CNC车削
数控车削是一种计算机程序控制的减材制造工艺，其中固定的机床从旋转的工件上去除材料，去除方向可以是内径或外径。该工艺通常在数控车床上完成，数控车床可以是卧式或立式。
CNC车削加工流程始于创建CAD模型，然后将CAD设计转换为CNC机床可识别的格式，准备CNC车床，最后进行CNC车削加工。
车削专用操作，如车削、端面加工和开槽，以及内部加工操作，如铰孔和钻孔，都可以在数控车床上完成。
面对种类繁多的数控车床、原材料、设计考量以及众多供应商，这个过程可能会让人感到困惑。本文旨在帮助您消除所有疑惑，为即将开展的项目做好准备。
让我们来详细了解一下数控车削究竟是什么。
什么是数控车削？
计算机数控 (CNC) 车削是一种减材制造方法，通常在数控车床上进行，其特点是使用单点切削刀具从旋转的工件上系统地去除材料。
数控车削图示
它是一种数控加工方法，因为加工过程由计算机代码控制。 CNC车削主要用于生产圆柱形零件，但通过调整工艺，也可以生产复杂的零件，例如定制螺纹轮廓、偏心轴、曲轴和内花键。
CNC车削的历史
数控车削的历史可以追溯到几千年前，确切地说是公元前1300年的古埃及。这项技术在不同的时代都得到了长足的发展，包括古希腊时期、古罗马时期以及后来的中世纪。
在数控技术出现之前，经历了文艺复兴和前工业时代的进步、工业革命，以及随后的自动化浪潮，这些都极大地推动了汽车和航空航天工业的发展。
20 世纪中叶，CNC 加工和 CNC 车削成为中心技术，其特点是计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助制造 (CAM)。
CNC车削的基本原理是什么？
数控车削 普罗林科技 车削加工的特点是单点车刀与工件之间进行可控的相互作用。无论是在车床上还是在车削中心上，车削加工过程都很大程度上由计算机控制。
CNC车削可以概括为以下基本步骤：CAD建模、CAM和G代码步骤、CNC车床的设置、执行CNC车削操作以及后处理活动。
第一步：计算机辅助设计（CAD）
数控车削数字设计
CAD软件用于生成所需零件的详细数字设计图。该模型可以通过使用矢量切割路径描绘图像或通过图像自动转换来生成。
步骤二：计算机辅助制造（CAM）
数控车削的第二步是使用计算机辅助制造（CAM）软件，根据CAD模型创建指令和刀具路径。CAD模型文件到机器可读文件的转换借助了诸如初始图形交换规范（IGES）和产品数据交换标准（STEP）等工具。
第 3 步：机器设置
数控车床的设置是指在加工过程开始前做好所有准备工作。数控车床服务商的工作重点包括工件夹具、切削刀具、刀塔、数控程序微调以及加工过程中的安全要求。
步骤 4：数控车削步骤
一切准备就绪后，就可以启动车削程序，让刀具和其他相关部件开始工作。启动过程包括接通电源、启动控制器以及从控制器加载数控程序。
第5步：后处理
由于数控车削零件通常需要精加工，因此熟悉后处理步骤也至关重要。数控车削的典型后处理包括热处理、化学处理和机械加工。
你可以参考 常见问题 本节将详细介绍如何启动您的数控车削项目。
数控车削的关键设计考虑因素
CNC车削服务供应商在设计CNC车削方案以及执行上述步骤之前，会考虑以下几点。;
- 工具访问
- 零件的壁厚
- 表面光洁度要求
- 材料可加工性
- 零件的长径比
什么是 CNC 编程？
数控编程是一种编码系统，它生成指令集，供机床制造零件。数控机床利用这些指令，按照详细的蓝图加工各种复杂程度的零件。
对于数控系统，代码分为 G 代码和 M 代码，分别用于刀具位置和材料控制以及刀具旋转和机器功能。 CNC编程可以是手动的、CAM的或对话式的。
