Основні типи машин

Типи CNC-машина

Дifferent jobs require different machines. Here are the major types you will encounter in a shop.

CNC Мельник: Робоча коня більшості майстерень. Обертальний різальний інструмент обертається навколо нерухомої деталі, видаляючи матеріал. Мельники можуть різати плоскі поверхні, кишені, слоти, отвори та складні 3D контури. Більшість майстерень використовують вертикальні мельники, де шпиндель вказує вниз.

CNC Листогіб (обробка на оберталі): Деталь обертається, а нерухомий різальний інструмент видаляє матеріал. Листогіби виготовляють кілеваті деталі: валки, вушко, штири, витяжки та все, що має гнучку симетрію. Якщо деталь циліндрична, вона, ймовірно, вийшла з листогіба.

CNC Роутер: Похожий на мельник, але побудований для м'якших матеріалів та більшого робочого простору. Роутери різать деревину, пластик, піни, алюмінієве листове метал. Більш поширений у виробництві вивісок, меблів та композитних матеріалів.

EDM (Електричний розжарювання для обробки): Нічий різальний інструмент не торкається деталі. Замість цього електричні спалахи еродують матеріал. EDM може різати твердий сталь та створювати форми, які неможливо отримати з конвенціональним різанням: дрібні отвори, гострі внутрішні кути та складні пази для прес-форм.

3-Аксис vs 5-Аксис: 3-аксисний мельник переміщує інструмент в X (ліворуч-праворуч), Y (перед-назад) та Z (вгору-вдол). 5-аксисний мельник додає два обертальні аксиси, що дозволяє інструменту наближатися до деталі з майже будь-якого кута. 5-аксисні машини коштують більше та важчіше програмувати, але вони можуть виготовляти складні аерокосмічні та медичні деталі в одній установці замість того, щоб вимагати множини установок та фіксаторів.

Обираючи Правильну Машину

Схоже Обрання Машини для Роботи

Майстер з виробництва повинен дивитися на деталь та знати, яка машина робить це найефективніше.

Системи Орієнтації та Дії

G-Code: Мова CNC

Кожна CNC-машина читає програму, написану в G-коді: простій мові, де кожен рядок вказує машині на те, що вона повинна зробити: переміститися сюди, обертати шпиндель, включити охолоджувач, змінити інструмент.

G-code використовує координатну систему Картезіуса. На фрезернику:

- X = ліво та право

- Y = перед та назад

- Z = вгору та вниз (Z додатній завжди відсує від деталі)

Кожен програмний файл має рабочу відступку: точку на деталі, яку машина розглядає як X0 Y0 Z0. Зазвичай це кут або центр верхньої поверхні. Фрезерувальник встановлює цю точку, торкаючись інструмента деталі та кажучи контролеру, де вона знаходиться.

Основні команди руху:

- G00: швидкий рух. Машина рухається якнайшвидше в позицію. Використовується для переозначення, ніколи для фрезерування. Рухання в швидкий режим в матеріал призведе до зіткнення інструменту.

- G01: лінійний рух. Машина рухається в прямій лінії з контрольованою швидкістю. Це ваш основний рух фрезерування.

- G02: коловидний рух на годинникову стрілку. Фрезерує коловидний рух у годинниковому напрямку.

- G03: коловидний рух проти годинникової стрілки. Таке ж, як G02, але в протилежному напрямку.

M-коди керують функціями машини, які не є рухом:

- M03: обертальний шпиндель, годинниковим напрямом

- M05: зупинка шпинделя

- M08: включення рідини для охолодження

- M09: вимкнення рідини для охолодження

- M06: зміна інструменту

- M30: кінець програми та перезапуск

Читання блоку G-Code

Читання G-Code

Ви бачите короткий фрагмент G-code. Кожен рядок називається блоком.

G00 X0 Y0 Z1.0
G00 Z0.1
G01 Z-0.25 F10.0
G01 X3.0 F15.0
G00 Z1.0

Значення F є швидкістю руху: як швидко інструмент рухається через матеріал, в дюймах на хвилину.

Відступки інструменту

Відступ смуги інструменту та робочі відхилення

Кожен різальний інструмент має різну довжину. 6-дюймовий фрезер виступає далі від валу, ніж 2-дюймовий свердло. Якщо машина не враховує цю різницю, вона буде різати занадто глибоко або недостатньо глибоко.

Цей проблему вирішують за допомогою відступів смуги інструменту. Машиніст вимірює довжину кожного інструменту та вводить її в контролер. Коли програма викликає цей інструмент, машина корегує всі рухи Z, щоб компенсувати різницю.

Помилка відступу смуги інструменту є однією з найпоширеніших причин аварій. Якщо відступ занадто короткий, інструмент занурюється глибше, ніж очікувалося. Якщо він занадто довгий, інструмент різає повітря над робочою поверхнею.

