Geavanceerde CNC Verspaningstechnieken: Meerassig, hogesnelheids- en lasersnijden | Precisiefabricage

Ontdek de nieuwste CNC-bewerkingstechnieken met meerassige, hogesnelheids- en lasertechnieken. Ontdek hoe geavanceerde bewerkingsmethoden de precisie, efficiëntie en ontwerpflexibiliteit verbeteren voor complexe componenten in de ruimtevaart, de medische sector, de auto-industrie en nog veel meer. Ontdek de voordelen van de integratie van CAD/CAM voor geoptimaliseerde productieprocessen.

Geavanceerde CNC-bewerkingstechnieken voor complexe geometrieën verkennen

Het artikel bespreekt een aantal zaken met betrekking tot CNC-bewerkingstechnieken, en het eerste deel is Inleiding tot CNC-verspaning, waarin het onderwerp van het werk wordt gedefinieerd, namelijk computergestuurde numerieke besturing, en waarin de ontwikkeling van de eerste drie assen naar verdere niveaus wordt besproken. Daarna volgt Geavanceerde Verspaningstechnieken, waarin meerassige bewerkingen worden besproken. CNC-bewerking en zeer nauwkeurige CNC-methoden en CNC-uitgangen op maat.

De basisconcepten van meerassige systemen worden uitgelegd, gevolgd door een bespreking van de verschillen tussen de drieassige en de vijfassige bewerking en de voordelen zoals hoge geometrische complexiteit en vermindering van het aantal instellingen. Het hoofdstuk "CNC-technologieën met hoge precisie" richt zich op meerassig bewerken, vijfassig bewerken en hogesnelheidsbewerking en legt de nadruk op precisie en productiecontrole.

In het segment oplossingen voor CNC-bewerkingstechnieken op maat wordt gekeken naar stansvormen en -gereedschappen, lasersnijden, waterstraalsnijden en plasmasnijden; er wordt uitgelegd hoe al deze benaderingen voldoen aan specifieke productievereisten. Dit document gaat ook in op CAD/CAM-integratie, waarbij gekeken wordt naar de plicht van geautomatiseerde numeriek bestuurde software, CAM-integratie, CAE-analyse en ontwerpmaatregelen en hoe deze hulpmiddelen de productieprocedure vergemakkelijken.

Tot slot wordt in de conclusie het algemene effect van de hogere NVGE-technieken op de productie gecorreleerd en wordt een sectie met veelgestelde vragen gepresenteerd, waarin voornamelijk vragen over de materialen, ontwerpen en voordelen van het toepassen van de CNC-bewerkingstechnieken in de industrieën aan bod komen.

Geavanceerde bewerkingstechnieken

Naast de drie-assige CNC bewerkingstechnieken zijn er benaderingen die de grenzen van het ontwerp verder verleggen. Meerassig bewerken gaat verder dan vormen door gebruik te maken van beide roterende gereedschapsbewegingen.Vijfassig bewerken biedt de mogelijkheid om zijden van een object in één enkele opstelling te bewerken.Hoge snelheid CNC-bewerkingsonderdelen op maat Efficiënt materiaal verwijderen met precisie.Lasersnijden creëert vormen met behulp van lichtstralen.Waterstraalsnijden produceert ook onderdelen met behulp van waterstralen.Deze methoden combineren fabricageprocessen.

Vandaag de dag maakt de productie gebruik van machines met Computer Numerical Control, die verbeterde niveaus van productie op maat en nauwkeurigheid bieden. Vooral tijdens de productontwikkeling wordt hun nauwkeurigheid ook een belangrijk kenmerk, omdat dit de vereisten voor specifieke fabricage genereert. Dit leidt tot een aantal problemen in het kader van conventionele CNC drie-assige bewerkingstechnieken voor onderdelen en componenten, vooral als het gaat om het gebruik van complexe, niet-standaard geometrische configuraties en krappe tolerantievereisten.

Maar later zijn dergelijke onvoorspelbare beperkingen aan het licht gekomen en zijn er talloze nieuwe technologieën beschikbaar om ze op te lossen. De hier besproken CNC-bewerkingsprocessen omvatten meerassige, hogesnelheids- en laserbewerkingen voor de constructie van complexe stukken. De juiste toepassing van deze methoden vereist een maximale ontwerpvrijheid en tegelijkertijd een hoge mate van efficiëntie. Er is nog steeds veel vraag naar gespecialiseerde CNC bewerkingstechnieken in de industrie, omdat de behoefte aan het ontwerp van prototypes en in massa geproduceerde, gemakkelijk toe te passen universele componenten, zeer nauwkeurig is.

Wat is CNC verspanen?

