Ist die CNC-Bearbeitung für komplexe Formen günstiger Ultimate guide 2022

In diesem Artikel stellen wir auf der Grundlage der Grundlagen der maschinellen Bearbeitung die Punkte kostengünstiger bearbeiteter Teile vor, auf die Anfänger in der Mechanik oft stoßen.

CNC-Fräsen Stanzen

Lassen Sie mich Ihnen von dem Teil erzählen, in dem Sie mit dem Schneiden Dinge billiger machen können.Wenn Sie an maschinelle Bearbeitung denken, haben Sie vielleicht ein Bild von all den rauen, anorganischen Teilen für Industrieprodukte, aber tatsächlich können Sie eine Vielzahl von Formen erstellen, z. B. verdrehte gekrümmte Oberflächen.

CNC-Bearbeitung von Teilen

Dieses Mal stellen wir verschiedene „wunderbare Formen“ vor und stellen gleichzeitig den Prozess vor, komplexe Formen durch Schneiden mit der aktuellen Computersteuerung zu realisieren.

Was ist NC-Bearbeitung?

Obwohl es schon oft erwähnt wurde, ist das Schneiden ein Prozess, bei dem eine rotierende Klinge entlang einer festgelegten Bahn gegen ein Material gedrückt wird, um es abzukratzen und unnötige Teile zu entfernen.

　Was bedeutet also „entlang einer festgelegten Trajektorie“?

Ich habe den Ausdruck bisher vage gelassen, aber es ist ein sehr wichtiger Teil des Schneidens, also werde ich es etwas detaillierter erklären.

Lassen wir „handbetriebene“ Allzweck-Werkzeugmaschinen wie Universalfräser vorerst beiseite und sprechen wir von sogenannten „automatisch betriebenen“ NC-Werkzeugmaschinen wie NC-Fräsern und Bearbeitungszentren.

Bei solchen Maschinen werden die Klingen, die das Material schneiden, durch die Befehlssprache zur Maschine bewegt.Wenn Sie den Befehl „Schaftfräser an diese Position bewegen“ in die Maschine eingeben, bewegt sich die Maschine automatisch gemäß dem Befehl.Die Position des Schaftfräsers wird durch jeden numerischen Wert von X, Y und Z ausgedrückt. Die Bearbeitung wird durch Bewegen dieser Werte fortgesetzt​laut Programm.

Was ist ein NC-Fräser?

Andere Art von NC-Fräser

Das „NC“ in NC-Fräser steht für „Numerical Control“.„X“ ist die „horizontale Richtung“, „Y“ ist die „Vor- und Zurückrichtung“ und „Z“ ist die „vertikale Richtung“.Durch die kontinuierliche Eingabe der „nächsten zu bewegenden Position“ ist es möglich, den Schaftfräser zu bewegen, indem glatte Kurven und komplexe Trajektorien gezeichnet werden

Umgekehrt arbeitet die Maschine nur nach den Eingabeanweisungen.Die endgültige Form hängt vom eingegebenen NC-Programm ab.Vor der Entwicklung von Computern wurden NC-Programme anscheinend auf spezielle Papierbänder gestempelt und durch eine Maschine geleitet, um sie zu lesen.Dies scheint der Grund zu sein, warum erfahrene Handwerker NC-Programme als „Bänder“ bezeichnen.

NC-Programme auf speziellen Papierbändern

Derzeit behandeln wir NC-Programme als Computerdaten.Das NC-Programm wird als Daten im Speicher der Maschine gespeichert, und während es Zeile für Zeile als Anweisungen gelesen wird, arbeitet es gemäß dem Inhalt der Anweisungen.

Die Konfiguration des NC-Programms

Ein NC-Programm hat grundsätzlich eine gemeinsame Konfiguration für jede Werkzeugmaschine.„Der Teil, der die Bewegung der Maschine steuert“ wie „G-Code“ oder „M-Code“, der die Spindel dreht oder die Bewegungsgeschwindigkeit ändert, und die „Schaftfräserspitzenposition“ als X-, Y-, Z-Koordinatenwert besteht aus einer Kombination des Teils, der den Befehlswert gibt.