- 手动数控编程 手动加工是最早采用的方法，难度远高于其他方法。操作人员必须了解机器的运行规律。这种方法最适合加工简单的零件。
- CAM数控编程 – 一种根据CAD设计生成程序的软件。这种类型的软件可以实现加工自动化。
- 对话式 CNC 编程 这是最先进、最简单的数控编程类型。虽然不需要G代码，但零件的复杂度也较低。
对话式编程
数控车削的主要参数
数控车削的主要参数有主轴转速、切削速度、进给速度、切削深度、刀具直径和刀具长度。 下表列出了这些数控车削参数的更多详细信息：
| 数控车削参数 | 信息 |
| 主轴转速，𝑛 | 工件旋转速度，通常以每分钟转数 (rpm) 表示。 |
| 切削速度，𝑉𝑐 | 工件表面与切削刀具之间的相对速度 |
| 进料速率，𝑓𝑛 | 切削刀具相对于工件旋转一周的位移量，单位为毫米/转 (mm/r)。 |
| 切削深度，𝑎𝑝 | 每次走刀径向去除工件材料量，单位为毫米（mm）。 |
| 切削刀具的长度和直径 | 这些是影响切削刀具精度、准确度和表面光洁度的关键尺寸。 |
这些参数对精度和准确度的影响
主轴转速、进给速度和切削深度直接影响加工精度。加工人员应仔细平衡这些因素，以获得最佳加工效果。 例如，较慢的进给速度可以获得极佳的表面光洁度，但去除的材料较少，这可能会增加加工时间。
什么是数控车削加工？
数控车削加工是指在数控（计算机数控）车床或数控车床上进行的任何机械加工。工件可以是任何可加工材料，通常为圆柱形，并且必须符合机床的尺寸要求。 工件被牢固地固定并快速旋转，固定的切削刀具则去除材料。数控车削加工的常见零件包括衬套、接头和轴。
数控车削操作类型
数控车削加工选项包括镗孔、钻孔、切槽、滚花、端面加工和车削。滚花加工中采用多种技术，包括锥度车削和轮廓车削。这些加工操作可分为车削专用（外加工）和车削专用（内加工）。
数控车削操作的类型
转向特定（外部）操作
外车削加工是对工件外表面进行的加工。它包括切槽、切断、端面加工、车削和硬车削，以下将对此进行讨论。
开槽
在开槽加工中，使用锋利的切削刀具在旋转的工件上沿长度方向的特定截面进行加工，直到形成空腔或凹槽。
临别的
当开槽操作完成直至切削贯穿工件直径，例如工件一端脱落时，该操作称为切断。机械师使用切断将成品部分与剩余坯料分离。
面对
此工序可在工件端部形成一个平面。该平面垂直于工件的纵轴。
谈到
车削是指使用固定的单点车刀从工件表面去除材料的加工操作。车削的例子包括： CNC 阶梯车削倒角车削、轮廓车削和 锥度车削.
硬车削
硬车削是指对硬度范围为 58 至 70 HRC 的材料进行上述车削加工。用于硬车削的数控车床必须足够坚固，能够承受产生的巨大切削力。
非特定操作（内部）
非特定数控车削加工包括钻孔、镗孔、滚花、铰孔和攻丝。其详细信息如下：
CNC钻孔
钻孔是在工件上加工出圆形孔的过程。钻头或工件都可以旋转。
CNC镗孔
镗孔操作通常在钻孔之后进行，因为它需要从工件内径去除材料。其目的是扩大已形成的孔。
滚花
滚花工艺在工件表面形成带纹路的波峰和波谷，以增强美观性和摩擦力。加工过程中，工件缓慢旋转，滚花轮压在工件表面，从而将纹路转移到工件上。
扩孔
这种数控车削操作用于扩大和打磨工件上已钻好的孔。它使用一种称为铰刀的工具来完成，该工具的设计旨在帮助实现孔的质量和尺寸精度。
穿线
数控车削还可以通过预设循环在轴上加工螺旋螺纹。操作人员需要指定重要的螺纹加工参数，例如长度、偏移量和尺寸。
数控车床的类型
数控车床主要分为四大类：立式数控车床、卧式数控车床、立式数控车削中心和卧式数控车削中心。这些机床的区别在于其安装方向和加工能力。
