки необходимы в деревообработке, металлообработке, аэрокосмической, автомобильной и морской промышленности для быстрой и точной обработки различных деталей.

Настольный маршрутизатор

Настольные фрезерные станки — это эффективные и мощные станки с ЧПУ, которые могут перемещаться по трем и более осям.Но они небольшие и разработаны с учетом экономии места и простоты использования.Эти маршрутизаторы не могут обрабатывать тяжелую промышленную маршрутизацию из-за ограничений возможностей.Однако настольный фрезерный станок с ЧПУ идеально подходит для малого бизнеса, домашних мастерских и любителей фрезерных станков своими руками.

Многоосевые фрезерные станки с ЧПУ

Для сложной обработки существуют фрезерные станки с разными возможностями осей.Эти машины имеют возможность перемещения по 3, 4 или 5 осям, а в некоторых случаях даже больше 5.По мере увеличения количества перемещений осей станки могут создавать более сложные и точные детали.Тем не менее выбор зависит от сложности, допусков и материала заготовки.

Преимущества и ограничения фрезерования с ЧПУ

Первым существенным преимуществом фрезерования с ЧПУ является быстрая и точная обработка мягких материалов.Давайте обсудим простые преимущества и ограничения.

Преимущества

• Он может достигать точности примерно ± 0,0025 мм и намного опережает традиционные портативные фрезерные станки.
• Большой размер станины фрезерного станка позволяет обрабатывать большие листы или заготовки.
• Усовершенствованные инструменты, такие как фрезерные станки ATC, позволяют автоматически менять фрезы с ЧПУ во время работы, сокращая время цикла.
• Маршрутизация обеспечивает превосходную повторяемость.Он может последовательно создавать одинаковые сложные формы.
• Это экономически выгодно и позволяет создавать сложные формы из совместимых материалов с ЧПУ.

Ограничения

• Фрезерный станок с ЧПУ также имеет некоторые ограничения.Он не может обрабатывать твердые материалы, такие как сталь и титан.
• Размер станины ЧПУ ограничивает размер заготовки, а изменение конструкции требует слишком много времени.
• Фрезерный станок может быть шумным из-за вакуумной системы.

• Материалы для процесса фрезерования с ЧПУ

  Поскольку фрезерование является предпочтительным процессом обработки мягких материалов, можно подумать, что оно совместимо с меньшим количеством вариантов обработки материалов с ЧПУ.Напротив, фрезерный станок может обрабатывать различные пластмассы, древесину, а также некоторые композиты и металлы.Он непригоден только для металлов и сплавов с высокой твердостью.

  Ниже приведены материалы для процесса маршрутизации.

• Древесина (мягкая, твердая и многослойная)
• Акрил
• Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
• Поликарбонат
• Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС)
• Поливинилхлорид (ПВХ)
• Алюминий и его сплавы (2024, 6061, 6062, 7075 и т.д.)
• Латунь
• Медь
• Сталь
• Стекловолокно

• Применение деталей фрезерного станка с ЧПУ

  Расширенные возможности обработки и разнообразный ассортимент материалов делают процесс фрезерования с ЧПУ применимым во многих секторах, таких как деревообрабатывающие станки с ЧПУ, обработка металлических изделий и гравировка, вывески, изготовление пресс-форм и т. д.

• Компания производит сложную мебель и столярные изделия на заказ из дерева, 3D-вывески и гравированные таблички для предприятий и мероприятий.Впоследствии в музыкальных инструментах используются детали фрезерного станка с ЧПУ, такие как корпуса гитар и корпуса барабанов.В автомобильной и аэрокосмической промышленности это популярный метод быстрого прототипирования нескольких компонентов.

  Кроме того, детали фрезерных станков также ценны при изготовлении форм, архитектурных моделей, печатных плат, морского применения, приспособлений и приспособлений, электронных корпусов и т. д.

  Фрезерование с ЧПУ и фрезерование: в чем разница?

