در فناوری CNC شیرجه بزنید: مکانیک عملیات & تجزیه و تحلیل هزینه

معرفی سریع فناوری CNC

CNC (کنترل عددی کامپیوتر) تکنولوژی سنگ بنای تولید مدرن است, را قادر می سازد دقیق, فرآیندهای ماشینکاری خودکار در صنایع مختلف.

حرکات فناوری CNC بر اساس X است, Y, و محورهای Z. این ابزار با استفاده از موتورهای پله ای یا سروو قرار می گیرد,

که بر روی حرکات بر اساس کد به دست آمده از مدل سه بعدی اصلی قطعه ای که می خواهید ایجاد کنید - به نام G-code عمل می کند..

کنترل های عددی سرعت حرکت دوک را توصیف می کنند (قسمت چرخشی که نگهدارنده ابزار را می چرخاند), کدام جهت حرکت کند,

از کدام ابزار استفاده کنید (اگر ماشین از چندین ابزار استفاده کند و بتواند بین آنها جابجا شود), و همچنین عوامل دیگری مانند استفاده از مایع خنک کننده.

ماشینکاری CNC چگونه کار می کند؟

CNC (کنترل عددی کامپیوتر) ماشین کاری با ترجمه داده های طراحی از طراحی به کمک رایانه عمل می کند (CAD) فایل ها را به دستورات کدگذاری شده ای تبدیل می کند که توسط کنترل کننده ماشین قابل درک است.

این دستورات به ماشین ابزار دستور می دهد که کجا و با چه سرعتی حرکت کنند.

این ماشینکاری CNC فرآیند: از CAD تا قطعات

این فرآیند شامل چندین مرحله است:

• طراحی: ایجاد مشخصات قطعه با نرم افزار CAD.
• تبدیل: تبدیل طرح به G-code از طریق CAM (تولید به کمک کامپیوتر) نرم افزار.
• راه اندازی: آماده سازی دستگاه, راه اندازی مسیرهای ابزار, و قطعه کار را در جای خود ثابت کنید.
• ماشینکاری: اجرای G-code برنامه ریزی شده روی مواد.
• پس پردازش: کارهای پایانی مانند بریدگی و عملیات سطحی.

CNC Machining Maمواد

1. فلزات در ماشینکاری CNC

فلزات به دلیل استحکام یکی از متداول ترین مواد ماشینکاری هستند, دوام, و دامنه خواص. در اینجا به تفکیک متداول ترین فلزات استفاده می شود:

آلومینیوم

• خواص: سبک وزن, مقاوم در برابر خوردگی, و ماشینکاری آسان. تعادل خوبی از قدرت و وزن ارائه می دهد.
• برنامه های کاربردی: اجزای هوافضا, قطعات خودرو, محفظه های الکترونیکی, و دستگاه های پزشکی.
• آلیاژهای محبوب: 6061, 7075, و 2024 آلومینیوم.

فولاد ضد زنگ

• خواص: در برابر خوردگی بسیار مقاوم است, گرما, و پوشیدن, باعث دوام آن حتی در محیط های سخت می شود.
• برنامه های کاربردی: تجهیزات پردازش مواد غذایی, ابزار پزشکی, ظروف شیمیایی, و قطعات خودرو.
• نمرات محبوب: 304, 316, و 17-4 PH.

تیتانیوم

• خواص: نسبت قدرت به وزن استثنایی, مقاومت در برابر خوردگی, و مقاومت در برابر دمای بالا.
• برنامه های کاربردی: اجزای هوافضا, ایمپلنت های پزشکی, و قطعات خودرو.
• نمرات محبوب: درجه 2 (از نظر تجاری خالص) و Ti-6Al-4V (آلیاژ).

برنج

• خواص: ماشینکاری آسان با استحکام خوب و مقاومت در برابر خوردگی. برنج همچنین دارای هدایت الکتریکی عالی است.
• برنامه های کاربردی: اجزای الکتریکی, اتصالات, و قطعات تزئینی.
• آلیاژهای محبوب: C360 (برنج ماشینکاری رایگان).