立式数控车床
立式数控车床专为加工大型工件而设计，能够提供稳固的支撑，避免水平车床常见的下垂风险。这种数控车床在机械加工车间中用途广泛，因为它还可以执行数控铣削加工。 主轴箱和卡盘位于一端，尾架位于另一端。特殊的可移动支架用于支撑切削刀具。
立式数控车床
立式数控车床的优势
- 适用于大型、重型工件
- 重力作用下的自然木屑排出
- 占用空间相对较小
- 非常适合加工圆盘形零件
立式数控车床的局限性
- 不适用于较长部件
- 需要更大的屋顶或天花板空间
- 装载重型工件具有挑战性
卧式数控车床
卧式数控车床采用的是左右加工方式，而非立式数控车床的上下加工方式。市场上卧式车床和立式车床都有不同的规格和尺寸。
卧式数控车床的优势
- 由于采用侧向放电，芯片管理变得容易。
- 可采用多种夹具和夹紧机构
- 零件装卸更方便
卧式数控车床的局限性
- 可能无法容纳大直径工件
- 需要更大的占地面积
- 如果芯片管理不善，芯片很容易堆积。
立式数控车削中心
立式车削中心类似于立式数控车床，但具有额外的功能。 数控车床技术这些功能包括铣削、攻丝、钻孔和自动换刀装置（ATC）。 垂直放置方式借助重力，能够提高工件的稳定性。这种设置可以降低对夹紧力的要求。
立式数控车削中心的优势
- 刚性足够，可以支撑大直径工件
- 高维度精度
- 与水平版本相比，设置复杂度更低
- 双转塔设计，缩短循环时间
- 重力式切屑去除能力
立式数控车削中心的局限性
- 投资成本相对较高
- 通常需要使用桥式起重机，这会增加资本投资。
- 刀具路径策略与卧式数控车削中心不同——可能需要重新培训。
卧式数控车削中心
卧式数控车削中心的特点是主轴轴线水平放置。它设计用于执行多种车削和铣削操作。卧式车削中心比立式车削中心更常见，不仅因为其用途广泛，还因为这种类型的机床可以加工大多数直径的工件。
卧式数控车削中心
卧式数控车削中心的优势
- 具有卓越的多轴加工能力，包括动力刀具和Y轴铣削。
- 结合了偏心铣削和钻孔等传统车削工艺。
- 辅助主轴功能最大限度地减少了零件设置的手动操作需求。
- 通常情况下，对二次操作的需求极少，甚至不需要。
卧式数控车削中心的局限性
- 高资金投入
- 编程复杂
- 高维护要求
- 动力刀具和专用刀具的需求量很大，需要大量资金投入。
立即尝试 Prolean！
数控车床的组成部分
每台数控车床的基本组成部分包括数控控制器、控制面板、底座和立柱、进给机构以及工作台。其他组成部分还包括主轴、刀库和切削刀具。
数控车床零件
主轴箱和尾架
主轴箱和尾架彼此相对。主轴箱内包含机床的传动系统、主轴和驱动电机。 尾架横跨在主轴箱上，用于定位长工件并沿床身移动。
工具转塔
这种定位机构可容纳多个刀具，并在车削操作过程中将刀具置于正确的位置。
夹头和夹头
卡盘是一种工件夹持装置，而筒夹是一种精密夹紧装置。形状不规则的工件用四爪卡盘夹持，而形状规则的工件用三爪卡盘夹持。
车床
车床床身是数控车床的主要结构支撑。它刚性强，直线度高，并具有最大限度减少振动的能力。
马车
车床滑架是承载切削刀具并在车床床身上移动的系统。其主要部件包括刀塔、鞍座和横向滑板。
CNC控制器
数控控制器负责处理数控车床的功能和运动。换句话说，它是机器的大脑。该组件代替人工进行加工，因为它执行通过各种代码输入到机器的指令。
控制面板
该组件是操作员控制机器各项功能（例如输入数控程序）的工具。它包括键盘、显示屏、按钮和开关。
底座和柱子
底座和立柱支撑着数控机床的其他部件。这些部件设计坚固，能够吸收加工振动。通常使用环氧花岗岩来增强这些部件的减振性能。
进给机构
