Kompletny przewodnik po obrabianych częściach i komponentach:

Części obrabiane są wszędzie i łatwo zrozumieć, dlaczego: CNC Obróbka jest odpowiednia dla szeregu metali i tworzyw sztucznych, a części obrabiane można szybko i niedrogie, bez wymaganego oprzyrządowania.

Dzięki 3ERP możesz uzyskać obrabiane części i prototypy po uczciwych cenach z krótkimi czasami realizacji, a my mamy doświadczenie w pracy z klientami z różnych sektorów. Ale dlaczego miałbyś wybrać części obrabiane w porównaniu z formami lub częściami drukowanymi 3D? Czasami wybór jest oczywisty, ale czasami trudniej jest zdecydować. A jak faktycznie projektujesz części do obróbki, albo w domu lub zlecone na zewnątrz producentowi?

Ten przewodnik dotyczy podstaw części obrobionych: czym one są, dlaczego firmy ich potrzebują, najlepsze materiały obróbki, typowe tolerancje dla części obrabianych, sposób projektowania części obrabianych i nie tylko.

Jakie są obrabiane części?

Części obrabiane są wszędzie. Od małych metalowych elementów silnika po samoloty, wszelkiego rodzaju części zostały zbudowane przy użyciu procesu obróbki. Ale co dokładnie jest obróbką, a zatem część obrabiana?

Kiedy mówimy o części obrabianych, rozumiemy coś bardziej szczegółowego niż obiekty zbudowane za pomocą maszyn. Rozumiemy konkretnie części wytwarzane przy użyciu maszyn do krojenia, takich jak młyny, tokarki i routery. Wszystkie te maszyny działają na różne sposoby, ale ich fundamentalny cel jest taki sam: za pomocą ostrego narzędzia tnącego odcinają odcinki z bloku materiału znanego jako przedmiot obrabiany.

Nawet w ramach tej definicji obrabiane części można tworzyć na różne sposoby. Proces obróbki może być ręczny, w którym mechanik (wykwalifikowany profesjonalny operator sprzętu obróbki) obsługuje maszynę taką jak młyn do ręcznego przecięcia obrabiania w pożądany kształt. Lub może być cyfrowy, w którym to przypadku zmotoryzowana maszyna CNC automatycznie wycina obrabiane części zgodnie z instrukcjami komputerowymi.

W dzisiejszych czasach najbardziej złożone lub niestandardowe części wykonane są z maszyn CNC, ale mechanicy nadal wykonują ręczne obróbkę do niektórych zadań, ponieważ może być szybsze niż tworzenie cyfrowej konstrukcji i programowanie maszyn cyfrowych.

Części obrabiane mogą być metalem lub plastikiem (czasem także inne materiały), ale należy je wykonać z materiału, który można wyciąć bez drastycznego deformacji.

Czasami części są obrabiane po budowie z innym procesem produkcyjnym. Na przykład odlewane lub uformowane przedmioty mogą zawierać pewne szczegóły lub funkcje obrabiane na późniejszym etapie. Można je opisać jako częściowo obrabiane części lub części po zamykowaniu.

Dlaczego warto używać części obrabianych?

Istnieje wiele powodów, dla których firmy, projektanci produktu, działy badawczo -rozwojowe oraz inni specjaliści mogą korzystać z części obrabianych, a wiele konkretnych zalet części obrabianych opisano w poniższej sekcji.

Krótko mówiąc, części obrabiane mają doskonałą wytrzymałość, ponieważ są zbudowane z solidnych bloków materiału i można je wykonać w szeroką gamę kształtów i grubości. Mogą mieć bardzo szczegółowe funkcje i mogą być wykonane z bardzo szerokiej gamy materiałów. Małe ilości części obrobionych można wykonać szybko, ponieważ nie wymagają one narzędzi, a tolerancje mogą być bardzo ciasne, jeśli prędkości obróbki zostaną zmniejszone.

Firmy mogą również używać części obrabianych, ponieważ obróbka jest wypróbowaną techniką produkcyjną, która jest standardem branżowym od dziesięcioleci. Części obrabiane mogą zatem spełniać standardy i certyfikaty specyficzne dla branży.

Jakie są zalety części obrabianych?

Części obrabiane oferują pewne korzyści, które mogą nie być możliwe, na przykład, na przykład, częściami formowanymi wtryskami lub częściami drukowanymi 3D. Niektóre z kluczowych zalet części obrabianych są wymienione tutaj.

