Frezowanie CNC a toczenie CNC: Jak wybrać właściwy proces dla swojej części

Frezowanie CNC a toczenie CNC: krótki przewodnik decyzyjny

Frezowanie CNC i toczenie CNC to dwa popularne procesy obróbki CNC. Podczas toczenia przedmiot obrabiany obraca się względem narzędzia skrawającego. Natomiast podczas frezowania obracające się narzędzie skrawające usuwa materiał z nieruchomego przedmiotu obrabianego.

Kluczem do wyboru pomiędzy frezowaniem CNC a toczeniem jest dopasowanie procesu obróbki do geometrii, cech i wymagań produkcyjnych danej części.

Poniższa tabela pomoże Ci wybrać właściwy proces dla Twojej części.

Kiedy frezowanie CNC jest lepszym wyborem

Części o złożonych konturach, kieszeniach i cechach wielopłaszczyznowych

W przypadku, gdy element ma geometrię nieobrotową, taką jak kieszenie, stopnie, kontury, wypukłości lub wiele obrobionych powierzchni, lepszym wyborem jest frezowanie CNC. Frezowanie wieloosiowe umożliwia również dostęp do elementów z różnych orientacji (bez konieczności stosowania elementu o zasadniczo cylindrycznym kształcie).

Elementy wymagające wielu otworów, szczelin i frezowanych powierzchni

Frezowanie jest zazwyczaj preferowanym procesem w przypadku części z otworami na śruby, rowkami, kieszeniami, pogłębieniami walcowymi i płaskimi powierzchniami montażowymi, ponieważ można je łatwo zaprogramować z poziomu bazy danych części. Dzięki temu frezowanie jest możliwe w przypadku części z otworami i wieloma powierzchniami, gdzie położenie otworów i relacje między nimi mają istotne znaczenie.

Części o małej i średniej objętości z częstymi zmianami konstrukcyjnymi

Elastyczność frezowania sprawia, że ​​jest to proces odpowiedni do prototypów. Proces ten nadaje się do produkcji kilku partii detali, w których wymiary, kieszenie, układy otworów lub kontury zewnętrzne można modyfikować na późniejszym etapie programu obróbki. Oferujemy usługi frezowania prototypów, części niestandardowych oraz produkcji seryjnej.

Przykłady: wsporniki, obudowy, rozdzielacze i płyty montażowe

Płaska powierzchnia, przecinające się otwory, kieszenie i elementy montażowe to typowe cechy uchwytów, obudów elektronicznych, rozdzielaczy i płyt montażowych. Elementy te są typowymi przykładami Części obrabiane CNC Używane w różnych zastosowaniach. Ich geometria lub cechy są zatem bardziej odpowiednie do procesu frezowania niż toczenia.

Kiedy toczenie CNC jest lepszym wyborem

Części obrotowe o spójnych przekrojach poprzecznych

Gdy początkowy kształt jest formowany wokół osi centralnej, oczywistym punktem wyjścia jest proces toczenia. Obrabiany przedmiot jest obracany w celu uzyskania pożądanej geometrii cylindrycznej, co czyni go wydajnym sposobem produkcji wałków, sworzni, tulei, podkładek dystansowych, tulei itp.

Komponenty charakteryzujące się średnicami, otworami i gwintami

Toczenie to bardziej bezpośredni sposób wytwarzania części, których kluczowymi cechami są przede wszystkim otwory, stożki, rowki lub gwinty ustawione w jednej linii z osią części. Elementy cylindryczne i obrotowe to główne zastosowania naszego procesu toczenia.

Produkcja wielkoseryjna, w której czas cyklu i koszty mają znaczenie

W przypadku powtarzających się elementów obrotowych, proces toczenia służy do redukcji niepotrzebnych ruchów skrawania, ponieważ maszyna jest zasadniczo skonfigurowana wokół osi detalu. Ekonomika produkcji zależy od ilości usuwanego materiału. Zależy ona również od oprzyrządowania, konfiguracji, czasu cyklu, kontroli i wielkości partii, a nie tylko od typu maszyny. W przypadku dużych serii elementów cylindrycznych, te czynniki sprawiają, że toczenie jest praktycznym wyborem. Nasze Usługa toczenia CNC przeznaczony jest do precyzyjnej obróbki elementów obrotowych.

