Ghidul esențial pentru unitățile de prelucrare CNC

În ritmul rapid al producției, atelierele de mașini CNC sunt coloana vertebrală a ingineriei de precizie, a atelierelor de mașini eficiente și a progresului tehnologic. Facilitățile avansate utilizează tehnologia de control numeric computerizat (CNC) pentru a produce componente extrem de precise pentru industria aerospațială, industria medicală auto și alte industrii. Prelucrarea tradițională care utilizează munca manuală și cunoștințele operatorului necesită o calitate constantă, o producție mai lentă, mai puțin rentabilă. În schimb, prelucrarea CNC automatizează întregul proces și are o constanță fiabilă, o producție rapidă și o eficiență a costurilor. Un atelier de mașini CNC este alimentat de o varietate de mașini high-tech super cool, inclusiv freze CNC, strunguri, routere, tăietori cu plasmă și mașini EDM care funcționează pe un computer cu funcții precise, ghidate automat. Procesul începe prin utilizarea software-ului de proiectare asistată de calculator (CAD) și prin realizarea de către ingineri a unor modele 3D detaliate ale componentei specifice necesare în sistem. 

Cu ajutorul acestor proiecte, acestea sunt apoi convertite în coduri G care pot fi citite de mașină și care specifică mișcările exacte ale uneltelor de tăiere pentru a crea și modela produse din materii prime. Fiecare material posedă proprietăți mecanice și fizice specifice care îl fac potrivit pentru un anumit atelier de prelucrare CNC. Fără prelucrarea CNC, ar fi dificil să se lucreze cu materiale atât de diverse, iar oamenii ar avea nevoie de piese durabile, ușoare, rezistente la căldură și chiar rezistente la coroziune atunci când au nevoie de ele. Utilajele CNC au o precizie ridicată și pot fi realizate cu o eficiență ridicată, pe lângă aceasta, ele oferă scalabilitate, repetabilitate și flexibilitate, permițând întreprinderilor să creeze de la prototipuri la serii de producție în masă cu o implicare umană redusă. Prelucrarea CNC este în prim-plan pentru industriile care încearcă în mod activ să construiască modele mai avansate și mai complicate.

Acest articol detaliază modul de funcționare al atelierelor de prelucrare CNC, tipul de mașini pe care le utilizează, materialele cu care lucrează și industriile pe care le deservesc. Cunoscându-le rolul, capacitățile și avantajele, întreprinderile pot vedea pentru cine este cel mai bun serviciu de prelucrare CNC.

Ce este un atelier de mașini CNC? 

Un atelier mecanic CNC (Computer Numerical Control) este un loc echipat cu mașini-unelte moderne controlate de programe de calculator. Acestea fac atelierul cu unicul scop de a produce piese complexe, de înaltă precizie, pentru industria aerospațială, auto, medicală, electronică și de producție industrială. Spre deosebire de prelucrarea tradițională, care se realizează cu ajutorul operațiilor manuale, prelucrarea CNC face ca procesul să fie automat și facilitează o mai mare precizie, eficiență și consecvență în producție.

Cum funcționează atelierele de mașini CNC

În atelierele de mașini CNC, un program de proiectare asistată de calculator (CAD) creează modelul digital al piesei. Din acest proiect este apoi generat codul G pe care mașina CNC îl citește și îl utilizează pentru a efectua operațiile și mișcările. Aceasta taie, găurește, modelează sau frezează cu precizie materialul în conformitate cu instrucțiunile programate, făcând astfel automatizarea repetabilă și lipsită de erori.

Tipuri de mașini CNC într-un atelier CNC

Există, de obicei, o mare varietate de unelte de prelucrare automată CNC găzduite în atelierele de mașini CNC, cum ar fi:

Mașini de frezat CNC: sunt mașini-unelte de tăiere de tip rotativ care le utilizează pentru a îndepărta materialul de pe piesa de prelucrat și pentru a crea forme, găuri și finisaje de suprafață.  

strunguri CNC: aceste mașini sunt destinate fabricării de piese cilindrice, prin rotirea piesei de prelucrat, în timp ce uneltele de tăiere execută modelarea predefinită a acesteia cu o precizie ridicată. 