CNC (computergestuurde numerieke besturing) is een techniek om een product te maken met behulp van een computer die bewerkingsmachines kan besturen om opdrachten te geven die nuttig zijn bij het snijproces en het maken van andere onderdelen uit een grondstof. Vroeger was de toekomst van CNC-bewerking drie lineaire assen en XY toegepast om eenvoudige kubusvormige langwerpige bloktypes van onderdelen te produceren.

Maar tegenwoordig maken nieuwe methodes dankzij roterende extra assen productie met meerdere zijden en meer gecompliceerde en gedetailleerde vormen van de vereiste geometrie mogelijk. CNC bewerkingstechnieken bieden nauwkeurigheid, consistentie en veelzijdigheid omdat de aanvoersnelheid, de snedediepte en de positie waar het gereedschap geplaatst moet worden allemaal met getallen geregeld kunnen worden.

Hieronder vindt u de verschillende voordelen die verbonden zijn aan de toepassing van geavanceerde

CNC-technieken:

Het is een feit dat er veel voordelen te behalen zijn door gebruik te maken van moderne CNC bewerkingstechnieken, van frezen tot draaien, en te ontdekken hoe deze de precisie, snelheid en efficiëntie in de productie verbeteren ten opzichte van traditionele technieken. Hoogwaardige CNC bewerkingstechnieken bieden betere mogelijkheden om complexe onderdelen te vervaardigen, verder met verbeterde precisie. Hierdoor voldoet het aan nog hogere standaardeisen in sectoren als de lucht- en ruimtevaart en de medische sector.

Meerzijdige bewerking biedt ook ontwerpflexibiliteit die ook de productie in meerdere stappen verbetert. De kosten en de tijd die nodig zijn voor het instellen zijn lager omdat er maar één keer hoeft te worden ingesteld en de tijd die nodig is voor het verwijderen van het materiaal is korter. Door de methoden van deze kunst toe te passen worden producten vrijgegeven via geometrieën die voorheen niet denkbaar waren.

Meerassige CNC-bewerking

Wat is meerassig verspanen?
Meerassig bewerken houdt in dat er andere roterende assen zijn dan de conventionele drie lineaire assen van X-, Y- en Z-bewegingen. De mogelijkheid van lineaire en roterende bewegingen van het snijgereedschap in een enkele bewerking creëert voordelen van deze technologie, omdat het mogelijk is om gecompliceerde geometrische vormen uit te voeren die veel tijd en veel bewerkingen in een enkele bewerking vergen.

3-assen vs. 5-assig verspanen
CNC bewerkingstechnieken met 3 onderassen bieden orthogonale lineaire aanvoerbewegingen in X-, y- en z-richting. 5-assige CNC-bewerkingsdiensten vergroot het gereedschap in twee extra roterende assen; deze extra roterende assen staan bekend als de "A" en "B" as. Het gegeven gereedschap of werkstuk kan nu gedraaid worden zodat de rechterkant of de bovenkant of de onderkant of elke andere kant na elkaar in één positie gebruikt kan worden. Dit verhoogt de flexibiliteit van het ontwerpproces en levert een hoge efficiëntie op. Dit optimaliseert de ontwerpruimte en verhoogt de efficiëntie in het proces.

Voordelen van meerassig verspanen

Complexe geometrieën
Meerassig bewerken maakt het voor de machinist mogelijk om zowel ondersnijdingen als binnengebieden voor complexe 3D-vormen te bereiken.

Verminderde opstellingen
Door volledige toegang tot alle oppervlakken te hebben, wordt herpositionering overbodig en worden de productiecycli verkort. Complexe onderdelen hoeven veel minder vaak opnieuw te worden gespannen.

Hogere nauwkeurigheid
Vergeleken met conventionele CNC-bewerkingstechnieken waarbij het werkstuk tussen de verschillende bewerkingen verplaatst wordt, zijn er bij meerassige bewerkingen minder positiewisselingen nodig, waardoor het aantal fouten tot een minimum beperkt blijft. Enkele voordelen van het LCM-proces zijn: Er zijn nauwere toleranties mogelijk wanneer het proces wordt uitgevoerd op complexe geometrieën.

Toepassing in de auto-industrie
Ingewikkelde transmissieonderdelen, motorblokken met complexe poortconfiguraties en ophangingsarmen met gebogen contouren profiteren allemaal van de ontwerpvrijheid en vereenvoudigde instellingen van meerassige bewerking voor veeleisende toepassingen in de auto-industrie.

CNC-technieken met hoge precisie

Geater machinale bewerking
De CNC-bewerkingstechnieken van Geater zijn gericht op strenge toleranties en bereiken nauwkeurigheden binnen microns met behulp van geoptimaliseerde bewerkingsmachines en snijstrategieën.

5-assig CNC verspanen
Zoals hierboven vermeld, kan men met 5-assige bewegingen complexe snedes binnen en buiten het werkstuk met grotere nauwkeurigheid in één enkele opstelling uitvoeren.

