Ce este frezarea CNC?

Ce este frezarea CNC?

Frezarea CNC, numele complet este Frezarea cu control numeric pe computer, este un proces de prelucrare care folosește unelte de tăiere în mai multe puncte controlate de computer și rotative pentru a îndepărta treptat materialul dintr-o piesă de prelucrat și a produce o piesă sau un produs personalizat. Procesul este potrivit pentru prelucrarea unei varietăți de materiale, cum ar fi metalul, plasticul, lemnul și producerea unei varietăți de piese și produse personalizate.
Capacitățile multiple sunt disponibile sub umbrela serviciilor de prelucrare CNC de precizie, inclusiv prelucrarea mecanică, chimică, electrică și termică. Frezarea CNC este un proces mecanic care include găurirea, strunjirea și diverse alte procese de prelucrare, ceea ce înseamnă că materialul este îndepărtat dintr-o piesa de prelucrat prin mijloace mecanice, cum ar fi acțiunea sculei de tăiere a unei mașini de frezat.
Acest articol se concentrează pe procesul de frezare CNC, subliniind elementele de bază ale procesului, precum și componentele și instrumentele unei mașini de frezat CNC. În plus, acest articol explorează diverse operațiuni de frezare și oferă alternative la procesul de frezare CNC.

Definiția lui Milling

Ce este frezarea? Acesta este un tip de prelucrare care folosește o unealtă pentru a modela piesa de prelucrat pe o masă care este de obicei mobilă, deși unele mașini de frezat au și unelte mobile. Frezarea a fost inițial o operațiune manuală efectuată de muncitori, dar astăzi, cea mai mare parte a frezării este realizată de mașini de frezat CNC, care utilizează computere pentru a supraveghea procesul de frezare. Frezarea CNC poate oferi o mai mare precizie, acuratețe și productivitate, dar există situații în care frezarea manuală poate fi utilă. Frezarea manuală necesită multe abilități tehnice și experiență, reducând astfel timpul de livrare. De asemenea, are avantajul suplimentar că morile manuale sunt mai ieftine și utilizatorii nu trebuie să-și facă griji cu privire la programarea mașinii.

Prezentare generală a frezării CNC

La fel ca majoritatea proceselor mecanice tradiționale de prelucrare CNC, procesele de frezare CNC utilizează controale computerizate pentru a opera și manipula mașinile-unelte care taie și formează semifabricate. În plus, procesul urmează aceleași etape de producție de bază ca toate procesele de prelucrare CNC, inclusiv:

• Proiectați modele CAD
• Conversia modelelor CAD în programe CNC
• Configurarea mașinii de frezat CNC
• Efectuați o operație de frezare

Ce este frezarea CNC?

Frezare CNC procesul începe cu crearea unui proiect de piesă CAD 2D sau 3D. Designul complet este apoi exportat într-un format de fișier compatibil CNC și convertit de software-ul CAM într-un program de mașină CNC care dictează mișcarea mașinii și mișcarea sculei pe piesa de prelucrat. Înainte ca operatorul să ruleze programul CNC, ei pregătesc mașina de frezat CNC prin fixarea piesei de prelucrat pe suprafața de lucru a mașinii-unelte (adică masa) sau pe suportul piesei de prelucrat (cum ar fi o menghină) și montând unealta de frezat pe mașină. axul sculei. Procesul de frezare CNC folosește mașini de frezat CNC puternice orizontale sau verticale – în funcție de specificațiile și cerințele aplicației de frezare – precum și scule de tăiere rotative cu mai multe puncte (adică, multi-dinți), cum ar fi freze și burghie. Când mașina este gata, operatorul pornește un program prin interfața mașinii care solicită mașinii să efectueze o operație de frezare.

Odată ce procesul de frezare CNC este inițiat, mașina unealtă începe să rotească unealta de tăiere la viteze de până la câteva mii de rotații pe minut. În funcție de tipul de mașină de frezat utilizat și de cerințele aplicației de frezat, atunci când unealta se cufundă în piesa de prelucrat, mașina va face una dintre următoarele pentru a efectua tăierile necesare pe piesa de prelucrat:

1. Introduceți piesa de prelucrat încet în unealta rotativă staționară
2. Mutarea sculei pe o piesă de prelucrat staționară
3. Mișcarea relativă a sculei și piesei de prelucrat

