Предимства и недостатъци на CNC обработката

CNC обработка - какво е това?

CNC обработката е автоматизиран производствен процес, който създава прецизни разрези, фрезоване, струговане и гравиране. Тя е много по-бърза, по-евтина и по-надеждна от ръчната обработка. Ще научите какво може да означава всичко това за вас и вашите производствени нужди.

Машинни

Първо, може да ви е от полза да разберете процеса на машинна обработка. Представете си, че проектирате нещо, като отрязвате парчета от по-голям предмет. Може би издълбавате дървен труп, за да направите кану, или извайвате лице от мрамор.

Казано по-просто, машинната обработка е когато придадете желана форма на нещо чрез рязане, бръснене или издълбаване. Това е производствен термин и обикновено се смята, че включва само метал. Всъщност, широк спектър от материали могат да бъдат подложени на машинна обработка, включително пластмаса, дърво или камък.

CNC обработка

„CNC“ в CNC обработката означава „Компютърно цифрово управление“. Това е така, защото по време на процеса се използват компютъризирани инструменти. За разлика от ръчната обработка, това ви предоставя широк спектър от предимства.

Когато машинната обработка се извършва ръчно, е по-вероятно да се случат производствени грешки. При CNC машинната обработка просто настройвате компютъризиран инструмент веднъж. Крайният продукт може да бъде произведен с много по-малка скорост. Можете дори да повторите процеса със същата скорост и с абсолютно същата точност.

● По-високото качество е най-добрата гаранция за CNC обработка.

● Можете да произвеждате повече компоненти по-ефективно.

● Рискът от човешка грешка е сведен до минимум.

● Ръчните корекции не влияят на консистентността на крайния дизайн.

Как работи обработката с ЦПУ?

Вече разбирате, че CNC обработката е високопрецизен процес на резба в производството. Знаете също, че тя превръща дигиталните дизайни в крайни продукти или части. В този момент обаче може би се интересувате от точния стъпка по стъпка процес. Как работи?

1. Започнете работа със CAD софтуер.

Започвате процеса си на CNC обработка, като проектирате цифров 3D модел. Това се постига с помощта на софтуер за компютърно проектиране (CAD). Сред предпочитаните в индустрията са Fusion 360, SolidWorks и AutoCAD. CAD софтуерът ви позволява да изготвяте виртуални чертежи, които определят всяко измерение на желания от вас елемент.

„Grand View Research“ е надежден източник и авторитет в производствената сфера. През 2023 г. компанията съобщи, че пазарът на CAD софтуер е нараснал със 7.5% в световен мащаб на годишна база. Разширяващото се използване на CNC процеси има голяма полза от това. Това също така насърчава конкуренцията и иновациите сред производителите на CAD софтуер.

2. Превърнете вашия CAD в CAM.

След като завършихте окончателния си дизайн с помощта на CAD, вече имате на разположение виртуален чертеж с всичките му сложни измервания и детайли. След това вашият CAD дизайн се обработва с помощта на софтуер за компютърно подпомагано производство (CAM). CAM софтуерът преобразува вашия CAD дизайн в G-код - езикът за програмиране, използван от CNC машините.

G-кодът може да съдържа прецизни командни подкани, дори точната скорост на шпиндела по време на определени части от процеса на обработка. Машинната работилница на MIT съобщава, че 30% Общото време за производство може да бъде намалено чрез добре оптимизиран CAM софтуер.

В момента водещи в CAM индустрията са марки като HSMWorks и MasterCAM.

3. Настройте вашата CNC машина и процес

След като успешно заредите G-кода си в CNC машина, компютърът на машината чете инструкциите. Сега той може да командва острието или инструмента за кантиране прецизно по предварително зададена траектория. Най-добрите машини осигуряват толеранси с точност до 0.001 инча - по-тънки от косъм.

4. Автоматизирайте за прецизност.