1. Brak MOQ
Jedną z głównych zalet części obrabianych jest możliwość ich zakupu bez minimalnej ilości zamówienia.

W przypadku części uformowanych konieczne jest wytworzenie metalowych narzędzi - proces, który zajmuje dużo czasu i zazwyczaj kosztuje dziesiątki tysięcy dolarów. Części obrabiane są jednak wycięte bezpośrednio z pustego przedmiotu obrabianego, co sprawia, że ​​opłacalne jest zamówienie bardzo małych ilości, a nawet części jednorazowych.

Oczywiście wymaganie bardzo dużej ilości (tworzyw sztucznych) może oznaczać, że formowanie jest lepszą propozycją. Ale obróbka jest praktycznie wyjątkowa w oferowaniu wysokiej jakości części bez MOQ, co czyni ją odpowiednim dla mniejszych firm, małych przebiegów produkcyjnych i prototypowania.

2. Dobre prototypy
Niektóre firmy decydują się na zamówienie prototypów formowanych wtrystycznych, ale zazwyczaj są to tylko duże firmy, które mogą sobie na to pozwolić. Koszt oprzyrządowania może sprawić, że prototypowanie jest drogie.

Części obrabiane są odpowiednie i niedrogie jako prototypy, ponieważ można je sfabrykować jako jednorazowe. Obróbka jest również znacznie szybsza niż formowanie, co oznacza, że ​​działy badawczo -rozwojowe mogą szybko iterować kilka wersji części, a następnie przeprowadzić ją przez testy lub ocenę, zanim przejdzie do produkcji.

Materialna wszechstronność obróbki oznacza również, że firmy mogą na przykład zamówić obrabiane części w kilku różnych stopach metalowych lub kompozytowych tworzyw sztucznych, aby zobaczyć, które działają najlepsze w warunkach testowych.

3. Projektuj wolność
Części obrabiane mogą mieć szeroki zakres kształtów i rozmiarów. Wynika to z faktu, że obróbka CNC nie podlega ekstremalnym ograniczeniom projektu formowania, takich jak cienkie ściany i zwężające się; Części obrabiane mogą być grube i solidne, ale ich funkcje mogą być również w porządku i szczegółowe.

Chociaż części obrabiane mają pewne ograniczenie, na przykład, na przykład sekcje wewnętrzne i głębokie kanały, obróbka nadal stanowi jeden z najbardziej elastycznych procesów produkcyjnych.

Z drugiej strony częściowe części muszą mieć cienkie ściany i ogólnie spełniać bardziej ścisłe kryteria projektowe.

Nawet proces drukowania 3D, ogólnie postrzegany jako jedna z najlepszych technik produkcyjnych pod względem swobody projektowej, ma ograniczenia, takie jak unikanie zwisów. (I szeroko zakrojone struktury wsparcia mogą być potrzebne do bardziej złożonych i rozległych wzorów, które należy usunąć za pomocą kosztownych kroków po przetwarzaniu.

4. Jakość
Części obrabiane można wykonać do bardzo wysokiego standardu. Być może, co ważniejsze, klienci mogą określić tolerancje, które należy spełnić przez mechanik. Oznacza to, że mechanik lub operator maszyny może poświęcić więcej czasu na częściowe części obróbki tolerancji i poszczególne funkcje.

Podczas gdy formy wtryskowe mogą być również wyprodukowane z ciasnymi tolerancjami, każde pojedyncze formowanie nie można utrzymywać tak wysokim standardem. Listwy wytwarzane pod koniec życia pleśni mogą nie mieć definicji wcześniejszych jednostek.

5. Czasy realizacji
Części obrabiane mogą być wytwarzane szybciej niż części wykonane za pomocą innych procesów produkcyjnych, takich jak formowanie.

Wynika to częściowo z braku pracochłonnej oprzyrządowania, ale sam proces produkcji jest również wysoce wydajny: niektóre z szybszych centrów obróbki wyposażonych w liniowe szyny prowadzące mają szybkie stawki około 4000 centymetrów na minutę (chociaż części nie powinny być tak naprawdę nie być części obrabiane przy tych prędkościach).

