Услуги по токарной и фрезерной обработке на станках с ЧПУ (комбинированная обработка).

Введение

Токарно-фрезерный станок (токарная обработка) Объединяет несколько этапов обработки в один скоординированный процесс. Вместо черновой токарной обработки на токарном станке, перемещения детали на фрезерный станок для обработки поперечных отверстий или плоских поверхностей, а затем возвращения для второй обработки, токарно-фрезерный станок объединяет эти операции в одну установку.

Если вы ищете токарный станок с ЧПУ услуги мельницыПрактический вопрос заключается в том, можно ли демонтировать всю систему (или две) без создания новых рисков для качества.

Для инженеров OEM-производителей и инженеров по качеству поставщиков (SQE) главная ценность заключается не в новизне, а в контроле. Меньшее количество переналадок обычно означает меньше возможностей для нарушения выравнивания базовых элементов, меньше очередей между процессами и меньше мест, где может снизиться выход годной продукции.

Если вы запрашиваете цену на деталь, которая требует токарный станок с приводным инструментом по оси Y и вспомогательным шпинделем Укажите это на раннем этапе настройки. В противном случае поставщики могут указывать разные варианты маршрутизации, и цифры будут несопоставимы.

Итак, когда же следует сделать выбор? Токарный станок с ЧПУ А как насчет фрезерных работ в конфигурации "фрезеровка-токарный станок" вместо разделения работы на отдельные станки? Обычно это происходит, когда (1) у вас есть точеная геометрия плюс фрезерованные элементы, которые должны находиться в тесном взаимодействии, (2) ваш график поставок не позволяет использовать две или три отдельные настройки, или (3) вы пытаетесь снизить общую стоимость владения за счет сокращения обработки, незавершенного производства и сложности контроля качества.

В этом руководстве вы узнаете: как конфигурируются токарно-фрезерные станки, для чего они хороши (и не хороши), какие характеристики наиболее важны в запросе предложений и как оценивать поставщика, используя показатели возможностей и качества, которые выдерживают проверку.

Основы токарно-фрезерной обработки (Услуги токарно-фрезерной обработки)

Конфигурации машины

В основе фрезерно-токарной платформы по-прежнему лежит токарный центр: главный шпиндель вращает деталь, а станок управляет перемещением инструмента по осям X и Z. Изменения касаются набора дополнительных устройств, позволяющих выполнять настоящее фрезерование и завершать обработку детали без перемещения её на другой станок.

К распространенным конфигурациям, которые можно встретить в обозначениях «токарный-фрезерный» или «токарный-фрезерный», относятся:

• Ось C + приводной инструментШпиндель может осуществлять индексацию/позиционирование (ось C), а револьверная головка может приводить в движение вращающиеся инструменты для сверления, фрезерования и нарезания резьбы.
• Ось Y: позволяет выполнять обработку вне центральной линии, что дает возможность фрезеровать элементы, не расположенные на центральной линии, без неудобных обходных путей.
• Вспомогательный шпиндель (второй шпиндель): позволяет переносить деталь для обработки обратной стороны без второй настройки.
• Ось B (поворотная головка) (на станках более высокого класса): позволяет выполнять фрезерование под углом и более сложные многогранные обработки, но за счет усложнения программирования и увеличения скорости обработки.

Сочетание приводной инструмент, ось Y и вспомогательный шпиндель Именно это обычно позволяет выполнить работу по изготовлению компонентов валового типа "один раз и готово".

Вот простой способ подумать об этом: Ось C и приводной инструмент охватывают множество аспектов, характерных для токарных и фрезерных станков. Ось Y и вспомогательный шпиндель превращают его в универсальный центр обработки множества валов и вращающихся деталей.

Преимущества единой настройки

Если вы усвоите из этого раздела только один момент, пусть это будет следующее: каждый раз, когда вы снимаете деталь с зажима, вы создаете новую возможность для ошибки налипания материала.

Токарно-фрезерная обработка снижает этот риск, сохраняя элементы токарной и фрезерной обработки в одной и той же системе координат на протяжении большей части процесса. Это проявляется на практике:

• Лучший контроль над отношениями Разница между точеными диаметрами и фрезерованными плоскими поверхностями/отверстиями объясняется тем, что базовые точки не «переинтерпретируются» на втором станке.
• Более короткое время выполнения заказа Потому что это исключает время на транспортировку и ожидание между операциями.
• Меньше доработок при проверке. Потому что вы можете планировать измерения, используя единую систему данных, вместо того чтобы объяснять две или три.

