Исчерпывающее руководство по прототипированию ЧПУ Обработка

Обработка прототипов на станках с ЧПУ по сравнению с другими методами, является оптимальным выбором для быстрого изготовления от небольших партий прототипов до больших объемов. Несколько видов прототипов могут быть просто изготовлены с помощью обработки прототипов с ЧПУ. Внешние прототипы, как в случае с автомобилями, дают визуальные подсказки о внешнем виде и поведении конечной детали. Напротив, функциональные прототипы требуют большей точности, поэтому они подчеркивают структуру и стабильность изделия.

В статье рассказывается о прототипах, обработанных на станках с ЧПУ, а также об их преимуществах и недостатках. Кроме того, освещаются ключевые аспекты, в том числе;

Что такое прототип ЧПУ Обработка?

Обработка прототипов на станках с ЧПУ - это субтрактивный производственный процесс для точного изготовления прототипов компонентов, которые могут быть использованы для различных целей. Эти прототипы используются для тестирования и проектирования функциональности деталей. Кроме того, основными целями таких испытаний являются определение визуальных характеристик, маркетинг или сбор средств. В принципе, обработка прототипов с помощью станков с ЧПУ позволяет получить образцы продукта или машины, которые, в случае одобрения, перейдут на стадии доработки дизайна, производства и продаж.

Универсальность ЧПУ позволяет изготавливать прототипы из различных материалов - от экономичных пластмасс до высокопрочных металлов.

Почему обработка с ЧПУ является ценным процессом?

Обработка с ЧПУ - исключительный вариант для создания прототипов деталей с подробным описанием. Во-первых, она обеспечивает высокую точность, аккуратность и стабильность размеров деталей благодаря компьютеризированному управлению, которое строго контролирует движение заготовки и режущего инструмента. Такая степень контроля гарантирует, что изготовленный прототип будет точно соответствовать проекту. Наряду с этим, быстрая обработка прототипов отличается высокой скоростью и позволяет воспроизводить сложные модели прототипов с допусками до +/- 0,005x. В отличие от таких процессов, как литье под давлением, ковка или 3d-печать, которые часто занимают месяцы, чтобы удовлетворить жесткие требования к допускам и формам. Таким образом, современные станки с ЧПУ позволяют создавать прототипы сразу после преобразования CAD-модели в CAM-файлы или g-коды.

Типы станков с ЧПУ, используемых для прототипирования:

Существуют различные подходы к обработке, используемые для формирования функциональных прототипов и конечных продуктов.

Токарные работы с ЧПУ Прототипирование:

Токарная обработка с ЧПУ, использующая вращающиеся станки, называемые токарными, для создания прототипов округлых или симметричных деталей. Этот процесс представляет собой комбинацию быстро вращающегося материала и режущего инструмента в соответствии с запрограммированным кодом для формирования высококачественных деталей или изделий с точными техническими характеристиками. Токарные станки считаются идеальным оборудованием для прототипов с круглыми средними сечениями, поскольку они специализируются на круглых компонентах.

Фрезерный прототип с ЧПУ:

Для сложных прототипов может потребоваться станок с ЧПУ, имеющий до пяти осей, фрезерная обработка с ЧПУ заслуживает доверия. Дополнительные оси позволяют добиться более точного резания, а значит, и создания сложных деталей, однако стоимость такого станка выше. При фрезерной обработке прототипов с ЧПУ управляемая компьютером инструментальная головка вырезает конечный прототип из большого блока материала. Исходный блок является основой для всего процесса обработки.

Маршрутизаторы с ЧПУ

Маршрутизатор с ЧПУ - лучший способ создания прототипов, потому что он позволяет сделать дизайн изделия именно таким, каким вы хотите его видеть. Маршрутизаторы с ЧПУ похожи на фрезерные станки с ЧПУ, но они более доступны по цене и имеют портальную систему, которая делает рабочую зону больше, чем размер станка. Тем не менее, такая компоновка ограничивает их сложность. Маршрутизаторы - лучший вариант для работы с такими материалами, как дерево, пластик и мягкие металлы, например алюминий. Они обычно используются промышленными мастерами и любителями малого бизнеса для точного воспроизведения дизайна изделий.

Обычно для сложных конструкций широко используются 3-осевые или 2-осевые фрезерные станки. Среди них 2-мерные фрезеры используются для более простых геометрических компонентов, а 3-мерные детали изготавливаются с помощью 3-мерных компонентов. Тем не менее, они не могут быть такими же точными, как фрезерные станки с ЧПУ. Потому что процесс создания или точения подробных файлов с ЧПУ на основе инструмента и станка требует большого мастерства или квалифицированных специалистов.