Spre deosebire de procesul de frezare manuală, în frezarea CNC, mașina unealtă alimentează de obicei piesa mobilă prin rotirea sculei de tăiere, mai degrabă decât prin rotația sculei de tăiere. Operațiile de frezare care aderă la această convenție se numesc operațiuni de frezare în urcare, în timp ce operația opusă se numește operațiuni de frezare convenționale.
În general, frezarea este cea mai potrivită ca un proces adjuvant sau de finisare pentru o piesa de prelucrat prelucrată pentru a oferi definirea caracteristicilor piesei, cum ar fi găurile, fantele și filetele, sau pentru a produce caracteristici ale piesei. Cu toate acestea, procesul poate fi folosit și pentru a modela materialul stoc de la început până la sfârșit. În ambele cazuri, procesul de măcinare îndepărtează treptat materialul pentru a crea forma dorită și forma piesei. În primul rând, unealta taie bucăți mici, sau așchii, din piesa de prelucrat pentru a crea o formă aproximativă. Piesa de prelucrat este apoi frezată la un program mai mare și cu o precizie mai mare pentru a termina piesa cu caracteristicile și specificațiile sale precise. Adesea, piesa finită trebuie prelucrată de mai multe ori pentru a obține precizia și toleranțele dorite. Pentru piesele cu geometrii mai complexe, odată ce operația de frezare este finalizată și piesa este produsă conform specificațiilor personalizate, piesa frezată intră în etapele de finisare și post-procesare ale producției.
Operație de frezare CNC

Frezare CNC este un proces de prelucrare potrivit pentru producerea de piese de înaltă precizie, de înaltă toleranță în prototipuri, unice și mici până la medii. În timp ce piesele sunt fabricate de obicei la toleranțe care variază de la +/- 2 filamente la +/- 10 filamente, unele mașini de frezat pot atinge toleranțe de până la +/- 1 filament sau chiar mai mari. Versatilitatea procesului de frezare îi permite să fie utilizat într-o gamă largă de industrii și pentru o varietate de caracteristici și modele ale pieselor, inclusiv fante, teșituri, filete și buzunare. Cele mai comune operațiuni de frezare CNC includ:

• Frezare frontală
• Frezare plană
• Frezare unghiulară
• Frezarea formei

frezare frontală

Frezare frontală în care axa de rotație a sculei de tăiere este perpendiculară pe suprafața piesei de prelucrat. Această metodă folosește o freză frontală care are dinți atât pe perimetru, cât și pe fața sculei, unde dinții perimetrali sunt utilizați în principal pentru tăiere, iar dinții frontali sunt utilizați pentru aplicații de finisare. De obicei, frezarea frontală este utilizată pentru a crea suprafețe plane și contururi pe piesa finită și este capabilă să producă un finisaj de calitate superioară decât alte procese de frezare. Atât mașinile de frezat verticale, cât și cele orizontale suportă acest proces.
Tipurile de frezare frontală includ freze cu cap și freze laterale, care folosesc freze cu cap și, respectiv, freze laterale.

Frezare plană

Frezarea frontală, cunoscută și sub denumirea de frezare frontală sau frezarea plăcilor, în care axa de rotație a sculei de tăiere este paralelă cu suprafața piesei de prelucrat. Procesul folosește dinți obișnuiți ai frezei pentru a efectua operațiuni de tăiere la periferie. În funcție de specificațiile aplicației de frezare, cum ar fi adâncimea de tăiere și dimensiunea piesei de prelucrat, sunt disponibile freze înguste și late. Cuțitele înguste permit tăieturi mai adânci, în timp ce cuțitele largi pot fi folosite pentru a tăia suprafețe mai mari. Dacă o aplicație de frezare frontală necesită îndepărtarea unei cantități mari de material dintr-o piesă de prelucrat, operatorul începe prin utilizarea unei freze cu dinți grosieri, viteze mici de tăiere și viteze de avans rapide pentru a produce geometria aproximativă a piesei proiectate la comandă. Operatorii introduc apoi freze cu dinți mai fine, viteze de tăiere mai mari și viteze de avans mai mici pentru a produce detaliile piesei finite.

Frezare unghiulară

Frezarea unghiulară este în cazul în care axa de rotație a sculei de tăiere este la un unghi față de suprafața piesei de prelucrat. Procesul folosește freze cu un singur unghi (înclinate în funcție de designul specific prelucrat) pentru a crea caracteristici unghiulare, cum ar fi teșituri, crețuri și caneluri. O aplicație obișnuită pentru frezarea unghiulară este producția de cozi de rândunică, care utilizează freze de coadă de rândunică de 45°, 50°, 55° sau 60°, în funcție de designul cozii de rândunică.

