Полное руководство по процессам механической обработки: от принципов до выбора для достижения оптимальных результатов.

Механическая обработка — это основа производства. Однако выбор правильной операции для вашей детали может быть непростой задачей. Компании, которые не обеспечивают адекватного соответствия материалов требованиям к точности и стоимости, могут столкнуться с задержками производства, нестабильным качеством и непредвиденными расходами. Все эти факторы влияют на общий успех и прибыльность проекта.

В настоящее время метод отбора в основном основан на эмпирических оценках. В результате отсутствия систематической процедуры отбора легко может возникнуть неопределенность в отношении баланса производительности и экономичности , что может привести к избыточному проектированию или низкой производительности. На основе систематической системы знаний и 20-летнего практического опыта в данной работе предлагается общая структура отбора для реализации более систематического подхода.

Краткая справочная таблица процессов механической обработки

Приведенная выше таблица позволяет читателю легко сравнить различные процессы обработки и выбрать подходящий в зависимости от материала, допуска, шероховатости поверхности и требований к стоимости . Она помогает инженерам определить оптимальный вариант, учитывая компромисс между доступной технологией и экономичностью.

Почему этому руководству можно доверять? Практический опыт экспертов LS Manufacturing.

В компании Machining Processes одной теории недостаточно. Наш опыт основан на более чем 10 годах работы в цехе, а не на занятиях в классе. Мы изготовили более 50 000 деталей на заказ с помощью станков с ЧПУ, ежедневно сталкиваясь с реальностью обработки сложных материалов, жесткими допусками и замысловатыми конструкциями. Каждая деталь стала для нас опытом обучения, с практическим применением принципов, полученных из таких источников, как ASTM International .

Мы регулярно производим детали для аэрокосмической отрасли, производства медицинских имплантатов и высокопроизводительных автомобилей, где допуски и характеристики материалов имеют жизненно важное значение. Наши знания и опыт ежедневно проверяются на практике и соответствуют требованиям MIT Open Course Ware и других соответствующих учебных пособий.

Именно поэтому рекомендации в этом руководстве основаны на ценном опыте, полученном на ошибках, допущенных нами в начале. Мы предлагаем практические советы, проверенные на практике с использованием охлаждающей жидкости, стружки и в отчетах о проверке, а не просто теоретические уроки из учебника. Будьте уверены, что информация, представленная в этой статье, также используется нами для достижения высокого качества каждый день и эффективного решения повседневных проблем обработки материалов.

Рисунок 1: Совершенствование производственных процессов с использованием передовых технологий ЧПУ компанией LS Manufacturing.

Какие основные системы знаний должно включать в себя полное руководство по технологическим процессам обработки материалов?

• Основа: Материалы и механика: Основой системы знаний является глубокое понимание материала. Свойства металлов, пластмасс и композитов, их реакция на обработку, температуру и давление, а также наиболее вероятные режимы отказов и способы снижения рисков должны лежать в основе любой системы знаний . Тогда следующее приложение сможет предсказать, как материал будет реагировать, и сгенерировать оптимальные рабочие параметры для минимизации риска отказа.
• Владение оборудованием и инструментами: В руководстве должен быть указан полный список доступных токарных, фрезерных станков и даже 5-осевых станков с ЧПУ . Кроме того, следует описать доступную геометрию инструмента, материал заготовки, покрытие и назначение инструмента. Это позволяет точно подобрать ресурсы под задачу, что является ключевой целью эффективного выбора технологического процесса .
• Оптимизированные параметры и операции: определение подачи, скорости, глубины резания и типа охлаждающей жидкости для каждой отдельной операции (фрезерование, токарная обработка и т. д.); руководство по процессам обработки включает рекомендуемые параметры, основанные на скорости съема материала, сроке службы инструмента и качестве поверхности. Полное руководство по процессам обработки включает базу знаний и стратегии применения.

Идеальное руководство по процессам механической обработки должно представлять собой сочетание информационного ресурса и практического опыта. Оно должно предоставлять инженерам основу для разумного выбора процессов , что позволит им оптимизировать производство и добиться существенного повышения производительности, качества и прибыльности.

Каковы характеристики и сценарии применения различных типов механической обработки?

