CNC frézování je obráběcí proces využívající počítačem řízenou přesnost k vyřezávání a tvarování obrobků. Tato technika využívá víceosé pohyby a využívá rotující řezné nástroje k odečítání materiálu s extrémní přesností. Modely CAD vedou CNC frézky a vyrábějí složité součásti v různých průmyslových odvětvích. Zajišťuje konzistenci, úzké tolerance a složité geometrie.
CNC frézování zahrnuje odebírání materiálu pomocí rotujících nástrojů. Buď obrobek zůstane stát a nástroj najede na obrobek, nebo obrobek vstoupí do obráběcího stroje pod předem stanoveným úhlem.
CNC frézování je zásadní pro prototypování, zakázkové díly a výrobu ve velkém měřítku. Stroje se dodávají v různých velikostech, od kompaktních stolních jednotek až po rozsáhlá průmyslová obráběcí centra, přizpůsobená konkrétním výrobním potřebám.
Klíčové součásti CNC frézky
Chcete-li plně porozumět CNC frézování, je důležité pochopit základní součásti CNC frézky. Tyto komponenty spolupracují při provádění přesných obráběcích operací:
- Řezačka
Fréza, často označovaná jako stopková fréza, je nástroj zodpovědný za odstraňování materiálu z obrobku. Dodává se v různých tvarech a velikostech, z nichž každá je určena pro konkrétní úkoly. Volba frézy je rozhodující pro dosažení požadovaného výsledku a přesnosti.
- Vřeteno
Srdcem CNC frézky je vřeteno. Drží frézu a otáčí ji vysokou rychlostí, aby se zařízla do obrobku. Vřetena se liší výkonem a rychlostí, což umožňuje všestrannost při obrábění.
- Pracovní stůl
Pracovní stůl poskytuje stabilní platformu pro zajištění obrobku. Může se pohybovat podél různých os (typicky X, Y a Z) a přesně umístit obrobek pod frézu. Pracovní stoly mohou být pevné nebo otočné v závislosti na konfiguraci stroje.
- CNC řadič
Řídicí jednotka CNC je mozkem CNC frézky, která je zodpovědná za převod dat digitálního návrhu do přesných fyzických pohybů. Interpretuje instrukce generované softwarem Computer-Aided Design (CAD) a Computer-Aided Manufacturing (CAM) a předává je motorům a pohonům stroje. Řídicí jednotka CNC zajišťuje, že fréza sleduje zadané dráhy nástroje s neuvěřitelnou přesností.
- Motory a zpětnovazební systémy
CNC frézky jsou vybaveny různými motory a zpětnovazebními systémy, které řídí a sledují pohyby stroje. Servomotory se běžně používají k pohonu pohybu frézy a pracovního stolu podél os. Tyto motory dostávají zpětnou vazbu od kodérů a senzorů, což umožňuje úpravy v reálném čase pro zachování přesnosti a opakovatelnosti.
Jak funguje CNC frézování?
Krok 1: Návrh
Nejprve se vytvoří 3D model dílu nebo předmětu, který se má vyrobit, pomocí softwaru pro počítačově podporované navrhování (CAD). Tento model definuje rozměry, geometrii a vlastnosti konečného produktu.
Krok 2: Programování
Návrh CAD je přeložen do sady instrukcí, kterým CNC frézka rozumí. Tyto instrukce, známé jako G-kódy a M-kódy, řídí pohyby a činnosti stroje. Toto programování lze provádět ručně nebo generovat automaticky CAM software.
Krok 3: Nastavení
Obrobek je bezpečně upevněn na pracovním stole frézky pomocí svorek, svěráků nebo jiných přípravků. Nástroje, jako jsou stopkové frézy nebo čelní frézy, se vkládají do vřetena stroje.
Krok 4: Operace frézování
CNC frézka používá své počítačové ovládání k pohybu řezného nástroje podél více os (typicky X, Y a Z), aby přesně odstranila materiál z obrobku. Nástroj se otáčí vysokou rychlostí a provádí různé typy řezů, včetně konturování, kapsování, vrtání a profilování, na základě naprogramovaných instrukcí.