Rutiere CNC: Routerul CNC este utilizat de mult timp pentru tăierea lemnului, a plasticului și a materialelor compozite prin sculptarea de modele și desene complicate. 

Cuttere cu plasmă CNC: Ei folosesc o torță cu plasmă de înaltă temperatură pentru a tăia prin foi de metal și metalul cel mai ușor de utilizat în cantități mari, în funcție de dimensiunea lor, este perfect pentru lucruri precum fabricarea de tablă.

Mașini cu descărcare electrică (EDM): EDM utilizează descărcări electrice (scântei) pentru a tăia materialul; astfel, fără a utiliza unelte de tăiere, este ideal pentru detalii sau tăieturi fine în materiale întărite metale.

Materiale utilizate în atelierele de prelucrare CNC

O mare varietate de materiale sunt utilizate în atelierele de mașini CNC pentru a produce componente de înaltă precizie pentru industria aerospațială, auto, medicală sau de producție. Dar este important să selectați materialul potrivit, deoarece acesta determină durabilitatea, funcționalitatea și, în general, gradul de performanță al produsului final. Unele dintre cele mai frecvent utilizate materiale de prelucrare CNC sunt menționate mai jos.

Metale 

Aluminiu:  Aluminiu este renumit pentru proprietățile sale ușoare și pentru caracteristicile sale de rezistență la coroziune, care se regăsesc în industria aerospațială, auto și electronică de consum. De asemenea, are o bună conductivitate termică și electrică și, prin urmare, este util în schimbătoare de căldură și componente electronice.

Oțel și oțel inoxidabil: Este un metal foarte durabil care nu ruginește, nu se uzează și nu se deteriorează la căldură; prin urmare, este utilizat pentru instrumente medicale, mașini de prelucrare a alimentelor, piese structurale. Este foarte puternic, precum și durabil.

Titan:  este un material puternic, cu rezistență ridicată și rezistență excelentă la coroziune, ceea ce îl face o alegere de top pentru industria aerospațială, implanturi medicale, industria auto etc. Temperaturile extrem de ridicate și condițiile extrem de dure nu îi cauzează nicio problemă.

Alamă și cupru: Produs metalic apreciat pentru capacitatea sa remarcabilă de prelucrare, anti-coroziune și conductivitate electrică. Este utilizat în mod obișnuit la instalațiile electrice, la instalațiile sanitare și la feroneria decorativă.

Materiale plastice 

Acetal (Delrin de marcă): Puternic și rigid, cu o bună rezistență la umiditate, acetalul este utilizat în angrenaje, bucșe și componente mecanice similare care necesită frecare redusă și rezistență ridicată la uzură.

Polietilenă:  este un material ușor, rezistent chimic, potrivit pentru conducte, containere și piese izolante. În plus, prelucrarea alimentelor îl utilizează, la fel ca și aplicațiile medicale.

Nylon:  Este cunoscut pentru duritatea și rezistența sa la uzură și este adesea utilizat în angrenaje, rulmenți și piese auto. De asemenea, este utilizat pentru componente de mașini mai industriale.

Acrilic:  Acesta are proprietăți optice foarte bune și rezistență la intemperii. Îl veți găsi în mod obișnuit utilizat în semnalistică, vitrine și lentile optice.

Compozite 

Plastic ranforsat cu fibre de carbon (CFRP):  cu un material foarte puternic și ușor, și este utilizat pe scară largă în industria aerospațială, echipamente sportive, industria auto etc. Se asigură rigiditate și durabilitate ridicate.

