Què és el fresat CNC?

Què és el fresat CNC?

El fresat CNC, el nom complet és Computer Numerical Control Milling, és un procés de mecanitzat que utilitza eines de tall multipunt giratòries i controlades per ordinador per eliminar gradualment el material d'una peça i produir una peça o producte dissenyat a mida. El procés és adequat per mecanitzar una varietat de materials, com ara metall, plàstic, fusta, i produir una varietat de peces i productes dissenyats a mida.
Hi ha múltiples capacitats disponibles sota el paraigua dels serveis de mecanitzat CNC de precisió, inclòs el mecanitzat mecànic, químic, elèctric i tèrmic. El fresat CNC és un procés mecànic que inclou trepat, tornejat i diversos altres processos de mecanitzat, el que significa que el material s'elimina d'una peça per mitjans mecànics, com ara l'acció de l'eina de tall d'una fresadora.
Aquest article se centra en el procés de fresat CNC, exposant els conceptes bàsics del procés, així com els components i eines d'una fresadora CNC. A més, aquest article explora diverses operacions de fresat i ofereix alternatives al procés de fresat CNC.

Definició de fresat

Què és la mòlta? Es tracta d'un tipus de mecanitzat que utilitza una eina per donar forma a la peça sobre una taula que normalment és mòbil, encara que algunes fresadores també disposen d'eines mòbils. El fresat era originalment una operació manual realitzada pels treballadors, però avui en dia, la majoria de fresats es fan amb fresadores CNC, que utilitzen ordinadors per supervisar el procés de fresat. El fresat CNC pot proporcionar una major precisió, precisió i productivitat, però hi ha situacions en què el fresat manual pot ser útil. El fresat manual requereix moltes habilitats tècniques i experiència, reduint així el temps de resposta. També té l'avantatge afegit que els molins manuals són més barats i els usuaris no s'han de preocupar de programar la màquina.

Visió general del fresat CNC

Com la majoria dels processos mecànics de mecanitzat CNC tradicionals, els processos de fresat CNC utilitzen controls informàtics per operar i manipular màquines eina que tallen i formen espais en blanc. A més, el procés segueix les mateixes etapes bàsiques de producció que tots els processos de mecanitzat CNC, incloent:

• Dissenyar models CAD
• Converteix models CAD a programes CNC
• Configuració de la fresadora CNC
• Realitzar una operació de fresat

Què és el fresat CNC?

El Fresat CNC El procés comença amb la creació d'un disseny de peça CAD 2D o 3D. A continuació, el disseny complet s'exporta a un format de fitxer compatible amb CNC i el programa CAM el converteix en un programa de màquina CNC que dicta el moviment de la màquina i el moviment de l'eina a través de la peça de treball. Abans que l'operador executi el programa CNC, prepara la fresadora CNC fixant la peça a la superfície de treball de la màquina-eina (és a dir, la taula) o al suport de la peça (com un torn) i muntant l'eina de fresat a la màquina. eix d'eina. El procés de fresat CNC utilitza màquines de fresat CNC horitzontals o verticals, depenent de les especificacions i els requisits de l'aplicació de fresat, així com eines de tall giratòries multipunt (és a dir, multidents) com ara freses i broques. Quan la màquina està preparada, l'operador inicia un programa a través de la interfície de la màquina que demana a la màquina que realitzi una operació de fresat.

Un cop iniciat el procés de fresat CNC, la màquina-eina comença a girar l'eina de tall a velocitats de fins a diversos milers de revolucions per minut. Depenent del tipus de fresadora utilitzada i dels requisits de l'aplicació de fresat, quan l'eina s'enfonsa a la peça de treball, la màquina farà una de les accions següents per fer els talls necessaris a la peça de treball:

1. Introduïu la peça lentament a l'eina giratòria estacionària
2. Moure l'eina sobre una peça estacionària
3. Moviment relatiu de l'eina i la peça