مس

• خواص: هدایت الکتریکی و حرارتی عالی, آن را برای قطعات الکترونیکی ایده آل می کند.
• برنامه های کاربردی: کانکتورهای الکتریکی, سینک های حرارتی, و رادیاتورها.
• آلیاژهای محبوب: C110 (مس خالص) و C182 (مس کروم).

اینکونل

• خواص: سوپرآلیاژی که به دلیل توانایی خود در مقاومت در برابر دماهای شدید و سطوح بالای تنش بدون تغییر شکل یا خوردگی شناخته شده است..
• برنامه های کاربردی: قطعات هوافضا و توربین گاز, کاربردهای دریایی, و مبدل های حرارتی.
• نمرات محبوب: اینکونل 718 و اینکونل 625.

2. پلاستیک در ماشینکاری CNC

مواد پلاستیکی اغلب برای ماشینکاری CNC هنگامی که سبک وزن هستند انتخاب می شوند, مقاومت شیمیایی یا عایق الکتریکی مورد نیاز است. پلاستیک های رایج شامل:

ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن)

• خواص: قوی, سخت, و مقاوم در برابر ضربه. ABS ماشینکاری آسان است و به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود.
• برنامه های کاربردی: قطعات خودرو, محصولات مصرفی, و محفظه های الکترونیکی.

POM (پلی اکسی متیلن یا استال)

• خواص: سفتی بالا, اصطکاک کم, و ثبات ابعادی عالی.
• برنامه های کاربردی: چرخ دنده ها, بلبرینگ ها, و قطعات دقیقی که به اصطکاک کم نیاز دارند.

نایلون

• خواص: استحکام و انعطاف پذیری بالا با مقاومت در برابر سایش عالی.
• برنامه های کاربردی: قطعات مکانیکی مانند چرخ دنده, بلبرینگ ها, و بوش ها.

PEEK (پلی اتر اتر کتون)

• خواص: استحکام مکانیکی بالا, مقاومت شیمیایی, و پایداری حرارتی, آن را به یکی از بادوام ترین پلاستیک ها تبدیل کرده است.
• برنامه های کاربردی: هوافضا, پزشکی, و قطعات خودرو, و همچنین قطعات عایق الکتریکی.

PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن یا تفلون)

• خواص: اصطکاک کم, مقاومت شیمیایی, و مقاومت در برابر دمای بالا.
• برنامه های کاربردی: مهر و موم, واشر, و پوشش های نچسب.

HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا)

• خواص: بادوام, سبک وزن, و در برابر ضربه و رطوبت بسیار مقاوم است.
• برنامه های کاربردی: تانک ها, لوله کشی, و تخته های برش.

3. کامپوزیت ها در ماشینکاری CNC

کامپوزیت ها به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا به طور فزاینده ای برای ماشینکاری CNC استفاده می شوند., مقاومت در برابر خوردگی, و دوام. برخی از مواد مرکب محبوب عبارتند از:

پلیمرهای تقویت شده با فیبر کربن (CFRP)

• خواص: فوق العاده قوی, سبک وزن, و مقاوم در برابر خوردگی. فیبر کربن اغلب در کاربردهایی که هم استحکام و هم کاهش وزن حیاتی هستند استفاده می شود.
• برنامه های کاربردی: اجزای هوافضا, تجهیزات ورزشی, و قطعات خودرو.

پلیمرهای تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP)

• خواص: استحکام و سختی بالا با مقاومت در برابر خوردگی عالی.
• برنامه های کاربردی: پره های توربین بادی, قطعات خودرو, و مصالح ساختمانی.

4. سرامیک در ماشینکاری CNC

اگرچه کمتر رایج است, از سرامیک ها به دلیل سختی استثنایی استفاده می شود, مقاومت در برابر حرارت, و مقاومت در برابر خوردگی. این مواد اغلب برای کاربردهای تخصصی انتخاب می شوند:

آلومینا (اکسید آلومینیوم)

• خواص: بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش, گرما, و خوردگی.
• برنامه های کاربردی: ابزار برش, عایق های الکتریکی, و دستگاه های پزشکی.