Kiedy jeden proces nie wystarczy

Części obrotowe z frezowanymi powierzchniami płaskimi, rowkami wpustowymi i otworami poprzecznymi

Wał można toczyć, aby uzyskać dokładne średnice i kołnierze, a następnie frezować, aby uzyskać płaskie powierzchnie, rowki wpustowe lub otwory poprzeczne. Próba wykonania wszystkich operacji w jednym procesie może skutkować koniecznością dodatkowych ustawień lub utrudnić dostęp do narzędzi.

Elementy wymagające toczenia średnic i frezowania elementów montażowych

Często najpierw można toczyć korpus cylindryczny o precyzyjnych średnicach, a następnie frezować powierzchnie czołowe, otwory na śruby, rowki i inne elementy nieosiowosymetryczne. Ten podział pozwala na wybór procesu najbardziej odpowiedniego do danego elementu w każdej operacji.

Wykorzystanie centrów tokarsko-frezarskich w porównaniu z oddzielnymi operacjami frezowania i toczenia

Centrum tokarsko-frezarskie – centrum tokarskie z narzędziami napędzanymi – wykonuje toczenie, frezowanie z napędem i wiercenie w jednym zamocowaniu. Wykonywanie operacji w jednym mocowaniu minimalizuje zmiany mocowania przedmiotu obrabianego i zachowuje relacje pozycyjne między poszczególnymi elementami. Jednak gdy część ma prosty etap toczenia i tylko kilka drugorzędnych frezowanych elementów, wykonywanie oddzielnych operacji frezowania i toczenia może być bardziej ekonomiczne.

Jak znaleźć równowagę między złożonością, kosztami i czasem realizacji

• W przypadku części takich jak wał toczony z wyfrezowanymi powierzchniami płaskimi, średnica toczona z otworami poprzecznymi, gwinty połączone z rowkami lub korpus cylindryczny z elementami montażowymi , najlepszy proces zależy od sposobu, w jaki te elementy na siebie oddziałują.
• Obróbka tokarsko-frezarska ma sens, gdy kilka operacji można wykonać w jednym ustawieniu , redukując konieczność ponownego pozycjonowania, wyrównywania i obsługi, przy jednoczesnym zachowaniu relacji między krytycznymi cechami.
• Gdy toczenie i frezowanie są stosunkowo proste, wielkość produkcji jest duża lub dostępne są dedykowane maszyny, oddzielne operacje toczenia i frezowania mogą okazać się bardziej ekonomiczne .
• Decyzja powinna uwzględniać wymagania dotyczące konfiguracji, czas obróbki, złożoność funkcji, wielkość produkcji i czas realizacji.

Frezowanie CNC a toczenie CNC w skrócie:

Kluczowe czynniki przy wyborze pomiędzy frezowaniem a toczeniem

Geometria części i cechy dominujące

Najpierw należy określić, jakie czynniki wpływają na sposób produkcji części. Dominująca oś obrotu prowadzi do toczenia, a wiele płaskich powierzchni, kieszeni i nieregularnych konturów – do frezowania. Oba te czynniki mogą być konieczne w przypadku geometrii mieszanej.

Oczekiwana wielkość produkcji i wielkość partii

Ekonomia konfiguracji i czasu cyklu jest związana z wielkością produkcji. W przypadku prototypu bardziej skomplikowana konfiguracja może być nadal dobrym pomysłem, natomiast powtarzalność cyklu staje się coraz ważniejsza wraz ze wzrostem liczby partii.

Tolerancja, wykończenie powierzchni i wymagania funkcjonalne

Tolerancję należy ustawić dla cech funkcjonalnych, a nie stosować jej niepotrzebnie do całego elementu. Rozmiar otworu, współosiowość, położenie otworu, powierzchnie uszczelniające i powierzchnie styku ślizgowego mogą wymagać różnych metod obróbki i kontroli.

Dla porównania, frezowanie CNC zazwyczaj pozwala na uzyskanie ±0,01–0,025 mm, a toczenie CNC – ±0,005–0,013 mm na średnicach. Obie metody sprawdzają się lepiej w przypadku sztywnych konstrukcji i małych detali, a gorzej w przypadku cienkich ścianek lub długich wysięgów – przed wyceną należy sprawdzić możliwości na podstawie rysunku.

