Ienirt CNC tehnoloģijā: Darbības mehānika & Izmaksu analīze

Ātrs ievads CNC tehnoloģijā

CNC (Datora skaitliskā vadība) Tehnoloģija ir modernas ražošanas stūrakmens, Precīzs, automatizēti apstrādes procesi dažādās nozarēs.

CNC tehnoloģiju kustību pamatā ir X, Y, un Z asis. Rīks ir novietots, izmantojot pakāpju vai servo motorus,

kas darbojas uz kustībām, pamatojoties uz kodu, kas iegūts no sākotnējā 3D modeļa, kuru vēlaties izveidot-to sauc par G-kodu.

Skaitliskās vadības ierīces apraksta, cik ātri vārpstas pārvietošanai (rotējošā daļa, kas griežas instrumenta turētāju), Kurā virzienā pārvietoties,

Kuru rīku izmantot (Ja mašīna izmanto vairākus rīkus un var pārslēgties starp tiem), kā arī citi faktori, piemēram, dzesēšanas šķidruma izmantošana.

Kā darbojas CNC apstrāde？

CNC (Datora skaitliskā vadība) apstrāde darbojas, tulkojot dizaina datus no datorizēta dizaina (Kaze) faili kodētās komandās, kuras saprot ar mašīnas kontrolieri.

Šīs komandas instruē darbgaldus, kur un cik ātri pārvietot.

Līdz CNC apstrāde Apstrādāt: No CAD līdz detaļām

Šis process ietver vairākas darbības:

• Projektēšana: Daļas specifikāciju izveidošana ar CAD programmatūru.
• Pārveidošana: Dizaina pārveidošana par G-kodu caur CAM (Datorizēta ražošana) programmatūra.
• Iestatīšana: Mašīnas sagatavošana, rīku celiņu iestatīšana, un sagatavot sagatavi vietā.
• Apstrāde: Ieprogrammētā G-koda izpildīšana uz materiāla.
• Pēcapstrāde: Pabeigšana, piemēram, atcelšana un virsmas ārstēšana.

CNC apstrāde MAteriāls

1. Metāli CNC apstrādē

Metāli ir vieni no visbiežāk apstrādātajiem materiāliem to izturības dēļ, izturība, un īpašību diapazons. Šeit ir visbiežāk izmantoto metālu sadalījums:

Alumīnijs

• Īpašības: Viegls svars, izturīgs pret koroziju, un viegli mašīnā. Tas piedāvā labu spēka un svara līdzsvaru.
• Pieteikumi: Aviācijas un kosmosa komponenti, automobiļu detaļas, elektroniskie apvalki, un medicīniskās ierīces.
• Populāri sakausējumi: 6061, 7075, un 2024 alumīnijs.

Nerūsējošais tērauds

• Īpašības: Ļoti izturīgs pret koroziju, sildīt, un valkāt, padarot to izturīgu pat skarbā vidē.
• Pieteikumi: Pārtikas pārstrādes aprīkojums, medicīnas instrumenti, ķīmiskie trauki, un automobiļu detaļas.
• Populāras pakāpes: 304, 316, un 17-4 Ph.

Titāns

• Īpašības: Izcila stipruma un svara attiecība, izturība pret koroziju, un izturība pret augstu temperatūru.
• Pieteikumi: Aviācijas un kosmosa komponenti, medicīniskie implanti, un automobiļu detaļas.
• Populāras pakāpes: Pakāpe 2 (komerciāli tīrs) un ti-6al-4v (sakausējums).

Misiņš

• Īpašības: Viegli izgatavojams ar labu izturību un izturību pret koroziju. Misiņam ir arī lieliska elektriskā vadītspēja.
• Pieteikumi: Elektriskās sastāvdaļas, armatūra, un dekoratīvās daļas.
• Populāri sakausējumi: C360 (Bezmaksas apstrādes misiņš).

