Производители полагаются на обработку деталей и компонентов для точных, повторяемых результатов во многих отраслях. Инженеры используют управляемые компьютером машины для резки сырья в точные формы.
В этом руководстве объясняется, что такое обработанные детали, почему инженеры выбирают машинную обработку вместо формовки или 3D-печати и как проектировать детали для бесперебойного изготовления. Вы также найдете рекомендации по материалам, допускам, отделке и стратегиям аутсорсинга.
Что такое обработанные детали?
Обработка относится к процессу удаления ненужного материала из цельного блока, который называется заготовкой. Механик использует такие инструменты, как фрезы, токарные станки, или фрезеры для резки заготовки в окончательную форму. Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) автоматизируют этот процесс резки, следуя цифровым чертежам. Ручная обработка Обработка на станках с ЧПУ по-прежнему остается полезной для простых или срочных разрезов, однако она позволяет обрабатывать сложные геометрические формы с неизменно жесткими допусками.
Обработанные детали могут состоять из металлов, таких как алюминий, сталь или титан, или пластиков, таких как ABS, POM или PEEK. Производители могут выполнять операции по обработке литых или литьевых деталей на вторичном этапе. Таким образом, термин «обработанная деталь» включает как полностью обработанные компоненты, так и постобработанные элементы на формованных изделиях.
Почему стоит выбрать обработанные детали?
Многие инженеры выбирают обработанные детали для прототипов и производства. Обработанные детали обеспечивают прочность материала, гибкость конструкции и быструю оборачиваемость. Прототипирование с использованием обработанных деталей ускоряет разработку продукта, устраняя необходимость в дорогостоящей оснастке. BOYI TECHNOLOGY специализируется на поставке прототипов и небольших партий с короткими сроками выполнения.
Причины выбора обработанных деталей:
- Прочная конструкция из цельных заготовок.
- Минимальный размер заказа не ограничен.
- Контроль допусков для точных характеристик.
- Широкий ассортимент материалов.
- Быстрое производство для Быстрое прототипирование.
Основные преимущества обработанных деталей
Обработанные детали превосходны в областях, где другие процессы сталкиваются с ограничениями. Следующие преимущества подчеркивают сильные стороны обработки по сравнению с литье под давлением и 3D печать:
Таблица: Механическая обработка, 3D-печать и литье под давлением
| Особенность | Обработанные детали | 3D-печатные детали | Литьевые детали |
|---|---|---|---|
| Точность | ±0.01 мм (или меньше) | ±0.1 мм (в зависимости от технологии) | ±0.1–0.2 мм |
| Варианты материалов | Металлы и пластики | В основном пластик, немного металлов | Термопласты, некоторые эластомеры |
| Минимальное количество | 1 часть | 1 часть | Часто 500–1,000 деталей |
| Время Выполнения | Дни в недели | Часы в дни | От недель до месяцев |
| Силы | Высокий (сплошной) | От среднего до низкого (слои) | Средний (зависит от толщины стенки) |
| Ограничения дизайна | Немногочисленны; с поднутрениями и глубокими полостями можно обращаться осторожно | Некоторые; необходимы навесы и опорные конструкции | Много; требуются углы наклона и тонкие стенки |
| Чистота поверхности | Отличное состояние после машинной обработки или постобработки | Видны линии слоев; необходимо сглаживание | Могут иметь линии тока или следы разделения |
| Стоимость прототипа | Низкий (прямо из CAD) | Средний; зависит от материала и постобработки | Очень высокая (необходимы инструменты) |
Основные процессы обработки на станках с ЧПУ
Обработка на станках с ЧПУ включает несколько методов, каждый из которых подходит для определенных форм деталей и требований. Ниже приведена разбивка наиболее широко используемых методов обработки:
| Процесс обработки | Описание | Best For |
|---|---|---|
| Фрезерные | Вращающийся режущий инструмент снимает материал с неподвижной заготовки. | Плоские поверхности, пазы, сложные контуры |
| Токарная обработка с ЧПУ | Заготовка вращается, а неподвижный инструмент ее формует. | Цилиндрические детали, валы, резьбы |
| Бурение | Вращающееся сверло проделывает в материале круглые отверстия. | Точные отверстия разных размеров и глубины |