В производственной сфере существует множество типов механической обработки , каждый из которых обладает уникальными характеристиками , делающими его подходящим для конкретных задач . При выборе типа механической обработки необходимо учитывать материал, геометрию, допуски и объем требуемой обработки. Здесь мы расскажем, как различать различные типы механической обработки.

Преимущества различных видов механической обработки многочисленны, и применение того или иного процесса необходимо учитывать для конкретной задачи. Выбор процесса для вашего проекта будет зависеть от знания преимуществ, связанных с выбранным процессом обработки, и его пригодности для вашего проекта. Знание общепризнанных областей применения позволит вам максимально эффективно выполнить любой проект.

Как выбрать наиболее подходящий процесс механической обработки в зависимости от требований к изделию?

Выбор процесса обработки требует оценки нескольких факторов, и наилучший возможный результат будет достигнут только после оценки этих факторов. Определение процесса требует технико-экономического обоснования.

1. Свойства материалов: Используемые материалы также различаются по тому, насколько легко их можно обрабатывать с помощью станков. Некоторые материалы могут быть твердыми, например, титан, для обработки которого требуются специальные режущие инструменты, называемые электроэрозионными станками (ЭЭО) , в то время как другие могут быть мягкими, например, алюминий, который можно обрабатывать на фрезерном/токарном станке.
2. Точность размеров и качество поверхности: степень точности определяет тип обработки. Детали, требующие более высокой точности, могут быть обработаны шлифованием или хонингованием в качестве чистовой обработки, в то время как черновая обработка предполагает более жесткие методы. Требуемое качество поверхности определяет необходимость вторичных методов чистовой обработки.
3. Объемы производства и затраты: Тип производимой партии влечет за собой связанные с этим затраты на протяжении всего производственного процесса. При производстве больших объемов наиболее подходящей технологией для всего производственного процесса будет использование автоматизированной обработки, но для малых объемов наиболее подходящей технологией для всего производственного процесса будет использование гибких методов обработки, включая обработку на станках с ЧПУ . Интеллектуальная система рекомендаций , разработанная компанией LS Manufacturing, эффективно учитывает все эти факторы.
4. Геометрическая сложность и доступность элементов: Геометрическая сложность может включать в себя глубокие отверстия, тонкие стенки и так далее. Такая геометрическая сложность может потребовать обработки по двум или более осям или даже нетрадиционных методов обработки. Доступность элементов также может влиять на выбор используемых обрабатывающих инструментов.

В наши дни выбор процесса обработки зависит не только от свойств материала и технологических возможностей, но и от стоимости. Только учет вышеуказанных 7 критериев выбора процесса и использование передовой интеллектуальной системы рекомендаций могут обеспечить наилучший результат с точки зрения технологии и экономики. Согласно результатам промышленного применения, после использования системы оптимизации процесса обработки, предоставленной компанией LS Manufacturing, пригодность процесса повысилась на 25% , а стоимость снизилась на 15-30%.

Какие ключевые факторы влияют на выбор методов механической обработки?

Выбор процесса механической обработки — непростое решение. Необходимо учитывать технические и экономические аспекты. Выбор метода обработки является ключевым решением, влияющим как на время, так и на качество.

• Факторы технической осуществимости: Свойства материала, сложность геометрии детали и требуемые допуски являются основными факторами, определяющими выбор . Твердость, обрабатываемость, теплопроводность и качество поверхности обрабатываемого материала определяют используемый процесс. Геометрия детали может потребовать многоосевого станка или изготовления станка на заказ.
• Экономические соображения: Анализ затрат является важнейшим компонентом выбора процесса обработки . Он включает в себя инвестиции в оборудование, стоимость оснастки, время цикла, трудозатраты и расходы на настройку. Для крупносерийного производства автоматизированные системы могут быть оправданы, в то время как для мелкосерийного производства деталей часто предпочтительнее использовать гибкие обрабатывающие центры.
• Требования к качеству и производительности: Ключевыми факторами при принятии решений являются качество поверхности , точность размеров и механические свойства. Технологический процесс должен обеспечивать требуемое качество, а также быть эффективным. Следует также учитывать возможности, повторяемость и обеспечение требуемых механических свойств.