  Критерии	Маршрутизация с ЧПУ	Фрезерование с ЧПУ
  Работающий	Шпиндель перемещается по осям X, Y и Z с помощью вращающейся фрезы, удаляющей материал.	Шпиндель перемещается по нескольким осям (3 и более) с помощью режущего инструмента с высокой силой резания для удаления материала.
  Жесткость	Фрезерные станки менее жесткие, чем фрезерные.	Прочная рама и конструкция фрезерных станков с ЧПУ делают их очень жесткими.
  Скорость	Фрезерный станок с ЧПУ работает на высокой скорости.	Скорость резания от низкой до умеренной
  Материальные возможности	Дерево, пластик, пенопласт, а также некоторые мягкие металлы и композиты.	Почти все материалы с ЧПУ, от пластика до твердого металла и сплавов.
  Сила резания	Силы резания от низких до средних	Высокие силы резания
  Точность	Превосходная точность при обработке конкретных материалов с допуском всего ± 0,0025 мм.	Больше, чем фрезерование: жесткие допуски для сложных и детальных проектов.
  Сложность	Больше подходит для крупномасштабной обработки, а не для сложности.	Фрезерование занимается сложными и детальными проектами.
  Варианты инструментов	Прямые насадки, насадки заподлицо, закругленные насадки, насадки с V-образными канавками и т. д.	Разнообразные варианты станков, кроме фрезерования, концевых фрез, торцевых фрез, сверл, инструментов для снятия фасок, сферических фрез и т. д.
  Расходы	Высокая рентабельность	Дорого, чем маршрутизация

  Сравнение маршрутизатора и шпинделя: что нужно знать

  Фрезер и шпиндель служат одной и той же цели.Однако они имеют различия в производительности и приложениях.Шпиндель работает с высоким крутящим моментом и низкой скоростью резания.И наоборот, фрезерование предполагает низкий крутящий момент и очень высокую скорость резания.Далее, биение шпинделя составляет 0,0002 дюйма или ниже, а у фрезерного Source оно колеблется от 0,0010 до 0,0015 дюйма.

   

  Фрезерный станок применим для создания мебели, гравюр, произведений искусства, деталей из пластика и мягкого металла, а также прототипов.С другой стороны, высокоскоростной шпиндель является лучшим выбором для тяжелых промышленных условий.Таким образом, выбор между фрезерным станком и шпинделем требует рассмотрения некоторых критериев выбора.Этими критериями являются материал заготовки, точность, сложность, стоимость, объем работы и т. д.

  Как мне начать фрезерную обработку с ЧПУ?

  Запуск фрезерования с ЧПУ предполагает тщательное выполнение нескольких шагов.Прежде чем начать, у вас должна быть 3D-модель предполагаемой детали в совместимом формате, например STEP, STL и DXF.Далее, вот шаги в хронологическом порядке:

• Активируйте контроллер ЧПУ, пульт дистанционного управления, кровать/стол и пылесборник.
• Выберите подходящую фрезу с ЧПУ и прикрепите ее к цанге или патрону.
• Разместите заготовку на столе, отрегулировав вакуумные зоны.
• Расположите биту в исходное положение и задайте координаты 0, 0, 0.
• Вставьте файл CAD/CAM в контроллер и запустите программу.
• Постоянно контролируйте процесс до самого конца.

• Нет!Вы не можете использовать фрезы для фрезерных станков с ЧПУ.Какой бит использовать, зависит от того, какая маршрутизация поступает на машину.Каждый тип фрезы с ЧПУ имеет определенную совместимость с материалами и возможности обработки.Например, вы можете использовать V-образные насадки для детальной гравировки по дереву, но прямые насадки не позволяют этого добиться.

  Поэтому вам следует выбирать правильную биту в соответствии с рабочим материалом и желаемыми результатами.В противном случае это влияет на допуск, скорость и качество поверхности.Иногда неправильный инструмент может также повредить заготовку и сам инструмент.Здесь лучше всего обратиться за консультацией к эксперту, чтобы выбрать подходящую фрезу для любого конкретного проекта.

  Заключение

  Фрезерный станок с ЧПУ преобразует конструкции в физические детали с точными характеристиками.Он обеспечивает точность и экономичность при обработке любого подходящего материала.Однако выбор правильных инструментов и параметров, использование современного оборудования и навыки оператора определяют конечный результат.

  Компания Race располагает передовым оборудованием и опытом для выполнения любых проектов фрезерования с ЧПУ.Мы предоставляем все услуги по механической обработке с ЧПУ в различных отраслях промышленности.Наши надежные услуги варьируются от быстрого прототипирования до массового производства промышленных и индивидуальных деталей.Наши опытные инженеры тесно сотрудничают, чтобы гарантировать, что мы можем превзойти ожидания клиента.Итак, если вам нужна фрезерная обработка с ЧПУ или аналогичные услуги, вы можете запросить расценки на наши точные, но доступные решения для обработки с ЧПУ.

  Могу ли я использовать любые фрезы для фрезерных станков с ЧПУ?