CNC prototypování je důležitou součástí vývoje nového produktu, protože pomáhá vyhodnotit, zda návrh bude vypadat a fungovat podle očekávání. Technologie CNC prototypování byla vyvíjena již více než 70 let a je již dlouho nosným pilířem moderní výroby a je nepostradatelná v každém odvětví. CNC prototypování umožňuje výrobu prototypů v relativně krátkém čase a při nízkých nákladech.
CNC prototypování je proces rychlého vytváření vysoce kvalitních prototypů pomocí CNC obráběcích strojů. Produktoví designéři a inženýři často vytvářejí prototypy pro budoucí výrobní série. Proces CNC obrábění pomáhá vytvořit finální díl navržený tak, aby poskytoval vizuální a funkční reprezentaci konečného produktu. Jinými slovy, CNC prototypování dosahuje fyzického výsledku digitálního návrhu. Návrháři mohou snadno detekovat a eliminovat konstrukční nedostatky pomocí CNC prototypování před zahájením velkoobjemové výroby. Výroba se samozřejmě stává nákladově efektivnější, když jsou konstrukční nedostatky odstraněny ve fázi prototypování.
Proč je CNC obrábění vhodné pro prototypování?
CNC obrábění je ideální proces pro prototypování. Za prvé, proces nabízí vysokou úroveň přesnosti a přesnosti díky použití počítačů pro řízení pohybu nástroje a detekci obrobku. Tyto počítačové ovládací prvky berou v úvahu každý úhel návrhu a zajišťují, že prototypy jsou přesně vytvořeny podle konečných specifikací dílů a identické díly jsou vyráběny opakovaně.
Dalším důvodem, proč je CNC dobré pro prototypování, je jeho rychlost. CNC prototypování se velmi liší od procesů, jako je vstřikování, kde výrobci a vývojáři produktů musí čekat týdny nebo dokonce měsíce, než budou formy připraveny.
Proces CNC prototypování
Pomocí CNC systému začíná prototypování vytvořením 3D CAD modelu finálního dílu a jeho převedením do CAM souboru. Soubory CAM obsahují G-kód, včetně mnoha různých instrukcí, které řídí pohyb CNC stroje během vytváření prototypu. CNC stroj nařeže materiál podle těchto pokynů. Díky CNC systému je během procesu prototypování velmi malý dohled člověka. To je velká výhoda oproti tradičnímu obrábění, které je časově náročné a vyžaduje pečlivý dohled.
Na rozdíl od 3D tisku je CNC prototypování subtraktivní metodou, která vyžaduje méně materiálu. Jednotlivé části originálního bloku se stříhají kousek po kousku, dokud nevznikne požadovaný tvar. Protože je CNC stroj řízen počítačem, proces se vyznačuje vysokou přesností. Kromě toho lze složité konstrukce a složité geometrie také snadno CNC obrábět pro rychlé prototypování.
CNC prototypování
Rychlí výrobci mohou používat různé operace CNC prototypování v závislosti na návrhu finálního dílu. Který konkrétní provoz zvolit obvykle závisí na několika faktorech, mimo jiné včetně konstrukčních specifikací a použitých materiálů. AN-Prototype shrnuje následující běžné operace zpracování prototypů CNC na základě dlouholetých zkušeností s CNC zpracováním.
CNC frézování, nejběžnější operace CNC obrábění, označuje tvorbu prototypů pomocí CNC frézky. Proces CNC frézování je subtraktivní proces, protože stroj odebírá materiál z obrobku a vytváří prototypy různých geometrií. Frézky mají vícebodové řezné nástroje, z nichž každý provádí ostré řezy různých tvarů a délek na rotujícím obrobku. Hloubka řezu a pohybový profil nástroje a osy používané strojem závisí na složitosti konstrukce. Aby bylo dosaženo vyšší přesnosti řezu, jsou CNC frézky vybaveny také dalšími osami pro zlepšení jejich pohybových schopností, jako jsou 4osé, 5osé CNC stroje.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus jn ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.
5osé CNC obrábění umožňuje složitým dílům s více bočními prvky obrábět až pět stran v jediném nastavení. To přináší obrovské výhody ve smyslu výrazně zvýšeného využití CNC strojů, zkrácení doby nastavení a cyklů a zlepšení kvality. 5osé CNC obrábění může vyrábět vysoce přesné díly s extrémně složitou geometrií.
CNC švýcarské obrábění je výrobní technika využívající speciální nástrojové řezání určené k obrábění kovových nebo plastových polotovarů na složité, štíhlé nebo jemné součásti vyžadující úzké tolerance. CNC švýcarská obráběcí technologie je široce používána v lékařském průmyslu, letectví, IT, elektronice, energetických a palivových systémech, přesných hodinkách a vojenské obraně.