| Шлифовальные | Абразивный круг шлифует поверхность до точных допусков. | Высокоточная отделка |
| EDM (электроэрозионная обработка) | Использует электрические искры для разрушения материала. | Твердые материалы, ограниченное пространство |
| Лазерная резка | Лазерный луч плавит или испаряет материал для резки. | Тонкие листы, пластик, сложные формы |
| Протяжные | Многозубчатый инструмент удаляет материал за один проход. | Шпоночные пазы, шлицы, сложные внутренние элементы |
| Ультразвуковая обработка | Абразивы и вибрации бережно удаляют материал. | Хрупкие или деликатные материалы |
Общие материалы, используемые при обработке с ЧПУ
Тип выбранного материала влияет на скорость обработки, качество поверхности и производительность конечной детали. Ниже приведен краткий обзор наиболее часто используемых материалов:
Драгоценные металлы
| Материалы | НЕДВИЖИМОСТИ | Приложения |
|---|---|---|
| Алюминий | Легкий, устойчивый к коррозии | Автомобильная, аэрокосмическая, электроника |
| Нержавеющая сталь | Прочный, устойчивый к коррозии | Медицинские инструменты, конструктивные детали |
| Латунь | Хорошая электропроводность | Соединители, клапаны |
| Титан | Высокое соотношение прочности к массе | Аэрокосмическая промышленность, имплантаты |
| Медь | Отличная тепло- и электропроводность | Электроника, теплообменники |
пластики
| Материалы | НЕДВИЖИМОСТИ | Приложения |
|---|---|---|
| ABS | Прочная, легко поддается обработке | Бытовая электроника |
| ПОМ (Дельрин) | Низкий коэффициент трения, износостойкость | Шестерни, подшипники |
| ПК (поликарбонат) | Ударопрочный | Линзы, корпуса |
| PEEK | Высокоэффективный, химически стойкий | Медицинские имплантаты, аэрокосмическая промышленность |
| ПММА (акрил) | Прозрачный, жесткий | Световые покрытия, дисплеи |
Варианты отделки поверхности
После обработки детали могут подвергаться дополнительной обработке для улучшения эстетики или функциональности:
- После обработки: Обеспечивает необработанную отделку, подходящую для внутренних компонентов.
- Дробеструйная обработка: Обеспечивает однородную матовую текстуру; отрегулируйте размер носителя для контроля шероховатости.
- Анодирование (только алюминий): Создает цветные, стойкие к коррозии покрытия (тип II для стандартных, тип III для износостойких).
- Порошковое покрытие: обеспечивает прочное, красочное покрытие, устойчивое к царапинам и коррозии.
- Обшивка: Добавляет слои, такие как никель или хром, для проводимости и износостойкости.
Выбирайте отделку с учетом воздействия окружающей среды, внешнего вида и требований к сборке.
Советы по проектированию обработанных деталей
Проектирование для обработки на станках с ЧПУ (DfM: Design for Manufacturing) помогает минимизировать затраты и повысить технологичность.
Рекомендуемые методы проектирования
Подрезы
Многие детали требуют особенностей, которые стандартные инструменты не могут достичь. Инженеры называют эти области поднутрениями. Т-образные инструменты или специальные фрезы могут достичь этих зон, но они замедляют производство.
Совет по дизайну: По возможности избегайте подрезов. Если подрезы необходимы, задавайте ширину в целых миллиметрах (3–40 мм) и сохраняйте глубину в два раза больше ширины.
Толщина стенки
Тонкие стенки могут деформироваться или ломаться под действием режущих сил. Механическая обработка благоприятствует умеренной толщине.
Совет по дизайну: Толщина металлических стенок должна быть не менее 0.8 мм, а пластиковых — не менее 1.5 мм.
Выступы
Высокие и узкие секции могут вибрировать или деформироваться во время обработки, что приводит к снижению точности.
Совет по дизайну: Ограничьте высоту выступа четырьмя ширинами его основания.
Полости, отверстия и резьба
Стандартные инструменты определяют максимальную глубину и диаметр внутренних элементов.
Совет по дизайну:
- Полости/карманы: глубина ≤ 4× ширина полости.
- Отверстия: глубина ≤ 4 диаметра сверла.
- Резьба: глубина ≤ 3 диаметра резьбы.
Размер части
Каждая Станок с ЧПУ имеет рабочую зону, ограничивающую размер детали.
Совет по дизайну:
- Фрезерование: ≤ 400 × 250 × 150 мм.
- Токарная обработка: ≤ Ø 500 мм × 1000 мм.
Примечание: Для более крупных деталей требуются специализированные станки, и этот вопрос следует обсудить с вашим партнером по обработке.