Contràriament al procés de fresat manual, en el fresat CNC, la màquina eina normalment alimenta la peça mòbil mitjançant la rotació de l'eina de tall en lloc de la rotació de l'eina de tall. Les operacions de fresat que s'adhereixen a aquesta convenció s'anomenen operacions de fresat per pujada, mentre que l'operació oposada s'anomena operacions de fresat convencional.
En general, el fresat és més adequat com a procés adjunt o d'acabat d'una peça mecanitzada per proporcionar la definició de les característiques de la peça, com ara forats, ranures i rosques, o per produir característiques de la peça. Tanmateix, el procés també es pot utilitzar per donar forma al material d'estoc des del principi fins al final. En ambdós casos, el procés de fresat elimina gradualment el material per crear la forma desitjada i la forma de la peça. Primer, l'eina talla peces petites, o xips, de la peça de treball per crear una forma aproximada. A continuació, la peça es fresa amb un programa més elevat i amb més precisió per acabar la peça amb les seves característiques i especificacions precises. Sovint, la peça acabada s'ha de mecanitzar diverses vegades per aconseguir la precisió i les toleràncies desitjades. Per a peces amb geometries més complexes, un cop finalitzada l'operació de fresat i la peça es produeix segons les especificacions dissenyades a mida, la peça fresada passa a les etapes d'acabat i postprocessament de la producció.
Operació de fresat CNC

Fresat CNC és un procés de mecanitzat adequat per produir peces d'alta precisió i alta tolerància en sèries de prototips, puntuals i petites i mitjanes. Tot i que les peces normalment es fabriquen amb toleràncies que van des de +/- 2 filaments fins a +/- 10 filaments, algunes fresadores poden assolir toleràncies tan altes com +/- 1 filament o fins i tot més. La versatilitat del procés de fresat permet que s'utilitzi en una àmplia gamma d'indústries i per a una varietat de característiques i dissenys de peces, com ara ranures, xamfers, fils i butxaques. Les operacions de fresat CNC més habituals inclouen:

• Fresat de cares
• Fresat pla
• Fresat angular
• Fresat de formes

fresat de cara

Fresat frontal en el qual l'eix de rotació de l'eina de tall és perpendicular a la superfície de la peça. Aquest mètode utilitza un molí de cara que té dents tant al perímetre com a la cara de l'eina, on les dents perimetrals s'utilitzen principalment per tallar i les dents frontals s'utilitzen per a aplicacions d'acabat. Normalment, el fresat de cara s'utilitza per crear superfícies planes i contorns a la peça acabada i és capaç de produir un acabat de major qualitat que altres processos de fresat. Tant les fresadores verticals com les horitzontals admeten aquest procés.
Els tipus de fresat frontal inclouen les freses laterals i les freses laterals, que utilitzen freses laterals i freses laterals, respectivament.

Fresat pla

El fresat frontal, també conegut com a fresat frontal o fresat de lloses, en el qual l'eix de rotació de l'eina de tall és paral·lel a la superfície de la peça. El procés utilitza dents de freses ordinàries per realitzar operacions de tall a la perifèria. Depenent de les especificacions de l'aplicació de fresat, com ara la profunditat de tall i la mida de la peça, hi ha disponibles talladors estrets i amples. Els ganivets estrets permeten talls més profunds, mentre que els ganivets amples es poden utilitzar per tallar superfícies més grans. Si una aplicació de fresat frontal requereix l'eliminació d'una gran quantitat de material d'una peça de treball, l'operador comença utilitzant un tallador de dents gruixudes, velocitats de tall lentes i velocitats d'avanç ràpides per produir la geometria aproximada de la peça dissenyada a mida. A continuació, els operadors introdueixen talladors de dents més fines, velocitats de tall més ràpides i velocitats d'avanç més lentes per produir els detalls de la peça acabada.

Fresat angular

El fresat angular és on l'eix de rotació de l'eina de tall forma un angle respecte a la superfície de la peça. El procés utilitza freses d'un sol angle (angulars segons el disseny específic que s'està mecanitzant) per crear característiques angulars com ara xamfràs, serrats i ranures. Una aplicació habitual per al fresat d'angle és la producció de cues de milanes, que utilitzen talladors de cua de milano de 45 °, 50 °, 55 ° o 60 ° depenent del disseny de la cua de milano.