Frezarea formei

Frezarea profilului se referă la operațiunile de frezare care implică suprafețe, contururi și profile neregulate, cum ar fi piese cu suprafețe curbate și plane sau suprafețe complet curbate. Procesul folosește tăietoare de profil sau cu muscă proiectate pentru aplicații specifice, cum ar fi tăietoare convexe, concave și file de colț. Unele aplicații obișnuite pentru frezarea formelor includ producția de cavități emisferice și semicirculare, margele și profile, precum și modele complexe și piese complicate dintr-o singură configurație de mașină.

Alte operatii de frezare

Pe lângă operațiunile de mai sus, mașinile de frezat pot fi folosite pentru a efectua alte operațiuni specializate de frezare și prelucrare. Exemple de alte tipuri de operațiuni de frezare disponibile includ:

Frezare în trepte: Frezarea în trepte se referă la o operație de frezare în care o mașină unealtă prelucrează două sau mai multe suprafețe paralele ale piesei de prelucrat într-o singură tăietură. Procesul folosește două freze pe același ax al mașinii, dispuse astfel încât frezele să fie de fiecare parte a piesei de prelucrat și să poată freza ambele părți simultan

Frezare combinată: Ce este frezarea combinată? Frezarea combinată este o operație de frezare efectuată cu două sau mai multe unelte (de obicei de dimensiuni, forme sau lățimi diferite) pe același arbore de mașină. Fiecare freză poate efectua aceeași operație de tăiere în același timp sau diferite operații de tăiere în același timp, permițând să fie produse piese mai complexe în timpi de producție mai scurti.

Frezarea conturului: Frezarea conturului este locul în care o mașină-uneltă creează o cale de tăiere pe o piesa de prelucrat de-a lungul unei suprafețe verticale sau înclinate. Procesul utilizează echipamente de frezat profil și scule de tăiere, care pot fi paralele sau perpendiculare pe suprafața piesei de prelucrat.

Tăierea angrenajului: Tăierea cu roți dințate este o operație de frezare care folosește un tăietor cu roți dințate în evolventă pentru a crea dinți de angrenaj. Aceste freze sunt un tip de freză de profil și sunt disponibile într-o varietate de forme și dimensiuni de pas, în funcție de numărul de dinți necesari pentru un anumit design de angrenaj. În acest proces, biți speciali de scule de strunjire pot fi, de asemenea, utilizați pentru a produce dinți de angrenaj.

Alte procese de prelucrare: Deoarece mașinile de frezat acceptă utilizarea altor mașini-unelte decât cele de frezat, acestea pot fi utilizate pentru procese de prelucrare, altele decât frezare, cum ar fi găurirea, alezarea, alezarea și filetarea.
La fel ca majoritatea proceselor de prelucrare CNC, procesul de frezare CNC utilizează software CAD pentru a genera proiectarea inițială a piesei și software CAM pentru a genera programul CNC care oferă instrucțiunile de prelucrare pentru a produce piesa. Programul CNC este apoi încărcat pe mașina CNC aleasă pentru a iniția și executa procesul de frezare.

Precauții pentru mașina de frezat

În general, mașinile de frezat sunt împărțite în configurații de mașină orizontale și verticale și sunt diferențiate prin numărul de axe de mișcare.

La o mașină de frezat verticală, axul mașinii este orientat vertical, în timp ce într-o orientare orizontală axul mașinii de frezat este poziționat orizontal. Mașinile orizontale încorporează, de asemenea, arbori în timpul frezării pentru sprijin și stabilitate suplimentară, precum și capacitatea de a susține o mare varietate de scule de tăiere, cum ar fi frezarea cu roți și încadrare.

Controlul mașinilor de frezat atât pe verticală, cât și pe cel orizontal depinde de tipul de mașină utilizat. De exemplu, unele mașini pot ridica și coborî axul și pot muta masa lateral, în timp ce alte mașini au un ax și o masă fixe care se pot deplasa orizontal, vertical și rotativ. Atunci când aleg mașini de frezat verticale și orizontale, producătorii și magazinele trebuie să ia în considerare cerințele aplicației de frezare, cum ar fi numărul de suprafețe care trebuie frezate și dimensiunea și forma piesei. De exemplu, piesele grele sunt mai potrivite pentru operațiunile de frezare orizontală, în timp ce aplicațiile cu scufundare sunt mai potrivite pentru operațiunile de frezare verticală. Sunt disponibile, de asemenea, echipamente auxiliare care pot adapta mașini verticale sau orizontale pentru a susține procesul opus.