Vara

• Īpašības: Lieliska elektriskā un siltuma vadītspēja, padarot to ideālu elektroniskām sastāvdaļām.
• Pieteikumi: Elektriskie savienotāji, siltuma izlietnes, un radiatori.
• Populāri sakausējumi: C110 (tīrs varš) un C182 (hroma vara).

Neiebilstība

• Īpašības: Superalelis, kas pazīstams ar spēju izturēt ārkārtēju temperatūru un augstu stresa līmeni.
• Pieteikumi: Aviācijas un gāzes turbīnu komponenti, jūras pielietojums, un siltummaiņi.
• Populāras pakāpes: Neiebilstība 718 un Inconel 625.

2. Plastmasa CNC apstrādē

Plastmasas materiāli bieži tiek izvēlēti CNC apstrādei, kad tas ir viegls, Nepieciešama ķīmiska izturība vai elektriskā izolācija. Parasti izmantotā plastmasa ietver:

Abs (Akrilonitrila butadiēna stirols)

• Īpašības: Stiprs, grūts, un triecienizturīgs. Abs ir viegli izgatavojams un plaši izmantojams dažādās nozarēs.
• Pieteikumi: Automobiļu komponenti, Patēriņa produkti, un elektroniskie apvalki.

Pom (Polioksimetilēna vai acetāla)

• Īpašības: Augsts stīvums, Zema berze, un lieliska dimensiju stabilitāte.
• Pieteikumi: Pārnesumi, gultņi, un precizitātes detaļas, kurām nepieciešama zema berze.

Neilons

• Īpašības: Augsta izturība un elastība ar lielisku nodiluma izturību.
• Pieteikumi: Mehāniskās detaļas, piemēram, pārnesumi, gultņi, un bukses.

Palūrēt (Poliētera ētera ketons)

• Īpašības: Augsta mehāniskā izturība, ķīmiska izturība, un termiskā stabilitāte, padarot to par vienu no izturīgākajām plastmasām.
• Pieteikumi: Avi kosmosa, medicīnisks, un automobiļu komponenti, kā arī elektriskās izolācijas daļas.

Ptfe (Politetrafluoretilēns vai teflons)

• Īpašības: Zema berze, ķīmiska izturība, un izturība pret augstu temperatūru.
• Pieteikumi: Roņi, blīves, un nelipīgi pārklājumi.

HDPE (Augsta blīvuma polietilēns)

• Īpašības: Izturīgs, viegls svars, un ļoti izturīgs pret triecienu un mitrumu.
• Pieteikumi: Tvertnes, cauruļvadi, un griešanas dēļi.

3. Kompozītmateriāli CNC apstrādē

Kompozītus arvien vairāk izmanto CNC apstrādei, pateicoties to augstajai stiprības un svara attiecībai, izturība pret koroziju, un izturība. Daži populāri kompozītmateriāli ietver:

Ar oglekļa šķiedru pastiprinātiem polimēriem (CFRP)

• Īpašības: Ārkārtīgi stiprs, viegls svars, un korozijai izturīgs. Oglekļa šķiedru bieži izmanto lietojumos, kur gan stiprības, gan svara samazināšana ir kritiska.
• Pieteikumi: Aviācijas un kosmosa komponenti, sporta aprīkojums, un automobiļu detaļas.

Stikla šķiedru pastiprināti polimēri (GFRP)

• Īpašības: Augsta izturība un stīvums ar lielisku izturību pret koroziju.
• Pieteikumi: Vēja turbīnu asmeņi, automobiļu detaļas, un celtniecības materiāli.

4. Keramika CNC apstrādē

Lai arī retāk izplatīts, keramika tiek izmantota viņu ārkārtas cietībai, karstuma izturība, un izturība pret koroziju. Šie materiāli bieži tiek izvēlēti specializētām lietojumiem:

Alumīnija oksīds (Alumīnija oksīds)

• Īpašības: Ārkārtīgi grūti un izturīgi valkāt, sildīt, un korozija.
• Pieteikumi: Griešanas rīki, elektriskie izolatori, un medicīniskās ierīces.

