Firma Honscn zajmuje się profesjonalnymi usługami obróbki skrawaniem CNC od 2003 roku.
Precyzyjnie frezowane, toczone i wielozadaniowe elementy metalowe do zastosowań w lotnictwie i kosmonautyce prezentowane na stanowisku kontrolnym przed zaawansowaną komórką obrabiarek CNC w Shenzhen w Chinach
Wybór pomiędzyFrezowanie CNC,Toczenie CNC, IWielozadaniowość tokarsko-frezarskajest określana przez geometrię części, symetrię obrotową, wymagania dotyczące tolerancji i wielkość produkcji:
1.Frezowanie CNC (przedmiot obrabiany nieruchomy, narzędzie obracane):Najlepszy dlaczęści pryzmatyczne, blokowe, nieosiowosymetryczne(obudowy elektroniczne, rozdzielacze hydrauliczne, wsporniki, płyty formujące). Frezowanie 3- i 5-osiowe umożliwia obróbkę złożonych konturów powierzchni 3D, głębokich kieszeni i płaskich powierzchni z tolerancjami do ±0,010 mm (±0,0004"). Jednak frezowanie czopów walcowych jest wolniejsze i zapewnia gorszą okrągłość w porównaniu z toczeniem.
2.Toczenie CNC (obrabiany przedmiot obraca się, narzędzie jest nieruchome):Najlepszy dlaczęści cylindryczne, obrotowe, osiowosymetryczne(precyzyjne wały, sworznie, tuleje, elementy złączne, okucia). Ponieważ jednoostrzowe narzędzie tnące tnie metal w sposób ciągły, podczas gdy obrabiany przedmiot obraca się z prędkością do 6000 obr./min, toczenie zapewnia niezrównaną okrągłość (≤0,003 mm / 0,0001"), doskonałą współosiowość i wysoką gładkość powierzchni (Ra od 0,4 µm do 0,8 µm) przy najniższym koszcie godzinowym maszyny.
3.Wielozadaniowość tokarsko-frezarska (obrabiany przedmiot i narzędzie obracają się w wielu wrzecionach):Najlepszy dlazłożone komponenty hybrydoweWymagające zarówno toczenia obrotowego, jak i frezowania pozaosiowego (szpule cieczy w przemyśle lotniczym, śruby kostne, mimośrodowe wałki rozrządu, obudowy stawów robotycznych). Łącząc wrzeciono tokarskie o wysokim momencie obrotowym (oś C), napędzane głowice rewolwerowe z narzędziami obrotowymi, przegubową głowicę frezarską w osi B oraz zsynchronizowane podwrzeciono, tokarko-frezarki wykonują całą część w jednym ustawieniu –„Zrobione w jednym”paradygmat produkcyjny. Całkowicie eliminuje to konieczność ręcznego ponownego mocowania części, pozwala uniknąć błędów w ułożeniu punktów odniesienia (koncentryczność zachowana w zakresie ±0,005 mm / ±0,0002 cala) i skraca całkowity czas produkcji o 40% do 70%.
W HONSCN Precision w Shenzhen w Chinach nasze ponad 20-letnie doświadczenie w produkcji pokazuje, żeobróbka hybrydowej części na oddzielnych tokarkach i frezarkach zwiększa całkowity koszt jednostkowy o 35% do 50% i trzykrotnie zwiększa ryzyko złomu, w porównaniu do uruchomienia go na nowoczesnym, wielofunkcyjnym centrum tokarsko-frezarskim.
Aby wybrać najbardziej opłacalną metodę produkcji, inżynierowie zajmujący się projektowaniem mechanicznym muszą zrozumieć podstawowe różnice fizyczne i kinematyczne pomiędzy trzema konfiguracjami obrabiarek:
Podczas frezowania CNC, wsad surowcowy jest bezpiecznie mocowany w imadle mechanicznym, uchwycie próżniowym lub nastawniku na stole maszyny. Obrabiany przedmiot pozostaje nieruchomy względem układu współrzędnych, podczas gdy cylindryczne narzędzie skrawające (frez trzpieniowy, frez czołowy, frez kulisty) obraca się z dużą prędkością (od 6000 do 24 000 obr./min) wzdłuż osi wrzeciona (oś Z).