Робочі відхилення (G54, G55, G56 тощо) вказують машині, де знаходиться робоча поверхня на столі. Машиніст може налаштувати кілька деталей з різними робочими відхиленнями та виконувати їх послідовно без повторного нульового відхилення.

Різальні інструменти

Різальні інструменти та їх завдання

CNC-машина є ефективною лише завдяки інструменту в її валу. Різні операції вимагають різних інструментів.

Фрезери: Найбагатогранніший мийний інструмент. Вони різать знизу та боків. Плоский фрезер залишає плоску поверхню. Фрезер з кулястою верхівкою залишає округлу поверхню, використовується для 3D контурного різання. Фрезери випускаються з 2-, 3- та 4-лопатевими дизайнами: більше лопатей означає гладкішу обробку, але вимагає швидших швидкостей передач, щоб забезпечити правильний заряд чипів.

Дрелі: Для роблення отворів. Крапкові дрелі починають отвор з точним центром. Виривні дрелі розширюють отвор до глибини. Різальні дрелі слідують, щоб привести отвор до точної діаметра з гладким полишенням.

Вставки: Замінні верхівки, які заповнюють держак інструменту. Часто зустрічаються на токарних верстатах та фрезерних верстатах. Коли обрізна кромка зношена, ви індексуєте її (поворот до нової кромки) або замінюєте лише вставку, а не весь інструмент. Це економить значні кошти у виробництві.

Матеріали інструментів: Більшість інструментів зрізання є або високосиром'янистим сталі (HSS), або карбідом. Карбід є твердішим та може працювати на значно вищих швидкостях, але він крихкий та дорожчий. Емалі та діамантовані інструменти існують для спеціалізованих високошвидкісних застосувань.

Швидкості та Паси

Швидкості та Паси: Основне Обчислення

Швидкість (RPM) - це швидкість обертання шпинделя. Пас (IPM: дюйми на хвилину) - це швидкість руху інструменту через матеріал. Правильне визначення цих параметрів - це різниця між хорошим розрізанням та зламаним інструментом.

Початковим пунктом є поверхневий швидкість (SFM: поверхневі фути на хвилину), який залежить від матеріалу, який обрізається, та матеріалу інструменту. Алюміній з карбідним інструментом може працювати на 800 SFM. М'яка сталь з карбідним може працювати на 400 SFM. Нержавіюча сталь може бути 250 SFM.

RPM обчислюється від SFM та діаметра інструменту:

RPM = (SFM x 3.82) / Діаметр Інструменту

Навантаження відсічки - це товщина матеріалу, яку видаляє кожен зуб за обертання. Це основний параметр зрізання. Навантаження відсічки нижче, ніж необхідно, означає, що інструмент тереться, а не зрізується, генеруючи тепло та прискорюючи зношування. Навантаження відсічки вище, ніж необхідно, надмірно завантажує інструмент та може його зламати.

Швидкість паса обчислюється від навантаження відсічки:

Пас (IPM) = RPM x Кількість Зубів x Навантаження відсічки

Це початкові дані. Машиніст регулює на основі того, що вони чують, бачать та вимірюють. Добре зрізаний матеріал має гладкий звук. Погане зрізання кричить, дратує або викликає дрожування верстата.

Допуски та ОДТ

Допуски: Скільки Вам потрібно бути точним?

Ні одна деталь не виготовляється з досконалою розміром. кожна розмір на малюнку має допуск: допустимий діапазон відхилення.

Розмір може читатися як 2.500 +/- 0.005 дюймів. Це означає, що фактична деталь може бути від 2.495 до 2.505 дюймів і все ще пройти перевірку. Цей допуск плюс або мінус п'ять тисячних, також називається 'п'ять thou'.

Більш строгі допуски коштують більше. Деталь, яка відповідає плюс або мінус 0.0005 дюймів (половина thou), вимагає кращих машин, гостріших інструментів, менш швидких живлення, контролерів температури та більш уважної перевірки. Робота фрезерувальника - це досягнення допуску, а не переслідування досконалості за межами того, що малюнок вимагає.

ОДТ (Геометрична Розмірна та Точна Технологія) перевищує просте плюс/мінус. Вона контролює геометрію характеристик:

- Рівність: Як рівна поверхня? Рівність 0.001 означає, що вся поверхня повинна вмістити між двома паралельними площинами на відстані 0.001 дюймів.

- Концентриcity: Як добре дві циліндричні характеристики ділити одну осі вісімки?

- Правдиве Положення: Скільки відстані отвору від того, де малюнок каже, що він повинен бути?

ОДТ є своєю мовою з своїми символами. Навчання займає час, але кожному фрезерувальнику потрібно принаймні базові знання.

Вимірювання та перевірка

![Інструменти Вимірювання: лінійник, мікрометр, CMM, вушко-запір]

Вимірюйте, що ви зробили

Ви не зможете досягти допуску, якщо не зможете вимірювати його.