زیرکونیا (دی اکسید زیرکونیوم)

• خواص: چقرمگی عالی, عایق حرارتی, و مقاومت در برابر سایش.
• برنامه های کاربردی: ایمپلنت های دندانی, ابزار برش, و قطعات با دمای بالا.

هزینه ماشینکاری CNC چقدر است؟?

هزینه های ماشینکاری CNC تحت تأثیر عوامل مختلفی است, از جمله انتخاب مواد, پیچیدگی طراحی, زمان ماشینکاری, انتخاب ماشین ابزار, حجم تولید, هزینه های نیروی کار, هزینه های غیر مستقیم, و ضایعات و دوباره کار کردن.

هزینه های مواد

نوع و هزینه مواد به طور قابل توجهی بر هزینه های ماشینکاری CNC تأثیر می گذارد.

آلیاژهای با کارایی بالا, مانند تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ, معمولاً گران تر از پلاستیک یا فلزات نرم تر هستند.

علاوه بر این, ماشین‌کاری مواد بر هزینه‌ها تأثیر می‌گذارد, زیرا ممکن است موادی که ماشین‌کاری مشکل‌تر هستند به زمان و منابع بیشتری نیاز داشته باشند.

پیچیدگی طراحی

پیچیدگی طراحی قطعات به طور مستقیم بر هزینه های ماشین کاری تاثیر می گذارد. هندسه های پیچیده, الزامات تحمل سخت,

و ویژگی های خاص طراحی ممکن است به تکنیک های ماشینکاری پیشرفته و ابزارهای تخصصی نیاز داشته باشد, در نتیجه هزینه ها را افزایش می دهد.

زمان ماشینکاری

زمان ماشینکاری, که شامل زمان واقعی برش و زمان راه اندازی برای تغییرات و پیکربندی ابزار می باشد, به هزینه کمک می کند.

زمان های طولانی تر ماشینکاری منجر به هزینه های بالاتر می شود. بهینه سازی فرآیند ماشینکاری و افزایش راندمان تولید می تواند هزینه ها را کاهش دهد.

ماشین ابزار

انتخاب و مدیریت ماشین ابزار به طور قابل توجهی بر هزینه ها تأثیر می گذارد. هزینه ابزار برش, طول عمر آنها, و فرکانس تعویض همه هزینه های ماشینکاری کلی را تحت تاثیر قرار می دهد.

انتخاب ابزار و نگهداری مناسب برای کنترل هزینه بسیار مهم است.

حجم و اندازه دسته ای

تولید با حجم بالا می تواند هزینه های هر واحد را کاهش دهد, همانطور که هزینه های نصب ثابت در بخش های بیشتری توزیع می شود.

تولید دسته‌ای کوچک ممکن است به دلیل تأثیر نسبتاً بزرگ‌تر زمان راه‌اندازی، منجر به هزینه‌های بالاتر هر قطعه شود.

هزینه های کار

دستمزد اپراتورها و مهندسان ماهر بخشی از هزینه های ماشینکاری CNC را تشکیل می دهد. عملیات فشرده یا قطعات با الزامات پیچیده ممکن است هزینه های نیروی کار اضافی را به همراه داشته باشد.

هزینه های غیر مستقیم

هزینه های غیر مستقیم مرتبط با ماشینکاری CNC, مانند هزینه های تسهیلات, آب و برق, و هزینه های اداری, همچنین بر هزینه کل تأثیر می گذارد.

قراضه و دوباره کار کنید

فرآیندهای کنترل کیفیت و بازرسی موثر می تواند نرخ ضایعات و کار مجدد را به حداقل برساند, منجر به صرفه جویی در هزینه می شود.

چگونه می توان هزینه های ماشینکاری CNC را کاهش یا صرفه جویی کرد؟

کاهش هزینه ها در ماشینکاری CNC شامل بهینه سازی جنبه های مختلف از طراحی تا اجرا است.