Výhody CNC prototypování
CNC prototypování má stovky výhod. Uveďme si několik z nich:
1. Vysoká přesnost a preciznost
CNC obrábění usnadňuje výrobu prototypů s vysokou přesností, tolerancí a přesností. Tato přesnost a přesnost je způsobena počítačem, který řídí pohyb řezného nástroje. Vzhledem k přesnosti a preciznosti procesu CNC obrábění má většina chyb nebo nedostatků ve vyrobených prototypech původ v samotném návrhu.
2. Efektivnost nákladů
CNC prototypování může konstruktérům produktů dlouhodobě ušetřit peníze. Je to proto, že případné chyby a chyby lze opravit v prototypu, místo aby byly vyloučeny z množství finálních dílů vyrobených během výrobní fáze.
Budoucí změny navíc vyžadují pouze drobné úpravy souboru CAD namísto vytváření nového návrhu od začátku.
3. Konzistence a opakovatelnost
CNC prototypování je vysoce opakovatelné. CNC prototypové obráběné díly jsou konzistentní a budou přesně napodobovat originál bez ohledu na to, kolik kopií bylo vyrobeno. To se velmi liší od jiných procesů prototypování, jako je vstřikování, kde se forma znehodnocuje po mnoha opakováních, zatímco prototypy CNC obrábění nikoli.
4. Všestrannost materiálů
Ve srovnání s jinými výrobními procesy, jako je 3D tisk a vstřikování, může CNC prototypování používat více materiálů od plastů, dřeva až po nejpevnější kovy a dokonce i keramiku. Některé možnosti materiálů vhodné pro služby CNC prototypování zahrnují:
5. CNC obrábění je rychlé
CNC obrábění pro hromadnou výrobu začalo v 1970. letech XNUMX. století a jak se stroje a software vyvíjely, je to nyní jeden z nejrychlejších a nejspolehlivějších způsobů vytváření tvarově složitých dílů z kovů a tvrdých plastů. Jakmile je CNC naprogramován, může dobrá fréza nebo soustruh obrábět ocel nebo hliník úžasnou rychlostí a během několika minut přeměnit kovový polotovar na hotový díl.
Omezení CNC obrábění Prototypování
Přestože je CNC obrábění jednou z nejlepších strategií pro výrobu prototypů, stále má určitá omezení. Mezi tato omezení patří:
dlouhodobá akumulace zkušeností
Před prototypováním CNC obrábění je vhodné mít technické znalosti konstrukce CAD soubory a jak z nich generovat soubory CAM. Instalace a programování CNC obráběcích strojů vyžaduje určitou technickou odbornost a dlouhodobé zkušenosti s programováním. A co víc, testovací postupy, inovativní přístupy a kreativní vize jsou pro CNC prototypování zásadní. Ne všichni poskytovatelé služeb CNC obrábění mohou dokončit CNC programování bezchybně.
Materiální odpad
CNC prototypování je subtraktivní proces, ve kterém je materiál řezán z tyčového materiálu nebo plechu během prototypování. Výsledkem je, že čím více dílů je vyrobeno, tím více materiálu se plýtvá, což zvyšuje náklady na materiál. Také vám mohou vzniknout dodatečné náklady a plýtvat více materiálem, protože si nejste jisti, zda bude CNC prototyp dokonalý na první pokus. Také, i když malá várka prototypů splňuje všechny technické požadavky, šance na jejich prodej jsou relativně malé. Zvyšují tedy množství materiálového odpadu.
Geometrická omezení
Jednou z hlavních překážek procesu CNC prototypování je neschopnost obrábět geometrii uvnitř prototypu, jako jsou ostré rohy uvnitř součásti. CNC obráběcí stroje zpracovávají převážně pouze vnější stranu obrobku. Proto může být vývoj prototypu s vnitřními součástmi pomocí CNC prototypování náročný. Pro vytvoření prototypu s vnitřními součástmi však můžete zvolit alternativní proces prototypování, jako je 3D tisk. 3D tisk je ideální pro výrobu vnitřní geometrie prototypu, protože může pracovat z vnitřní oblasti obrobku do vnější oblasti.
Dražší než 3D tisk
Obecně platí, že CNC prototypování stojí více než procesy 3D tisku. To je jeden z hlavních důvodů, proč si inženýr může zvolit proces 3D tisku pro výrobu prototypu, i když má v úmyslu použít CNC obrábění pro finální díl. Je pochopitelné, že podniky potřebují snížit náklady během (rané) fáze prototypování.