Ключ на выносЕсли ваш чертеж основан на строгих геометрических допусках и размерах между точеными и фрезерованными элементами, то обработка за одну установку часто является самым простым способом обеспечения повторяемости.

Ограничения процесса

Токарно-фрезерная обработка — это не панацея. У неё есть свои компромиссы, которые следует учитывать как при проектировании с учётом технологичности производства (DFM), так и при оценке поставщиков.

Типичные ограничения включают в себя:

• Жесткость деталиДлинные, тонкие валы могут отклоняться и вибрировать. Вам может потребоваться стратегия использования задней бабки/люнета, пересмотр параметров резки или изменение последовательности операций.
• Жесткость фрезерования по сравнению с вертикально-фрезерным станкомДля обработки глубоких карманов, фрезерования широких поверхностей или интенсивного удаления материала лучше использовать специализированный обрабатывающий центр.
• Термическая стабильность при длительных циклахДлительные циклы, сопровождающиеся выделением тепла, могут нарушаться, если окружающая среда и сам процесс не контролируются.
• Программирование и проверкаСложная синхронизация (особенно с использованием вспомогательного шпинделя) может увеличить трудозатраты CAM-системы и время проверки.

Возможности и материалы (услуги по токарной и фрезерной обработке на станках с ЧПУ, а также комплексной механической обработке)

Типичные детали и особенности

Токарно-фрезерная обработка наиболее целесообразна для деталей, которые по своей сути являются вращательными, но требуют элементов, не требующих токарной обработки.

Типичные примеры включают:

• Валы электродвигателей, муфты и ступенчатые валы с плоскими поверхностями, шпоночными пазами, поперечными отверстиями или резьбовыми соединениями.
• Компоненты и корпуса клапанов, для которых требуется обработка уплотнительных диаметров, а также фрезеровка граней под ключ или монтажных поверхностей.
• Корпуса датчиков и разъемы с прецизионными отверстиями, а также фрезерованными углублениями или пазами.
• Гидравлические и пневматические компоненты с точеными элементами наружного и внутреннего диаметра, а также просверленными каналами.

С точки зрения функциональности, вы обычно комбинируете:

• Токарная обработка: наружный и внутренний диаметр, торцы, канавки, конусность, подрезы.
• Фрезерование: плоские поверхности, пазы, выемки, поперечное сверление, радиальные отверстия, полигональные элементы.
• Нарезание резьбы: внутренняя/наружная резьба, фрезерование резьбы при необходимости.

Поддерживаемые материалы

Большинство поставщиков токарных станков и фрезерных изделий работают с широким спектром металлов. Для составления коммерческих предложений и планирования производственных процессов полезно задавать не вопрос «можете ли вы это обработать?», а вопрос «обрабатываете ли вы это достаточно часто, чтобы уверенно составлять коммерческие предложения и постоянно поддерживать соответствие критически важным требованиям к качеству?».

К числу металлов, часто обрабатываемых на станках с ЧПУ, относятся алюминиевые сплавы, стали, нержавеющие стали, латунь/медь и титан, как это суммировано в обзорах, таких как серия статей о материалах для станков с ЧПУ от Fictiv и руководство по материалам для производства от ARRK (см. Обзор материалов Fictiv для ЧПУ и Руководство ARRK по распространенным материалам для обработки на станках с ЧПУ.).

В практических программах OEM-производителей «наиболее распространенные» материалы, которые вы увидите, предназначены для… токарная, фрезерная и комбинированная обработка как правило, они группируются вокруг:

• алюминий: 6061-T6 для общего назначения; 7075 для деталей с более высоким соотношением прочности к весу.
• Нержавеющая сталь: 303/304 для общей коррозионной стойкости; 316 для более агрессивных сред; 17-4 PH для высокой прочности с возможностью термообработки.
• Углеродистая/легированная сталь: 1018 и 1045 для многих промышленных валов и кронштейнов; 4140 для применений с повышенной прочностью.
• Автоматная сталь (там, где это разрешено): 12L14 для высокой производительности и качественной отделки (проверьте соответствие требованиям)
• Латунь/медьЛатунь C360 используется для фитингов и электрических компонентов; медь – в случаях, когда определяющим фактором является проводимость.
• Титан: Марка 5 (Ti-6Al-4V), где важны прочность, коррозионная стойкость и вес.