Szybkoobrotowy frez czołowy z węglika spiekanego aktywnie obrabia precyzyjny blok zaworów hydraulicznych pryzmatycznych z aluminium 6061-T6 w pionowym centrum obróbczym CNC
W toczeniu CNC zależność kinematyczna jest odwrócona: cylindryczny pręt lub wstępnie przycięty wlewek jest mocowany w precyzyjnym pneumatycznym lub hydraulicznym uchwycie (lub tulei zaciskowej) i obraca się z dużą prędkością wokół głównej osi wrzeciona maszyny (osi Z). Nieruchoma, jednopunktowa płytka z węglika spiekanego jest podawana w obracający się przedmiot obrabiany wzdłuż osi X (kontrola średnicy) i osi Z (kontrola długości).
Stopniowany wał obrotowy ze stali hartowanej 4140 zamocowany w uchwycie 3-szczękowym z napędzanym promieniowo wrzecionem narzędziowym, rowkiem wpustowym i otworem poprzecznym
Wielozadaniowe centra tokarsko-frezarskie (takie jak DMG MORI NTX, Mazak Integrex i Okuma MULTUS) integrują pełne możliwości toczenia i pełnego frezowania 5-osiowego w ramach jednej maszyny.
|
Specyfikacja techniczna |
Standardowe frezowanie CNC (3 do 5 osi) |
Standardowe toczenie CNC (tokarka 2-osiowa) |
Zaawansowane wielozadaniowe toczenie i frezowanie |
|
Ruch przedmiotu obrabianego |
Stacjonarne (zaciskane do stołu/nagrobka) |
Wysoka prędkość obrotowa (500–6000 obr./min) |
Pełny obrót + indeksowanie osi C (0,0001°) |
|
Ruch narzędzia tnącego |
Wysoka prędkość obrotowa (6000–24 000 obr./min) |
Stacjonarna wkładka jednopunktowa |
Stacjonarne płytki tokarskie + narzędzia napędzane prędkością ponad 12 000 obr./min |
|
Główne osie ruchu |
X, Y, Z (liniowe) + A, B, C (stoły obrotowe) |
X (średnica) i Z (długość) |
X, Y, Z, C (wrzeciono główne/pomocnicze) + B (głowica frezarska) |
|
Akcja cięcia |
Przerywane cięcie (cykliczne uderzenia narzędzia) |
Cięcie ciągłe (stałe obciążenie wiórem) |
Bezproblemowa hybryda (ciągła + przerywana) |
|
Najlepsze dopasowanie geometryczne |
Pryzmatyczne, sześcienne, płaskie, 3D o dowolnym kształcie |
Cylindryczny, obrotowy, osiowosymetryczny |
Korpus osiowo-symetryczny ze złożonym frezowaniem poza osią |
|
Typowa okrągłość (OD/ID) |
0,010 mm do 0,025 mm (interpolowane) |
0,002 mm do 0,005 mm (toczone) |
0,003 mm do 0,005 mm (toczone) |
|
Typowe wykończenie powierzchni |
Ra 0,8 µm do 1,6 µm (32–63 µin) |
Ra 0,4 µm do 0,8 µm (16–32 µin) |
Ra 0,4 µm do 0,8 µm (16–32 µin) |
|
Wymagane są dodatkowe konfiguracje |
2 do 4 konfiguracji dla części 6-stronnych |
2 konfiguracje (OP10 przód, OP20 tył) |
1 konfiguracja (przód i tył „Gotowe w jednym”) |
Wybór niewłaściwej architektury obrabiarki skutkuje wydłużeniem czasu cyklu, stosowaniem drogich, niestandardowych przyrządów pomiarowych i obniżeniem dokładności GD&T.
Jeśli podstawowa geometria komponentu jest ograniczona prostokątnymi płaszczyznami, kieszeniami i kołnierzami montażowymi, a mniej niż 20% jej elementów jest walcowych, komponent powinien zostać poddany obróbce CNC.