Modernes Schneiden am Computer: CAD/CAM

Einfache NC-Programme wie „einfach ein Loch bohren“ oder „einfach die Klinge in einer geraden Linie bewegen“ lassen sich leicht erstellen, aber komplexe NC-Programme wie „eine gekrümmte Fläche schneiden“ erfordern das Gehirn des Ingenieurs.Es geht über die Ebene des Denkens und Tippens mit der Hand hinaus.

In solchen Situationen kommt das sogenannte CAD/CAM-System ins Spiel.”CAD CAM“ ist „Computer Aided Design“ und „Computer Aided Manufacturing“, also im Grunde genommen ein allgemeiner Begriff für „Design und Fertigung mit Hilfe von Computern“.

Derzeit bezieht sich CAD im engeren Sinne auf Software, die Zeichnungen und 3D-Modelle auf einem Computer erstellt, und CAM bezieht sich auf Software, die erstelltNC-Programmeunter Verwendung von CAD-Daten.Auch die Erstellung komplexer NC-Programme erfordert Computerunterstützung.Manche Software hat sowohl CAD- als auch CAM-Funktionen, und es gibt auch Software mit unabhängigen Funktionen.

Bestimmen Sie den geeigneten Prozess für die Bearbeitung

CAD wurde auf verschiedenen Websites ausführlich behandelt, daher werde ich hier etwas ausführlicher auf CAM eingehen, das Designern oft nicht bekannt ist.Bei der Erstellung von NC-Programmen mit CAM ist es erforderlich, den geeigneten Prozess, die Art des Schaftfräsers und die Bearbeitungsbedingungen basierend auf dem Material und der Form des Werkstücks zu bestimmen und als Informationen einzugeben.

Je nach Material und Form des Materials, Reihenfolge des Aufbaus usw. gibt es unzählige Möglichkeiten, die gewählt werden können. Welche Einstellungen vorgenommen werden müssen, hängt weitgehend von der Erfahrung und dem Gefühl des Ingenieurs ab.

Zum Beispiel gibt es viele Möglichkeiten, Materialien zu fixieren.Es kann mit einem mechanischen Präzisionsschraubstock eingespannt, direkt mit einer Spannvorrichtung befestigt, mit einer Schraube befestigt werden usw. Je nach Form und Verfahren gibt es verschiedene Optionen.Es müssen alle Aufspannungen und Schaftfräsertypen entsprechend eingestellt und in NC-Programme umgewandelt werden.

Anwendung von Schaftfräsern beim Schneiden gekrümmter Oberflächen

Es gibt verschiedene Arten von Schaftfräsern, wie z. B. Kugelschaftfräser, die zum Schneiden von gekrümmten Oberflächen mit abgerundeten Enden geeignet sind, Flachschaftfräser, die zum Schneiden von geraden, flachen Oberflächen geeignet sind, und Bohrer zum Bohren von Löchern.

verschiedene Arten von Schaftfräsern

Jeder Typ ist in verschiedene Formen wie den Durchmesser, die Anzahl der Klingen und die effektive Länge der Klinge unterteilt.Legen Sie fest, welche Art von Bearbeitungsmethode und welche Art vonBearbeitungEinsatzbedingungen für jeden Schaftfräser.

Auch Schaftfräser sind nicht auf einen Typ für eine Einrichtung beschränkt.Vielmehr ist es nicht ungewöhnlich, Dutzende von Typen zu verwenden.Dann werden die einzustellenden Parameter riesig.

Was sind die Bearbeitungsbedingungen für die Herstellung kostengünstiger komplexer Teile?