Стратегия выбора процесса механической обработки должна сочетать в себе технические, экономические и качественные аспекты посредством комплексного подхода. Используя такую ​​всестороннюю оценку , производители могут определить, какой процесс механической обработки наилучшим образом соответствует их потребностям, учитывает ограничения по производительности, времени и стоимости, а также повысить свою общую конкурентоспособность на рынке.

Рисунок 2: Анализ методов расточной обработки на станках с ЧПУ для достижения наилучших результатов от компании LS Manufacturing.

Как сравнить и выбрать подходящий метод механической обработки с точки зрения стоимости и точности?

В машиностроении сравнение технологических процессов играет важную роль в оптимизации эффективности и качества обрабатываемой продукции. Каждый процесс имеет свои особенности с точки зрения затрат и точности , поэтому экономический анализ становится очень важным при выборе оптимального варианта.

Для эффективного выбора процессов обработки необходимо проводить расчеты, учитывающие как технические, так и экономические аспекты. Сравнительный анализ процессов обработки показал, что более высокая стоимость обеспечивает более высокую точность . Таким образом, производители могут оптимально использовать производственные процессы на основе экономического анализа и выбирать наиболее экономичный и подходящий процесс обработки.

Как максимизировать результаты обработки за счет оптимизации процесса?

Для оптимизации результатов обработки требуется комплексный подход к совершенствованию процесса с оптимизацией параметров . Оптимизируя критически важные переменные, предприятия могут достичь максимальных результатов как в плане эффективности, так и качества.

Оптимизация параметров с помощью планирования экспериментов (DOE).

Метод планирования экспериментов (DOE) позволяет одновременно оценивать различные параметры для определения оптимальных результатов в отношении скорости резания, скорости подачи и глубины резания. Фактически, этот метод представляет собой научный процесс устранения неопределенностей при опоре на факты для достижения оптимальной производительности обработки при низких затратах на тестирование.

Повышение эффективности процессов за счет постоянного мониторинга.

С помощью системы постоянного мониторинга можно легко выявить отклонения в производственных процессах , что приводит к автоматическому обновлению и обеспечивает бесперебойное продолжение обработки. Основываясь на данных о скорости износа, качестве поверхности и точности системы мониторинга, производитель может выпускать изделия без дефектов.

Наличие более совершенных инструментов и материалов

В зависимости от требований, необходимо выбирать соответствующие режущие инструменты и материалы заготовки, чтобы существенно повлиять на процесс обработки. Правильный подбор режущего инструмента и материала заготовки с учетом их совместимости позволяет увеличить срок службы и скорость режущих инструментов, тем самым снизив затраты.

Для эффективного улучшения технологического процесса необходим целостный подход, включающий научные методы оптимизации параметров . Это позволит производителю добиться необходимой оптимизации результатов обработки .

Рисунок 3: Настройка электрохимических систем для высокоточных операций с ЧПУ компанией LS Manufacturing.

Какие существуют инновационные применения технологии обработки на станках с ЧПУ в современном производстве?

Технологии обработки на станках с ЧПУ произвели революцию в производственном секторе, обеспечив высокую точность процесса благодаря использованию цифровых систем управления. Современные технологические достижения позволяют создавать сложные формы с высокой точностью, немыслимой в контексте традиционных методов обработки. Интеграция инновационных приложений в цифровое производство изменила подходы к производству в самых разных отраслях, от компонентов аэрокосмической отрасли до медицинских изделий.

Токарно-фрезерные обрабатывающие центры

Это оборудование позволяет выполнять токарную и фрезерную обработку на одном станке. Это инновационное решение, поскольку данная технология сокращает время на обработку деталей и настройку оборудования. Она позволяет обрабатывать детали высокой сложности без необходимости перевода станка из стадии заготовки в стадию готовой обработки. Точность технологии обеспечивается за счет того, что на протяжении всего процесса деталь остается в фиксированном положении.

Высокоскоростная обработка

Благодаря применению шпиндельной технологии и режущих инструментов, этот процесс обработки на станках с ЧПУ позволяет эффективно удалять материал. Благодаря скорости и точности, этот процесс обработки идеально подходит для обработки пресс-форм и штампов, а также для обработки алюминия в аэрокосмической отрасли. Благодаря своим преимуществам, этот процесс обработки является чрезвычайно выгодным.