Cele mai multe mori CNC pot folosi 3 până la 5 axe – oferind de obicei performanță de-a lungul axei XYZ și (dacă este cazul) în jurul axei de rotație. Axa X și Y reprezintă mișcarea orizontală (deplasarea la stânga și la dreapta și, respectiv, înainte și înapoi pe plan), în timp ce axa Z reprezintă mișcarea verticală (deplasarea în sus și în jos), iar W reprezintă mișcarea orizontală. – Axa reprezintă mișcarea diagonală în plan vertical. La mașinile de frezat CNC de bază, mișcarea orizontală este posibilă pe două axe (XY), în timp ce modelele mai noi permit mișcarea suplimentară a axei, cum ar fi mașinile CNC cu 3, 4 și 5 axe. Mai jos este o prezentare generală a unora dintre caracteristicile mașinilor de frezat clasificate după numărul de axe de mișcare.

3 Axe

• Capabil să satisfacă majoritatea nevoilor de prelucrare
• Configurarea mașinii este simplă.
• Este necesară o singură stație de lucru
• Cerințe de cunoștințe mai înalte pentru operatori
• eficiență și calitate mai scăzute

4 Axe

• Capacități mai bune decât mașinile cu 3 axe
• Precizie și acuratețe mai mari decât mașinile cu 3 axe
• Configurarea mașinii este mai complexă decât mașinile cu 3 axe
• Mai scumpă decât o mașină cu trei axe

5 Axe

• Poate fi configurat cu mai multe axe (de ex. 4+1, 3+2 sau 5)
• mai puternic
• În funcție de configurație, tastele mai rapide sunt mai ușor de utilizat decât mașinile cu trei și patru axe
• Nivel mai înalt de calitate și precizie
• În funcție de configurație, rulează mai lent decât prelucrarea pe 3 și 4 axe
• Mai scumpe decât mașinile cu 3 și 4 axe

În funcție de tipul de frezat utilizat, mașina, masa mașinii sau ambele componente pot fi dinamice. De obicei, tabelele dinamice se deplasează de-a lungul axei XY, dar se pot deplasa și în sus și în jos pentru a regla adâncimea de tăiere și se pot roti de-a lungul axei verticale sau orizontale pentru a extinde tăierea. Pentru aplicațiile de frezare care necesită scule dinamice, pe lângă mișcarea sa de rotație inerentă, mașina-uneltă se mișcă vertical de-a lungul axei multiple, permițând circumferinței sculei (mai degrabă decât vârful său) să taie piesa de prelucrat. Mașinile de frezat CNC cu grade mai mari de libertate permit o mai mare versatilitate și complexitate a pieselor frezate produse.

Tip de mașină de frezat

Sunt disponibile mai multe tipuri diferite de mașini de frezat pentru o varietate de aplicații de prelucrare. Pe lângă faptul că sunt clasificate numai pe baza configurației mașinii sau a numărului de axe de mișcare, mașinile de frezat pot fi, de asemenea, clasificate în funcție de caracteristicile lor specifice. Unele dintre cele mai comune tipuri de mașini de frezat includ:

• tip genunchi
• Tip berbec
• Tipul de pat (sau tipul de fabricație)
• raboteză

Tip genunchi: Mașinile de frezat tip genunchi au un ax fix și o masă reglabilă vertical, care se sprijină pe o șa susținută de genunchi. În funcție de poziția mașinii, genunchiul poate fi coborât și ridicat pe coloană. Câteva exemple de mori pentru genunchi includ mori orizontale de pe podea și de masă.

Tip ram: Mașinile de frezat tip ram folosesc un ax care este fixat pe o coloană, care permite mașinii să se miște de-a lungul axei XY cu o carcasă mobilă (adică RAM). Cele mai comune două tipuri de mașini de frezat verticale includ mașinile de frezat cu cap de tăiere orizontale și rotative de uz general pe podea.

Tip pat: O mașină de frezat tip pat folosește o masă fixată direct pe mașină pentru a preveni mișcarea piesei de prelucrat de-a lungul axei Y și Z. Piesa de prelucrat este situată sub unealta de tăiere, care, în funcție de mașină, se poate deplasa de-a lungul axei XYZ. Unele dintre mașinile de frezat tip pat disponibile includ mașini de frezat cu o singură față, cu două fețe și cu trei fețe. Mașinile cu o singură față folosesc un singur arbore care se mișcă de-a lungul axei X sau Y, în timp ce mașinile cu două fețe folosesc două axe, în timp ce mașinile cu trei fețe folosesc trei arbori (două orizontale și unul vertical) pentru a prelucra de-a lungul axei XY și XYZ, respectiv.