Krok 5: Řízení chladicí kapaliny a třísek
Během procesu frézování může být chladicí kapalina použita k chlazení řezného nástroje a obrobku, snížení tření a odstranění třísek nebo nečistot vznikajících během řezání.
Krok 6: Kontrola kvality
CNC frézky jsou často vybaveny senzory a sondami pro měření rozměrů obrobku a zajišťující požadovanou úroveň přesnosti a přesnosti. To pomáhá udržovat kvalitu a konzistenci vyráběných dílů.
Krok 7: Dokončení
Jakmile je proces frézování dokončen, hotový díl se vyjme ze stroje a mohou být provedeny všechny nezbytné kroky následného zpracování, jako je odstranění otřepů nebo povrchová úprava.
Typy CNC fréz
Technologie CNC frézování se vyvinula tak, aby zahrnovala různé typy strojů, z nichž každý má své jedinečné schopnosti a aplikace.
CNC frézky | Přehled | Možnosti | Obory | Projekty |
3-Osové CNC frézy | 3-osá CNC fréza je nejzákladnějším a nejrozšířenějším typem CNC frézky. Pracuje ve třech primárních osách: X, Y a Z, což umožňuje pohyb a obrábění v těchto směrech. | Drážkování, vrtání, konturování a základní 2D nebo 2.5D frézování. | Automobilový průmysl, letecký průmysl, elektronika a spotřební zboží. | Ploché nebo středně tvarované díly, formy a zápustky. |
4-osé CNC frézy | 4osé CNC frézy zavádějí rotaci podél jedné z primárních os, typicky osy A nebo B. | 4osé frézy mohou vytvářet podřezy a provádět indexované obrábění pro složité 3D kontury. | Zubní, klenotnictví, vzdušný prostor a prototypování. | Výroba ozubených kol, složitých šperků a dílů s podřezáním. |
5-osé CNC frézy | 5osé CNC frézy zavádějí dvě další rotační osy, obvykle A a C. Toto víceosé nastavení umožňuje současné obrábění v pěti směrech. | 5osé frézy mohou obrábět vysoce složité a volné povrchy s menším počtem nastavení. | Letecký, lékařský a přesné strojírenství. | Lékařské komponenty pro umělé končetiny nebo kosti, letecké komponenty, titanové komponenty, ropné a plynové strojní komponenty, vojenské produkty atd. |
6-osé CNC frézy | 6osé CNC frézy posouvají všestrannost na další úroveň přidáním další rotační osy k 5osému nastavení. | Jsou vhodné pro úkoly zahrnující složité geometrie a tvarované povrchy. | Letectví, automobilový průmysl a pokročilá výroba. | Obrábění lopatek turbín, leteckých součástí a komplexních 3D soch. |
Typy frézovacích procesů
Při CNC obrábění zůstává směr otáčení frézy obecně nezměněn, ale mění se směr posuvu. Při frézování existují dva běžné jevy: frézování dolů a frézování nahoru.
Spodní frézování a souvislé frézování jsou dva běžné typy frézovacích procesů používaných při obráběcích operacích, zejména v souvislosti s kovoobráběním nebo jinými procesy odstraňování materiálů. Tyto dvě metody se liší směrem otáčení frézy a relativním pohybem mezi obrobkem a řezným nástrojem.
Frézování dolů (Sousledné frézování)
Při sousledném frézování, známém také jako sousledné frézování nebo konvenční frézování, se řezný nástroj otáčí ve stejném směru jako pohyb obrobku. To znamená, že se fréza zakousne do obrobku na začátku řezu s mírným přesahem.
Ctloušťka boků: Začíná od maxima k nule.
Výhody
– Snížené řezné síly: Spodní frézování má tendenci produkovat nižší řezné síly ve srovnání s frézováním nahoru, což může vést k menšímu opotřebení nástroje a lepší kvalitě povrchu.