Cirkonija (Cirkonija dioksīds)

• Īpašības: Lieliska izturība, siltuma izolācija, un nodiluma pretestība.
• Pieteikumi: Zobu implanti, griešanas rīki, un augstas temperatūras sastāvdaļas.

Cik maksā CNC apstrāde?

CNC apstrādes izmaksas ietekmē dažādi faktori, ieskaitot materiālu izvēli, dizaina sarežģītība, apstrādes laiks, darbgaldu izvēle, ražošanas apjoms, Darbaspēka izmaksas, netiešās izmaksas, un lūžņi un pārstrādāt.

Materiālu izmaksas

Materiālu veids un izmaksas būtiski ietekmē CNC apstrādes izdevumus.

Augstas veiktspējas sakausējumi, piemēram, titāns vai nerūsējošais tērauds, parasti ir dārgāki nekā plastmasa vai mīkstāki metāli.

Papildus, Materiālu ietekmes izmaksu apstrāde, Tā kā materiāliem, kas ir grūtāk, var būt nepieciešams vairāk laika un resursu.

Dizaina sarežģītība

Daļu dizaina sarežģītība tieši ietekmē apstrādes izmaksas. Sarežģīta ģeometrija, stingras tolerances prasības,

un īpašām dizaina funkcijām var būt nepieciešamas uzlabotas apstrādes metodes un specializētie rīki, tādējādi palielinot izmaksas.

Apstrādes laiks

Apstrādes laiks, kas ietver faktisko griešanas laiku un iestatīšanas laiku rīka maiņai un konfigurācijām, veicina izmaksas.

Ilgāki apstrādes laiki rada augstākas izmaksas. Apstrādes procesa optimizēšana un ražošanas efektivitātes uzlabošana var samazināt izmaksas.

Darbgaldi

Vadītāju izvēle un pārvaldība ievērojami ietekmē izmaksas. Circing instrumentu izmaksas, Viņu dzīves ilgums, un nomaiņas biežums ietekmē kopējos apstrādes izdevumus.

Pareiza instrumentu izvēle un uzturēšana ir kritiska izmaksu kontrolei.

Skaļuma un partijas lielums

Liela apjoma ražošana var samazināt vienas vienības izmaksas, Tā kā fiksētās iestatīšanas izmaksas tiek sadalītas vairākās daļās.

Nelielas partijas ražošana var izraisīt augstākas izmaksas uz vienu daļu, jo ir proporcionāli lielāka iestatīšanas laika ietekme.

Darbaspēka izmaksas

Kvalificētu operatoru un inženieru algas ir daļa no CNC apstrādes izmaksām. Darbietilpīgām operācijām vai detaļām ar sarežģītām prasībām var rasties papildu darbaspēka izmaksas.

Netiešās izmaksas

Netiešās izmaksas, kas saistītas ar CNC apstrādi, piemēram, ēku izdevumi, komunālie pakalpojumi, un administratīvās izmaksas, ietekmē arī kopējās izmaksas.

Metālie lūžņi un pārstrāde

Efektīvi kvalitātes kontroles un pārbaudes procesi var samazināt lūžņu likmes un pārstrādāt, izraisot izmaksu ietaupījumus.

Kā samazināt/ietaupīt CNC apstrādes izmaksas？

CNC apstrādes izmaksu samazināšana ietver dažādu aspektu optimizēšanu no dizaina līdz izpildei.