Технология цифрового двойника

Представленная здесь идея или концепция заключается в том, что цифровое производство позволит проводить моделирование процесса обработки до начала самого производственного процесса. Все вышеперечисленное обеспечит минимизацию затрат, связанных с наладкой оборудования , при полном отсутствии материальных потерь и сведении к минимуму ошибок , которые могли бы возникнуть в процессе изготовления изделия.

Гибридное аддитивное и субтрактивное производство

Возможно создание объекта с помощью 3D-печати и обработки на станках с ЧПУ , создание объекта методом аддитивного производства с добавлением свойств, близких к окончательной форме, и, наконец, его модификация с помощью операций обработки на станках с ЧПУ . Инновационное применение оказывается очень полезным и подходящим для создания деталей с внутренними деталями, которые трудно изготовить с помощью механической обработки. Это позволяет использовать лучшие стороны обоих методов, а именно сложность и точность.

Следует также отметить, что вышеупомянутые пункты — лишь некоторые из множества способов, с помощью которых технические усовершенствования в процессах обработки на станках с ЧПУ неуклонно развиваются по сравнению с цифровым производством , и таким образом производители смогли достичь беспрецедентных уровней точности, скорости и сложности. В этом отношении, помимо вышеупомянутого пункта, можно с уверенностью сказать, что развитие обработки на станках с ЧПУ сыграет ключевую роль в развитии цифрового производства, среди прочих направлений.

Как высокоточные процессы обработки могут соответствовать строгим требованиям к качеству?

Процессы высокоточной механической обработки являются чрезвычайно важной областью, которую необходимо учитывать с точки зрения требований к качеству, предъявляемых обрабатывающей промышленностью. Высокоточная механическая обработка — это процесс, применяемый для создания высококачественных деталей, обладающих выдающимися характеристиками, такими как точность.

1. Современное оборудование и технологии:​ Современная высокоточная обработка материалов опирается на передовые станки с ЧПУ, многоосевые обрабатывающие центры и системы электроэрозионной обработки (ЭЭО). Эти технологии работают в контролируемых условиях с регулированием температуры и влажности, обеспечивая точность на микронном уровне на протяжении всего производственного процесса и гарантируя стабильное качество от партии к партии.
2. Комплексная система контроля качества: Высокоточная обработка требует в качестве своей основы системы контроля качества . Это означает проверку изделий на различных этапах обработки с помощью координатно-измерительных машин, оптических компараторов и измерителей шероховатости поверхности. Система статистического контроля процессов (SPC) позволяет постоянно контролировать параметры производства с мгновенной корректировкой для поддержания требуемого качества .
3. Выбор материала и оптимизация процесса: выбор правильного материала и метода его обработки часто играет решающую роль в конечном результате. Инструменты, скорость, подача и расход охлаждающей жидкости во время обработки часто оптимизируются для предотвращения термической деформации.
4. Применение в критически важных отраслях: К областям применения высокоточной обработки на станках с ЧПУ относятся аэрокосмическая техника, медицинские приборы, автомобилестроение и электронная промышленность. Для вышеупомянутых областей, включая лопатки турбин, медицинские приборы и полупроводники, требования к обработке становятся особенно жесткими.
5. Непрерывное совершенствование и сертификация: Крупные компании, помимо сертификации по стандартам ISO 9001 и AS9100 , следуют процедурам, связанным с непрерывным совершенствованием. Процессы прецизионной обработки соответствуют требованиям или превосходят их в части спецификаций, касающихся калибровки оборудования, обучения операторов и валидации процессов.

Технологии высокоточной обработки материалов включают в себя различные производственные процессы с высокоточным управлением, позиционированием и контролем движения. Благодаря строгому контролю качества в процессе производства гарантируется точность на микронном уровне , что используется в производстве деталей для высокотехнологичных отраслей, таких как аэрокосмическая, полупроводниковая и автомобильная промышленность.

Рисунок 4: Выбор наиболее эффективного метода высокоточной обработки на станках с ЧПУ компанией LS Manufacturing.

LS Manufacturing Aerospace: Многопроцессное решение для механической обработки лопаток турбин двигателей

В аэрокосмической отрасли, где одновременно требуются точность, прочность и малый вес, компания LS Manufacturing предложила заказчику, производящему лопатки для авиационных двигателей, многопроцессное решение для механической обработки, которое позволило решить важную производственную проблему.