Jeśli przekrój elementu jest okrągły i można go w całości wytworzyć obracając część wokół nieruchomych narzędzi, umieszczenie go na frezarce CNC jest katastrofą ekonomiczną.
Zawsze, gdy część cylindryczna wymaga wtórnych operacji niecylindrycznych (takich jak wiercenie otworów krzyżowych, frezowanie płaskich powierzchni sześciokątnych, rowków wpustowych, mimośrodowych krzywek lub kątowych portów zaworów), tradycyjne podejście wymaga użycia dwóch oddzielnych maszyn:
W przypadku takiego przepływu pracy, w którym uczestniczą dwie maszyny, ilość odpadów produkcyjnych i wad jakościowych ulega rozmnożeniu.Wielozadaniowość tokarsko-frezarska umożliwia połączenie obu operacji w jeden ciągły cykl.
|
Cecha geometryczna |
Standardowa frezarka CNC |
Standardowa tokarka CNC |
Wielozadaniowość tokarsko-frezarska |
Zalecane najlepsze praktyki |
|
Duże płaskie powierzchnie |
Optymalny |
Trudny (tylko twarzą) |
Doskonały (frez czołowy w osi Y) |
Frezowanie lub toczenie-frezowanie |
|
Toczenie OD/ID o wysokiej precyzji |
Słaby (interpolowany) |
Optymalny |
Optymalny |
Toczenie lub toczenie z frezowaniem |
|
Głębokie prostokątne kieszenie wewnętrzne |
Optymalny |
Niemożliwe |
Doskonały (frez czołowy napędzany) |
Frezowanie lub toczenie-frezowanie |
|
Otwory poprzeczne promieniowe na średnicy zewnętrznej |
Wymaga indeksu czwartej osi |
Niemożliwe (wymagane narzędzie na żywo) |
Optymalny (wiertło napędzane) |
Tokarko-frezarka z osią C |
|
Porty kątowe (kąty złożone) |
Wymaga frezarki 5-osiowej |
Niemożliwe |
Optymalny (obrót osi B) |
Frezarka 5-osiowa lub tokarko-frezarka z osią B |
|
Zewnętrzny sześciokąt / klucz płaski |
Umiarkowany |
Niemożliwe |
Optymalne (frezowanie wielokątne) |
Tokarko-frezarka z osią C |
|
Gwintowane końcówki cylindryczne |
Umiarkowany (frez gwintowy) |
Szybko (pojedynczy punkt) |
Szybko (pojedynczy punkt) |
Toczenie lub toczenie z frezowaniem |
|
Kołki mimośrodowe / profile krzywkowe |
Trudny (powolny) |
Wymaga ręcznego uchwytu 4-szczękowego |
Optymalny (interpolacja biegunowa) |
Wielozadaniowość tokarsko-frezarska |
Wysokiej klasy wielofunkcyjne centrum tokarsko-frezarskie z głowicą frezarską osi B i dwoma zsynchronizowanymi wrzecionami, służące do obróbki złożonych połączeń płynów w przemyśle lotniczym
Oceniając oferty produkcyjne, niedoświadczeni nabywcy często porównują stawki godzinowe za wrzeciona w warsztatach maszynowych:
Na pierwszy rzut oka kupujący mógłby stwierdzić: *„Centrum tokarsko-frezarskie kosztuje dwa razy więcej za godzinę. Pewnie taniej jest obrabiać część na standardowej tokarce, a potem przenieść ją na frezarkę 3-osiową”.*
W rzeczywistej produkcji precyzyjnej,ta logika jest całkowicie fałszywaStawki godzinowe za wrzeciona stanowią jedynie ułamek całkowitych kosztów produkcji. Rzeczywistymi czynnikami kosztowymi są:praca przygotowawcza, amortyzacja osprzętu, czas oczekiwania na realizację prac w toku (WIP) i wskaźniki braków spowodowane błędami ponownego mocowania.