Šeit ir galvenās stratēģijas, lai palīdzētu efektīvi pārvaldīt un samazināt CNC apstrādes izmaksas:

• Optimizējiet dizainu, lai samazinātu sarežģītību: Projektēšanas posmā, Izvairieties no tādām funkcijām kā plānas sienas, Dziļi dobumi, un asi 90 grādu stūri, kas var palielināt apstrādes grūtības un izmaksas.
• Izvēlieties atbilstošus materiālus: Izvēlieties materiālus, pamatojoties uz daļas funkcionālajām prasībām, Izvairīšanās no pārmērīgas specifikācijas, un izvēlieties materiālus, kurus ir vieglāk izgatavot un lētāk.
• Ierobežot dobumu un diegu dziļumu: Dizains ar ierobežotu dobuma dziļumu, lai samazinātu apstrādes laiku un izmaksas. Arī, Saglabājiet diegu garumu minimāli, lai izvairītos no specializēto instrumentu nepieciešamības un pievienotās izmaksas.
• Palieliniet sienas biezumu: Biezākas sienas var uzlabot apstrādes stabilitāti un samazināt izmaksas. Par metāla detaļām, ieteiktais minimālais sienas biezums ir lielāks nekā 0.8 mm, Un par plastmasu, tas ir vairāk nekā 1.5 mm.
• Izmantojiet standarta instrumentu izmērus: Projektēšanas detaļas, kas saderīgas ar standarta CNC rīku izmēriem, lai samazinātu instrumentu nomaiņu un apstrādes laiku.
• Izvairieties no pārmērīgas pielaides: Ja vien tas nav absolūti nepieciešams, Izvairieties no stingras pielaides definēšanas, kas var palielināt apstrādes sarežģītību un izmaksas.
• Piesaistes partijas ražošana: Lielāki pasūtījuma daudzumi var izplatīt fiksētās izmaksas, salīdzinot ar vairākām detaļām, samazinot izmaksas par vienību.
• Samazināt virsmas apdari: Nevajadzīga virsmas apstrāde var palielināt izmaksas, tāpēc tie jānosaka, pamatojoties uz daļas faktiskajām vajadzībām.
• Ieguldiet automatizācijā un tehnoloģiskos jauninājumos: Izdevumi robotu automatizācijai un modernām CNC tehnoloģijām var uzlabot efektivitāti, Samaziniet darbaspēka izmaksas, un uzlabot ražošanas kvalitāti.
• Optimizēt apstrādes parametrus: Precīzi noregulējot parametrus, piemēram, griešanas ātrumu, barības ātrums, un vārpstas ātrums, jūs varat saglabāt kvalitāti, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu un izmaksas.

CNC mašīnu veidi

CNC (Datora skaitliskā vadība) Mašīnām ir dažādi veidi, katrs paredzēts īpašām ražošanas funkcijām. Šeit ir galvenie tipi:

1. CNC frēzēšana Mašīnas: Izmanto, lai noņemtu materiālu no sagataves, izmantojot rotējošus griešanas instrumentus. Tie var radīt sarežģītas formas un augstas precizitātes daļas ar vairākām asīm (līdz 5 asis).
2. CNC virpas: Specializējas cilindrisko detaļu ražošanā, pagriežot sagatavi, kamēr stacionārs griešanas rīks noņem materiālu. Tie ir ideāli piemēroti simetrisku komponentu izstrādāšanai, piemēram, šahtām un veidgabaliem.
3. CNC plazmas griezēji: Izmantojiet plazmu (augstas temperatūras jonizēta gāze) Lai sagrieztu caur metāliem, piemēram, tēraudu, alumīnijs, un misiņš. Parasti tos izmanto ražošanas veikalos, lai sagrieztu lokšņu metālu.
4. CNC lāzera griezēji: Izmantojiet fokusētu lāzera staru. Tie ir lieliski piemēroti sarežģītiem dizainparaugiem un bieži tiek izmantoti tādās nozarēs kā aviācijas un elektronika.
5. CNC maršrutētāji: Paredzēts griešanai, grebums, un gravēšanas materiāli, piemēram, koksne, plastmasa, un mīkstie metāli. Tos parasti izmanto skapī, zīmju sastādīšana, un arhitektūras modelēšana.
6. CNC Grinders: Izmantojiet abrazīvus riteņus, lai pabeigtu virsmas vai panāktu smalku apdari. Šīs mašīnas ir būtiskas, lai sasniegtu augstas tolerances detaļas tādās nozarēs kā automobiļu un kosmosa.
7. CNC elektriskās izplūdes mašīnas (EDM): Izmantojiet elektriskās izplūdes vai dzirksteles, lai veidotu metālus, noārdot materiālu. Tie ir ideāli, lai izveidotu sarežģītus dobumus vai formas cietos materiālos, piemēram, tēraudam.
8. CNC Waterjet griezēji: Izmantojiet augstspiediena ūdeni (bieži sajauc ar abrazīviem) Lai sagrieztu materiālus. Dažādu materiālu griešanai izmanto ūdensjetus, ieskaitot metālus, plastmasa, un akmens, neradot siltumu.