Невероятно е как може да се постигне ефективност чрез автоматизация. НАСА твърди, че нейните CNC обработени части пристигат с 99.8% по-малко грешки. Това е така, защото когато се елиминира вероятността от човешка грешка, ръчната обработка не може да се конкурира с CNC обработката.

CNC обработката е автоматизиран процес. Това означава, че желаните от вас компоненти се изработват прецизно, пристигат по-бързо и могат да се преработват отново и отново. С помощта на CNC обработка можете да увеличите бързо или да забавите производството. Тя е гръбнакът на автомобилната, медицинската, инженерната и аерокосмическата промишленост.

Сега знаете как работи CNC обработката. Нека разгледаме ключовите ѝ предимства и защо толкова много индустрии разчитат на нея.

🟢 Предимства на CNC обработката

Вече знаете, че CNC процесите произвеждат постоянно висококачествени части. Разгледайте следните 5 фактически основани предимства от използването на CNC обработка във вашия собствен производствен процес.

1. Осигурявате прецизност

Нивото на точност, което можете да постигнете с CNC обработка, може да бъде едва 0.001 инча. Това е цифра, толкова надеждна, че дори НАСА използва CNC процеси. Аерокосмическият гигант произвежда много от своите ракетни части и завършва по този начин.

Много от често срещаните медицински инструменти, за които можете да се сетите, са изработени с помощта на CNC обработка. Представете си скалпел или протеза, или дори стетоскоп. Всички те претърпяват някаква форма на машинна обработка при производството си и рядко се извършва на ръка.

Има и производители на автомобили, инженери, производители на самолети и други. Това са големи и важни индустрии, които разчитат на постоянна прецизност, за да свършат работата си. Трудно ще намерите индустрии, където не се използва CNC обработка.

2. Спестявате си време

Въвеждането на CNC процеси ви позволява да увеличите производствените темпове. През 2022 г. Journal of Manufacturing Systems съобщи, че CNC обработката може да намали наполовина времето за чакане. Машините могат да работят по всяко време на денонощието без спиране. Това означава, че вашите части се изработват по-бързо без времената за прекъсване, свързани с ръчната работа.

Можете да превърнете поръчка, която отнема само седмица или месец, в такава, която отнема само часове или дни. В замяна на това получавате продуктите си на пазара по-бързо от конкуренцията.

3. Спестявате разходи

CNC обработката ви позволява да спестите от производствените разходи. Тя дори може да доведе до увеличаване на продажбите ви.

Използването на CNC процеси ви позволява да спестите разходи за ръчен труд. Освен това, можете да разпределите разходите за внедряване върху безброй компоненти. Това е така, защото CNC обработката може да произвежда голямо разнообразие от компоненти и крайни продукти. Макар и възможно, рядко се среща CNC, поръчан за еднократна употреба.

4. Можете да обработвате много материали

Бихте се подвели, ако си помислите, че машинната обработка е само процес за обработка на метал. Макар че е вярно, че можете да обработвате метали от алуминий до титан, пластмаса, дърво и камък могат да се обработват с ЦПУ.

И със сигурност няма да бъдете ограничени от броя на артикулите, които можете да произведете. Още по-хубавото е, че изборът ви на материали може да бъде променен с минимални прекъсвания на производствения процес.

5. Можете да мащабирате бизнеса си

В началото може да се окажете, че работите с около 20 части. Възможно е да има дълги периоди на чакане между поръчката им и пристигането им. С CNC обработката производството ви може да се увеличи експоненциално за няколко месеца.

Не само че се намаляват сроковете за изпълнение, но и промените в дизайна могат да се внедряват бързо. Това може да се направи без необходимост от обучение на персонала за нови дизайни. Просто актуализирате дигиталния дизайн и сте готови. Всичко това води до минимални разходи за работна ръка и увеличено производство.

CNC обработката предлага ясни предимства за увеличаване на производството. Може би експериментирате с нов прототип. Може би сте достатъчно уверени, за да увеличите съществуващото си производство. Независимо от това, мащабирането на бизнеса ви чрез CNC обработка осигурява точност, контрол и спестяване на разходи.

