Обробка на верстаті з ЧПУ (числове програмне управління) – це технологія обробки різанням. Вироби створюються шляхом видалення матеріалу з так званої заготівки з використанням різних різальних інструментів. Виробничий процес при цьому автоматизований програмним забезпеченням — інструмент або заготовка рухаються згідно з кодом, оператор верстата виконує лише допоміжні операції, такі як заміна інструменту або встановлення заготовки. Дізнайтеся основні принципи обробки з ЧПУ, типи верстатів та методи обробки, щоб знайти найкращу технологію для виробництва ваших деталей. 
Основи — що варто знати про ЧПУ
Обробка на верстатах з ЧПУ дозволяє виробляти високоточні деталі із файлу CAD (системи автоматизованого проектування) із чудовими фізико-механічними властивостями. Завдяки високому рівню автоматизації, обробка на верстатах з ЧПУ є конкурентоспроможною як для штучних деталей та невеликих тиражів, так і для серійного та масового виробництва. Дізнатися вартість токарно-фрезерної роботи можна тут https://bzku.in.ua/tokarno-frezerna-chpu-obrobka, в компанії БЗКУ Арденз.
Процес виробництва виробу на верстаті з ЧПУ можна розбити на чотири основні етапи:
- Інженер проектує модель CAD.
- Технолог на базі CAD/CAM програмного забезпечення готує керуючу програму для верстата з ЧПУ.
- Оператор встановлює у верстат із ЧПУ інструмент, заготовку та запускає керуючу програму.
- Верстат із ЧПУ виконує всі операції обробки – токарні та фрезерні роботи по видаленню матеріала.
Параметри
- Габаритний розмір:
- Максимальний: 400×250×200 мм
- Мінімальний: 10×10×10 мм
- Точність (допуск виготовлення розміру):
- Стандартна: +/- 0,1 мм
- Нормальна: +/- 0,075 мм
- Можлива: +/- 0,05 мм
Досяжні допуски змінюються в залежності від номінального розміру та геометрії деталі. Наведені вище значення рекомендованих допусків розумні для максимальних рекомендованих розмірів.
Матеріал
Номенклатура матеріалів, які можуть бути оброблені на верстатах із ЧПУ, дуже широка. Найбільш поширені – метали (алюмінієві та сталеві сплави, латунь і т. д.), пластмаси (ABS, POM, PA і т. д.), при цьому можлива обробка композитів та дерева.
Типи верстатів з ЧПУ
Ми зосередимося на верстатах з ЧПУ, які видаляють матеріал за допомогою різальних інструментів — фрезерні та токарні. Вони є найпоширенішими та мають широкий спектр застосування.
Фрезерування — це високопродуктивний метод формування поверхонь деталей багатолезовим різальним інструментом — фрезами. Фреза, виконана у вигляді зубчастого колеса, що має безліч лез, затискається у верстаті і, обертаючись з великою швидкістю, знімає шари матеріалу в потрібному місці.
Для фрезерування характерний безперервний обертальний рух інструменту та поступальний рух подачі заготовки. У деяких випадках заготовка здійснює круговий або гвинтовий рух подачі.
Токарна обробка — це обробка різанням заготовок у вигляді тіл обертання. На токарних верстатах виконують чорнове та чистове точення циліндричних, конічних і фасонних поверхонь, нарізання різьблення, підрізування та обробку торців, свердління та розгортання отворів.
Заготовка утримується на шпинделі при обертанні з високою швидкістю, ріжучий інструмент переміщається зовнішньою або внутрішньою поверхнею, утворюючи геометрію виробу. Основне обмеження використання токарних верстатів із ЧПУ полягає в тому, що вони можуть виготовляти лише деталі із циліндричним профілем. Іноді деталі проходять додатковий етап фрезерної обробки.
3-х осьові верстати з ЧПУ
Базові фрезерні та токарні верстати з ЧПУ, дозволяють переміщати різальний інструмент трьома лінійними осями щодо заготовки.
3-х осьові фрезерні верстати з ЧПУ дуже поширені, оскільки вони можуть бути використані для виробництва типових геометрій, деталей. Вони відносно прості в програмуванні та експлуатації, тому витрати на пусконалагоджувальні роботи незначні.
Доступ інструменту до поверхні, що обробляється, накладає обмеження на геометрію виробу при фрезеруванні з ЧПУ. Оскільки є лише три осі для роботи, деякі області можуть бути недоступними. Проблема вирішується переустановкою чи обертанням заготівлі. Якщо за час виготовлення виробу необхідно кілька разів перевстановити заготівлю, то витрати на пуско-налагоджувальні роботи зростатимуть і призведуть до значного збільшення вартості виробу та терміну виробництва.
Плюси:
- ефективне виробництво деталей із простою геометрією;
- висока точність та жорсткі допуски.
Мінуси:
- обмеження по геометрії / конструкції виробу;
- ручне переміщення заготовки може призвести до збільшення вартості деталі.