در اینجا استراتژی‌های کلیدی برای کمک به مدیریت و کاهش هزینه‌های ماشینکاری CNC به طور موثر وجود دارد:

• بهینه سازی طراحی برای به حداقل رساندن پیچیدگی: در مرحله طراحی, از ویژگی هایی مانند دیوارهای نازک اجتناب کنید, حفره های عمیق, و گوشه های تیز 90 درجه, که می تواند سختی و هزینه ماشینکاری را افزایش دهد.
• مواد مناسب را انتخاب کنید: مواد را بر اساس نیازهای عملکردی قطعه انتخاب کنید, اجتناب از تعیین بیش از حد, و موادی را انتخاب کنید که ماشین‌کاری آسان‌تر و ارزان‌تر باشد.
• عمق حفره ها و نخ ها را محدود کنید: طراحی با عمق حفره محدود برای کاهش زمان و هزینه ماشینکاری. همچنین, برای جلوگیری از نیاز به ابزارهای تخصصی و هزینه های اضافی، طول نخ را به حداقل برسانید.
• افزایش ضخامت دیوار: دیوارهای ضخیم تر می توانند پایداری ماشینکاری را بهبود بخشند و هزینه ها را کاهش دهند. برای قطعات فلزی, حداقل ضخامت دیوار پیشنهادی بیشتر از 0.8 میلی متر, و برای پلاستیک, بیشتر از 1.5 میلی متر.
• از اندازه ابزار استاندارد استفاده کنید: طراحی قطعات سازگار با اندازه ابزار CNC استاندارد برای به حداقل رساندن تعویض ابزار و زمان ماشینکاری.
• از تحمل بیش از حد خودداری کنید: مگر اینکه کاملا ضروری باشد, از تعریف تلورانس های سخت خودداری کنید, که می تواند پیچیدگی و هزینه ماشینکاری را افزایش دهد.
• اهرم تولید دسته ای: مقادیر سفارش بیشتر می تواند هزینه های ثابت را بر روی قطعات بیشتری تقسیم کند, کاهش هزینه هر واحد.
• اتمام سطح را به حداقل برسانید: درمان‌های سطحی غیرضروری می‌تواند هزینه را افزایش دهد, بنابراین باید بر اساس نیازهای واقعی قطعه تعیین شوند.
• سرمایه گذاری در اتوماسیون و نوآوری های تکنولوژیکی: صرف هزینه در اتوماسیون روباتیک و فناوری های مدرن CNC می تواند کارایی را افزایش دهد, کاهش هزینه های نیروی کار, و کیفیت تولید را بهبود بخشد.
• بهینه سازی پارامترهای ماشینکاری: با تنظیم دقیق پارامترهایی مانند سرعت برش, نرخ خوراک, و سرعت اسپیندل, شما می توانید کیفیت را حفظ کنید و در عین حال مصرف انرژی و هزینه ها را کاهش دهید.

انواع دستگاه های CNC

CNC (کنترل عددی کامپیوتر) ماشین ها انواع مختلفی دارند, هر کدام برای عملکردهای خاص در تولید طراحی شده اند. در اینجا انواع کلیدی وجود دارد:

1. فرز CNC ماشین آلات: برای حذف مواد از قطعه کار با استفاده از ابزارهای برش دوار استفاده می شود. آنها می توانند اشکال پیچیده و قطعات با دقت بالا را با چندین محور تولید کنند (تا 5 تبرها).
2. ماشین تراش CNC: تخصص در تولید قطعات استوانه ای با چرخاندن قطعه کار در حالی که یک ابزار برش ثابت مواد را حذف می کند.. آنها برای ساخت اجزای متقارن مانند شفت و اتصالات ایده آل هستند.
3. برش پلاسما CNC: از پلاسما استفاده کنید (یک گاز یونیزه شده با دمای بالا) برای بریدن فلزات مانند فولاد, آلومینیوم, و برنج. آنها معمولاً در کارگاه های تولیدی برای برش ورق فلز استفاده می شوند.
4. برش لیزری CNC: از پرتو لیزر متمرکز برای برش یا حکاکی مواد با دقت بالا استفاده کنید. آنها برای طراحی های پیچیده عالی هستند و اغلب در صنایعی مانند هوافضا و الکترونیک استفاده می شوند.
5. روترهای CNC: برای برش طراحی شده است, کنده کاری, و مواد حکاکی مانند چوب, پلاستیک ها, و فلزات نرم. آنها معمولا در کابینت استفاده می شوند, علامت گذاری, و مدلسازی معماری.
6. آسیاب های CNC: از چرخ های ساینده برای تکمیل سطوح یا دستیابی به یک پوشش خوب استفاده کنید. این ماشین‌ها برای دستیابی به قطعات با تحمل بالا در صنایعی مانند خودروسازی و هوافضا ضروری هستند..
7. ماشین های تخلیه الکتریکی CNC (EDM): از تخلیه الکتریکی یا جرقه برای شکل دادن به فلزات با فرسایش مواد از قطعه کار استفاده کنید. آنها برای ایجاد حفره ها یا اشکال پیچیده در مواد سخت مانند فولاد ایده آل هستند.
8. برش واترجت CNC: از آب پرفشار استفاده کنید (اغلب با مواد ساینده مخلوط می شود) برای برش مواد. واترجت برای برش مواد مختلف استفاده می شود, از جمله فلزات, پلاستیک ها, و سنگ, بدون تولید گرما.