Fibră de sticlă: Unul dintre materialele compozite populare, bine cunoscut pentru rezistența sa, greutatea redusă și rezistența la coroziune. Este utilizat pe scară largă în caroserii auto, în coca bărcilor și în aplicații industriale.

Ceramică 

Zirconiu: duritatea excelentă și rezistența la uzură îl fac utilizat în unelte de tăiere, rulmenți și implanturi dentare. De asemenea, are o rezistență la temperaturi ridicate.

Material ceramic numit alumină:  deoarece este cunoscut pentru izolația sa electrică excelentă, precum și pentru durabilitate. Este utilizat pe scară largă în piese electrice, piese rezistente la uzură și în industria de mașini.

De fapt, atelierele de mașini CNC aleg materialele foarte atent în funcție de cerințele proiectului. Rezistența, greutatea, rezistența la coroziune și proprietățile termice sunt toți factori care trebuie luați în considerare pentru a se asigura că piesele prelucrate sunt suficient de puternice și adecvate pentru utilizarea în aplicațiile lor.

Cum funcționează un atelier de mașini CNC: Un ghid pas cu pas

Un atelier CNC poate fi descris ca o instalație în care piesele de înaltă precizie sunt fabricate cu ajutorul unor utilaje automate controlate de un program de calculator. Aceste ateliere sunt necesare pentru industrii care variază de la producția de componente din metal, plastic și materiale compozite în ceea ce privește toleranțele strânse, consecvența și eficiența.

Scopul acestui articol este de a explica cum funcționează un atelier de mașini CNC, menținând fiecare etapă de la proiectarea inițială, dezvoltarea programelor CNC, efectuarea verificării finale a calității și livrarea acesteia.

Etapa 1: Proiectare și programare

Prima etapă a procesului este faza de proiectare și programare, în care nu are loc încă prelucrarea.

1. Modelare CAD (Computer-Aided Design)

Programele CAD precum SolidWorks, AutoCAD sau Fusion 360 sunt utilizate de ingineri și proiectanți pentru a crea un model 3D al piesei.

Modelul conține dimensiuni detaliate, caracteristici și cerințe privind specificațiile pentru fabricație.

2. Programare CAM (Computer-Aided Manufacturing)

Folosind software CAM precum Mastercam sau Fusion 360, designul CAD va fi convertit într-un program compatibil CNC.

Acesta arată, de asemenea, traseele uneltelor pe care mașina CNC le va utiliza pentru o anumită piesă, viteza de tăiere și instrucțiunile de mișcare.

Programul este încărcat în computerul mașinii CNC, odată finalizat.

Etapa 2: Selectarea și pregătirea materialelor

1. Alegerea materialului potrivit

În atelierele de mașini CNC se lucrează cu diferite tipuri de materiale.

• Metale (aluminiu, oțel, titan, alamă)
• Materiale plastice (ABS, nailon, policarbonat)
• Materiale compozite (fibră de carbon, fibră de sticlă)

2. Configurarea materialului

• Materialul brut este tăiat la dimensiunea necesară pentru piesă.
• După aceea, acesta este introdus într-o mașină CNC folosind cleme, menghine sau dispozitive de fixare care sunt concepute pentru a avea cleme, menghine sau dispozitive de fixare pentru a preveni mișcarea în timpul prelucrării.

Etapa 3: Procesul de prelucrare CNC

1. Calibrarea și configurarea mașinii

Este echipat cu calibrarea mașinilor CNC pentru a se asigura că uneltele și piesele de lucru sunt perfect aliniate.

Operatorii verifică decalajele sculei, punctele zero ale mașinii și vitezele axului la o specificație care corespunde proiectului.

2. Executarea programului CNC

Următorul pas după ce configurarea este completă, mașina CNC urmează o traiectorie, care a fost programată în codul G, un limbaj de mașină care direcționează mișcările.

Operațiile automate de tăiere, găurire, frezare, strunjire sau modelare sunt efectuate de mașină.