Лазерный резак с ЧПУ

Лазерный резак с ЧПУ - это технология, в которой используется высокоэнергетический луч лазера для придания формы прототипу изделия, который затем тестируется и совершенствуется до тех пор, пока не будет изготовлен окончательный продукт.

Лазерные резаки, достаточно мощные для использования небольшими компаниями, могут работать с металлами, такими как алюминий, а также с прочными пластиками, такими как акрил, текстиль, композитные материалы и дерево для обработки прототипов с ЧПУ. Их гибкость является причиной того, что они наиболее популярны среди небольших фирм, которые хотят сделать много прототипов, не выходя за рамки своего бюджета.

Тем не менее, лазерные резаки могут оставлять "следы ожогов" на поверхности прототипа детали из-за выделения тепла в процессе резки. Кроме того, сложность конструкции обычно ограничена, так как в основном эти станки с ЧПУ могут точно использовать несколько осей для разработки изделия.

Обработка с ЧПУ считается идеальным процессом, применяемым в различных областях производства. Она помогает формировать высокодетализированные и сложные детали с исключительной стабильностью размеров и высокой степенью точности. В большинстве отраслей промышленности крайне важно иметь рабочий прототип или даже версию, демонстрирующую функциональность изделия.

В отличие от этого, для функциональных прототипов, требующих высокой прочности, механической стабильности и специфических характеристик, которые не могут быть обеспечены аддитивными методами, обычно выбирают механически обработанную оснастку.

Области применения прецизионной обработки прототипов с ЧПУ

Давайте обсудим различные отрасли промышленности, которые используют прецизионную обработку прототипов для формирования легких компонентов для тестирования и проверки дизайна перед запуском проектов по производству деталей в больших масштабах. Вот некоторые из наиболее распространенных отраслей, в которых обработка с ЧПУ используется в качестве основного источника для производства деталей или изделий, соответствующих строгим стандартам качества.

Медицинская промышленность

В медицинской сфере обработка с ЧПУ является важнейшим фактором, ускоряющим процесс создания прототипов. Например, фармацевтическим компаниям обычно нужны прототипы, чтобы продемонстрировать работу продукта перед окончательным производством. Точность и аккуратность являются наиболее важными факторами, особенно в медицинских устройствах, а обработка с ЧПУ гарантирует, что прототипы являются точными копиями конечного продукта и могут идеально работать по своему назначению. Некоторые примеры медицинской промышленности: ортопедические устройства, безопасные корпуса, имплантаты, аппараты МРТ, исследовательское оборудование и так далее.

Военная и оборонная промышленность

Услуги по быстрому прототипированию с ЧПУ являются основной причиной того, что они очень важны в оборонном секторе, поскольку сложные механизмы, необходимые для боеприпасов и военной техники, являются основными факторами.

Прототипы являются основными компонентами гарантии того, что эти механизмы работают правильно, поэтому обработка прототипов с ЧПУ является наиболее предпочтительным методом. Примерами изделий, которые производятся с помощью ЧПУ в этой отрасли, являются такие продукты или предметы, как компоненты самолетов, транспортные и коммуникационные системы, боеприпасы и различное оборудование.

Аэрокосмическая промышленность

Аэрокосмическая промышленность очень чувствительна к точности, поскольку даже малейшие неточности могут привести к увеличению сопротивления или износу компонентов самолета. Таким образом, отрасли необходимы прототипы, чтобы убедиться в их совершенстве и безупречности перед запуском в производство. Прототипирование - это процесс тестирования компонентов в контролируемых условиях, который позволяет убедиться, что они подходят для реального применения.

Обработка прототипов с ЧПУ является важнейшей частью производства многочисленных компонентов для этой отрасли, таких как порты шасси, втулки, коллекторы и аэродинамические профили. Предстоит изучить широкое применение компьютерной обработки с числовым программным управлением (ЧПУ) в аэрокосмической промышленности.

Автомобильная промышленность

Автопроизводители и OEM-производители всегда практикуют быстрое изготовление прототипов для итерации нового дизайна и эстетических улучшений. Таким образом, возникает необходимость в производстве прототипов для тестирования перед массовым производством. Эти прототипы подвергаются строгому тестированию, чтобы убедиться, что они работают должным образом и правильно подогнаны, протестированы и функционируют, прежде чем начнется полномасштабное производство.

Процесс обработки прототипов на станках с ЧПУ является ключевым фактором в производстве точных прототипов автомобилей, разработанных в соответствии с заданными спецификациями. Кроме того, прототипирование с ЧПУ может использоваться для производства деталей для различных транспортных средств, таких как грузовые катера, автомобили доставки и т.д.