Про СоветЕсли вы закупаете материалы по всему миру, укажите стандарт материала (ASTM/AMS/EN/DIN) и включите допустимые замены. Задержки с предоставлением коммерческого предложения часто возникают из-за неоднозначного наименования материалов.

Допуски и отделка

Допуски и качество поверхности – вот где "Услуги токарной и фрезерной обработки с ЧПУ«Перестаньте быть шаблонными и начните критически оценивать программы».

Широко цитируемый эталон — это стандартный допуск обработки на станках с ЧПУ. ±0.005 дюйма (0.13 мм) Когда более жесткие допуски не указаны, более жесткие допуски доступны, если вы определяете критически важные характеристики и соглашаетесь на дополнительный контроль процесса и затраты. Компания Protolabs четко указывает этот критерий в своих рекомендациях по проектированию (см. «Точная настройка допусков для деталей, изготовленных на станках с ЧПУ» от Protolabs.).

Для целей запроса коммерческого предложения полезно указывать допуски в диапазонах (и связывать их с функциональными характеристиками):

• Базовый уровень (многие характеристики, не относящиеся к CTQ): приблизительно ±0.005 дюйма / ±0.13 мм
• Общие ужесточенные цены на конкретные характеристикипогрешность составляет примерно ±0.002 дюйма / ±0.05 мм при четком отображении плана измерений и базовой схемы.
• Более туго, чем этоЧасто это требует более глубокого планирования процесса (стратегия выбора оснастки, внутрипроцессное зондирование, где это применимо, стабилизированные настройки и метрология, соответствующая заданным параметрам).

Качество обработки поверхности обычно обозначается как Ra (средняя шероховатость). При выборе уровня чистоты обработки полезно соотносить это число с функциональными задачами (поверхность уплотнения, посадка подшипника, внешний вид), а не считать «более гладкую» всегда лучше. Для практического обзора диапазонов шероховатости поверхности при обработке и их значения, полезно ознакомиться с пояснениями к показателям шероховатости поверхности в Xometry Pro.

Технические условия запроса предложений

Чертежи и геометрические допуски и размеры

Если вы хотите получить предсказуемую цену и предсказуемые комплектующие, рассматривайте ваш запрос предложений как передачу информации инженерам, а не как форму заявки на закупку.

Как минимум, включите:

• Чертеж с указанием уровня правок (PDF)
• Для сложных геометрических форм требуется 3D-модель (предпочтительно в формате STEP).
• Четко обозначены или отмечены критически важные для качества характеристики (CTQ).
• Базовая схема, соответствующая желаемому способу измерения детали.

Геометрическое допусковое определение размеров (GD&T) — это то, где во многих случаях фрезерно-токарных работах достигается или терпится неудача. Точность одних и тех же номинальных размеров может быть как простой, так и сложной в зависимости от того, как определены базовые точки и как применяются допуски между точеными и фрезерованными поверхностями.

Для поставщиков с широким ассортиментом продукции ваш запрос предложений (RFQ) также является вашим «договором на контроль качества». Если вам нужна отчетность по фактическому положению и биению, полученная с помощью КИМ (координатно-измерительной машины), укажите это заранее.

Материалы и обработка

Излагайте материал таким образом, чтобы исключить возможность его неверного истолкования:

• Стандарт и класс (например, ASTM/EN/AMS)
• Температура/состояние (например, T6, отжиг, H900)
• Любой требуемый диапазон твердости

Необходимо также четко описывать методы лечения и вторичные процессы, поскольку они определяют как стоимость, так и риски:

• Термообработка (и допускается ли последующая механическая обработка после термообработки)
• Тип и толщина покрытия/анодирования, если применимо.
• Требования к пассивации нержавеющей стали

Если поверхность представляет собой функциональный интерфейс (уплотнение, подшипник, электрический контакт), соотнесите указание по обработке с функциональными требованиями и любыми правилами маскирования.

Осмотр и документация

Для производителей оригинального оборудования документация — это не просто дополнительные затраты. Это способ обеспечить согласованность действий поставщиков в рамках различных программ и отладить сбои, когда они происходят.