1.Koszty dedykowanego montażu (od 300 do 1200 dolarów):Przesunięcie częściowo toczonej części do frezarki wymaga zastosowania specjalnie wyfrezowanych miękkich szczęk lub bloków indeksujących tuleje zaciskowe, aby utrzymać korpus cylindryczny bez zgniatania lub zarysowywania wykończonych powierzchni.
2.Stos tolerancji transferu danych:Za każdym razem, gdy operator odblokowuje część i mocuje ją ponownie w drugiej maszynie, koncentryczność i prostopadłość między obracaną osią a wyfrezowanymi otworami ulegają pogorszeniu.0,020 mm do 0,050 mm (0,0008" do 0,0020").
3.Czas oczekiwania i czas realizacji zamówienia w fabryce:W ruchliwym warsztacie maszynowym przeniesienie partii z działu tokarek do działu frezarek wiąże się z 3 do 5 dniami przestoju i oczekiwania w kolejce na otwarcie wrzeciona frezarki.
4.Mnożniki złomu:Jeśli w Operacji 10 (toczenie) wskaźnik defektów wynosi 1,5%, a w Operacji 20 (frezowanie) 2,5%, skumulowany poziom odpadów sięga 4,0%. Co gorsza, każdy błąd popełniony w Operacji 20 niszczy wartość już zainwestowaną w Operację 10!
Aby zobrazować rzeczywisty wpływ finansowy, rozważmy rzeczywisty rozdzielacz hydrauliczny do zastosowań lotniczych wyprodukowany w naszym zakładzie w Shenzhen (toczony wał z 6 czopami łożyskowymi, 4 nawierconymi poprzecznie kanałami olejowymi i 2 frezowanymi powierzchniami płaskimi):
|
Współczynnik kosztów |
Tradycyjna trasa dzielona (tokarka + frezarka 4-osiowa) |
Wielozadaniowa trasa tokarsko-frezarska (HONSCN „Zrobione w jednym”) |
Różnica kosztów netto i korzyści |
|
Liczba konfiguracji maszyny |
3 oddzielne konfiguracje (tokarka OP10, OP20 + frezarka OP30) |
1 pojedyncza konfiguracja (wykonana w jednym) |
Eliminuje 2 kompletne konfiguracje maszyny |
|
Inwestycje w niestandardowe oprawy |
650 USD (niestandardowe miękkie szczęki tokarskie + frezowany uchwyt) |
0 zł (standardowy uchwyt hydrauliczny i wrzeciono pomocnicze) |
Oszczędności początkowe na narzędziach wynoszące 650 USD |
|
Czas cyklu obróbki |
Łącznie 16,5 minuty na obu maszynach |
Łącznie 8,2 minuty (nakładanie się dwóch wrzecion) |
50,3% skrócenia czasu cyklu |
|
Praca związana z konfiguracją i programowaniem |
5,5 godziny na dwóch maszynach (275 USD) |
3,5 godziny na tokarko-frezarce (260 USD) |
Oszczędność 15 dolarów na robociźnie |
|
Koszt obróbki wsadowej (250 szt.) |
18,50 USD za sztukę (w sumie 4625 USD) |
12,20 USD za sztukę (łącznie 3050 USD) |
Oszczędność w wysokości 1575 USD (-34%) |
|
Wskaźnik złomu (błędy danych) |
3,2% (8 części odrzuconych z powodu bicia > 0,015 mm) |
0,4% (1 część odrzucona z powodu zużycia narzędzia) |
7 części uratowanych ze złomu (129 USD) |
|
Całkowity czas realizacji zamówienia w fabryce |
12 dni roboczych (tranzyt maszyny + kolejka) |
4 dni robocze (bezpośrednie uruchomienie podajnika prętów) |
O 66% szybsza dostawa |
Trzy precyzyjne metalowe komponenty na ciemnej granitowej płycie kontrolnej porównujące pryzmatyczny blok frezowany, toczony wał stopniowany i hybrydowy komponent tokarsko-frezarski z mikrometrem
Przeprowadź audyt rysunku technicznego swojej części, porównując go z poniższą ostateczną macierzą wyboru producenta:
|
Podstawowe cechy części |