Преимущества обработки методом быстрого прототипирования

Давайте обсудим преимущества обработки методом быстрого прототипирования.

Экономичность:

Обработка с ЧПУ - это дешевый вариант, если вам нужно изготовить несколько прототипов. В отличие от литья под давлением, которое занимает несколько месяцев на подготовку формы и корректировку допусков, обработка прототипов с ЧПУ может начаться в течение нескольких недель после завершения разработки чертежей и допусков.

Высокая устойчивость:

Основным преимуществом ускорения производства прототипов является высокий диапазон допусков, который возможен при обработке с ЧПУ. Напротив, обработка с ЧПУ отличается от 3D-печати тем, что позволяет создавать детальные прототипы, очень близкие к конечному продукту. Это особенно полезно для структурных и функциональных испытаний.

Прототипирование Обработка

В большинстве случаев прототип - это последний процесс производства. Кроме того, прототип помогает на ранней стадии выявить проблемы или недостатки продукта, а также ускоряет производство, поскольку на этом этапе уже подготовлено большинство компонентов.

Малосерийное производство

Хотя быстрое прототипирование обычно связывают с созданием прототипов, оно также очень успешно применяется для малосерийного производства. Такие методы, как литье под давлением, вакуумное литье и даже 3D-печать, позволяют получить продукцию высокого качества, способную эффективно удовлетворить первоначальный рыночный спрос.

Каковы ограничения прототипирования с ЧПУ?

Давайте обсудим некоторые недостатки обработки при быстром прототипировании.

Дороже, чем 3D-печать:

Обработка прототипов с ЧПУ обходится небольшим стартапам дороже, чем 3D-печать, так как требует большого количества персонала и электропитания. Кроме того, сырье, используемое при изготовлении прототипов с ЧПУ, обычно дороже, чем материалы, используемые в 3D-печати, например PLA.

Эта разница в стоимости является основной причиной, по которой инженеры ищут другие методы создания прототипов, даже если они намерены использовать механическую обработку для изготовления конечных деталей. Хотя разработка - ресурсоемкий процесс, компании обычно стараются сократить расходы на ранних стадиях создания прототипов.

Экологически недружелюбный:

Обработка с ЧПУ, будучи субтрактивным процессом, приводит к образованию большого количества отходов, а удаление материала, как правило, влечет за собой увеличение расходов на разработку продукта. Эти отходы в основном состоят из обломанных металлов или пластмасс, которые не могут быть использованы повторно и поэтому должны быть выброшены. Этот фактор обуславливает экологическую недружелюбность процесса обработки с ЧПУ.

Традиционное и быстрое прототипирование. Быстрое прототипирование: Ключевые различия

Традиционно создание прототипа продукта проходило по следующим этапам:

1. Процесс проектирования изделия с использованием программ твердотельного моделирования для создания 3D-модели CAD и 2D-чертежей. Этот процесс обычно занимает несколько дней или недель.
2. Получение предложений от различных производителей на изготовление необходимых деталей с точными техническими характеристиками.
3. Обычно это занимает много времени - от нескольких дней до нескольких месяцев, прежде чем вы получите обработанный прототип.

Традиционные методы прототипирования, такие как литье в песок, предполагают использование ручных моделей из глины, дерева, проволоки или ленты для изготовления деталей. Поэтому процесс быстрого прототипирования обычно отнимает много времени. Благодаря прецизионной обработке прототипов с ЧПУ, 3D-печати и быстрому прототипированию инженеры сегодня могут создавать функциональные прототипы быстрее и эффективнее, чем традиционные методы.

Подведение итогов

Обработка прототипов с ЧПУ - это уникальный метод изготовления прототипыкоторая характеризуется быстрым оборотом и временем цикла для изготовления изделий различных спецификаций. Таким образом, она является наиболее эффективной по сравнению с другими альтернативами, такими как 3D-печать. Кроме того, обработка с ЧПУ позволяет создавать прототипы, которые более похожи на реальный продукт.

Кроме того, его использование является жизненно важным и широко распространенным в различных отраслях промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую и бытовую электронику, поскольку он обеспечивает высокую производительность внутренних и наружных деталей, удовлетворяя детальным характеристикам и точным допускам деталей вплоть до +/- 0,005. Прежде чем приступить к реализации проекта по изготовлению прототипа с применением ЧПУ, рекомендуется проконсультироваться с профессионалами отрасли для достижения оптимальных результатов в ваших проектах. Поэтому свяжитесь с нами, чтобы узнать, являются ли прототипы, обработанные с помощью ЧПУ, лучшим вариантом для вашего проекта.