Задача клиента

Крупный производитель аэрокосмической продукции столкнулся с трудностями при изготовлении турбинных лопаток из высокотемпературных сплавов в соответствии с требованиями заказчика. Существующее решение представляло собой однотехнологический процесс, который не обеспечивал одновременно сложную точность профиля и превосходное качество поверхности . В результате, из-за вышеуказанных проблем, процент соответствия продукции требованиям составлял всего 85%, что приводило к высоким производственным затратам и длительным срокам выполнения заказа.

LS Manufacturing Solution

Мы предложили заказчику комплексное решение, включающее токарную обработку лезвий для черновой обработки, 5-осевое фрезерование для точного профилирования и полировку для чистовой обработки. Благодаря нашему предложению заказчик может контролировать оптимальные параметры каждого процесса и, следовательно, достичь наилучшей точности профиля, шероховатости поверхности и времени обработки.

Результаты и ценность

Благодаря внедрению интегрированной технологии механической обработки, процент годных деталей увеличился до 99,2% , а общее время обработки сократилось на 30% . Наши выдающиеся результаты не только помогли нашему клиенту сократить ежегодные затраты на обработку более чем на 2 миллиона юаней , но и привели к формированию стратегического партнерства между нами.

Тот факт, что такой поставщик, как LS Manufacturing, смог найти применение современному многофункциональному станку с ЧПУ для производства сложных в изготовлении компонентов для аэрокосмической отрасли, в условиях, когда на производстве уже использовался устаревший , не совсем подходящий станок , который бы справился с задачей, многое говорит об их способности поддерживать инновации, ведущие к повышению качества, производительности и снижению затрат.

Выведите производство аэрокосмических компонентов на новый уровень с помощью наших решений в области механической обработки.

Как создать систему управления научно обоснованными технологиями механической обработки?

Для обеспечения качества продукции и эффективности обработки необходимо создать научно обоснованную систему управления технологией механической обработки, в которой управление процессом интегрировано с особенностями прецизионной обработки.

Стандартизированная системная структура

Для бесперебойного управления процессом необходима хорошо структурированная и стандартизированная система . Она включает в себя технологическую документацию, рабочие инструкции и стандартизированные операционные процедуры. Система должна быть всеобъемлющей, охватывая все этапы производства детали, от сырья до окончательной проверки, и должна иметь четко определенные параметры качества.

Процессы прецизионной обработки

Для достижения точности в микронном масштабе важно использовать сложные процессы прецизионной обработки . Это включает в себя правильный выбор станка, подходящие параметры резания и соответствующие условия окружающей среды. Эти процессы должны быть разработаны таким образом, чтобы обеспечить требуемое качество при минимальных отклонениях и дефектах.

Механизм непрерывного совершенствования

Эффективное управление производственными процессами должно включать в себя систему непрерывного совершенствования . Это предполагает анализ и решение проблем внутри процесса. Она должна позволять организации достигать точности на микронном уровне и снижать производственные затраты.

Интеграция контроля качества

Существуют процедуры контроля качества, которые гарантируют соответствие требованиям качества . Это может быть достигнуто с помощью статистического контроля процессов, калибровки и критериев приемки. В процессах прецизионной обработки должна быть система мониторинга, способная выявлять любые отклонения от стандартного процесса.

Измерение и оптимизация производительности

Разработка ключевых показателей эффективности для управления производственными процессами позволяет объективно оценить эффективность системы. В число факторов, которые следует включить в ключевые показатели эффективности, входят время цикла, выход годной продукции с первого раза, использование оборудования и себестоимость детали.

Научно обоснованная система управления процессами механической обработки сочетает в себе стандартизированные системные структуры с передовыми процессами прецизионной обработки для достижения стабильной точности на микронном уровне . Внедряя принципы непрерывного совершенствования и строгие требования к качеству во всей организации, производители могут повысить эффективность работы, снизить вариативность и сохранить конкурентное преимущество на рынке.

Часто задаваемые вопросы

1. Чем подходящий материал отличается от других?