Стандарты допусков для обработанных деталей
Допуск определяет, насколько элемент может отклоняться от своего номинального размера. BOYI TECHNOLOGY рекомендует следующие стандарты для общих диапазонов размеров.
| Диапазон размеров (мм) | Хорошо (F) | Средний (М) | Грубый (С) | Очень грубый (V) |
|---|---|---|---|---|
| 0.5 < д ≤ 3 | ± 0.05 мм | ± 0.10 мм | ± 0.20 мм | - |
| 3 < д ≤ 6 | ± 0.05 мм | ± 0.10 мм | ± 0.30 мм | ± 0.50 мм |
| 6 < д ≤ 30 | ± 0.10 мм | ± 0.20 мм | ± 0.50 мм | ± 1.00 мм |
| 30 < д ≤ 120 | ± 0.15 мм | ± 0.30 мм | ± 0.80 мм | ± 1.50 мм |
| 120 < д ≤ 400 | ± 0.20 мм | ± 0.50 мм | ± 1.20 мм | ± 2.50 мм |
| 400 < д ≤ 1,000 | ± 0.30 мм | ± 0.80 мм | ± 2.00 мм | ± 4.00 мм |
| 1,000 < д ≤ 2,000 | ± 0.50 мм | ± 1.20 мм | ± 3.00 мм | ± 6.00 мм |
Более жесткие допуски увеличивают время и стоимость обработки. Инженерам следует выбирать самые свободные допуски, которые все еще соответствуют требованиям сборки.
Краткий обзор рекомендаций по проектированию обработки
В следующей таблице приведены правила проектирования для быстрого ознакомления.
| Особенность | Правило |
|---|---|
| подрезать | Ширина: 3–40 мм; Глубина: ≤ 2× ширины |
| Толщина стенки | Металл ≥ 0.8 мм; Пластик ≥ 1.5 мм |
| Выступ | Высота ≤ 4× ширина |
| Глубина полости | ≤ 4× ширина полости |
| Глубина отверстия | ≤ 4× диаметр отверстия |
| Глубина резьбы | ≤ 3× диаметр резьбы |
| Макс Фрезерование | 400 × × 250 150 мм |
| Макс. Поворот | Ø 500 мм × 1000 мм |
Применение обработанных деталей
Обработанные детали поддерживают бесчисленное множество отраслей и функций. В списке ниже перечислены популярные применения в разных секторах.
- Крепления и соединители: Винты, гайки и специальные зажимы.
- Конструкционные кронштейны и корпуса: Корпуса для электроники и механических опор.
- Вращающиеся элементы: Валы, шестерни, ролики для автомобильной и промышленной техники.
- Аэрокосмическая арматура: Монтажные блоки, компоненты топливного коллектора, детали шасси.
- Медицинские приборы: Хирургические инструменты, имплантируемые детали из нержавеющей стали или титана.
- Потребительские товары: Ручки, рукоятки, крепления для камер и спортивный инвентарь.
Аутсорсинг обработанных деталей компании BOYI TECHNOLOGY
БОЙИ ТЕХНОЛОГИИ была основана в 2006 году, нацелена на предоставление готовых решений для обработки на станках с ЧПУ. Мы производим металлические и пластиковые детали для зарубежных клиентов в автомобильной, медицинской, потребительской, электронной промышленности и других отраслях.
BOYI TECHNOLOGY готова удовлетворить ваши потребности в прототипах и мелкосерийном производстве. Свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы обсудить спецификации вашего проекта и получить подробную Расценки на обработку деталей на станках с ЧПУ.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Заключение
Обработанные детали предлагают гибкость, прочность и точность, с которыми могут сравниться лишь немногие другие методы. Инженеры могут проектировать детали, которые соответствуют жестким требованиям, выбирать из множества материалов и получать быстрые обороты без минимальных заказов.
Такие компании, как BOYI TECHNOLOGY, помогают командам быстро выводить продукцию на рынок, работая с прототипами и небольшими партиями. Следуя правилам проектирования и советам по аутсорсингу в этом руководстве, команды могут избежать распространенных ошибок и максимально использовать возможности обработки на станках с ЧПУ.
FAQ
Обработка с ЧПУ использует компьютерное управление движениями режущих инструментов, что обеспечивает более высокую точность, повторяемость и скорость. Ручная обработка предполагает, что оператор направляет инструменты, что медленнее и менее последовательно.
Да. Одним из основных преимуществ обработки на станках с ЧПУ является возможность производить единичные прототипы или небольшие партии без высоких затрат на оснастку.
Предоставляйте чистые модели САПР в стандартных форматах (STEP/IGES), указывайте только необходимые допуски и сотрудничайте с мастерской, которая предлагает услуги по изготовлению прототипов за одну ночь или в кратчайшие сроки.
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