3. În acest sens, procesele de prelucrare utilizate în atelierele CNC sunt discutate în această teză.

• Vom roti o unealtă pentru a tăia materialul care este folosit pentru a da formă piesei de prelucrat.
• Strung - Materialul este rotit în timp ce este rotit și uneltele de tăiere din el.
• Burghie - Unele burghie sunt destul de rapide pentru a crea găuri precise.
• Șlefuire și lustruire - utilizate pentru a crește finisajul suprafeței pentru utilizare.

Etapa 4: Controlul calității și inspecția

După prelucrare, piesa este supusă unui control riguros al calității pentru a garanta nivelul de precizie și coerența cu specificațiile de proiectare.

1. Inspecția dimensională

Printre lucrurile care verifică dimensiunile se numără instrumentele de măsurare de precizie, cum ar fi micrometrele, calibrele și calibrele de înălțime.

2. Inspecția CMM (mașină de măsurat coordonate)

Tehnologia laser sau a sondei este utilizată de o mașină CMM pentru a inspecta piese complexe cu o precizie extremă.

3. Inspecție vizuală și de finisare a suprafeței

Acesta este aprobat după ce a fost examinat pentru a nu avea zgârieturi, margini aspre sau imperfecțiuni de suprafață.

Pasul 5: Asamblare și livrare

1. Procese de finisare

Unele părți necesită mai multă prelucrare, inclusiv:

• Sau anodizați sau placați pentru rezistență la coroziune.
• Tratament termic (pentru sporirea rezistenței)
• Se prevede acoperirea conductorilor fie cu vopsea, fie cu pulbere (pentru aspect și protecție).

2. Asamblare și ambalare

• În cazul în care există mai multe piese, acestea sunt asamblate ca un produs final.
• Piesele asamblate sunt ambalate cu grijă pentru a fi eliberate când ajung la destinație.

3. Livrarea către clienți

Produsul este apoi expediat clientului, iar acesta îl returnează acum în aplicații de producție, aerospațiale și auto sau medicale. 

Diferențele dintre atelierul mecanic CNC și atelierul mecanic tradițional 

Atât un atelier mecanic CNC (Computer Numerical Control), cât și un atelier mecanic tradițional au rolul de a produce piese cu precizie, însă tehnologia, eficiența și precizia sunt foarte diferite.

1. Automatizare și control

Atelier de mașini CNC: Acesta este tipul de atelier mecanic care funcționează pe mașini controlate de calculator, care sunt extrem de precise și repetabile cu intervenția minimă a operatorului.

Atelier mecanic tradițional: Operatorul controlează uneltele prin prelucrare manuală și este o metodă mai lentă și mai laborioasă.

2. Precizie și consecvență

Atelier de mașini CNC:  Piesele care sunt create cu ajutorul acestei mașini sunt precise cu o precizie de ordinul micronilor și constante în loturi mari.

Atelier mecanic tradițional: Predispus la erori introduse de om, ceea ce face ca produsele sale finale să varieze ușor.

3. Eficiență și viteză

CNC: Producție mai rapidă cu funcționare continuă 24/7 și timpi de inactivitate reduși.

Tradițională: Este lent și trebuie să fie operat de mecanici calificați, mașină cu mașină.

4. Costuri și forță de muncă

CNC: Investiția inițială este mai mare, dar costurile forței de muncă sunt mai mici în viitor.

Tradițională: Forța de muncă calificată este în continuare necesară, iar costurile utilajelor sunt mai mici, dar crește costul de producție pe măsură ce avansează.

Cu toate acestea, în cazurile în care atelierele de mașini cu comandă numerică reprezintă alegerea logică, acestea sunt utilizate pentru producția de înaltă precizie, producția de masă și eficiența industriei.