Fresat de formes

El fresat de perfils fa referència a les operacions de fresat que impliquen superfícies, contorns i perfils irregulars, com ara peces amb superfícies corbes i planes o superfícies totalment corbes. El procés empra talladores de perfils o mosca dissenyades per a aplicacions específiques, com ara talladores de filet convexes, còncaves i cantoneres. Algunes aplicacions habituals per al fresat de formes inclouen la producció de cavitats semi-esfèriques i semicirculars, perles i perfils, així com dissenys complexos i peces intricades des d'una única configuració de màquina.

Altres operacions de fresat

A més de les operacions anteriors, les fresadores es poden utilitzar per realitzar altres operacions especialitzades de fresat i mecanitzat. Alguns exemples d'altres tipus d'operacions de fresat disponibles inclouen:

Fresat Pas: El fresat esglaonat es refereix a una operació de fresat en què una màquina-eina mecanitza dues o més superfícies de peces paral·leles en un sol tall. El procés utilitza dos talladors al mateix eix de la màquina, disposats de manera que els talladors estiguin a banda i banda de la peça de treball i puguin fresar els dos costats simultàniament.

Fresat combinat: Què és el fresat combinat? El fresat combinat és una operació de fresat que es realitza amb dues o més eines (normalment de diferents mides, formes o amplades) en el mateix eix de la màquina. Cada tallador pot realitzar la mateixa operació de tall al mateix temps, o diferents operacions de tall alhora, permetent produir peces més complexes en temps de producció més curts.

Fresat de contorns: El fresat de contorns és on una màquina-eina crea un recorregut de tall en una peça al llarg d'una superfície vertical o inclinada. El procés utilitza equips de fresat de perfils i eines de tall, que poden ser paral·leles o perpendiculars a la superfície de la peça.

Tall d’engranatges: El tall d'engranatges és una operació de fresat que utilitza un tallador d'engranatges evolvents per crear dents d'engranatges. Aquestes freses són un tipus de fresa de perfil i estan disponibles en una varietat de formes i mides de pas en funció del nombre de dents requerits per a un disseny d'engranatges en particular. En aquest procés, també es poden utilitzar broques d'eines de tornejat especials per produir dents d'engranatge.

Altres processos de mecanitzat: Atès que les fresadores admeten l'ús d'altres màquines-eina que no siguin les fresadores, es poden utilitzar per a processos de mecanitzat diferents del fresat, com ara trepat, mandrinat, escariat i roscat.
Com la majoria dels processos de mecanitzat CNC, el procés de fresat CNC utilitza programari CAD per generar el disseny inicial de la peça i programari CAM per generar el programa CNC que proporciona les instruccions de mecanitzat per produir la peça. A continuació, el programa CNC es carrega a la màquina CNC escollida per iniciar i executar el procés de fresat.

Precaucions de la fresadora

En general, les fresadores es divideixen en configuracions de màquina horitzontals i verticals i es diferencien pel nombre d'eix de moviment.

En una fresadora vertical, l'eix de la màquina està orientat verticalment, mentre que en una orientació horitzontal, l'eix de la fresadora es posiciona horitzontalment. Les màquines horitzontals també incorporen eixos durant el fresat per a un suport i estabilitat addicionals, així com la capacitat de suportar una gran varietat d'eines de tall, com ara el fresat de rodes i a cavall.

El control tant de les fresadores verticals com horitzontals depèn del tipus de màquina utilitzada. Per exemple, algunes màquines poden pujar i baixar l'eix i moure la taula lateralment, mentre que altres màquines tenen un eix i una taula fixes que es poden moure horitzontalment, verticalment i giratòriament. A l'hora d'escollir fresadores verticals i horitzontals, els fabricants i els comerços han de tenir en compte els requisits de l'aplicació de fresat, com ara el nombre de superfícies que cal fresar i la mida i la forma de la peça. Per exemple, les peces de treball pesades són més adequades per a les operacions de fresat horitzontal, mentre que les aplicacions de fresat són més adequades per a les operacions de fresat vertical. També hi ha equipaments auxiliars disponibles que poden adaptar màquines verticals o horitzontals per donar suport al procés contrari.