В предлагаемой нами системе мы будем рекомендовать наиболее подходящий процесс в зависимости от материала. Если материал — алюминий, мы будем рекомендовать высокоскоростное фрезерование . Если материал — нержавеющая сталь, мы будем рекомендовать токарную обработку.

2. Какой процесс является экономичным и эффективным, когда объем невелик?

Мы предложим гибкий процесс. Благодаря совместному использованию ресурсов мы сможем снизить затраты на небольшие объемы на 20-30% .

3. Какими способами можно проверить техническую осуществимость и экономичность нового процесса?

Соответственно, мы проведем тестирование процесса и анализ затрат. Мы подтвердим на основе выборочных данных, что наше технологическое решение действительно эффективно и экономически выгодно.

4. Используете ли вы какие-либо специальные комбинации технологических процессов для изготовления сложных в производстве деталей?

Будут проводиться проектные работы по различным программам комбинирования технологических процессов на основе структурных характеристик деталей, а также моделирование процессов для обеспечения высокого качества проектируемых деталей.

5. Как предотвратить риски для качества, связанные с изменениями в процессах?

Мы придерживаемся очень строгого процесса контроля изменений. После проверочного тестирования мы можем гарантировать, что измененный процесс находится под контролем с точки зрения качества.

6. Можете ли вы предоставить обучение по процессам обработки и помощь в их оптимизации?

Следует отметить, что у нас имеется комплексная система обучения процессам и оптимизации процессов, и мы можем помочь компании в совершенствовании технологических процессов.

7. Как следует повлиять на баланс точности обработки и затрат?

Оптимальная точка между двумя подходами, с точки зрения экономической эффективности как избыточной обработки, так и недостаточной точности, достигается путем применения процесса анализа стоимостного инжиниринга.

8. Какие ключевые факторы следует учитывать при внесении изменений в процесс?

Оказывать комплексные услуги по внедрению изменений в процессы, включая подбор оборудования и обучение персонала, и многое другое. Это обеспечит бесперебойное внедрение изменений в процессы.

Краткое содержание

Высокая производительность и качество продукции достигаются за счет научного подхода к выбору и управлению процессами. Обладая опытом и техническими знаниями в отрасли, а также знанием поставщиков, компания LS Manufacturing предлагает своим клиентам технологические решения, которые позволяют улучшить собственные производственные процессы и развивать бизнес.

Свяжитесь сегодня со специалистами по технологическим процессам компании LS Manufacturing, чтобы узнать, как наша бесплатная оценка технологического решения может помочь вам. В LS Manufacturing мы гарантируем вам профессиональную помощь в разработке решений для обработки на станках с ЧПУ , которые обеспечат успешное функционирование вашего процесса.

Получите бесплатную оценку технологического процесса прямо сейчас, чтобы оптимизировать ваше производство и сэкономить до 30% затрат и улучшить совместимость процессов на 25%!

📞Тел.: +86 185 6675 9667
📧Электронная почта: info@longshengmfg.com
🌐Веб-сайт: https://lsrpf.com/

Отказ от ответственности

Информация на этой странице носит исключительно информационный характер. Компания LS Manufacturing не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности представленной информации. Не следует предполагать, что сторонний поставщик или производитель предоставит параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные характеристики, качество и тип материалов или качество изготовления через сеть LS Manufacturing. Это ответственность покупателя. Запросите ценовое предложение на детали. Укажите конкретные требования к этим разделам. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами .

Команда LS Manufacturing

Компания LS Manufacturing — лидер отрасли . Мы специализируемся на индивидуальных производственных решениях. Более 20 лет опыта работы и более 5000 клиентов позволяют нам предлагать высокоточную обработку на станках с ЧПУ, производство изделий из листового металла , 3D-печать , литье под давлением , штамповку металла и другие комплексные производственные услуги.
Наш завод оснащен более чем 100 современными 5-осевыми обрабатывающими центрами, сертифицированными по стандарту ISO 9001:2015. Мы предоставляем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения клиентам в более чем 150 странах мира. Будь то мелкосерийное производство или крупномасштабная индивидуальная разработка, мы можем удовлетворить ваши потребности с максимально быстрой доставкой в ​​течение 24 часов. Выбирайте LS Manufacturing. Это означает эффективность, качество и профессионализм.
Для получения более подробной информации посетите наш веб-сайт: www.lsrpf.com .