Industrii care se bazează pe atelierele de mașini CNC

Atelierele de mașini CNC sunt esențiale pentru o gamă largă de întreprinderi, fiecare dintre acestea având nevoie de cea mai extremă precizie și productivitate în procedura de asamblare. Iată câteva dintre cele mai importante industrii care utilizează prelucrarea CNC:

1. Industria aerospațială

Din cauza toleranțelor strânse și a cerinței de durabilitate ridicată pentru componentele aeronavelor și navelor spațiale, acestea joacă un rol foarte important în îmbunătățirea solidității produsului. Paletele turbinelor, piesele motoarelor și piesele structurale care îndeplinesc cerințele stricte pentru industria aerospațială sunt realizate cu ajutorul proceselor de prelucrare CNC.

2. Industria auto

În cazul pieselor auto, prelucrarea CNC asigură totul, de la piese de motor la componente de suspensie, astfel încât aceste piese să fie realizate cu o precizie ridicată și să fie ușoare și de înaltă performanță.

3. Medicină și asistență medicală

Prelucrarea CNC este utilizată pe scară largă în domeniul medical, unde este folosită pentru a realiza instrumente chirurgicale, implanturi ortopedice și proteze. Pentru aceste piese, aveți nevoie de precizie ridicată și, de asemenea, aceste sarcini trebuie să respecte cu strictețe reglementările FDA.

4. Electronică și tehnologie

Prelucrarea CNC este utilizată în producția de electronice pentru a realiza componente precum radiatoare, conectori și carcase pentru computere, smartphone-uri și alte dispozitive electronice.

5. Apărare și armată

Fabricarea de arme, vehicule militare și echipamente de apărare sunt aduse la noi datorită prelucrării CNC care garantează fiabilitatea și durabilitatea în condiții extreme de funcționare.

Avantajele atelierelor de prelucrare CNC

Prelucrarea CNC prezintă multe avantaje față de alte metode tradiționale de fabricație. Aici sunt prezentate câteva dintre avantajele majore:

1. Precizie și acuratețe ridicate

Mașinile CNC funcționează cu o precizie la nivel de microni, de fiecare dată când sunt produse piese, acestea vor respecta specificațiile exacte. Acest lucru este foarte important în domenii precum industria aerospațială sau medicina, unde o mică greșeală poate cauza defecțiuni.

2. Eficiență și viteză

Mașinile CNC sunt automatizate și, prin urmare, lucrează 24/7 fără oboseală, iar producția este mai rapidă și mai eficientă.

3. Consistență și repetabilitate

Spre deosebire de prelucrarea manuală, CNC-urile garantează că orice piesă produsă este identică, astfel încât este ideală pentru producția de masă și asigurarea calității.

4. Cost-eficacitate

Prelucrarea CNC poate fi mai costisitoare inițial, dar pe termen lung este una dintre modalitățile prin care se reduc costurile forței de muncă, materialele irosite și greșelile din produsul final.

5. Versatilitate în materiale și design

Mașinile CNC sunt capabile să producă cu o mulțime de materiale diferite și să creeze geometrii care sunt pur și simplu prea complexe sau dificile cu metodele convenționale.

Sfaturi pentru a selecta cel mai bun atelier de mașini CNC

Următorii factori trebuie luați în considerare atunci când selectați un atelier de mașini CNC pentru nevoile dumneavoastră de producție:

1. Experiență și expertiză

Căutați cel mai apropiat atelier care este bine cunoscut cu ani de experiență în industria prelucrării mecanice de precizie. Echipa calificată garantează calitatea producției.

2. Echipamente și tehnologii avansate

În cazul proiectelor complexe, atelierele CNC de top ar trebui să dispună de utilaje și software de ultimă generație pentru a le realiza.

3. Asigurarea calității și certificări

Asigurați-vă că unitatea deține certificări industriale precum ISO 9001, AS9100 (aerospațial) și conformitatea ITAR (apărare) pentru standarde de producție ridicate.