CNC apstrādes centrs vs. Parasts CNC

CNC mašīnas ir radījušas revolūciju ražošanā, Un ir atšķirīgas kategorijas, piemēram, CNC apstrādes centri un parastās CNC mašīnas.
Kamēr abi piedāvā precizitāti, automatizācija, un efektivitāte, tie kalpo dažādiem mērķiem un funkcijām ražošanas procesā.
Sadalīsim galvenās atšķirības starp CNC mašīnu centru un parasto CNC mašīnu.

1. Definīcija un funkcionalitāte

• CNC apstrādes centrs: CNC apstrādes centrs ir uzlabots, Daudzfunkcionāla mašīna, kas paredzēta dažādām operācijām, piemēram, frēzēšanai, urbšana, pieskarties, un garlaicīgi, viss vienā iestatījumā.
  Tas ir ļoti automatizēts un aprīkots ar instrumentu žurnālu automātiskām instrumentu izmaiņām, padarot to ideālu sarežģītām detaļām un daudzpakāpju ražošanas procesiem.
• Parastā CNC mašīna: Parasti attiecas uz pamata CNC aprīkojumu, piemēram, CNC virpām vai dzirnavām, kas koncentrējas uz konkrētiem uzdevumiem (Piem., pagrieziens, frizēšana).
  Šīs mašīnas parasti ir ierobežotākas funkcionalitātē, spēj vienlaikus veikt tikai vienu vai divas operācijas, ar mazāk automatizētām funkcijām.

2. Instrumenta ietilpība un mainīgums

• CNC apstrādes centrs: Nāk ar automātisku instrumentu mainītāju (ATC) Tas ļauj veikt vairākus instrumentus operāciju laikā bez manuālas iejaukšanās.
  Šī funkcija ļauj mašīnai veikt plašu uzdevumu klāstu vienā iestatījumā, krasi samazinot dīkstāvi un palielinot ražošanas efektivitāti.
• Parastā CNC mašīna: Lielākajai daļai parasto CNC mašīnu ir vajadzīgas manuālas instrumentu izmaiņas, Īpaši zemākas klases modeļi.
  Kamēr tie nodrošina precīzu apstrādi, ATC trūkst daudzpusības un prasa biežāku operatora iesaistīšanos, Palēninot daudzpakāpju procesus.

3. Sagataves sarežģītība

• CNC apstrādes centrs: Ideāli piemērots ļoti sarežģītiem darbiem, kuriem nepieciešama vairākas apstrādes operācijas.
  Šīs mašīnas var rīkoties ar sarežģītām ģeometrijām, leņķiskās virsmas, un dziļi dobumi, Padarot tos par būtiskiem tādām nozarēm kā aviācijas un kosmosa, autobūves, un medicīnisko ierīču ražošana.
• Parastā CNC mašīna: Vispiemērotākais vienkāršākām detaļām un operācijām, kurām nav nepieciešami vairākas apstrādes pakāpes.
  Šīs mašīnas ir efektīvas mazāk sarežģītiem uzdevumiem, piemēram, pagriešanai, Vienkārša frēzēšana, vai griešana.