Jednostopniowy charakter obróbki i prędkość centrów obróbki CNC łączą się, tworząc obrabiane części najszybsze do wykonania (w niskich objętościach), skracając czas realizacji dla krótszego czasu na rynku i praktycznych szybkich prototypowania.

6. Zmiany
Ponieważ części obrabiane CNC są wykonane z cyfrowego pliku CAD, możliwe jest wprowadzenie zmian w tym projekcie cyfrowym aż do momentu wytwarzania.

Jest to przydatne podczas badań i rozwoju i prototypowania, gdy inżynierowie mogą chcieć dokonać ułamkowych regulacji obrabianej części lub utworzyć wiele wersji. Zmniejsza to również możliwość odpadów, ponieważ wadliwe części są mniej prawdopodobne.

Jest to znacząca zaleta dla części obrabianych nad formowanymi częściami: narzędzi nie można łatwo zmienić, a stworzenie nowej formy byłoby ogromne strata pieniędzy, jeśli wymagana jest zmiana w ostatniej chwili.

7. Siła
Części obrabiane są wycinane z solidnych kawałków materiału zwanych pustymi pustymi, które zwykle zostały odrzucone lub wytłaczane. To sprawia, że ​​są bardzo silne w porównaniu do, na przykład części drukowanych 3D, które mogą być znacznie słabsze wzdłuż jednej osi, w której jedna warstwa jest zbudowana na następnej.

Wiele obrobionych części jest również silniejszych niż ich formowane równoważniki, ponieważ częściowe części muszą mieć cienkie ściany i dlatego są ograniczone pod względem wydajności mechanicznej.

8. Wykończenie powierzchni
Części obrabiane unikają problemów z jakością powierzchni związaną z listwami, takimi jak linie przepływu, odrzutowe i błyskawiczne na linii rozbijającej. Przy umiarkowanej ilości przetwarzania po przetwarzaniu części obrabiane można doprowadzić do bardzo wysokiego standardu pod względem wykończenia powierzchni.

Obróbka daje również znacznie lepsze wykończenie powierzchni do drukowania 3D, nawet przed przeprowadzeniem jakiegokolwiek przetwarzania. Drukowanie 3D, zwłaszcza drukowanie FDM, może pozostawić widoczne linie warstw na powierzchni części, którą należy wygładzić poprzez szlifowanie lub obróbkę chemiczną. Części obrabiane nie mają tych linii warstw.

Jak zaprojektować obrabiane części?

Zawsze najlepiej jest wykorzystać projektowanie do produkcji (DFM) Zasady: Projektowanie części opartych na procesie produkcyjnym, który zostanie wykorzystany. Części do obróbki należy zaprojektować inaczej niż, na przykład części do drukowania 3D.

Na szczęście części obrabiane nie są szczególnie trudne do zaprojektowania - tak długo, jak przestrzegane są pewne zasady. Te zasady są przedstawione poniżej.

Podcięcia
Podcięcia są cięciami w przedmiotie, którego nie można wykonać przy użyciu standardowych narzędzi tnących (ponieważ odcinek części go utrudni). Wymagają specjalnych narzędzi tnących-na przykład w kształcie litery T-i specjalnych względy projektowania obróbki.

Ponieważ narzędzia tnące są wytwarzane w standardowych rozmiarach, wymiary podcięcia powinny znajdować się w całej milimetrze, aby dopasować się do narzędzia. (W przypadku standardowych cięć to nie ma znaczenia, ponieważ narzędzie może poruszać się tam iz powrotem w małych przyrostach.)

Szerokość podcięcia może wynosić od 3–40 mm, w zależności od narzędzia tnącego, z głębokością podcięcia do dwukrotności szerokości.

Jeśli można całkowicie uniknąć podcięcia, części obrabiane można wykonać znacznie szybciej i przy mniejszym wysiłku.

Aby dowiedzieć się więcej szczegółów i przypadków, przeczytaj nasz przewodnik na temat obróbki podcięcia.

Grubość ściany
W przeciwieństwie do formowanych części, które deformują, jeśli ściany są zbyt grube, części obrabiane nie mogą poradzić sobie ze szczególnie cienkimi ścianami. Projektanci powinni unikać cienkich ścian lub użyć procesu takiego jak wtrysk, jeśli cienkie ściany są zintegrowane z konstrukcją.

Podczas obróbki grubości ściany powinny wynosić co najmniej 0,8 mm (metal) lub 1,5 mm (plastik).