Вече научихте как точно CNC обработката ви осигурява прецизност, скорост и спестяване на разходи. Също така знаете, че тя работи с множество материали и мащаби за вашия бизнес. Тези предимства правят CNC машините от съществено значение за съвременното производство.

Най-често срещаните CNC процеси

Понякога ви е необходим компонент, но не можете да решите кой CNC процес да използвате. Бъдете спокойни - по-долу е дадено тактично ръководство за 5-те най-често срещани метода за CNC обработка.

1. CNC фрезоване

За сложни форми се използва CNC фрезоване. Процесът на фрезоване включва използването на въртящи се ножове. Тези ножове могат да се движат в множество посоки, докато обработваният детайл остава фиксиран на мястото си.

Предимства на CNC фрезоването

● Процесът на фрезоване ви позволява да издълбавате сложни джобове.

● Може да се издълбае добре 3D контури и най-деликатните слотове.

● Можете да фрезовате най-твърдите материали като титан и не толкова твърдите елементи като пластмаса.

● Могат да се постигнат толеранси до 0.001 (SME Journal, 2023).

Избирате CNC фрезоване, когато имате нужда от сложно изработени части с най-фини детайли.

2. CNC завъртане

За всички тези кръгли части и извивки, CNC струговането е най-подходящо. С този процес можете да движите материала. Това се случва, докато обработващият инструмент остава идеално на мястото си.

CNC струговането е предназначено за производство на елементи, които се движат един в друг. Представете си хидравлична част или валове на двигатели. Изработването на такива криви изисква прецизно движение с херметични уплътнения.

Предимства на CNC струговане

● Доказано е, че процесът е 30% по-бързо от ръчното струговане.

● Това води до много по-добри резултати върху повърхностите на извитите компоненти

● Процесът се оказва по-бърз при високия обем на оборота на кръгли изделия в масовото производство

CNC струговането е процесът, на който разчитате, когато имате нужда от въртящи се компоненти и симетрия.

3. CNC пробиване

Функцията за пробиване е важна. Автоматизирана чрез CNC, тя ви позволява да правите точни, херметични отвори. Прецизността е на ниво, недостижимо за човешки усилия. Представете си създаването на нещо толкова детайлно като платка или автомобилен двигател. Тези елементи изискват отворите да бъдат пробити със свръхпрецизност и с висока скорост.

Предимства на CNC пробиването

● Средно можете да произведете около 50 отвора в минута с помощта на CNC пробиване. Това е независимо от материала, върху който се работи

● Можете да работите върху сложни дизайни.

● Позволява автоматизиране на функция за пробиване, която иначе би отнела часове за изпълнение.

Ако работите върху нещо, което изисква многобройни прецизни отвори, пробити в бърза последователност, тогава CNC пробиването е решението за вас.

4. CNC шлайфане

Идеалният CNC метод за перфектни завършени повърхности е CNC шлайфането. Понякога повърхностите на поръчаните от вас части трябва да бъдат гладки като огледало. Една част може да изисква различни текстури от различните страни.

Абразивните дискове се използват по време на процеса на машинно шлифоване. Именно този процес позволява постигане на специфична обработка на обработваните повърхности. Процесът може дори да се използва за заточване и притъпяване на предмети.

Предимства на CNC шлайфане

● Може да се прилага за предмети с размери от самолетни витла до инструменти с малки размери от хирургически скалпели.

● Процесът може да се използва за премахване на микроскопични несъвършенства.

● Той е идеален за спазване на индустриалните стандарти.

● CNC шлифоването може да се използва и за намаляване на триенето между движещите се части.

Ще използвате CNC шлайфане, когато повърхността на необходимия ви детайл трябва да бъде с най-високо качество на обработка.

