Servizio di lavorazione CNC: la guida completa

Servizio di lavorazione CNC: cosa devono sapere gli ingegneri prima di ordinare

“Ordinare parti lavorate CNC” appare semplice-basta inviare il tuo file CAD, ricevere un prezzo e attendere l'arrivo delle parti Tuttavia, in realtà, i fattori critici che differenziano la parte “good” (una iterazione) dalla “bad” stanno predicando le decisioni sul lavoro prima ancora che l'ordine venga effettuato Questa guida discute ciò che gli ingegneri e i responsabili degli appalti devono considerare quando scelgono un servizio di lavorazione CNC - dalla selezione del processo, e determinando le tolleranze richieste per capire cosa influisce sul costo e qualificare i fornitori - con i dati concreti per supportare la tua scelta.

Cos'è la lavorazione CNC e come funziona?

A Servizio di lavorazione CNC è uno dei processi di produzione continui che utilizzano una macchina a controllo numerico computerizzato per tagliare materiali da un blocco di materiale, pezzo da lavorare al fine di modellare e dimensionare una parte In contrasto con le stampanti 3D, una macchina CNC utilizza un blocco di materiale più grande iniziale da tagliare fino alla forma desiderata.

Ogni lavoro CNC segue tre passaggi Un ingegnere progetta un modello 3D utilizzando un software CADSolidWorks, Fusion 360 o simili Successivamente, il modello 3D viene convertito in percorsi utensile lavorabili in software CAM, che quindi emette codici G che istruiscono la macchina CNC dove andare, quanto velocemente girare, quanto profondo tagliare e così via.

Infine, la macchina CNC esegue tali codici Le velocità del mandrino sono generalmente comprese tra 8.000 e 30.000 giri al minuto a seconda del materiale e del diametro della taglierina, con velocità di avanzamento quindi selezione in base alla ricerca di una finitura superficiale accettabile ottenendo il tempo di ciclo desiderato.

La ripetibilità è dove CNC batte il funzionamento manuale Una tantum potrebbe essere fatta a mano, fatta su ordinazione, ma un CNC, se funziona, rende 1 o 1000 esattamente lo stesso Le tolleranze sono mantenute dal primo all'ultimo qualcosa che nessun funzionamento manuale può rivendicare.

Tipi di processi di lavorazione CNC

Fresatura CNC 3-A×is e 5-A×is

Un mulino CNC da 3 a×is traduce l'utensile da taglio nelle direzioni X, Y e Z. È ideale per produrre geometrie piatte o prismatiche cioè staffe, piastre e alloggiamenti con tutte le caratteristiche accessibili da un lato Qualsiasi componente di curva sottosquadro, foro angolato o composto richiede la ri-fi×tura del pezzo aumentando il costo di configurazione e il rischio di errore di posizione.

5 a×is La fresatura CNC include 2 a× aggiuntivi di rotazione (solitamente assi A e B), che consentono alla fresa di inclinarsi e ruotare praticamente di qualsiasi angolo all'interno di un'unica configurazione sul pezzo da lavorare. (Le statistiche del settore indicano che lo scorso anno (2015), oltre 80% di tutti i mulini industriali nuovi sul mercato sono stati venduti con capacità a 5 assi) Il mondo reale salva le manopole che in precedenza impiegavano 7-10 giorni su macchine a 3 assi sfruttando configurazioni multiple su uno o più centri di lavorazione ora possono essere eseguite nel giro di poche ore su una singola macchina a 5 assi con maggiore precisione dimensionale e consistenza poiché la parte non deve essere riposizionata durante il processo di lavorazione.

Tornitura CNC e Lavorazione Svizzera

Tornitura CNC comporta la rotazione della parte contro un utensile da taglio fisso, rendendolo il processo di scelta per componenti cilindrici e conici-alberi, boccole, raccordi, elementi di fissaggio filettati I moderni torni CNC con utensili sotto tensione possono anche lavorare le operazioni di fresatura e tornitura in un unico setup.

La tornitura CNC di tipo svizzero fa un passo avanti nel caso di parti di piccolo diametro (sotto i 32 mm) La boccola di guida supporta il lavoro vicino al taglio, rimuovendo la flessione che porta alla deflessione e consentendo tolleranze fino a 0,0005 "La lavorazione svizzera è standard per viti ossee mediche, perni di connettori elettronici e parti di orologi.

EDM a filo e processi speciali

Lavorazione a scarica elettrica, utilizza un filo fine caricato elettricamente per tagliare attraverso materiali conduttivi con tolleranze strette come 0,0001 "Con nessuna forza di taglio meccanica diretta, filo EDM gestisce acciai per utensili temprati, carburo di tungsteno e altri materiali che distruggerebbero le frese convenzionali Il fermo è che taglia lentamente-lentamente rispetto alla fresatura.