Типичные элементы документации, которые следует учитывать:

• Сертификат соответствия (CoC)подтверждает соответствие деталей требованиям чертежа и заказа на поставку.
• Сертификация материаловотслеживаемость партий/серий и результаты испытаний, где это необходимо.
• Проверка первого изделия (FAI): структурированный пакет для первичной проверки
• Отчет о размерахОтчет КИМ или измерения, записанные вручную, в зависимости от критически важных параметров качества (CTQ).
• доказательства калибровки измерительного прибораособенно когда в этой части много CTQ-параметров.

Если вам требуется разная глубина проверки для прототипа и серийного производства, укажите это. В противном случае поставщики будут исходить из одного подхода, и вы можете получить несопоставимые предложения.

Стоимость и время выполнения

Ключевые факторы затрат

Ценообразование на металлообрабатывающие предприятия определяется небольшим набором практических факторов:

• Количество инструментов и операцийБолее интенсивная работа с приводным инструментом и синхронизация увеличивают время цикла.
• Сложность настройки: мягкие зажимные губки, индивидуальная фиксация заготовки, балансировка и проверка работоспособности.
• Обрабатываемость материалаТитан и некоторые марки нержавеющей стали приводят к износу инструмента и снижению параметров резания.
• Допуски и плотность геометрических допусков и размеровПри тесной взаимосвязи допуски обычно означают более медленную обработку и более тщательный контроль.
• Количественная и воспроизводимостьБольшой объем повторных испытаний позволяет амортизировать затраты на настройку и проверку.

Два фактора, которые часто недооценивают команды по закупкам:

• Глубина осмотраПредложение, включающее первичную проверку образца (FAI) с полным отчетом по КИМ, проверкой шероховатости поверхности и документацией по отслеживаемости, не сопоставимо с предложением, предполагающим «только выборочную проверку». Укажите объем проверки, чтобы сравнивать сопоставимые варианты.
• Скрытые этапы маршрутизацииЕсли какая-либо деталь требует последующей обработки (термообработка, гальваническое покрытие, пассивация) или вторичных операций (шлифовка, хонингование), это изменяет как сроки выполнения заказа, так и профиль риска. Лучше указать на это в запросе предложений, чем обнаруживать это в первых образцах.

Распространенная ошибка — указывать на чертеже максимально возможный допуск. Если только два диаметра имеют минимальный допуск, а все остальные — зазор, укажите это соответствующим образом.

Справочную информацию по соответствующим возможностям в соответствии с инструкцией ВВС можно найти в следующем разделе: Запчасти AFI Токарный станок с ЧПУ и Фрезерование на станках с ЧПУ от AFI Parts.

Ускорители времени выполнения

Если вам необходима быстрая обработка данных без создания скрытых рисков, сосредоточьтесь на рычагах, снижающих неопределенность:

• Предоставьте полный пакет документов для запроса коммерческого предложения (изменения чертежа, модель, материал, обработка, количество).
• Уточните, какие размеры являются критически важными (CTQ), а какие могут соответствовать общим допускам.
• Допускается использование материальных эквивалентов, если это позволяет функциональность.
• Необходимо заранее подтвердить глубину проверки (FAI против базового отчета о размерах).

Два практических фактора, которые часто упускаются из виду:

• Подтвердите наличие товара заранее. (Пруток против заготовки/кованого изделия). Если поставщик предполагает наличие прутка, а вам позже потребуется кованая заготовка, сроки поставки и стоимость могут существенно измениться.
• Сформулируйте свои ожидания в отношении контроля версий.Если вы ожидаете внесения изменений в техническое задание (ECO) в процессе внедрения новых продуктов, согласуйте порядок контроля программ, планов инспекций и маркировки изменений, чтобы не терять неделю на повторные согласования.

Рычаги DFM

DFM (проектирование для производства) — это метод, позволяющий, как правило, сократить как стоимость, так и сроки выполнения заказа без ущерба для производительности.

Высокопрочные рычаги для деталей, изготовленных на токарном станке:

• Упрощение базовых данныхВыберите базовые точки, соответствующие способу крепления и измерения детали.
• Избегайте ненужных жестких допусков: Использование по умолчанию точности ±0.01 мм повсюду обходится дорого и зачастую функционально бессмысленно.
• Уменьшить радиус действия инструментаГлубокие, узкие канавки и выемки определяют деформацию и время цикла.
• Стандартизировать резьбу и радиусыНестандартные формы увеличивают время изготовления инструмента.

