数控加工指南

数控加工指南

计算机数控(CNC)加工彻底改变了制造业。如今,数控加工遍布各行各业,为速度、精度和公差设定了标准。随着消费者对卓越质量和快速周转时间的需求不断增长,数控加工业也在不断创新,以更快的速度加工几何形状日益复杂的零件。

通过这本数控加工指南,您将掌握基础知识、了解编程并了解未来的期望。

数控加工和装配说明

数控加工是一种由软件和代码控制机器运行的计算机化制造过程。数控加工过程是减法加工,即通过去除工件上的材料来塑造物体,直至达到所需的参数。

设计工程师将复杂的模型输入专用软件,然后软件输出控制数控机床的代码。机床根据程序员在软件中列出的限制条件制造零件。软件会自动生成刀具路径、冷却速度、进给速度和其他各种参数,以便使用设计工程师指定的材料制造零件。

数控机床的编码语言称为 G 代码。创建机加工零件包括渲染计算机辅助设计(CAD)并将其转换到计算机辅助制造(CAM)软件中。然后,CAM 软件为数控机床转换刀具路径。输入程序后,操作员要进行试运行,以发现并纠正任何错误。

该工艺适用于各种材料,包括金属、塑料、木材、复合材料、玻璃和泡沫。每个零件都需要特定的计算机程序,以确保严格的公差、加工速度、刀具寿命、表面光洁度等。

数控加工为何重要?

数控加工给制造业带来了革命性的变化,使企业能够生产重复性极高的部件。它减少了人为错误,提高了盈利能力,并提升了质量。数控加工的诸多优势包括

  • 降低成本:数控机床可降低生产成本、减少能源成本、提高可扩展性并最大限度地减少材料浪费。
  • 提高效率:数控机床缩短了生产时间,提高了产品质量,改善了整体制造效果,消除了瓶颈。
  • 最大限度地减少浪费:由于数控加工软件非常精确,因此加工过程中的废料极少。
  • 简化装配:数控加工的部件更易于组装。由于每个部件都是精确制造的,因此部件之间的配合就像在计算机上一样--符合美国机械工程师协会(ASME)Y14.5尺寸和公差标准。装配过程也比手动选项快得多。

数控加工操作类型

数控加工过程由多个计算机驱动的加工操作组成,包括多个机械加工过程。最常见的数控机床包括

数控铣削和钻孔

数控铣床移动旋转的多点切削工具来去除工件上的材料。在此过程中,通常需要将工件逆向送入切削工具,迫使工件紧贴固定特征,以获得更小的尺寸。各种铣床具有不同的功能,包括铰刀、面铣刀和丝锥。基本的数控铣床有一个三轴系统,不过最新的机床可以容纳多个附加轴。

钻孔使用多点钻头在工件上钻出圆柱形孔。虽然它们主要是通过垂直于工件表面的平面送入钻头来工作,但使用专门的机器配置也可以进行角度钻孔操作。这些机器非常适合在固定螺钉的材料上钻孔,在汽车零件和电子产品等装配应用中也很常见。

数控车床

许多数控机床通过围绕主轴旋转工件材料来运行。车床切削工具可以精确而快速地去除工件上的材料。数控车床是生产复杂设计的理想选择。现代数控机床通常将铣床和车床合二为一。

车削加工使用切削工具加工旋转的工件。车床移动切削工具,在表面做减法,直到达到所需的直径。该工艺可加工出具有内部和外部特征的圆柱形零件。

数控机床指南:数控机床的关键部件

数控机床非常复杂,由许多部件组成,共同实现制造所需的严格公差。它们由许多关键部件组成,其中最重要的是 其中 包括

数控主轴

数控主轴

主轴是数控机床的支柱。它由位于机床旋转轴中心的一根轴组成,可提供成功加工所需的扭矩、速度和控制。根据任务和应用的不同,机床可以有一个或多个主轴。许多不同类型的主轴可用于各种应用,包括金属、石材和木材切割。

输入设备

输入设备允许操作员将数控程序装入机床。输入设备因操作而异,但一些标准输入设备包括

  • 键盘:键盘是操作员将程序载入机器的工具,使他们能够直接输入 G 代码命令。
  • 存储设备: 存储设备可使操作员将程序从一台机器传输到另一台机器。USB 闪存驱动器是标准选项,因为它们可以重写。
  • 无线设备:如果操作员通过本地网络从另一台计算机下载程序,也可以通过无线通信输入命令。以太网连接已成为在计算机和机床之间传输零件程序的最实用选择。

机器控制单元(MCU)

输入设备提供代码,MCU 结合硬件和软件读取代码并将其转化为指令。然后,它将这些指令传送给刀具驱动器,使其能够执行相关的加工操作。MCU 充当解释器,将编码坐标转换为机床运动,并解释来自反馈传感器的信息。

机床

机床是与工件相互作用的任何工具。根据数控机床的类型,机床有多种形式,但切削工具最为常见。车床使用静止的工具,工件旋转进行切割。铣床则相反,将旋转刀具移动到材料上。+4轴数控机床更为复杂,可移动工件和刀具,以实现更精细的加工。

驱动系统

机床的驱动系统由电机组成,这些电机可使机床沿不同轴线移动。伺服电机、滚珠丝杠和线性导轨的组合可控制数控机床的运动并保持其精确性。

反馈系统

成功的数控加工需要完全的准确性和精确度。反馈系统是一种控制措施,可验证和调整机床的运动,检查驱动系统的精度和准确性。

显示单元

显示单元可让操作员深入了解每台机器,显示他们如何与各种机器功能进行交互的重要信息。它们还提供有关机器当前运行状态的信息。

数控加工的进步与未来趋势

现代机床注重速度和精度,以满足消费者不断变化的需求。随着数控机床帮助制造商生产出更高质量的产品并提高工作流程效率,供应商将继续突破界限。人工智能(AI)的兴起有可能进一步改变数控加工。

在最基本的层面上,人工智能算法可以提出预测性维护建议,从而提高精度、加快生产时间并节约成本。在此基础上,人工智能有可能找出更好的工具路径,从而缩短加工时间并提高质量。这些进步都有助于实现更可持续的生产环境。

人工智能的集成提供了更加智能、适应性更强的加工解决方案。大数据分析可应用于生产数据,识别生产变量与缺陷之间的相关性,并在质量问题发生之前进行预测。早期检测为先进的预测性维护策略铺平了道路。同样,这些工艺改进对制造业的可持续发展具有积极意义。数控加工将继续发展,以减少其影响。未来可能会有更节能的机器、环保材料和全面的回收计划,以减少浪费。

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