Лінійники: вимірюють внутрішні діаметри, зовнішні діаметри, глибини та кроки. Цифровий лінійник читає до 0.0005 дюймів. Достатньо для допусків плюс або мінус 0.005 і більшого.

Мікрометри: більш точні, ніж лінійники. Зовнішній мікрометр читає до 0.0001 дюймів. Використовується, коли допуски становлять плюс або мінус 0.001 або більш строгі. Мікрометри вимірюють одну річ добре: вам потрібно різні типи для зовнішніх розмірів, внутрішніх отворів та глибин.

CMM (Координатно-вищукова машина): Комп'ютерно-керована проба, яка торкається точок на деталі та створює 3D карту вимірювання. CMM може перевірити складні вимоги GD&T, які не можуть бути перевірені рукою. Це дорогі машини, але стандартні в аерокосмічній та медичній виробництві.

Пинці та блоки шаблонів: Досконало обточені до точних розмірів. Використовуються для перевірки діаметрів отворів (пинці для проходження/відхилення) та калібрування інших інструментів. Сетка блоків шаблонів, які точні до мільйонних часток дюйма, коштує тисяч гривень.

Доріжки кар'єри в NC обробці

Доріжки кар'єри в NC обробці

Обробка на NC пропонує кілька напрямків кар'єри з різними поєднаннями практичної роботи та технічного планування.

Оператор NC: керує машинами. Вмонтовує матеріал, встановлює інструмент, запускає програми, контролює різання та інспектує готові деталі. Посада входного рівня, але хороший оператор, який розуміє процес, має свою вартість у карбіду. Середня зарплата становить від 40 000 до 50 000 доларів, більше в аерокосмічній та медичній галузі.

Технік налаштування NC: займається складною частиною: фіксацією, калібруванням інструментів, перевіркою першої частини та налаштуванням нового завдання. Після того, як технік налаштування має процес, оператори тримають його працюючим. Техніки налаштування заробляють від 50 000 до 65 000 доларів.

Програміст NC: пише G-код, часто використовуючи CAM (комп'ютерно-опіряне проектування) програмне забезпечення, яке генерує маршрути інструментів з 3D моделей. Програмісти вирішують стратегії різання, вибір інструментів та послідовність обробки. їм потрібно сильне розуміння як програмного забезпечення, так і фізичного процесу різання. Ранг заробітної плати становить від 55 000 до 80 000 доларів.

Інженер-виробник: Планує весь виробничий процес: які машини, порядок дій, фікси, які контрольні випробування. Вони розв'язують проблеми виробництва та оптимізують за коштовами та якістю. Як правило, вимагає ступеня або глибокого досвіду. $65,000-$95,000.

Сертифікація NIMS: Національний інститут металопроцесівних навичок пропонує галузеві визнання кваліфікації в області ЧПУ-верстатів, ЧПУ-обертання та інших спеціалізацій. Сертифікація NIMS свідчить про компетентність для роботодавців та може прискорити кар'єрне зростання.

Багато токарів починають як оператори, отримують сертифікацію NIMS, переходять до налаштування або програмування та нарешті очолюють відділи або відкривають власні ательє. Дорога від оператора до власника ательє добре відома в цьому ремеслі.

Ваша подальша дорога

Поглиблене мислення

Немає єдиної правильної точки входу. Деякі люди починають у програмах спільного навчання в коледжах. Інші проходять в апрінтшинги у виробничих компаніях. Інші вступають до військово-морського флоту та вчаться верстатобудування там. Обов'язковим є практичний час на верстаті.

Що ви запам'ятатите?

Закриття

Ви розглянули наступне сьогодні:

- ЧПУ-верстати використовують комп'ютерний контроль для різання деталей з тисячними точністю, але верстатобудівник все ще робить критичні рішення

- Верстати-різаки різать пласі та складні форми; токарні роблять круглі деталі; ротори обробляють великі м'які матеріали; ЕДМ використовує електричні спалахи для твердого сталі

- G-код - мова ЧПУ: G00 для швидких рухів, G01 для різання, G02/G03 для арок, M-коди для функцій машини

- Скорости та режими обертання обчислюються на основі швидкості поверхні, діаметра інструмента, навантаження на відход, а також кількості ріжучих лопаток

- Допустимі відхилення визначають допустиму варіацію; ДСТ ГН керує геометрією; правильний інструмент вимірювання повинен бути більш точним, ніж допустимість відхилення

- Кар'єрні траси від оператора до інженера з виробництва, з сертифікацією NIMS як галузевим акредитацією

Фрезерування на ЦПП - це професія, де важливими є математика, вирішення проблем та практичні навички. Машини стають більш здатними до виконання завдань кожен рік, але все ще потребують людей, які розуміють фізику різання металів.