La majoria de molins CNC poden utilitzar de 3 a 5 eixos, que normalment ofereixen rendiment al llarg de l'eix XYZ i (si escau) al voltant de l'eix de rotació. Els eixos X i Y representen el moviment horitzontal (moviment cap a l'esquerra i la dreta i cap endavant i cap enrere al pla, respectivament), mentre que l'eix Z representa el moviment vertical (amunt i avall), i W representa el moviment horitzontal. – L'eix representa el moviment diagonal en el pla vertical. A les fresadores CNC bàsiques, el moviment horitzontal és possible en dos eixos (XY), mentre que els models més nous permeten eixos de moviment addicionals, com ara màquines CNC de 3, 4 i 5 eixos. A continuació es mostra una visió general d'algunes de les característiques de les fresadores classificades pel nombre d'eix de moviment.

3 eixos

• Capaç de satisfer la majoria de necessitats de mecanitzat
• La configuració de la màquina és senzilla.
• Només cal una estació de treball
• Requisits de coneixements més elevats per als operadors
• menor eficiència i qualitat

4 eixos

• Millors capacitats que les màquines de 3 eixos
• Més precisió i precisió que les màquines de 3 eixos
• La configuració de la màquina és més complexa que les màquines de 3 eixos
• Més cara que una màquina de tres eixos

5 eixos

• Es pot configurar amb múltiples eixos (p. ex. 4+1, 3+2 o 5)
• més potent
• Depenent de la configuració, les tecles més ràpides són més fàcils d'utilitzar que les màquines de tres i quatre eixos
• Major nivell de qualitat i precisió
• Depenent de la configuració, funciona més lent que el mecanitzat de 3 i 4 eixos
• Més cares que les màquines de 3 i 4 eixos

Segons el tipus de fresadora utilitzada, la màquina, la taula de la màquina o ambdós components poden ser dinàmics. Normalment, les taules dinàmiques es mouen al llarg de l'eix XY, però també es poden moure cap amunt i cap avall per ajustar la profunditat de tall i girar al llarg de l'eix vertical o horitzontal per ampliar el tall. Per a aplicacions de fresat que requereixen eines dinàmiques, a més del seu moviment de rotació inherent, la màquina-eina es mou verticalment al llarg de múltiples eixos, permetent que la circumferència de l'eina (en lloc de només la seva punta) es talli a la peça de treball. Les fresadores CNC amb majors graus de llibertat permeten una major versatilitat i complexitat de les peces fresades produïdes.

Tipus de fresadora

Hi ha disponibles diversos tipus de fresadores per a una varietat d'aplicacions de mecanitzat. A més de classificar-se en funció únicament de la configuració de la màquina o del nombre d'eixos de moviment, les fresadores també es poden classificar segons les seves característiques específiques. Alguns dels tipus més comuns de fresadores inclouen:

• tipus de genoll
• Tipus de carnero
• Tipus de llit (o tipus de fabricació)
• planejadora

Tipus de genoll: les fresadores de genoll disposen d'un eix fix i una taula regulable verticalment que es recolza sobre una cadira sostinguda pel genoll. Depenent de la posició de la màquina, el genoll es pot baixar i pujar sobre la columna. Alguns exemples de molins de genoll inclouen molins horitzontals de terra i de taula.

Tipus de Ram: Les fresadores de tipus Ram utilitzen un eix que està fixat a una columna, que permet que la màquina es mogui al llarg de l'eix XY amb una carcassa mòbil (és a dir, RAM). Els dos tipus més comuns de fresadores verticals inclouen les fresadores de capçal de tall horitzontals i rotatius de propòsit general de terra.

Tipus de llit: una fresadora de tipus llit utilitza una taula fixada directament a la màquina per evitar que la peça es mogui al llarg dels eixos Y i Z. La peça es troba sota l'eina de tall, que, depenent de la màquina, es pot moure al llarg de l'eix XYZ. Algunes de les fresadores de llit disponibles inclouen fresadores d'una sola cara, de doble cara i de tres cares. Les màquines d'una sola cara utilitzen un sol eix que es mou al llarg de l'eix X o Y, mentre que les màquines de doble cara utilitzen dos eixos, mentre que les màquines de triple cara utilitzen tres eixos (dos horitzontals i un vertical) per mecanitzar al llarg dels eixos XY i XYZ. respectivament.