3+2 осьові фрезерні верстати з ЧПУ
Під час обробки різальний інструмент може рухатися лише вздовж трьох лінійних осей. Між операціями може відбуватися позиціонування по двох осях, нахил та поворот столу або нахил голови шпинделя та поворот столу, що дозволяє проводити обробку під іншим кутом.
Основною перевагою цих систем є те, що вони усувають необхідність ручного переміщення заготовки. Таким чином, деталі з більш складною геометрією можуть бути виготовлені швидше і з більшою точністю, ніж на 3-осьовому верстаті з ЧПУ.
Плюси:
- усуває необхідність ручного переміщення заготовки;
- виробляє деталі з елементами, які не збігаються з жодною з основних осей з вищою точністю.
Мінуси:
- більш висока вартість порівняно з 3-х осьовою обробкою з ЧПУ.
5-ти осьові фрезерні верстати з ЧПУ
Ріжучий інструмент може переміщатися трьома лінійними і двома осями обертання щодо заготівлі. Всі п’ять осей можуть рухатися одночасно під час усіх операцій обробки.
5-ти осьові фрезерні системи з ЧПУ мають архітектуру, аналогічну 3+2 осьовим фрезерним верстатам з ЧПУ. Однак вони дозволяють переміщати всі п’ять осей одночасно під час операцій обробки. Таким чином, можна виготовляти деталі зі складною, органічною геометрією, які неможливо виготовити з досягнутим рівнем точності за допомогою будь-якої іншої технології.
Плюси:
- виробництво складних деталей з високою точністю;
- виробництво складних деталей з високою якістю поверхні з мінімальними артефактами обробки.
Мінуси:
- найвища ціна в порівнянні з іншими технологіями фрезерної обробки з ЧПУ;
- обмеження з геометрії виробів, але обмеження менші, ніж для 3-х осьових верстатів і верстатів типу 3 + 2
5-ти осьовий токарний верстат з ЧПУ
Токарно-фрезерні центри з ЧПУ — це, в основному, токарні верстати з ЧПУ, оснащені фрезерними інструментами.
У токарно-фрезерних системах використовують переваги як високої продуктивності токарної обробки, так і геометричної гнучкості фрезерування з ЧПУ. Вони ідеально підходять для виготовлення деталей з «пухкою» осьовою симетрією (наприклад, розподільні вали та відцентрові робочі колеса) за набагато нижчою вартістю, ніж інші 5-ти осьові системи обробки з ЧПУ.
Плюси:
- найнижча вартість всіх 5-ти осьових систем обробки з ЧПУ;
- високі виробничі можливості.
Мінуси:
- обмеження з геометрії виробів.
Інструменти для верстатів ЧПУ
Для створення різних геометрій верстати з ЧПУ використовують різні різальні інструменти. Деякі з фрезерних інструментів, що найчастіше використовуються:
- Циліндричні фрези
- Такі фрези з плоским торцем — кінцеві і з кутовим радіусом використовуються для обробки пазів, канавок, порожнин і інших вертикальних стінок. Сферичні дозволяють обробляти деталі з криволінійною геометрією та вільної форми при 5-ти осьовій обробці з ЧПУ.
- Свердла
- Це поширений та швидкий спосіб створення отворів. Діаметр визначається стандартним набором інструментів, для нестандартного отвору можливе використання циліндричних або конічних фрез.
- Різьбові фрези та мітчики
- Використовуються для виготовлення отворів різьбових. Мітчик у цій ситуації є одним з найпопулярніших рішень для швидкого нарізування різьблення з необхідними геометричними параметрами та може бути ручного типу або машинний. Але нарізання різьблення мітчиком має значні ризики. Через підвищене навантаження інструменту або при найменших включеннях в оброблюваних матеріалах може зламатися всередині дорогої деталі. При різьбофрезеруванні профіль різьблення формується рахунок обертання фрези навколо власної осі обертання і переміщення фрези по гвинтовій лінії. Такий інструмент більш довговічний, несе менші ризики — фреза менша за оброблюваний діаметр і в будь-якому випадку може бути витягнута з деталі. Одна і та ж різьбова фреза з певним кроком може сформувати різьбовий отвір будь-якого діаметра з цим кроком.
- Корпусні фрези
- Використовуються для видалення матеріалів із великих плоских поверхонь. Вони мають більший діаметр, ніж кінцеві фрезерні інструменти, тому для обробки великих площ потрібно менше проходів. Етап такого фрезерування часто використовується на початку циклу обробки для підготовки габаритних розмірів деталі та видалення найбільшої кількості матеріалу.
- Конічні фрези
- Для формування глибоких поверхонь. Такий інструмент підходить, наприклад, для обробки криволінійних поверхонь лопастів турбінного двигуна.
Не менш широкий асортимент різальних інструментів також використовується при токарній обробці з ЧПУ, охоплюючи такі операції як обточування, торцювання, свердління та нарізування різьблення.
По матеріалам: https://bzku.in.ua/