Zalecany proces CNC |
Główny typ obrabiarki |
Kluczowe uzasadnienie operacyjne |
|
Blok pryzmatyczny/sześcienny z płaskimi ścianami, konturami 3D, bez centralnej osi okrągłej |
Frezowanie CNC |
3-osiowy lub 5-osiowy VMC / HMC |
Sztywne mocowanie stołu, wielokieszeniowe, ciężkie frezowanie czołowe |
|
Czysty wał cylindryczny, sworzeń, tuleja lub pierścień ze 100% symetrią obrotową |
Toczenie CNC |
Tokarka CNC 2-osiowa |
Najniższa stawka godzinowa maszyny, najszybszy czas cyklu, Ra < 0,4 µm |
|
Wał toczony z 1 lub 2 prostymi otworami poprzecznymi lub rowkiem wpustowym na średnicy zewnętrznej |
Toczenie CNC z użyciem narzędzi ruchomych |
Centrum tokarskie 3-osiowe lub 4-osiowe (oś C + głowica obrotowa) |
Dodaje możliwość frezowania do tokarki, co eliminuje konieczność drugiej konfiguracji maszyny |
|
Smukła część obrotowa o stosunku długości do średnicy L/D > 8:1 (do 30:1) |
Toczenie CNC typu szwajcarskiego |
Swiss Turn-Mill (przesuwny wrzeciennik z tuleją prowadzącą) |
Brak ugięcia części podczas toczenia; jednoczesna praca wsteczna |
|
Złożony korpus toczony z otworami pod kątem poza osią, frezowanymi kieszeniami i cechami dwustronnymi |
Wielozadaniowość tokarsko-frezarska |
Centrum tokarsko-frezarskie z dwoma wrzecionami i osią B (np. DMG MORI NTX) |
Zrobione w jednymukończenie; eliminuje nakładanie się danych; przekazanie podwrzeciona |
|
Cienkościenny wspornik asymetryczny wymagający kieszeni 5-stronnych i 1 otworu łożyskowego |
Frezowanie CNC 5-osiowe |
Centrum obróbcze 5-osiowe ze stołem uchylnym |
Nierównowaga odśrodkowa zapobiega obracaniu się; zwycięża indeksowanie 5-stronne |
Odpowiedź bezpośrednia:Nie. W toczeniu CNC, przedmiot obrabiany obraca się w sposób ciągły względem nieruchomej, sztywnej płytki jednopunktowej, zapewniając rzeczywiste tolerancje okrągłości od 0,002 mm do 0,005 mm (od 0,0001" do 0,0002") i gładkość powierzchni Ra 0,4 µm (16 µin). Podczas frezowania CNC, otwór cylindryczny musi być generowany poprzez interpolację kołową (jednoczesną koordynację osi X i Y). Ze względu na mikroskopijne luzy w punktach zmiany osi i ugięcie frezu, frezowane otwory zazwyczaj zachowują okrągłość od 0,010 mm do 0,025 mm (od 0,0004" do 0,0010"). W przypadku czopów łożyskowych wymagających okrągłości poniżej dziesięciu mikronów, obowiązkowe jest toczenie lub szlifowanie wtórne.
Odpowiedź bezpośrednia:Tokarka CNC z narzędziami obrotowymi to zasadniczo tokarka z napędzanymi, obrotowymi narzędziami, zamontowanymi w konwencjonalnej głowicy rewolwerowej. Zazwyczaj oferuje indeksowanie wrzeciona w osi C i ograniczoną moc narzędzi obrotowych (od 3 kW do 5 kW), co ogranicza frezowanie do lekkiego wiercenia poprzecznego, gwintowania i rowkowania wpustowego prostopadle lub równolegle do wrzeciona głównego. Natomiast pełnowymiarowe centrum tokarsko-frezarskie posiada niezależne, przegubowe wrzeciono frezarskie o dużej mocy (od 12 kW do 25 kW) w osi B, obracające się w zakresie ±120°, pełen zakres ruchu w osi Y oraz przeciwbieżne wrzeciono pomocnicze. Umożliwia to jednoczesne frezowanie konturowe w 5 osiach, frezowanie czołowe i złożoną obróbkę kątową, a także toczenie z dużą prędkością.