Zu den Bearbeitungsbedingungen gehören die Drehzahl der Spindel, die Bewegungsgeschwindigkeit und die abzutragende Materialmenge.Je nach Schaftfräserform, Material und Werkstoff ergibt sich eine optimale Kombination.Die Frage ist, wie man die optimale Kombination herleitet, den Verschleiß des Schaftfräsers verhindert und die Bearbeitungszeit verkürzt.

Ein exzellenter NC-Bearbeitungsingenieur erstellt in kürzester Zeit ein NC-Programm unter den Schnittbedingungen, die Rattern verursachen.Unter Berücksichtigung der empfohlenen Konditionen des Klingenherstellers und meiner bisherigen Erfahrungen habe ich mir das Bild des Verarbeitungszustandes in den Kopf gesetzt.

Wenn ich mir die Geräusche und Vibrationen des Schnitzens in meinem Kopf vorstelle, stelle ich mir Dinge vor wie „Diese Bedingung ist zu schnell“ oder „Ich frage mich, ob ich etwas tiefer schneiden kann“.Es ist genau ein Teil der Professionalität.Durch diese Kombination von Prozessen und NC-Programmen kann die Bearbeitungszeit halbiert oder sogar verviertelt werden.

Sehen wir uns nun einige Beispiele an, wie CAD/CAM verwendet werden kann, um NC-Programme zu erstellen, die sonst unmöglich wären, und um Formen zu erstellen, die komplizierter sind, als Sie sich vorstellen können.

Repräsentant der 5-Achs-Bearbeitung: Laufrad

Ein typisches Beispiel für ein Teil, das nur durch die sogenannte simultane 5-Achs-Bearbeitung erreicht werden kann, ist das „Impeller“, das in Automobil-Turboladern verwendet wird.

Ohne CAD/CAM wäre das NC-Programm zum Schneiden der komplizierten Teile dieses Laufrads nicht möglich.Das liegt daran, dass es wie ein Klumpen des Hinterschnitts geformt ist.

Eine simultane 5-Achs-Bearbeitung kann nur durch die komplexen Bewegungen der Tischoberfläche (A-Achse, B-Achse), auf der das Material platziert wird, und der miteinander verbundenen Schaftfräser (X, Y, Z) erreicht werden.

Zeitgenössische Skulptur: 3D-Modellierung

Solange Sie ein 3D-Modell haben, können Sie halbautomatisch NC-Daten zum Schneiden der Form mit CAM generieren.Daher ist es möglich, alle dreidimensionalen Formen zu realisieren, einschließlich Skulpturen wie Statuen und Figuren.Natürlich ist es notwendig, die Ecke R und Hinterschnitt zu berücksichtigen, die ich bisher eingeführt habe.

Die Form kann dem 3D-Modell originalgetreu nachgebildet werden.Einige unserer Kunden denken darüber nach, berühmte Charaktere zu bearbeiten und als Ultra-Luxus-Objekte zu verkaufen.

Schneidearbeit vertrauter machen!

Bearbeitete Teile gibt es je nach Anwendung in einer Vielzahl von Formen, aber egal wie kompliziert die Form auch sein mag, sie kann bearbeitet werden, solange die Ecke R und der Hinterschnitt berücksichtigt werden.

Sie denken vielleicht, dass Gießen der beste Weg ist, um eine komplexere Form in Massenproduktion herzustellen, aber die maschinelle Bearbeitung hat viele Vorteile.Porosität, die beim Gießen häufig ein Problem darstellt, kann vermieden werden, und da keine Formen hergestellt werden müssen, können die Anschaffungskosten reduziert und die Lieferzeit verkürzt werden.

Zusammenfassung

Ich würde mich freuen, wenn Sie den Einsatz des Schneidens auch bei seriengefertigten Bearbeitungsteilen im Auge behalten könnten.Die Gesamtkosten sind überraschend gering, dazu kommt der Vorteil, flexibel auf Designänderungen reagieren zu können.

Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen hilft, sich mit der Bearbeitung vertrauter zu machen und Ihren Designhorizont zu erweitern.