مرکز ماشینکاری CNC در مقابل. CNC معمولی

ماشین های CNC انقلابی در تولید ایجاد کرده اند, و دسته بندی های متمایز مانند مراکز ماشینکاری CNC و ماشین های CNC معمولی وجود دارد.
در حالی که هر دو دقت را ارائه می دهند, اتوماسیون, و کارایی, آنها اهداف و عملکردهای مختلفی را در فرآیند تولید انجام می دهند.
بیایید تفاوت های کلیدی بین یک مرکز ماشینکاری CNC و یک ماشین CNC معمولی را بررسی کنیم.

1. تعریف و کارکرد

• مرکز ماشینکاری CNC: مرکز ماشینکاری CNC یک مرکز پیشرفته است, ماشین چند منظوره طراحی شده برای انواع عملیات مانند فرز, حفاری, ضربه زدن, و خسته کننده, همه در یک راه اندازی واحد.
  این بسیار خودکار است و مجهز به یک مجله ابزار برای تغییر خودکار ابزار است, آن را برای قطعات پیچیده و فرآیندهای تولید چند مرحله ای ایده آل می کند.
• دستگاه CNC معمولی: معمولاً به تجهیزات اساسی CNC مانند ماشین تراش یا آسیاب CNC اشاره دارد که بر روی وظایف خاص تمرکز می کند (به عنوان مثال, چرخاندن, آسیاب).
  این ماشین ها معمولاً از نظر عملکرد محدودتر هستند, قادر به انجام تنها یک یا دو عملیات در یک زمان, با ویژگی های خودکار کمتر.

2. ظرفیت ابزار و قابلیت تغییر

• مرکز ماشینکاری CNC: دارای تعویض ابزار اتوماتیک (ATC) این اجازه می دهد تا چندین ابزار در طول عملیات بدون مداخله دستی تعویض شوند.
  این ویژگی دستگاه را قادر می سازد تا طیف وسیعی از وظایف را در یک راه اندازی واحد انجام دهد, کاهش شدید زمان توقف و افزایش راندمان تولید.
• دستگاه CNC معمولی: اکثر دستگاه های CNC معمولی نیاز به تغییر ابزار دستی دارند, به خصوص مدل های پایین تر.
  در حالی که آنها ماشینکاری دقیق را ارائه می دهند, فقدان ATC تطبیق پذیری را محدود می کند و نیاز به مشارکت بیشتر اپراتور دارد, کند کردن فرآیندهای چند مرحله ای.

3. پیچیدگی قطعه کار

• مرکز ماشینکاری CNC: ایده آل برای قطعات کار بسیار پیچیده که به چندین عملیات ماشینکاری نیاز دارند.
  این ماشین ها می توانند هندسه های پیچیده را مدیریت کنند, سطوح زاویه دار, و حفره های عمیق, آنها را برای صنایعی مانند هوافضا ضروری می کند, خودرو, و تولید تجهیزات پزشکی.
• دستگاه CNC معمولی: بهترین گزینه برای قطعات ساده تر و عملیاتی که نیازی به چند مرحله ماشینکاری ندارند.
  این ماشین ها برای کارهای کمتر پیچیده مانند تراشکاری موثر هستند, فرز ساده, یا برش.