Odpowiedź bezpośrednia:Wielozadaniowość tokarsko-frezarska staje się bardziej ekonomiczna, gdy toczony element wymaga dodatkowych operacji frezowania, które w przeciwnym razie wymagałyby niestandardowego mocowania, oddzielnych ustawień maszyny lub ścisłych tolerancji geometrycznych (bicie lub prostopadłość ≤ 0,020 mm). Chociaż centra tokarsko-frezarskie charakteryzują się wyższymi godzinowymi stawkami wrzeciona (75–110 USD/godz. w porównaniu z 35–50 USD/godz. w przypadku frezarek 3-osiowych), wykonują one część w jednym mocowaniu („Done-in-One”). Eliminuje to koszty dodatkowego mocowania (500–1200 USD), 3–5 dni oczekiwania w kolejce międzywydziałowej, skraca całkowity czas cyklu o 30–50% i redukuje ilość odpadów spowodowanych błędami ponownego mocowania.
Odpowiedź bezpośrednia:Standardowe tokarki CNC mocują obrabiany przedmiot w uchwycie i podpierają przeciwległy koniec konikiem. W przypadku długich, smukłych elementów, gdzie stosunek długości do średnicy (L/D) przekracza 4:1, siły skrawania powodują ugięcie i drgania obrabianego przedmiotu. Maszyny CNC typu szwajcarskiego wykorzystują przesuwny wrzeciennik, który podaje pręt przez precyzyjną tuleję prowadzącą z węglika wolframu. Narzędzie skrawające jest umieszczone w odległości ułamków milimetra od punktu podparcia tulei prowadzącej, co oznacza, że ugięcie jest praktycznie zerowe, niezależnie od całkowitej długości elementu. Dzięki temu maszyny szwajcarskie mogą produkować mikroprecyzyjne sworznie, medyczne śruby kostne i trzpienie o stosunku L/D 20:1 lub większym, z tolerancją ±0,003 mm.
Odpowiedź bezpośrednia:„Done-in-One” to metodologia produkcji opracowana z myślą o obrabiarkach wielozadaniowych, w której wszystkie operacje obróbki – załadunek surowca, toczenie, frezowanie 5-osiowe, wiercenie poprzeczne, gwintowanie, wiercenie głębokich otworów, gratowanie tylnej powierzchni i obróbka końcowa – są wykonywane na jednej maszynie w jednym zautomatyzowanym cyklu. Dzięki synchronizowanemu przenoszeniu przedmiotu obrabianego z wrzeciona głównego na wrzeciono pomocnicze w powietrzu, część opuszcza maszynę całkowicie wykończona i gotowa do kontroli, bez konieczności ingerencji operatora ani dodatkowych ustawień stołu roboczego.
Założona w 2003 roku,HONSCN Precision Parts Co., Ltd.prowadzi najnowocześniejszy zakład produkcyjny OEM w Shenzhen w Chinach, posiadający certyfikatISO 9001:2015Od ponad dwóch dekad nieustannie inwestujemy w zaawansowaną kinematykę obrabiarek, aby zapewnić naszym międzynarodowym klientom zdecydowaną przewagę konkurencyjną w zakresie precyzji, szybkości dostaw i kosztów.
Czy rozważasz, czy Twój kolejny precyzyjny element powinien zostać frezowany, toczony, czy też obrabiany na wielofunkcyjnym centrum tokarsko-frezarskim?
Prześlij swoje pliki CAD 3D (.STEP, .IGES) oraz rysunki techniczne 2D (.PDF) do naszego zespołu inżynierów w Shenzhen. W ciągu 12 do 24 godzin nasi doświadczeni programiści CAM ocenią geometrię, zidentyfikują optymalną kinematykę maszyny i przedstawią szczegółowe zestawienie kosztów produkcji wraz z rzetelnym harmonogramem.
Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów: https://www.HONSCN.com/kontakt
Adres e-mail bezpośredniego inżyniera:vicky@HONSCN.com
Spis treści