اصول فرش CNC استفاده ها و انتخاب مواد توضیح داده شده است

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چگونه محصولات دقیق مهندسی شده از گوشی های هوشمند گرفته تا تجهیزات هوافضا ساخته می شوند؟ پاسخ اغلب در یک فناوری کلیدی قرار دارد: فرش CNC.به عنوان سنگ بنای تولید مدرن، آسیاب CNC (کنترول عددی رایانه ای) به دلیل سرعت، دقت و تنوع آن نقش اساسی در صنایع دارد.این مقاله یک بررسی عمیق از تکنولوژی آسیاب CNC را ارائه می دهد، از اصول اساسی آن تا کاربردهای عملی و مزایای مقایسه ای.

فریز CNC یک فرآیند تولید کسری است که از ابزارهای برش چرخشی کنترل شده توسط کامپیوتر برای حذف مواد از یک قطعه جامد استفاده می کند و آن را به قطعات نهایی تبدیل می کند.در حالی که آسیاب به عنوان یک تکنیک تولید قبل از کامپیوتر وجود داشت، نسخه های اولیه به طور کامل بر روی عملیات دستی تکیه می کردند که در آن ماشین آلات بر اساس نقشه های فنی حرکت ابزار را کنترل می کردند.

معرفی کنترل کامپیوتری، فرش را به یک روش تولید سریع، دقیق و بسیار دقیق تبدیل کرد. با تنظیم دقیق سرعت ابزار، حرکت و موقعیت،سیستم های CNC به طور چشمگیری تغییرات را کاهش می دهندبه عنوان یک زیر مجموعه از خدمات ماشینکاری CNC (که همچنین شامل چرخش، حکاکی و حفاری است) ،فرش CNC نشان دهنده حذف کنترل شده مواد از طریق عملیات برش برای تولید قطعات آماده است.

علیرغم تغییرات در انواع ماشین و عملیات، تمام فرش CNC از یک جریان کار اساسی پیروی می کند. یک موتور الکتریکی یک اسپندل چرخشی را هدایت می کند که مواد را از یک قطعه کاری ثابت جدا می کند،با حرکت هماهنگ بین ابزار و قطعه کار که توسط دستورالعمل های برنامه ریزی شده کنترل می شود. تسلسل تولید کامل به طور معمول شامل پنج مرحله است:

1. ایجاد مدل CAD
2. تبدیل CAD به CAM
3. تنظیمات ماشین
4. اجرای فرنگ
5. پس از پردازش

این فرآیند با مدل سازی سه بعدی با استفاده از نرم افزار طراحی کمک کامپیوتری (CAD) آغاز می شود، جایی که مهندسان نسخه های دیجیتال را با ترکیب تمام مشخصات ابعاد، تحمل ها،و ملاحظات مادیاصول طراحی برای تولید (DFM) مدل ها را برای بهره وری تولید بهینه می کند، محدودیت هایی مانند هندسه ویژگی، محدودیت ابعاد و قابلیت های تحمل را برطرف می کند.صادرات مدل های تکمیل شده در فرمت های فایل CAD استاندارد.

از آنجایی که ماشین های CNC نمی توانند به طور مستقیم فایل های CAD را تفسیر کنند، نرم افزار تولید با کمک کامپیوتر (CAM) مدل های 3D را به کد G قابل خواندن ماشین ترجمه می کند.این زبان برنامه نویسی تمام پارامترهای عملیاتی را مشخص می کندپس از تأیید، تکنسین ها برنامه G-code را به کنترل کننده CNC منتقل می کنند.

اپراتورها دستگاه فریز را با نصب ابزار برش مناسب، اتصال قطعه به بستر ماشین و ایجاد خطوط مرجع و سیستم های مختصات تنظیم می کنند.تنظیمات اضافی ممکن است شامل نصب لوازم، ویس ها یا سیستم های تحویل مایع خنک کننده بسته به نیازهای عملیاتی.

با اتمام آماده سازی، فرآیند فرش خودکار آغاز می شود. سیستم CNC دستورالعمل های برنامه ریزی شده را خط به خط اجرا می کند.با دقت هماهنگ کردن چرخش ابزار (معمولا هزاران دور در دقیقه) با حرکت چند محوری برای شکل دادن تدریجی قطعه کارحرکت نسبی یا از طریق حرکت ابزار، تنظیم قطعه کار، یا عمل هماهنگ بین هر دو عنصر تا رسیدن به هندسه نهایی رخ می دهد.