Verspanen met hoge snelheid
Door het gebruik van hoge spindelsnelheden en snelle gereedschapssnelheden bereiken CNC-bewerkingstechnieken met hoge snelheid kortere cyclustijden en een vergelijkbare oppervlakteafwerking.

Voordelen van uiterst nauwkeurige technieken

Snellere productie
Het materiaal erodeert sneller, waardoor de tijd van de fabrikant wordt verkort omdat er minder tijd nodig is voor het verwijderen van materiaal.

Verbeterde levensduur van gereedschap
De gecoate gereedschappen en de geoptimaliseerde snelheden/voedingen zorgen ervoor dat het gereedschap veel langer meegaat en voordat het in een stadium komt waarin het geslepen/vervangen moet worden.

Verwerking van fijne details
Verbeterde microgeometrische ontwerpen kunnen worden vervaardigd dankzij het fijnere proces voor miniatuurcomponenten met fijne toleranties.

Toepassing voor medische apparatuur
Gereedschappen, implantaten en protheses worden bijna altijd nagemaakt met toleranties op microniveau die vereist zijn voor biocompatibiliteit via gemakkelijk verkrijgbare CNC-bewerkingstechnieken met hoge precisie. Zeer gecompliceerde gewrichtsimplantaten kunnen worden gemaakt en aangepast aan de anatomie van een individuele patiënt.

CNC-oplossingen op maat

Stempelmatrijzen en Gereedschap
Bij stansvormen worden zeer ingewikkelde meerassige bewerkingen onder computerbesturing uitgevoerd om identieke gestanste onderdelen uit plaatmetaal te stansen.

Lasersnijden
CNC-verspaningstechnieken met behulp van laser stellen ingenieurs in staat om controle te hebben over de geometrie van het onderdeel en hun lay-out omvat vormen. Coherente hoge-intensiteitslaser ablateert een breed scala aan materialen voor toepassingen in de ruimtevaart, de medische sector, de auto-industrie en vergelijkbare industrieën.

Waterstraalsnijden
Waterjets gebruiken een abrasieve stroom onder hoge druk om te snijden zonder een laag warmtegevoelige zone achter te laten, zelfs bij thermisch gevoelige materialen. Waterstraalsnijmachines zorgen voor het op hoge snelheid snijden van metaalcomposieten en stenen bij het fabriceren van specifieke delen van het materiaal.

Plasmasnijden
Door een geïoniseerd gas op te wekken in snijruimtes die geprogrammeerd kunnen worden, snijden CNC-bewerkingstechnieken plasmasnijders elektrisch geleidende materialen, variërend van zacht staal tot aluminiumlegeringen.

Voordelen van aangepaste technieken
Klantenoplossingen verhogen niet alleen de efficiëntie en ontwerpflexibiliteit, maar genereren ook op bestelling gemaakte gespecialiseerde onderdelen. Aangezien deze handmatig worden geproduceerd, zijn er veel fouten bij handmatige productie in vergelijking met geautomatiseerde productie.
Ruimtevaarttoepassing
Afzonderlijke of geïsoleerde vliegtuigsecties en onderdelen, inclusief eenmalige vliegtuigstructuren en standaard terugkerende fabricage- en productieonderdelen, verbeteren de ingewikkelde detaillering en complexe contouren dankzij lasersnijden, terwijl waterjets composiet pantserpanelen op maat maken en plasmasnijden romppanelen. Effectieve oplossingen worden op maat gemaakt om de assemblage tot op de schroefjes uit te voeren.

CAD/CAM-integratie

CNC Software
CAD omvat het maken van onderdelenmodellen in digitale vorm, terwijl CAM CAD-ontwerpen omzet in machine-leesbare code. Samen met CAE maken ze geïntegreerde ontwerp- tot productiepakketten.

CAM-integratie
CAM-programma's passen de gereedschapsbanen aan en garanderen de mogelijkheid om ze te gebruiken. Pre-productie realisaties van gereedschapsbanen controleren processen vóór de productie van onderdelen en wijzen op fouten.

CAE-analyse
Om deze redenen kunnen ingenieurs met CAE bevestigen dat het onderdeelontwerp de ontwerpfunctie kan ondersteunen door Stress/thermische testen uit te voeren zonder prototypes te maken. Ontwerpen kunnen worden geoptimaliseerd.

CNC ontwerpoverwegingen
Er zijn computationele softwaretools die helpen bij Design for Manufacturability, van toleranties tot essentiële CNC-bewerkingstechnieken, van frezen tot draaien, en ontdek hoe ze de precisie, snelheid en efficiëntie bij de productie van geometrische regels verbeteren. Juiste oppervlakken die complex zijn, worden in dit proces verkleind om de CNC-bewerking in automatisering proces.