Molins de planer: els molins de planer són similars als molins de llit, ja que tenen una taula que es fixa al llarg dels eixos Y i Z i un eix que es pot moure al llarg de l'eix XYZ. No obstant això, les planeadores poden suportar simultàniament diverses màquines (normalment fins a quatre), reduint els terminis de lliurament de peces complexes.

Alguns dels tipus especials de fresadores disponibles inclouen fresadores de taules rotatives, tambors i planetàries. Les fresadores de taula rotativa disposen d'una taula circular que gira al voltant d'un eix vertical i utilitzen màquines situades a diferents alçades per al desbast i l'acabat. Una fresadora de tambor és similar a una màquina de taula giratòria, excepte que la taula s'anomena "tambor" i gira al voltant d'un eix horitzontal. En una màquina planetària, la taula és fixa i la peça és cilíndrica. Una màquina giratòria es mou a través de la superfície de la peça, tallant característiques internes i externes, com ara fils.

Materials de processament

El procés de fresat CNC s'utilitza millor com a procés de mecanitzat secundari per proporcionar capacitats d'acabat per a peces dissenyades a mida, però també es pot utilitzar per produir peces especials i dissenyades a mida de principi a fi. La tecnologia de fresat CNC permet el procés de mecanitzar peces en una varietat de materials, com ara:

• Metalls (inclosos aliatges, metalls especials, metalls pesants, etc.)
• Plàstics (inclosos termoestables i termoplàstics)
• elastòmer
• material compost
• fusta

Com amb tots els processos de mecanitzat, a l'hora de seleccionar un material per a aplicacions de fresat s'han de tenir en compte diversos factors, com ara les propietats del material (és a dir, duresa, resistència a la tracció i al tall, i resistència química i a altes temperatures) i la rendibilitat del material. material de processament. Aquests criteris determinen, respectivament, si el material és adequat per al procés de mòlta i les limitacions pressupostàries de l'aplicació de mòlta. El material escollit determina el tipus de màquina utilitzada i el seu disseny, així com els paràmetres òptims de la màquina, com ara la velocitat de tall, l'avançament i la profunditat de tall.

Aleshores, què és el fresat CNC?

El fresat CNC és un procés de mecanitzat adequat per mecanitzar una varietat de materials i produir una varietat de peces dissenyades a mida. Tot i que aquest procés pot mostrar avantatges sobre altres processos de mecanitzat, pot ser que no sigui adequat per a totes les aplicacions de fabricació i altres processos poden resultar més adequats i rendibles.

Alguns altres processos de mecanitzat més convencionals inclouen el trepat i el tornejat. Igual que el fresat, el trepat normalment es fa amb una eina multipunt (és a dir, un trepant), mentre que el tornejat es fa amb una eina d'un sol punt. Tanmateix, mentre gira, la peça de treball es pot moure i girar com algunes aplicacions de fresat, mentre que durant la perforació, la peça de treball està estacionària durant tot el procés de perforació.

Alguns processos de mecanitzat no convencionals (és a dir, sense l'ús de màquines eina, però encara amb processos d'eliminació de material mecànic) inclouen el mecanitzat per ultrasons, el tall per raig d'aigua i el mecanitzat per raig abrasiu. Els processos no convencionals i no mecanitzats (és a dir, els processos de mecanitzat químic, elèctric i tèrmic) ofereixen altres alternatives a l'eliminació de material de peces que no utilitzen màquines-eina o processos d'eliminació de material mecànic, com ara el fresat químic, el desbarbat electroquímic, el tall per làser i el tall per arc de plasma. . Aquests mètodes de mecanitzat no convencionals donen suport a la producció de peces més complexes, més exigents i especialitzades que sovint no són possibles amb el mecanitzat convencional.