عملیات نهایی اختیاری اجزای فرنگ شده را از طریق درمان های زیبایی شناختی یا عملکردی افزایش می دهد. تکنیک های رایج پس از پردازش عبارتند از:

• درمان های سطحی: پاکسازی، پولیش، شستن شن، پوشش پودری
• پوشش های محافظتی: الکترواستاتیک، آنودیز
• درمان های حرارتی: خنک کردن، تند کردن

در حالی که آسیاب CNC به دقت استثنایی (معمولا ± 0.005 "یا 0.13mm برای سیستم های 3 محور) می رسد،تمام فرآیندهای تولید نیاز به مشخصات تحمل دارند. انحراف مجاز از ابعاد اسمی که عملکرد را حفظ می کند.استانداردهای بین المللی (ISO 2768، ISO 286) کلاس های تحمل را برای تولید کسری تعریف می کنند. عوامل مهم شامل:

• آسیاب 3/5 محور: ±0.005" (0.13mm)
• حکاکی: ±0.005" (0.13mm)
• ماشینکاری رشته: 0.005" (0.13mm)

تحملات سخت تر زمان و هزینه ماشینکاری را افزایش می دهد، بنابراین مشخصات باید الزامات دقت را با امکان پذیری اقتصادی متعادل کنند.

طراحان باید در هنگام ساخت قطعات قابل تولید محدودیت های ذاتی فرش را در نظر بگیرند:

• از کانال های منحنی داخلی (راه ابزار غیر خطی) اجتناب کنید
• از بین بردن شکاف (خصوصیات غیر قابل دسترسی)
• جلوگیری از دیواره های بسیار نازک (شکستگی های ناشی از ارتعاش)
• طراحی گوشه های داخلی با شعاع (اسلحهای برش گرد)
• محدودیت های اندازه مخصوص ماشین را رعایت کنید (معمولا ≤1.2m3)

آسیاب های CNC مدرن شامل چندین جزء اصلی بدون توجه به پیکربندی هستند:

• اسپندل:داربست چرخش دار که ابزار برش را نگه می دارد
• ابزار تغییر دهنده:سیستم خودکار مبادله برش
• بستر ماشین:قاب سفتی که تمام اجزای آن را پشتیبانی می کند
• میز کار:سطح دقیق برای تثبیت قطعه کار
• محرک محور:موتورهای سرو برای کنترل حرکت خطی
• سیستم کنترل:تفسیر کامپیوتری کد G

آسیاب های CNC در درجه اول با توانایی حرکت خود متفاوت هستند:

3- محور:حرکت خطی X / Y / Z اساسی (معمولاً)

4- محور:محور چرخش واحد را اضافه می کند (پیچیدگی بیشتر)

5- محور:دو محور چرخش (حداکثر انعطاف پذیری هندسی)

استراتژی های مختلف برش ویژگی های هندسی خاص را تولید می کنند:

تراش صورت:سطح مسطح عمودی به محور پیچ تولید می کند

آسیاب محیطی:ایجاد سوراخ / جیب با استفاده از برش سمت ابزار

آسیاب زاویه ای:ماشین آلات با زاویه های مشخص

فرش فرنگ:دستگاه های تخصصی برای تولید شکل های پیچیده

فرش CNC مواد مهندسی متنوعی را با معیارهای انتخاب کلیدی شامل می شود:

• خواص مکانیکی (قوه، سختی)
• مقاومت در برابر محیط زیست (تخلیه، دمای)
• الزامات عملکردی (روندهی، وزن)
• ویژگی های قابلیت ماشینکاری
• ملاحظات هزینه

گزینه های رایج: آلومینیوم، آلیاژ فولاد، تیتانیوم، مس، مس

انتخاب های مکرر: ABS، نایلون، PEEK، استال، PTFE

فریزینگ CNC در بخش های مختلف تولید عملکردهای حیاتی را انجام می دهد:

• هوافضا:اجزای موتور، قطعات ساختاری
• خودرو:دنده های انتقال، عناصر تعلیق
• پزشکي:ابزار جراحی، ایمپلنت های ارتوپدی
• انرژی:تیغه های توربین، قطعات حفاری
• الکترونیک:محفظه ها، بخاری های گرما

• دقت ابعاد استثنایی
• سازگاری گسترده مواد
• توانایی هندسه پیچیده
• ظرفیت نمونه سازی سریع
• تکرار مداوم

• هزینه های بالای تجهیزات سرمایه
• زباله های مواد ناشی از فرآیند کسری
• محدودیت های طراحی هندسی
• برای تولید انبوه در مقایسه با جایگزین ها کندتر است

در حالی که فریزینگ CNC در قطعات فلزی دقیق برجسته است، فن آوری های دیگر بهتر برای کاربردهای خاص خدمت می کنند:

چاپ سه بعدی:ایده آل برای نمونه های اولیه پلاستیکی پیچیده

قالب گذاری تزریقی:برای قطعات پلاستیکی با حجم بالا مناسب است

بازیگران:مناسب برای قطعات فلزی بزرگ

چرخاندن CNC:بهترین برای قطعات تقارن چرخش

فریز CNC همچنان یک فناوری تولید حیاتی است که ترکیبی از دقت، انعطاف پذیری و انعطاف پذیری مواد برای تولید اجزای حیاتی در صنایع مختلف است.در حالی که این فناوری محدودیت های خاصی را در مورد هزینه و محدودیت های هندسی دارد، مزیت های آن در مورد دقت و قابل تکرار بودن اطمینان از ارتباط مداوم در هر دو محیط نمونه سازی و تولید است.و کاربردهای بهینه سازنده را قادر می سازد تا از این فناوری در اکوسیستم های تولید گسترده تر استفاده کنند.