Bewerkingsparameters
Snijparameters als snelheid, voedingssnelheid, diepte en koelmiddel worden binnen een software gedefinieerd, afhankelijk van de geselecteerde materialen en de werkcapaciteit van de CNC-bewerkingstechnieken.

Voordelen van CAD/CAM-integratie
Volledig gedigitaliseerde processen maken het mogelijk om van de ontwerpfase tot afgewerkte onderdelen te werken. Complex en tijdrovend handmatig coderen en giswerk worden ingewisseld voor kwantitatieve en analytische optimale codegeneratie en simulatiecontrole en -uitvoering voor de eerste succesvolle poging. Alleen een systeemgeïntegreerde engineeringomgeving kan consistente resultaten opleveren.

Conclusie:

Digitale CNC bewerkingstechnieken zijn de afgelopen jaren opgekomen en hebben de flexibiliteit of productienauwkeurigheid enorm veranderd. Terwijl ontwerpers vroeger beperkt waren tot 'prismatische vormen en bewerkingen op beperkte assen, bieden de huidige moderne ontwikkelingen onbeperkte oplossingen met een grotere complexiteit van onderdelen en minuscule toleranties. Van de meerassig scenarioVan verbeterde snelheid en nauwkeurige verspaningsmogelijkheden tot de integratie van lasers en waterstralen, de verspaning blijft zich ontwikkelen.

Samen met geïntegreerde CAD/CAM-oplossingen die de stroom van ontwerp naar productie verbeteren, heeft de huidige productiesector een snellere ontwikkeling en is in staat om op grote schaal te produceren. Met de toenemende eisen op het gebied van ontwerpspecificaties zullen geavanceerdere CNC-bewerkingstechnieken het ontwerpen en produceren van complexe structuren verbeteren. Bevrijdt door digitale technologie, zullen industrieën een uitgebreide reeks gespecialiseerde bewerkingsdiensten inzetten om te voldoen aan zowel de behoefte aan veelzijdigheid voor prototyping als aan standaardisatie voor massaproductie.

FAQs

V: Wat kan er gemaakt worden met geavanceerde CNC-bewerking en welke materialen worden het vaakst gebruikt in het proces?

A: Metalen zijn een van de meest voorkomende, die verkrijgbaar zijn in vele soorten zoals aluminium, staal, titanium en een Inconel-legering die verschillende kenmerken hebben voor verschillende toepassingen. Andere thermoplasten zijn ABS, nylon en PEEK. Nieuwe ontwikkelingen hebben het mogelijk gemaakt om geschiktheid toe te passen op composieten, keramiek en dicht hout/bamboe. De juiste beslissing kan worden genomen op basis van aspecten zoals het gebruik van het onderdeel, de gebruiksomstandigheden en de kosten. Het juiste materiaal verbetert de prestaties van een onderdeel en maximaliseert tegelijkertijd het voordeel van digitale bewerking die elke geometrie mogelijk maakt.

V: Met welke elementen moet u rekening houden als u denkt aan geavanceerde CNC-bewerking?

Antwoord: Enkele belangrijke factoren zijn de reductie van niet-bewerkbare gebieden, de juiste dikte van de wanden en beperkingen van de radius en/of nokgrootte van het te produceren ontwerp. Rechthoekige vlakke krommingen tussen profielen hebben problemen, vandaar fillets. Het is niet nodig om de draden langer te maken dan drie keer de grootte van het gat dat van schroefdraad voorzien moet worden. De huidige gatenschalen vergemakkelijken de constructie. Door CAM-software te gebruiken voor het simuleren van onderdeelprogramma's wordt de kans op complicaties vóór de productie verkleind. Daarom is het effectief om bij dergelijke ontwerpen met nauwe toleranties nauw samen te werken met machinisten om het productieniveau zonder conflicten te halen.

V: Welke sectoren hebben het meest geprofiteerd van de geavanceerde CNC-technologieën?

A: In de lucht- en ruimtevaart worden eerst ingewikkelde onderdelen voor straalvliegtuigen en ruimtevaartuigen gefreesd op basis van CAD CAM-gegevens. Andere onderdelen die naar het menselijk lichaam gaan, krijgen CNC bewerkingstechnieken nauwkeurigheid. De auto-industrie gebruikt meerassig frezen bij de productie van snelle motoronderdelen. Machines in de optische functie krijgen complexe lenshouders van de krachtige 5 assen. Elektronica gebruikt hogesnelheidsfrezen voor kleine en repetitieve circuits in de apparaten. Architectuur schittert met metalen patronen zoals lasersnijden voor duurzame gevels en sneeuwblazers krijgen ergonomische inlaatvoeringen door Multi-Plant samenwerking met waterstralen. In alle industrieën zorgen geavanceerde processen voor abstracte doorbraken.