每台数控车床都配备进给机构，这是一种控制纵向、垂直和横向运动的机电系统。该机构的关键部件是电机，电机与控制器相连。
主轴
主轴内装有卡盘，用于在车削加工过程中夹持工件。主轴由机床主电机驱动。主轴的转速由G代码决定，G代码由控制器转换执行。
换刀器
数控车床上的自动换刀装置在加工过程中携带并提供不同类型的切削刀具。它对于必须一次完成的加工操作非常方便。
切割用具
切削刀具负责实际的车削加工，是整个系统的关键部件。正如下一节所示，车削刀具有多种类型，每种刀具都针对特定的加工操作和不同的材料类型而设计。
数控车床的安全性
安全的数控车削措施包括以下几点：;
- 操作人员应始终佩戴个人防护装备
- 固定工件
- 穿着合适的衣服——紧身衣
- 穿着工业靴
- 监控数控车削过程
- 定期检查和维护机器
数控车削刀具类型
应用于以下不同数控车削刀具类型的 CNC车削服务 大致可以分为粗车刀具和精车刀具。
粗车刀
这些数控车削加工刀具专为快速去除材料而设计。它们在精加工车削刀具之前使用。
精加工车削刀具
精车刀具用于达到零件最终的尺寸精度和表面质量要求。 这两种刀具的主要区别在于它们的切削深度，粗车刀的切削深度比精车刀更深。您可以在[此处插入链接]阅读更多关于这一概念的内容。 数控加工切削深度指南.
除了上述总体分类之外，本文前面讨论的各种操作还有专门的刀具设计。事实上，这些刀具大多以其各自的车削操作命名。
该工具还可以呈现不同的形状，如下图所示。
不同形状的车削刀具
下表列出了其中一些工具：
| 数控车削刀具类型 | 描述 |
| 镗刀 | 一种用于扩大和精修现有孔的工具 |
| 切槽刀具 | 用于切割沟槽或凹槽的窄型工具 |
| 滚花工具 | 一种在工件上压印图案以形成纹理表面的工具 |
| 分型工具 | 用于将成品零件与原材料分离的窄型工具 |
| 螺纹工具 | 用于切割内螺纹和外螺纹的工具 |
| 车削工具 | 用于一般车削加工的单点切削刀具 |
数控车削材料选项
数控车削的优势之一在于其用途广泛，因为它可以加工金属、塑料、木材和复合材料。这是一项至关重要的特性，因为大多数现代工业环境中的零件都包含多种材料。
金属数控车削
正如您所料，CNC车削零件通常由金属制成，可选材料包括：
铜数控车削
塑料数控车削
塑料数控车削
塑料还可以通过数控车削加工成耐化学腐蚀、经久耐用且轻便的零件。最常见的数控车削塑料类型包括：
- 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）
- 聚碳酸酯(PC)
- 丙烯酸树脂，或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
- 尼龙 (PA)
- 聚乙烯（PE）
- 聚醚醚酮 (PEEK)
- 聚丙烯（PP）
木工数控车削
木材数控车削
数控木工车削也是一种流行的加工方式，为家具行业提供木制零件。木工车削的材料选择包括橡木、樱桃木、红木、胡桃木和枫木。
复合材料数控车削
复合材料除了可以进行数控铣削、数控雕刻和数控钻孔之外，还可以进行数控车削。是的，这种材料在数控加工过程中需要特别注意，尤其要防止出现分层问题。 只要工件支撑正确、切削速度合适、刀具锋利，复合材料的数控车削就能取得非常好的效果。
数控车削的不同应用
CNC车削具有非常精确、用途广泛和可重复性好的特点，因此车削应用遍及航空航天、汽车、电子、能源和医疗等行业。
航空航天工业
该关键行业所需的精密数控车削零件包括接头和涡轮叶片。一流的数控加工服务商能够使用最先进的设备，利用钛合金、铝合金和其他高强度重量比材料，生产安全可靠的精密数控车削零件。