Występy
Podobnie jak w przypadku cienkich ścian, wysokie wystające odcinki są trudne do maszyny, ponieważ wibracje narzędzia tnącego mogą uszkodzić sekcję lub powodować niższą dokładność.

Wytrzymująca funkcja powinna mieć wysokość nie większą niż czterokrotnie jej szerokość.

Wnęki, dziury i wątki
Podczas projektowania obrobionych części należy pamiętać, że otwory i wnęki zależą od narzędzi tnących.

Wnęki i kieszenie można obrabiać w części do czterokrotnie większej szerokości wnęki. Głębsze wnęki koniecznie skończą z filetami - zaokrąglonymi niż ostrymi krawędziami - ze względu na wymaganą średnicę narzędzia tnącego.

Otwory, które są wykonane z bitów wiertła, powinny również mieć głębokość nie więcej niż czterokrotnie większą szerokość wiertła. A w miarę możliwości średnice otworu powinny odpowiadać standardowym rozmiarom wiertarki.

Gwinty, używane do włączania elementów mocujących, takich jak śruby, nie muszą być głębsze niż trzykrotnie wyższe niż średnica.

Skala
Części obrabiane CNC są ograniczone, ponieważ są wytwarzane w kopercie kompilacji maszyny. Frezowane części powinny mierzyć nie więcej niż 400 x 250 x 150 mm; Części skręcone powinny mierzyć nie więcej niż Ø 500 mm x 1000 mm.

Większe wymiary są możliwe w przypadku większych maszyn, ale należy to omówić z mechanikiem przed wytwarzaniem.

Materiały częściowe
Części obrabiane można wykonać z wielu różnych materiałów, w tym metali i tworzyw sztucznych.

Jednak niektóre materiały są łatwiejsze do maszyny niż inne. Bardzo twarde materiały są trudne do penetracji za pomocą narzędzia tnącego i mogą powodować wibrację narzędzia (w konsekwencji zmniejszając jakość). Bardzo miękkie materiały i materiały o bardzo niskim temperaturze topnienia mogą odkształcić się po kontakcie z narzędziem tnącą.

Najczęstsze materiały do ​​części obrabianych wymieniono poniżej. Inne materiały można również obrobić na żądanie producenta.

Metal: aluminium, stal, stal nierdzewna (17-4, Inconel 625 i 718), magnez, tytan, cynk, mosiądz, brąz, miedź.
Plastik: ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA (akryl), Pagf30, PCGF30, Teflon, DHPE, HDPE, PPS, PEEK. (Mniej powszechne: PA GF50, PPS GF50.)
Wykończenia powierzchni obrabianej części
Części obrabiane można traktować po obróbce, aby zmienić ich teksturę i wygląd powierzchni. Wykończenia mogą być funkcjonalne lub kosmetyczne.

AS-MACHINED: Brak wykończenia powierzchni. Jest to odpowiednie dla wielu wewnętrznych, niekometycznych elementów funkcjonalnych.
Starwione koraliki: Proces wybuchania koralików polega na strzelaniu mediów ściernych w obrabianej części, pozostawiając matowy wygląd. Proces można dostosować, aby zapewnić określony poziom chropowatości. Może nie być odpowiedni do drobnych cech, ponieważ ścięcie koralików usuwa materiał, a zatem wpływa na geometrię obrabianych części.
Anodizowany: Proces pasywacji elektrolitycznej anodowania jest odpowiedni dla aluminiowych części obrabianych, tworząc odporną na zarysowania, kolorową powłokę. Anodyzacja typu II tworzy odporne na korozję wykończenie; Typ III jest grubszy i tworzy odporność na zużycie oprócz odporności na korozję.
Powlekane proszkiem: Podczas procesu powłoki energetycznej sproszkowana farba (w kolorze wyboru projektanta) jest rozpylana na obrabianą część, która jest następnie pieczona w piekarniku. Stwarza to silną, odporną na zużycie i odporną na korozję warstwę, która jest bardziej trwała niż standardowe powłoki malarskie.
Tolerancje części obrabianej
Części obrabiane można wykonać do ścisłych tolerancji, które mogą być konieczne dla krytycznych części mechanicznych, które oddziałują z innymi komponentami. Luźniejsze tolerancje można wybrać dla prototypów i części nie-mechanicznych.