Aplikace CNC prototypování
CNC prototypování se používá téměř ve všech odvětvích přesného obrábění. Ve většině těchto odvětví vždy potřebují funkční prototyp nebo . Nejlépe se hodí CNC obráběné prototypy. Většinu času jsou CNC obráběcí nástroje obvykle vhodnější pro tyto funkční prototypy, které vyžadují pevnost, mechanickou stabilitu nebo jiné vlastnosti, které aditivní procesy nemohou poskytnout, takže se v těchto odvětvích používají.
Letecký průmysl je jedním z odvětví s vysokou mírou využití CNC prototypů. Strojaři v oblasti letectví používají tento proces k vývoji funkčních prototypů s vysokou přesností a přesností. Inženýři navíc využívají CNC prototypování k testování funkčnosti obráběných součástí a dalších inovací v leteckém průmyslu. Pomáhá zajistit spolehlivost těchto součástí a zabraňuje poruchám letadla za letu. Typickými součástmi letadla vyráběného pomocí CNC prototypovacích technik jsou křídla, pouzdra, potrubí atd.
Lékařský průmysl má vysokou poptávku po součástech a lékařských zařízeních s úzkými tolerancemi a přesností. Lékařský průmysl těží z CNC prototypování, protože je kompatibilní s širokou škálou CNC obráběných materiálů. Kromě toho, jak se lékařská technologie vyvíjí, existuje poptávka po lékařských komponentech s nejpřísnějšími tolerancemi, jako jsou protetika, implantované stenty, chirurgické nůžky, bioptické hadičky a další. CNC stroje produkují vysoce kvalitní funkční prototypy s výjimečnou přesností a přesností pro lékařský průmysl.
Automobilový průmysl je jedním z odvětví s nejvyšším využitím CNC obráběných prototypů, s užšími tolerancemi a vysokou přesností. Ozubená kola, kola, brzdy a komponenty zavěšení jsou typickými příklady CNC prototypování. Navíc tyto automobilové komponenty vyžadují nejpřísnější tolerance, aby byla zajištěna optimální výkonnost a bezpečnost vozidla. Automobilový průmysl vyvíjí prototypy a testuje jejich funkčnost jejich instalací do vozidel, aby bylo zajištěno, že budou sloužit svému zamýšlenému účelu. Vytvoření automobilového prototypu, který splňuje zamýšlený účel a specifikace, však může být náročné bez CNC prototypování. CNC obrábění je zodpovědné za vývoj prototypů automobilů podle přesných specifikací. CNC prototypování také vyrábí díly pro další vozidla, jako jsou lodě, dodávkové vozy a další.
Ropný průmysl má vysokou poptávku po součástech s vynikající pevností, které lze těžit hluboko v zemském povrchu za účelem těžby zdrojů. Inženýři často používají prototypy CNC frézování nebo jiné vlastní CNC obráběcí procesy k vytvoření těchto dílů, aby splňovaly požadavky.
Vojenský průmysl
Oddělení výzkumu a vývoje těží z využití procesů CNC prototypování ve vojenské oblasti. Vojenský výzkum a vývoj využívá tuto výrobní techniku k vývoji letadel, bojových vozidel a dalších CNC obráběných dílů. Inženýři a vývojáři produktů v obranném průmyslu spoléhají na prototypové CNC obrábění, protože umožňuje rychlé prototypování a výrobu dílů bez ohledu na tvrdost materiálu. CNC obráběné prototypy jsou pro tento účel ideální. Příklady zařízení vyráběného pro tento průmysl zahrnují letecké díly, dopravní komponenty, komunikační komponenty, munici a další.
Tipy pro CNC prototypování
CNC prototypování je pro výrobce spolehlivou metodou, jak zajistit, aby díly splňovaly požadavky a přesnost před hromadnou výrobou. AN-Prototype shrnuje některé návrhy pro CNC zpracování prototypů pro vaši referenci.
Snižte složitost prototypu
I když složitý design zní jako dobrý nápad, ve skutečnosti to tak úplně není. Jedna věc, kterou je třeba poznamenat o CNC prototypování, je, že čím vyšší je složitost, tím vyšší jsou náklady na CNC obrábění. Kromě nákladů trvá nastavení stroje pro konstrukci, která vyžaduje více úhlů a podříznutí, dlouhou dobu, což zvyšuje čas strávený CNC obráběním. Složité návrhy proto prodlužují dobu vývoje, čímž zvyšují náklady na vývoj produktu a zpožďují dobu uvedení na trh.