– Lepší odvod třísek: Třísky jsou odtlačovány od břitu, což usnadňuje jejich odstranění z oblasti řezu.
Nevýhody
– Zvednutí obrobku: Existuje riziko, že se obrobek zvedne z upínacího přípravku v důsledku síly směrem nahoru generované během procesu řezání.
– Chvění: Frézování může být náchylnější k vibracím, pokud nastavení stroje a nástroje nejsou stabilní.
Frézování nahoru (konvenční frézování)
Při frézování nahoru, známém také jako konvenční frézování, se řezný nástroj otáčí proti směru pohybu obrobku. To znamená, že fréza se nejprve dotkne obrobku v plné hloubce řezu.
Ctloušťka boků: Začíná od nuly a zvyšuje se na maximum.
Výhody
– Snížené zvednutí obrobku: Frézování nahoru pravděpodobně zvedne obrobek z upínače, protože řezné síly ho mají tendenci tlačit dolů na upínač.
– Nižší pravděpodobnost chvění: Zapojení nástroje je postupné, což snižuje riziko chvění.
Nevýhody
– Vyšší řezné síly: Horní frézování generuje vyšší řezné síly ve srovnání s frézováním dolů, což může vést k většímu opotřebení nástroje a potenciálně nižší kvalitě povrchu.
– Špatný odvod třísek: Třísky mají tendenci být taženy zpět směrem k řezné hraně, takže jejich odstranění z řezné zóny je obtížnější.
Volba mezi frézováním dolů a frézováním nahoru závisí na několika faktorech, včetně tuhosti stroje, stavu nástroje, materiálu obrobku a požadované povrchové úpravy. V praxi může mnoho obráběcích operací používat kombinaci obou metod k optimalizaci účinnosti řezání a životnosti nástroje.
Například začátek frézování směrem nahoru pro hrubování a přechod na frézování dolů pro dokončovací řezy může poskytnout dobrou rovnováhu mezi řeznými silami a jakost povrchu.
Parametry frézování pro běžné materiály
Materiály | Řezací rychlost(SFM ) | Rychlost posuvu(IPM) | Hloubka řezu(Palce) | Materiál nástroje |
Hliník | 500 - 1000 | 10-50 | 0.020-0.100 | Stopkové frézy z tvrdokovu nebo rychlořezné oceli (HSS). |
Ocel (uhlíková a legovaná ocel) | 80-300 | 5-20 | 0.010 - 0.100 | Stopkové frézy z tvrdokovu |
Nerezová ocel | 50-150 | 3-15 | 0.020 - 0.100 | Tvrdokovové stopkové frézy s pojivem z rychlořezné oceli nebo kobaltu |
Mosaz a měď | 600-1200 | 15-75 | 0.020 - 0.100 | Stopkové frézy z tvrdokovu nebo HSS |
Plasty | 200-600 | 20-100 | 0.020 - 0.100 | Stopkové frézy z tvrdokovu |
Titan | 25-100 | 2-10 | Vysoce výkonné karbidové stopkové frézy se speciálními povlaky |
Výhody CNC frézování
CNC frézování má mnoho výhod oproti tradičnímu frézování a jiným typům CNC obrábění.
- Vysoká přesnost a přesnost
- Vysoká flexibilita
- Opakovatelnost a konzistence
- Vysoká účinnost
- Snížit náklady na pracovní sílu
- Lze realizovat komplexní trojrozměrné zpracování
- Kompatibilní s různými materiály
- Redukovat odpad
- Ekonomické pro nízké až střední výrobní dávky
Závěr
Na závěr náš komplexní průvodce CNC frézováním osvětlil složitost této pozoruhodné technologie, která se stala páteří moderní výroby.
Na konci své cesty tímto průvodcem vám doporučujeme, abyste dále prozkoumali CNC frézování. Ať už jste zkušený profesionál, který chce zdokonalit své dovednosti, nebo nadšenec, který se chce pustit do nového obráběcího podniku, svět CNC frézování nabízí nekonečné možnosti.