4. محورهای حرکت

• مرکز ماشینکاری CNC: معمولا شامل قابلیت های چند محوره است, مانند 3 محور, 4-محور, یا حتی ماشینکاری 5 محوره.
  این امکان را برای حرکت انعطاف پذیرتر و پویاتر فراهم می کند, امکان تولید قطعات پیچیده بدون نیاز به تغییر مکان قطعه کار چندین بار.
• دستگاه CNC معمولی: معمولاً روی محورهای کمتری عمل می کند, مانند 2 محور یا 3 محور.
  در حالی که هنوز دقیق است, این ماشین‌ها زمانی که صحبت از ایجاد قطعاتی با هندسه‌های پیچیده یا ویژگی‌های متعدد باشد، محدودتر هستند.

5. اتوماسیون و کارایی

• مرکز ماشینکاری CNC: بسیار خودکار با حداقل ورودی اپراتور, قادر به اجرای چرخه های تولید مداوم است.
  ادغام ATC و چندین محور به طور قابل توجهی کارایی فرآیندهای ماشینکاری را افزایش می دهد.
• دستگاه CNC معمولی: نیاز به مداخله دستی بیشتری دارد, مخصوصاً وقتی صحبت از تغییر ابزار یا جابجایی بین عملیات ماشینکاری می شود.
  در حالی که برای کارهای خاص کارآمد است, اتوماسیون کلی و بهره وری در مقایسه با مراکز ماشینکاری کمتر است.

6. برنامه های کاربردی

• مرکز ماشینکاری CNC: به طور گسترده در صنایعی که قطعات پیچیده با دقت بالا مورد نیاز است استفاده می شود, مانند هوافضا, خودرو, و تولید با تکنولوژی بالا.
  توانایی انجام چندین عملیات در یک راه اندازی باعث صرفه جویی در زمان و کاهش خطا می شود.
• دستگاه CNC معمولی: مناسب برای صنایعی که نیاز به ساده تر دارند, قطعات کمتر پیچیده, مانند اجزای مکانیکی عمومی, اتصالات اولیه, و شفت ها.
  این ماشین‌ها برای کارگاه‌های کوچک یا کارهایی که سطح پیچیدگی آن‌ها استفاده از مرکز ماشین‌کاری را توجیه نمی‌کند مناسب هستند..

عوامل موثر بر قیمت دستگاه CNC

• تکنولوژی
• هزینه های مواد
• هزینه های تولید
• پیکربندی
• برند و تضمین کیفیت
• خدمات پس از فروش

راهنمای کامل قیمت ماشین CNC - در هر محدوده قیمت

هزینه یک دستگاه CNC می تواند بسیار متفاوت باشد, از چند صد دلار تا چند ده یا حتی صدها هزار دلار.

این محدوده قیمت قابل توجه تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد, از جمله نوع دستگاه CNC, اندازه و استحکام آن, قابلیت های قدرت و گشتاور, تعداد محورها, و امکانات اضافی.

 

دستگاه CNC	قیمت
روتر CNC سطح Hobby	$200 – $3000
روتر CNC حرفه ای	$3K - 10 هزار دلار
روتر CNC صنعتی	$40K - 200 هزار دلار
روتر CNC تولیدی	$200K - 400 هزار دلار
آسیاب CNC سطح سرگرمی	$2K - 7K
آسیاب CNC حرفه ای	$7K - 50 هزار دلار
آسیاب صنعتی 3 محور	$60K - 100 هزار دلار
آسیاب صنعتی 5 محور	$200K - 500 هزار دلار
آسیاب تولید (مرکز ماشینکاری عمودی)	> $500ک
تراش CNC سطح سرگرمی	$2K - 12 هزار دلار
تراش CNC 2 محوره حرفه ای	$15K - 50 هزار دلار
تراش CNC 2 محوره صنعتی	$60K - 100 هزار دلار
تراش CNC تولیدی (مرکز ماشینکاری افقی با 7-13 تبرها)	> $500ک