航空航天轴
汽车行业
数控车削是汽车行业广泛应用的一种制造方法。它能够以极高的精度生产传动轴、悬架杆和其他零部件。该行业的数控车削加工供应商可以证明，这种方法对于零部件的质量、精度和耐用性至关重要。
传动轴
电子行业
该行业的制造商安全地使用精密数控车削设备来制造圆柱形零件，例如连接器、紧固件和销钉。
能源工业
能源行业需要轴、转子和其他圆柱形零件。这些零件都可以通过数控车削轻松制造。该方法可以加工该行业所需的所有可加工材料，从不锈钢到铝合金。
能源行业的数控车削
医疗行业
CNC车削用于生产医疗行业的圆柱形零件，例如外科螺钉、牙科植入物、离心机轴和轮椅轴。
CNC车削的优点
数控车削具有以下优点；
- 软件和自动化最大限度地减少了人为错误
- 用途广泛——可适应不同的设计和尺寸
- 交货时间更短
- 高品质零件
- 可靠地生产安全、精密的数控车削零件
工业传动轴
数控车削的局限性
数控车削的局限性及推荐解决方案如下：
- 数控车床的设置成本高 – 整合订单并与数控加工服务提供商合作
- 它可能不适用于较大的工件。 – 从拥有大容量机床/车床的供应商处采购，并考虑其他技术。
- 材料浪费 坚持材料优化策略
- 咔嗒声或振动 使用高质量的夹具和工具
- 表面光洁度差 清晰地传达最终要求
- 刀具磨损 – 使用预防措施和优质工具
CNC铣削和CNC车削有什么区别？
数控车削与铣削
数控铣削和数控车削的主要区别在于刀具动力学和工件特性。以下概述了数控铣削和数控车削之间的这些及其他区别。
| 特性 | 数控车削 | 数控铣床 |
| 切割工具 | 固定式单切削刀具 | 旋转式多点切削刀具，例如立铣刀和面铣刀 |
| 工件移动 | 工件旋转 | 工件是静止的。 |
| 零件复杂度 | 对称的圆柱形部件 | 复杂的几何形状，例如口袋和三维形状 |
| 轴的数量 | 通常情况下，会使用 X 轴和 Z 轴，但在动力刀具加工中会使用额外的轴。 | 通常情况下是 X、Y 和 Z 轴，但在高级设计中可以使用更多轴。 |
立即尝试 Prolean！
数控车削的替代方案
在进行比较的同时，也必须提及其他制造方法，例如瑞士型车床加工、手工车削、3D 打印原型和铸造。
瑞士机械加工 – 该技术采用导向衬套，支持多轴同步操作，并最大限度地减少小直径零件的挠度，公差可达±0.0001″。
瑞士机器
手动车削 – 由于该设备没有自动化功能，因此适合小批量或定制零件制造。
3D打印原型 – 适用于快速制作复杂零件原型，无需高额投资。然而，3D打印的表面光洁度和尺寸精度不如数控车削。
选角 铸造工艺虽然交货周期可能较长，精度也可能较低，但它可以大批量生产复杂的零件。
了解更多:
选择合适的数控车削服务
了解了数控车削的方方面面之后，现在或许是时候考虑选择最佳的数控车削服务提供商了。以下几点可以帮助您找到最合适的数控车削服务合作伙伴。
- 选择一家拥有 ISO 9001 及其他认证的供应商。
- 确保供应商具备必要的物料能力
- 确定公司的最小订货量（MOQ）
- 询问质量检验流程
- 考虑经济和环境因素（详见下文）
数控车削的经济和环境考量
最后，决定如何处理数控车削服务或零件需要考虑几个经济和环境因素。
以下是关于这两个要素需要考虑的一些要点：
经济/成本考量
- 数控车床的投资成本差异很大。
- 零件单价取决于原材料和加工时间
- 设置和工具成本很重要
- 大批量生产可节省成本
环境考虑因素
- 最好的数控车削服务供应商会进行切屑回收和冷却液回收。
- 现代数控车床比老式机器更节能。
- 有ISO 14001——环境管理体系
0条评论