Výchozí tolerance
Výchozí tolerance jsou obvykle nejlepší praxí pro CNC prototypování. Dosažení užších tolerancí může vyžadovat specializované řezné nástroje a další přípravky, což ovlivňuje náklady na CNC obrábění. Obvykle je nejlepší nechat na vašem návrhu pracovat zkušeného inženýra, aby určil, která úroveň tolerance je pro váš prototyp produktu nejlepší.
Navrhujte s ohledem na geometrii nástroje
Protože obráběcí program běží v rotaci, zvažte axiální charakteristiky řezného nástroje nebo obráběného předmětu během prototypového CNC obrábění. Většina řezných nástrojů má omezenou řeznou délku a jsou kruhové. Proto bude mít geometrie nástroje vliv na všechny řezné operace.
Spolupracujte se zkušeným výrobcem CNC prototypů
A co víc, měli byste spolupracovat se zkušeným specialistou na CNC prototypování. Protože se mohou soustředit na zefektivnění procesu vytváření vysoce kvalitních prototypů. Odborníci také zvažují geometrická omezení procesu obrábění potřebná k výrobě požadovaného prototypu. Sklízet výhody vývoje prototypů pomocí CNC obrábění může být obtížné bez zkušeného výrobce prototypů.
Srovnání mezi prototypy CNC obrábění a prototypy vstřikováním
Zatímco oba prototypy poskytují vizuální reprezentaci konečného produktu, jsou od sebe značně odlišné. Zde je srovnání mezi dvěma typy archetypů.
Částečná tolerance
Tolerance dílů pro prototypy vyrobené vstřikováním se pohybují od ±. 0.1 až 0.7 mm. Důvodem je smrštění po injekci. Na druhou stranu prototyp CNC stroje má extrémně vysokou úroveň tolerance ±0.01 mm, což dokazuje přesnost a přesnost procesu obrábění.
Prototypový materiál
Vstřikované prototypy jsou obvykle plastové nebo elastomery. Je to proto, že výrobní proces vyžaduje, aby byl roztavený materiál umístěn do forem pro vytvoření prototypů. Naproti tomu CNC obráběné prototypy mohou být dřevěné, plastové nebo kovové, v závislosti na materiálu, který konstruktér zvolí.
Kvalita povrchu
Navzdory preciznosti procesu vstřikování mohou mít vyrobené prototypy drobné vady, jako jsou deformace, propady, čáry toku, čáry svarů atd. Tyto vady mohou negativně ovlivnit vzhled vstřikovaných prototypů. Na druhou stranu CNC obráběné prototypy mají lepší povrchovou úpravu díky široké škále nástrojů používaných v procesu CNC obrábění.
Srovnání mezi CNC prototypováním a 3D tiskem
I když jsou oba procesy prototypování, velmi se liší v přístupech a řešeních, která nabízejí. Navíc oba procesy mají svá pro a proti.
Spotřeba materiálu
3D tisk má podstatně menší odpad materiálu než CNC prototypování. 3D tisk totiž využívá pouze materiály potřebné ve výrobním procesu. CNC obrábění naopak odstraňuje přebytečný materiál z bloku pro dosažení požadovaného tvaru.
Náklady na prototypování
CNC proces je dražší než 3D tisk. Rozdíl v ceně je způsoben množstvím příslušenství potřebného pro optimální funkci CNC stroje. Toto příslušenství sahá od přípravků a řezných nástrojů až po systémy přívodu řezné kapaliny. Kromě toho vysoké náklady na nákup CNC strojů ovlivňují náklady na prototypy vyrobené procesem obrábění, což je činí dražšími.
Podpůrný materiál
CNC obrábění podporuje širokou škálu materiálů od dřeva a plastů až po kovy a slitiny. 3D tisk na druhou stranu obecně upřednostňuje termoplasty, protože se snadno zahřívají a tvarují.
Částečná tolerance a houževnatost
CNC stroje mají toleranci ±0.01 mm, zatímco technologie 3D tisku nové generace, jako je DMLS (Direct Metal Laser Sintering) mají toleranci ±0.1 mm. Navíc CNC prototypování produkuje díly, které jsou pevnější než díly vyrobené 3D tiskem.
AN-Prototype poskytuje vysoce kvalitní služby CNC zpracování prototypů
Více než 15 let zkušeností v oblasti CNC prototypování umožňuje AN-Prototype optimálně vyrábět díly, které potřebujete. Poskytujeme profesionální jednorázové CNC obráběcí služby, od přesného prototypování až po plné výrobní série.
Díky našim rozsáhlým zkušenostem s průmyslovým obráběním dokážeme vytvořit vysoce kvalitní prototypy podle požadovaných specifikací, bez ohledu na průmysl. Jednoduše nahrajte svůj CAD soubor a obdržíte DFM a bezplatnou cenovou nabídku.
Galerie prototypů CNC