4. Personalizare și flexibilitate

Fiecare proiect are cerințe unice. Selectați un atelier care oferă prelucrări la comandă, deoarece acestea se pot adapta la nevoile dvs. speciale.

5. Prețuri și termene de execuție competitive

Deși costurile trebuie luate în considerare, magazinul trebuie să ofere costuri competitive, fără a sacrifica calitatea și termenele de livrare.

Concluzie

Astăzi, atelierele de mașini CNC au revoluționat complet producția prin precizie, eficiență și automatizare care nu ar fi putut fi egalate cu metodele de producție de școală veche. Tehnologia de ultimă generație este utilizată în aceste unități pentru a realiza piese complexe cu un nivel ridicat de precizie și repetabilitate, oferind aceeași precizie ridicată tuturor producțiilor. Atelierele de mașini CNC sunt performante în furnizarea de servicii către mai multe industrii, inclusiv industria aerospațială și medicală, industria auto și electronică, deoarece pot prelucra diferite materiale și modele complicate. Trecerea de la prelucrarea tradițională la cea controlată de CNC nu numai că a mărit timpul de producție și a redus costurile, dar a redus și cantitatea de erori umane și a ușurat cantitatea de calitate a componentelor. Mai mult adv, ance mașinile CNC cu mai multe axe ajută la transportul capacităților de a crea geometrii extrem de precise și complexe, precum și porțiuni de înaltă fidelitate care nu pot fi realizate până când nu o faceți manual. Atelierele de mașini CNC vor avea un impact și mai mare asupra industriei prelucrătoare pe măsură ce tehnologia continuă să se dezvolte. Pe o piață mereu competitivă și exigentă, companiile care caută piese proiectate cu precizie, precum și timpi de producție reduși și soluții scalabile ar trebui să ia în considerare investiția în serviciile de prelucrare CNC. Întreprinderile pot obține cu încredere rezultate superioare de producție prin selectarea atelierului de prelucrare CNC potrivit, un atelier în care acesta are experiență, echipamente avansate și angajament față de calitate, astfel încât să poată satisface standardele industriei și cerințele proiectelor. Prelucrarea CNC este piatra de temelie a industriei moderne, indiferent dacă este utilizată pentru prototipuri, producția de loturi mici sau fabricarea în masă a componentelor - deoarece permite inovarea, eficiența și excelența, în tot ceea ce se produce.

Întrebări frecvente despre unitățile de prelucrare CNC

1. Ce este mai critic, uzinarea tradițională sau atelierul de mașini CNC?

Precizia, automatizarea, precum și eficiența acestor ateliere de mașini CNC sunt superioare prelucrării manuale. Acesta reduce erorile umane și este capabil să producă modele complexe și să producă în masă cu calitate.

2. Ce industrii utilizează prelucrarea CNC?

Cu toate acestea, prelucrarea CNC este importantă în industria aerospațială, auto, medicală, electronică și de apărare. De asemenea, este utilizată în robotică, producție și produse de larg consum.

3. După părerea mea, mașinile CNC folosesc ce materiale sunt disponibile pentru ele?

În funcție de nevoile proiectului, aceștia lucrează cu metale (aluminiu, oțel, titan etc.), materiale plastice (acetal, nailon etc.), materiale compozite (fibră de carbon, fibră de sticlă etc.) și ceramică (zirconiu, alumină etc.).

4. De cât timp are nevoie prelucrarea CNC?

În funcție de cât de complexă este piesa sau situația, dacă materialul este complicat sau dacă comanda este mare sau mică, timpul necesar pentru producție variază. Pentru piesele simple poate dura câteva ore, iar pentru modelele complicate sau prototipurile poate dura câteva zile.

5. Cum să selectați atelierul de mașini CNC adecvat?

Găsiți experiență, certificări (ISO 9001 AS9100), echipamente avansate, expertiză materială, control al calității, prețuri corecte și altele similare pentru a obține rezultate de înaltă calitate.