Freze de rindeau: Morile de rindeau sunt similare cu morile de pat prin faptul că au o masă care este fixată de-a lungul axei Y și Z și un ax care se poate mișca de-a lungul axei XYZ. Cu toate acestea, rindelele pot suporta simultan mai multe mașini (de obicei până la patru), reducând timpii de livrare pentru piesele complexe.

Unele dintre tipurile speciale de mașini de frezat care sunt disponibile includ mașini de frezat cu masă rotativă, tambur și planetare. Mașinile de frezat cu masă rotativă au o masă circulară care se rotește în jurul unei axe verticale și utilizează mașini situate la diferite înălțimi pentru degroșare și finisare. O mașină de frezat cu tambur este similară cu o mașină cu masă rotativă, cu excepția faptului că masa se numește „tambur” și se rotește în jurul unei axe orizontale. Într-o mașină planetară, masa este fixă, iar piesa de prelucrat este cilindrică. O mașină rotativă se deplasează pe suprafața piesei de prelucrat, tăind atât caracteristici interne, cât și externe, cum ar fi firele.

Prelucrarea materialelor

Procesul de frezare CNC este cel mai bine utilizat ca proces de prelucrare secundar pentru a oferi capabilități de finisare pentru piesele proiectate la comandă, dar poate fi folosit și pentru a produce piese special proiectate și special de la început până la sfârșit. Tehnologia de frezare CNC permite procesul de prelucrare a pieselor într-o varietate de materiale, inclusiv:

• Metale (inclusiv aliaje, metale speciale, metale grele etc.)
• Materiale plastice (inclusiv termorigide și termoplastice)
• elastomerului
• material compozit
• lemn

Ca și în cazul tuturor proceselor de prelucrare, la selectarea unui material pentru aplicații de frezare trebuie luați în considerare mai mulți factori, cum ar fi proprietățile materialului (adică duritatea, rezistența la tracțiune și la forfecare și rezistența chimică și la temperaturi ridicate) și rentabilitatea materialului. material de prelucrare. Aceste criterii determină, respectiv, dacă materialul este potrivit pentru procesul de măcinare și, respectiv, constrângerile bugetare ale aplicației de măcinare. Materialul ales determină tipul de mașină folosită și designul acesteia, precum și setările optime ale mașinii, inclusiv viteza de tăiere, viteza de avans și adâncimea de tăiere.

Deci, ce este frezarea CNC?

Frezarea CNC este un proces de prelucrare potrivit pentru prelucrarea unei varietăți de materiale și producerea unei varietăți de piese proiectate la comandă. Deși acest proces poate prezenta avantaje față de alte procese de prelucrare, este posibil să nu fie potrivit pentru fiecare aplicație de fabricație, iar alte procese se pot dovedi mai potrivite și mai eficiente din punct de vedere al costurilor.

Alte procese de prelucrare mai convenționale includ găurirea și strunjirea. La fel ca frezarea, găurirea se face de obicei cu o unealtă multipunct (adică un burghiu), în timp ce strunjirea se face cu o unealtă cu un singur punct. Cu toate acestea, în timp ce se rotește, piesa de prelucrat se poate mișca și se poate roti ca unele aplicații de frezare, în timp ce în timpul găuririi, piesa de prelucrat este staționară pe tot parcursul procesului de găurire.

Unele procese de prelucrare neconvențională (adică, fără utilizarea mașinilor-unelte, dar cu procese mecanice de îndepărtare a materialului) includ prelucrarea cu ultrasunete, tăierea cu jet de apă și prelucrarea cu jet abraziv. Procesele neconvenționale, neprelucrare (de exemplu, procese de prelucrare chimică, electrică și termică) oferă alte alternative la îndepărtarea materialului din piesele de prelucrat care nu folosesc mașini-unelte sau procese mecanice de îndepărtare a materialului, inclusiv frezarea chimică, debavurarea electrochimică, tăierea cu laser și tăierea cu arc cu plasmă. . Aceste metode de prelucrare neconvenționale susțin producția de piese mai complexe, mai solicitante și specializate, care adesea nu sunt posibile cu prelucrarea convențională.