4. Kustības asis

• CNC apstrādes centrs: Parasti ietver vairāku asu iespējas, piemēram, 3 asis, 4-ass, vai pat 5 asu apstrāde.
  Tas ļauj veikt elastīgāku un dinamiskāku kustību, dodot iespēju ražot sarežģītas detaļas, vairākas reizes nevajadzēja pārvietot sagatavi.
• Parastā CNC mašīna: Parasti darbojas ar mazāk asīm, piemēram, 2 asi vai 3 asi.
  Kaut arī tas joprojām ir precīzs, Šīs mašīnas ir ierobežotākas, kad runa ir par detaļu izveidošanu ar sarežģītām ģeometrijām vai vairākām funkcijām.

5. Automatizācija un efektivitāte

• CNC apstrādes centrs: Augsti automatizēts ar minimālu operatora ievadi, spēj veikt nepārtrauktus ražošanas ciklus.
  ATC un vairāku asu integrācija ievērojami palielina apstrādes procesu efektivitāti.
• Parastā CNC mašīna: Nepieciešama lielāka manuāla iejaukšanās, It īpaši, ja runa ir par instrumentu maiņu vai pārslēgšanos starp apstrādes darbībām.
  Kaut arī efektīvs konkrētiem uzdevumiem, Kopējā automatizācija un produktivitāte ir zemāka, salīdzinot ar apstrādes centriem.

6. Pieteikumi

• CNC apstrādes centrs: Plaši izmanto rūpniecībā, kur nepieciešama sarežģīta daļa ar augstu precizitāti, piemēram, kosmiskā kosmosa, autobūves, un augsto tehnoloģiju ražošana.
  Spēja veikt vairākas operācijas vienā iestatījumā ietaupa laiku un samazina kļūdas.
• Parastā CNC mašīna: Piemērots nozarēm, kurām nepieciešama vienkāršāka, Mazāk sarežģītas detaļas, piemēram, vispārīgas mehāniskās sastāvdaļas, pamata veidgabali, un vārpstas.
  Šīs mašīnas ir piemērotas mazām darbnīcām vai uzdevumiem, kur sarežģītības līmenis neattaisno apstrādes centra izmantošanu.

Faktori, kas ietekmē CNC mašīnas cenu

• Tehnika
• Materiālu izmaksas
• Ražošanas izmaksas
• Konfigurācija
• Zīmola un kvalitātes nodrošināšana
• Pēcpārdošanas pakalpojums

Pilnīga CNC mašīnu cenu rokasgrāmata - katrā cenu diapazonā

CNC mašīnas izmaksas var ļoti atšķirties, sākot no dažiem simtiem dolāru līdz vairākiem desmitiem vai pat simtiem tūkstošu dolāru.

Šo nozīmīgo cenu diapazonu ietekmē dažādi faktori, ieskaitot CNC mašīnas veidu, tā lielums un stingrība, Jaudas un griezes momenta iespējas, asu skaits, un papildu funkcijas.

 

CNC mašīna	Cena
Hobija līmeņa CNC maršrutētājs	$200 - $3000
Profesionāls CNC maršrutētājs	$3K - 10 000 USD
Rūpnieciskais CNC maršrutētājs	$40K - 200 000 USD
Ražošanas CNC maršrutētājs	$200K - 400 000 USD
Hobija līmeņa CNC dzirnavas	$2K - 7K
Profesionāla CNC dzirnavas	$7K - 50 000 USD
Rūpnieciskā 3 asu dzirnavas	$60K - 100 000 USD
Rūpnieciskā 5 asu dzirnavas	$200K - 500 000 USD
Ražošanas dzirnava (Vertikālā apstrādes centrs)	> $500Kandids
Hobija līmeņa CNC virpošana	$2K - 12 000 USD
Profesionāla 2 asa CNC virpa	$15K - 50 000 USD
Rūpnieciskā 2 asa CNC virpošana	$60K - 100 000 USD
Ražošanas CNC virpa (Horizontālais apstrādes centrs ar 7-13 Asis)	> $500Kandids