⚠️ ПредупреждениеЕсли допуск жестче, чем возможности вашей измерительной системы (или системы поставщика), вы покупаете не качество, а аргументы.

Оценка поставщиков

Оборудование и технологические возможности

Начните с того, чтобы сопоставить конфигурацию оборудования поставщика с реальными потребностями вашей детали. Задавайте целенаправленные вопросы:

• Вам нужна ось Y для обработки деталей, расположенных не по центру, или достаточно приводного инструмента по оси C?
• Вам нужен вспомогательный шпиндель для обработки задней стороны без повторной фиксации?
• Есть ли у них стабильный технологический процесс для длинных, тонких деталей (люнет, стратегия с использованием задней бабки)?

Затем проверьте дисциплину процесса, а не просто «технические характеристики оборудования». Вам нужен воспроизводимый контроль:

• Настройте листы и управляемые программы.
• Управление сроком службы инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов.
• Определены внутрипроизводственные проверки для критически важных параметров качества (CTQ).

Компания AFI Industrial Co., Ltd. предоставляет поддержку в области проектирования с учетом технологичности производства (DFM) и обеспечивает соответствие стандарту ISO 9001.

Метрология и качество

В токарной обработке качество в основном зависит от двух факторов: соответствие плана измерений базовой схеме и соответствие измерительных инструментов допускам.

Сигналы, на которые следует обратить внимание:

• Наличие собственных возможностей по проведению КИМ-измерений или надежного аккредитованного партнера.
• Документированная система калибровки и контроля измерительных приборов.
• Возможность при необходимости составлять отчеты по геометрическим допускам и размерам (фактическое положение, биение, профиль).
• Четкое разрешение несоответствий: разделение, выявление первопричины, корректирующие действия.

Если для вашей детали используются геометрические допуски и размеры (CTQ GD&T), запросите образец отчета перед размещением заказа. Это один из самых быстрых способов проверить, не гадает ли поставщик.

От внедрения новых продуктов до масштабирования производства

Переход от прототипа к серийному производству — это тот этап, на котором многие поставщики показывают хорошие результаты на бумаге, но терпят неудачу на практике.

Оцените, как поставщик обрабатывает следующие запросы:

• Управление изменениями (корректировки чертежей, уведомления об изменениях)
• Наращивание технологической мощности (как стабилизируется процесс после выпуска первых изделий)
• Планирование производственных мощностей (машинное время, вторая смена, резервирование инструментов)
• Единая документация по всем партиям

Если ваша программа предполагает увеличение объемов производства или использование двух поставщиков, вам нужен поставщик, который сможет надежно зафиксировать параметры процесса и планы контроля качества, обеспечив возможность их переноса.

Заключение

Выбор смеси для токарной и фрезерной обработки на станках с ЧПУ услуги механической обработки В основном речь идет о сокращении предотвратимых отклонений. Токарно-фрезерный станок помогает, консолидируя операции, сохраняя исходные данные на протяжении большей части процесса и сокращая время выполнения, связанное с многоэтапной маршрутизацией.

Программа вебинара:

• Выбирайте токарно-фрезерную обработку, когда обрабатываемые и фрезерованные элементы должны находиться в тесном контакте, и вы хотите снизить риски, связанные с настройкой оборудования.
• Указывайте допуски в диапазонах: сохраняйте общие допуски для некритических характеристик и четко указывайте критически важные параметры качества.
• Рассматривайте запросы на коммерческие предложения как технические документы: схема базовых размеров, цель применения геометрических допусков и посадок, глубина контроля и требования к документации должны быть однозначными.
• Оценивайте поставщиков по готовности к контролю технологических процессов и метрологии, а не только по списку оборудования.

Следующие шаги для снижения рисков и общей стоимости владения:

• Составьте запрос на коммерческое предложение, включив в него список критически важных параметров качества (CTQ), предполагаемую схему базовых параметров и ожидаемую глубину проверки.
• Уточните у поставщика, как он будет контролировать три основных вида отказов (биение, нарушение истинного положения, деформация тонких стенок и т. д.).
• При желании вы можете запросить анализ вашего коммерческого предложения с учетом требований DFM, критически важных параметров качества и плана инспекции.

FAQ