Rodzaj materiału i jego wpływ na strategię obróbki

Materiał ma istotny wpływ na następujące czynniki:

• Warunki cięcia
• Wybór narzędzi
• Generowanie ciepła
• Kontrola wiórów i zużycie narzędzi

Czynniki, które mogą powodować utratę dokładności obróbki skrawaniem w miarę upływu czasu, obejmują zużycie narzędzi i efekty termiczne, jak wykazały badania NIST.

Rozważania dotyczące jakości i spójności

Stabilność wymiarowa w operacjach frezowania i toczenia

Na stabilność wymiarową wpływają stan maszyny, sposób mocowania przedmiotu obrabianego, parametry skrawania, zużycie narzędzia, właściwości materiału oraz temperatura. Odkształcenia termiczne mogą powodować błędy obrabiarki, a monitorowanie i kompensacja procesu są niezbędne do precyzyjnej obróbki.

Kontrola bicia, współosiowości i tolerancji położenia

Toczenie wymaga kontroli cech względem osi wrzeciona, podczas gdy frezowanie często zależy od punktów odniesienia i orientacji przedmiotu obrabianego. Zapewnienie prawidłowego mocowania przedmiotu obrabianego, ustawienia narzędzia, sondowania i kontroli pomaga zachować relacje między krytycznymi cechami.

Wymagania dotyczące wykończenia powierzchni dla interfejsów uszczelniających i ślizgowych

Wykończenie powierzchni powinno być określone zgodnie z funkcją. Kontrolowana chropowatość jest wymagana w przypadku powierzchni uszczelniającej, powierzchni nośnej lub powierzchni ślizgowej. Nie jest ona jednak wymagana w przypadku niefunkcjonalnej powierzchni zewnętrznej. Rodzaj powierzchni wymaganej do funkcjonalnego zastosowania powinien zatem być dostosowany do procesu obróbki.

Jak dostawcy zachowują spójność między partiami

Aby zachować spójność między partiami, należy przestrzegać następujących zasad:

• Kontrolowane konfiguracje
• Zweryfikowane narzędzia
• Stabilne parametry cięcia
• Procedury kontroli i udokumentowane warunki procesu

Każde zamówienie przechodzi przez nasze centrum kontroli jakości przed wysyłką.

Jak współpracować z dostawcą CNC w zakresie wyboru procesu

Udostępnianie rysunków, modeli 3D i wymagań funkcjonalnych

Prześlij dostawcy najnowszy rysunek techniczny, model 3D, specyfikację materiałów, tolerancje, wykończenie powierzchni i krytyczne wymiary funkcjonalne. W niektórych przypadkach rysunek może nie być wystarczający do zdefiniowania koncentryczności lub współosiowości części, które są wymagane podczas montażu.

Prośba o zalecenia dotyczące procesu i zestawienia kosztów

Zapytaj dostawcę o następujące kwestie:

• Proponowana kolejność wytwarzania części
• Liczba konfiguracji
• Wymagania dotyczące narzędzi
• Plan inspekcji i istotne czynniki kosztowe

Pozwala to określić, czy odpowiednie będzie frezowanie, toczenie, czy obie te metody.

Ocena prototypów i strategii procesu produkcyjnego

Najbardziej udany projekt prototypu nie zawsze jest najbardziej udanym projektem produkcyjnym. Prototyp może być zaprojektowany tak, aby był elastyczny, podczas gdy seria produkcyjna może być przygotowana z myślą o inwestycji w dedykowane oprzyrządowanie, zoptymalizowane ścieżki narzędzi lub podejście tokarsko-frezarskie w celu zminimalizowania konieczności obsługi.

Rozważanie zmian konstrukcyjnych w celu poprawy możliwości produkcyjnych

Wyeliminuj niepotrzebne ustawienia lub trudno dostępne narzędzia dzięki drobnym zmianom w projekcie. Przykładami mogą być: minimalizacja niepotrzebnie głębokich kieszeni, nierealistycznych tolerancji lub projektowanie otworów lub elementów, do których dostęp jest możliwy za pomocą standardowych narzędzi.