5. Комбинирани CNC процеси

Може би сте се замисляли за комбиниране на различни CNC процеси. Това е често срещана практика във всички индустрии. Компонент или инструмент може да се нуждае от фрезоване и пробиване, или шлифоване и струговане. Поради това не е необичайно да се комбинират различни методи в процеса на CNC обработка.

Ето една успокояваща статистика. Повече от 67% от производителите комбинират 2 или повече CNC процеса. Това е според доклад на IMIS, публикуван през 2024 г.

🔴 Недостатъци на CNC обработката

Предимствата на CNC обработката са излишни за споменаване, но не бива да се пренебрегват и недостатъците ѝ. По-долу STYLECNC ще обясни подробно основните му недостатъци.

1. Висока първоначална цена

CNC машините (като CNC фрези, CNC стругове, CNC рутери, 5-осни CNC машини) изискват голяма първоначална инвестиция.

Разходи за настройка и инструменти: Специализираните приспособления, режещите инструменти и програмирането могат да увеличат разходите, особено при малки партиди.

2. Необходима е квалифицирана работа

Въпреки че CNC машините намаляват ръчния труд, те все още изискват квалифицирани техници (оператори и програмисти) за програмиране, настройка и поддръжка.

Разходи за обучение: Операторите се нуждаят от специално обучение, преди да могат да заемат длъжностите си, което увеличава разходите за труд.

3. Материални отпадъци

Субтрактивно производство: CNC обработката премахва материал, което води до повече отпадъци в сравнение с адитивното производство (като например 3D печат).

По-висока цена на скъпи материали: Разхищението на материали като титан или инконел може да бъде скъпо.

4. Специални ограничения на дизайна

Въпреки че CNC може да произвежда сложни части, някои специални дизайни (като вътрешни решетки, фаски) са трудни за постигане, освен ако няма многоосна CNC машина.

Сложните форми са по-скъпи: 5-осната CNC обработка може да намали ограниченията, но също така ще увеличи инвестиционните разходи.

5. Ограничения при обработката на големи детайли

Ограниченият размер на CNC обработващата маса им изключва възможността да участват в определени големи проекти, изискващи алтернативни методи на обработка.

6. Поддръжка и престой

CNC машините изискват редовна поддръжка, включително смазване, калибриране и подмяна на части (напр. шпиндели, сачмени винтове).

Престоите поради прекъсване могат да доведат до прекъсване или спиране на производствената линия.

7. Бавно масово производство

Когато става въпрос за много големи партиди (например милиони части), процеси като шприцване, щамповане или леене под налягане са по-рентабилни.

8. Ограничения на повърхностната обработка

Постигането на ултрагладка повърхност обикновено изисква допълнителни вторични операции като полиране и шлайфане.

Заключение

Предимствата на CNC машинната обработка я правят незаменима в съвременното индустриално производство, но високата ѝ първоначална цена обезкуражава собствениците на малък бизнес, а CNC програмирането изисква опит, което кара начинаещите да не са уверени. Накратко, CNC машинната обработка има своите плюсове и минуси. Независимо дали е начинаещ или професионалист, всеки ще се възползва от силните си страни и ще избягва слабостите си, за да получи това, от което се нуждае.

Окончателен поглед върху CNC обработката

Успешно сте проучили пълния потенциал на CNC машинната обработка. От нейната прецизност и скорост до 5-те ключови процеса, вие сте запознати с всичко. Можете също така да разберете защо тя е гръбнакът на съвременното производство.

Имайки предвид всичко това, може би е чудесно да имате доверен партньор за CNC обработка на ваша страна.

Възползвайте се от CNC обработката за вашия бизнес

Вие сте напълно подготвени да видите как CNC обработката осигурява прецизност, скорост и мащабируемост. Всичко, което трябва да направите сега, е да действате. CNC обработката ви дава конкурентно предимство и на... STYLECNC, ние сме специализирани в услуги за CNC обработка, които отговарят точно на вашите нужди.

Ако наистина искате да разберете CNC машинната обработка, вие сте намерили своя партньор и водач. Не се колебайте да се свържете с нас.