Jakie są zastosowania części obrabianych?

Części obrabiane są używane w praktycznie wszystkich branżach, od lotu po medycynę. Niektóre popularne części codzienne i sektorowo-antostyczne są wymienione poniżej, a następnie aplikacje w określonych branżach.

Wspólne części obrabiane:
Łączniki
Ciała zaworów
Złącze kulowe
Przekładnie
Wały
Obudowy
Wsporniki
Rolki
Aerospace
Machinowalne części lotnicze obejmują prototypowe elementy silnika, panele paliwowe, komponenty zębatkowe i mocowania silnika.

Automobilowy
Części obrabiane samochodem obejmują komponenty testowania funkcji, takie jak oświetlenie, silnik, systemy skrzyni biegów i układu kierowniczego, a także jednorazowe części niestandardowe.

Medyczny
Męczne części tytanu i stali nierdzewnej obejmują implanty, urządzenia medyczne i narzędzia chirurgiczne, takie jak skalpele.

Produkty konsumenckie
Części obrabiane znajdują się w towarach i urządzeniach gospodarstw domowych. Sprzęt sportowy może być również obrabiany CNC, podczas gdy wiele komponentów obrabianych metalowych i plastikowych znajduje się w elektronice użytkowej. Wszystkie elementy takie jak osłonki laptopa, złącza i gniazda mogą być obrabiane.

Jak outsourcować części obrabiane?

Firmy sprzętowe duże i małe często zlecają swoje obróbki CNC potrzebne specjalistom. Nawet w przypadku prototypów często sensowne jest korzystanie z zewnętrznej firmy obróbki CNC przez wewnętrzne rozwiązanie, ze względu na przestrzeń fabryczną i umiejętności ludzkie wymagane do obsługi sprzętu obróbki.

Wybór producenta do wykonania obrabianych części może wydawać się zniechęcający, ale skupienie się na następujących czynnikach i praktykach może ułatwić.

Certyfikaty: W szczególności certyfikaty ISO są dobrymi wytycznymi do identyfikacji kompetentnych firm zajmujących się obróbką, chociaż nie będą poinformować o zakresie umiejętności firmy.
Słowo ustne: Porozmawiaj z innymi firmami sprzętowymi, które umówiły się na producentów w regionie i dowiedz się, że ich doświadczenia outsourcingowe części.
Informacje o popycie: Po nawiązaniu kontaktu z firmą zadaj pytania, dopóki nie będziesz zadowolony, że wiedzą, jak wykonać swój projekt. Jeśli nie mogą udzielić ci jasnej odpowiedzi, prawdopodobnie nie są odpowiednim partnerem do outsourcingu.
Odwiedź fabryki: jeśli to w ogóle możliwe, odwiedź potencjalnego partnera outsourcingu, aby zobaczyć, jak one maszyny. W niektórych przypadkach może być możliwe zatrudnienie agenta produkcyjnego w celu zorganizowania wizyt w wielu miejscach w danym regionie.
RFQS: Wyślij zapytanie ofertowe do kilku krótkich firm obróbki, aby dowiedzieć się, kto może zaoferować najlepszą cenę.
Jeśli chodzi o zorganizowanie produkcji części obrabianych z zewnątrz, pomocne może być obserwowanie następujących wskazówek.

Postępuj zgodnie z wytycznymi DFM: Upewnij się, że Twój cyfrowy projekt części jest zgodny z wytycznymi obróbki: bez cienkich ścian, otwory o ograniczonej głębokości itp.
Użyj uniwersalnych standardów: Prześlij kompletny rysunek techniczny z plikami cyfrowymi, aby usunąć dwuznaczność i użyj uniwersalnych standardów, aby uniknąć nieporozumień.
NDA: Podpisz umowę o nieujawnianiu informacji podczas outsourcingu części obrabianych. To prawnie uniemożliwia producentowi ujawnienie lub ponowne wykorzystanie twoich projektów.
Współczynnik w czasach wysyłki: Outsourcingowe części trwają dłużej niż części wewnętrzne, więc weź udział w czasach wysyłki, jeśli pracuje nad ciasnymi terminami.
Przygotuj się na płatność: w przypadku zamówień po raz pierwszy producenci prawdopodobnie będą wymagać płatności z góry, choć możesz być w stanie zamówić kredyt za kolejne zamówienia.