Typowe błędy w wyborze procesu

Wybór procesu na podstawie nawyku, a nie cech części

Domyślne użycie procesu zastosowanego w przypadku poprzedniej, podobnej części często powoduje niepotrzebne operacje. Proces powinien być oparty na geometrii, strukturze odniesienia, tolerancjach i wymaganych cechach.

Nadmierne komplikowanie części, które można by toczyć zamiast frezować

Część cylindryczna nie musi być frezowana. Gdy jej krytyczna geometria składa się głównie ze średnic, otworów, kołnierzy i gwintów, toczenie może być prostszą drogą do obróbki.

Ignorowanie wpływu objętości na ekonomikę procesu

Proces, który jest akceptowalny dla dziesięciu części, może być nieefektywny dla tysięcy. Znaczenie czasu przezbrajania, czasu cyklu, wykorzystania narzędzi i powtarzalności zmienia się wraz z liczbą wyprodukowanych części.

Brak konsultacji z dostawcą na wczesnym etapie fazy projektowania

Oczekiwanie na sfinalizowanie rysunku może utrudnić i zwiększyć koszty naprawy możliwych do uniknięcia problemów produkcyjnych. Wczesne informacje zwrotne od dostawców mogą wskazywać na niedostępne funkcje, zbędne tolerancje, nadmierne wymagania dotyczące ustawień, a nawet na możliwość uproszczenia obróbki.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące frezowania CNC i toczenia CNC

Czy tę samą część można wykonać metodą frezowania i toczenia?

Tak. Toczenie może być używane do tworzenia części cylindrycznych, natomiast części płaskie, rowkowane, otworowe, kieszeniowe i montażowe można formować za pomocą frezowania. Decyzja zależy od tego, który proces najlepiej i najdokładniej odtworzy każdy element.

Który proces jest bardziej opłacalny w przypadku małych partii?

W przypadku małych partii frezowanie jest często praktyczne w przypadku skomplikowanych części. Toczenie może być bardziej ekonomiczne, gdy geometria jest głównie cylindryczna.

Skąd mam wiedzieć, czy moja część wymaga obróbki tokarsko-frezarskiej?

Część może wymagać obróbki tokarsko-frezarskiej, gdy łączy w sobie elementy obrotowe, takie jak średnice lub gwinty, z elementami frezowanymi, takimi jak powierzchnie płaskie, szczeliny lub otwory poprzeczne.

Jakie tolerancje można osiągnąć poprzez frezowanie CNC i toczenie CNC?

Punktem wyjścia jest frezowanie CNC, które zazwyczaj charakteryzuje się zakresem ±0,01–0,025 mm, a toczenie CNC – ±0,005–0,013 mm na średnicach, przy czym wykończenie powierzchni zazwyczaj mieści się w zakresie Ra 0,8–1,6 µm i jest lepiej osiągalne na powierzchniach krytycznych. Rzeczywista odpowiedź zależy od geometrii, materiału i mocowania – należy to potwierdzić na podstawie rysunku podczas wyceny.

Czy HONSCN może połączyć frezowanie i toczenie na jednej części?

Tak. Oferujemy frezowanie CNC, toczenie CNC i obróbkę 5-osiową, a także rutynowo wykonujemy toczone wały z frezowanymi powierzchniami płaskimi, rowkami wpustowymi i otworami poprzecznymi – zarówno w jednym ustawieniu na frezarko-tokarkach, jak i w ramach operacji sekwencyjnych, w zależności od tego, co jest bardziej ekonomiczne przy danym wolumenie.

Który proces jest dla mnie tańszy?

W przypadku geometrii głównie cylindrycznej w ujęciu objętościowym, toczenie zazwyczaj wygrywa; w przypadku geometrii pryzmatycznej, frezowanie. W przypadku części łączących oba te aspekty, odpowiedź zależy od interakcji cech — prześlij nam rysunek, a zalecimy bardziej ekonomiczną metodę i przedstawimy uzasadnienie.

Nie wiesz, jakiego procesu potrzebuje Twoja część? Prześlij rysunek do bezpłatnej analizy DFM — zarekomendujemy proces i wycenimy obie opcje, gdy będzie to trudne.