CNC Materiali di lavorazione Scegliendo il metallo o la plastica giusti

La scelta del materiale giusto è fondamentale per controllare i costi, ridurre i tempi di consegna e ottenere le specifiche delle parti La scelta sbagliata del materiale può produrre una parte che lavora magnificamente ma non funziona in servizio - o una che riesce in servizio ma supera il budget L'elenco seguente mostra i materiali di lavorazione CNC più lavorati con le proprietà meccaniche e i dati sui costi di cui gli ingegneri hanno bisogno.

Leghe di alluminio (6061-T6, 7075-T6)

L'alluminio è diventato una sorta di standard di fatto Lavorazione CNC materiale: si fresa rapidamente, mantiene tolleranze strette, e costa meno della maggior parte degli altri metalli Quando l'alluminio 6061-T6 è indicato per parti generiche-staffe, involucri, infissi, e dissipatori di calore-è di gran lunga il più comune Quando la resistenza alla trazione più elevata (elementi strutturali aerospaziali, maschere ad alta sollecitazione) è essenziale, 7075-T6 fornisce 572MPa a circa 1,5 il prezzo del materiale.

Acciaio inossidabile, acciaio al carbonio e titanio

L'acciaio inossidabile 304, per esempio, tiene la resistenza eccellente della corrosione-come per l'alimento-grado e l'attrezzatura medica. 316L sostituisce il molibdeno per la resistenza chimica superiore-una scelta per le applicazioni marine e di trattamento chimico Out-performa l'acciaio per i rapporti di forza-peso, Ti-6Al-4V (titanium di grado 5). offre la resistenza alla trazione 950MPa a circa 60% la densità-ma è lento e può essere costoso.1045 acciaio al carbonio colpisce il punto debole per le applicazioni ad alta resistenza dell'ingranaggio, dell'albero e dell'attrezzatura senza la resistenza alla corrosione.

Ingegneria Plastica (PEEK, Delrin, Policarbonato, ABS, PTFE)

Le plastiche di ingegneria vengono lavorate quando le parti richiedono isolamento elettrico, migliore resistenza chimica o meno peso di quanto una miscela di metallo e plastica possa offrire, combinato con tolleranze più strette di quelle che lo stampaggio a iniezione può fornire a bassi volumi di produzione Il PEEK è un sostituto del metallo nelle applicazioni aerospaziali e mediche: resiste al funzionamento continuo a 260 °C, ma offre una resistenza alla trazione di 100 MPa Delrin (POM) gestisce il carico su ingranaggi, cuscinetti, boccole Il policarbonato conferisce opacità insieme ad un'elevata resistenza agli urti per coperture e schermi.

Tolleranze di lavorazione CNC e finiture superficiali

Ottenere la giusta tolleranza di lavorazione è un lancio di dadi: se è troppo allentato, le parti di accoppiamento non si adattano Se è troppo stretto, stai solo pagando per un tempo di lavorazione non necessario che non ti ha comprato nulla Le tabelle seguenti mostrano cosa è fattibile su una macchina di produzione reale, non un quadro di marketing best-case.

La finitura superficiale è specificata come Ra (rugosità media aritmetica della superficie) in unità di micrometri per ISO4287. A meno che il disegno non indichi chiaramente un requisito CAD specifico, la maggior parte delle officine di lavorazione CNC non rispettano Ra 3,2 µm µm Ra la superficie naturale lasciata da un'operazione di fresatura o tornitura standard.

Quanto costa la lavorazione CNC?

Le spese di lavorazione CNC sono influenzate da cinque fattori chiave, ciascuno dei quali aggiunge una percentuale diversa al prezzo finale del pezzo La comprensione di questi fattori consente agli ingegneri di scegliere strategie di progettazione che soddisfano tolleranze rigorose entro il budget desiderato.

Driver chiave di costo

Come ridurre i costi di lavorazione CNC (How to Reduce CNC Machining Costs) 7 Suggerimenti utilizzabili

Vuoi una stima dei costi veloce? Carica il tuo file CAD e ottieni un preventivo La maggior parte delle piattaforme offre prezzi immediati con risultati inferiori a 24 ore.

Come scegliere un fornitore di servizi di lavorazione CNC

Certificazioni che contano

Quando si sceglie un Officina macchine CNC, verificare le loro certificazioni per assicurarsi che siano state controllate in modo indipendente per i controlli di qualità La linea di base standard è ISO 9001 (questa officina che non dispone di) dovrebbe essere considerata sospetta Le certificazioni aggiuntive pertinenti possono variare in base al campo:

• La certificazione AS9100D è richiesta da oltre 80% di fornitori aerospaziali Affronta la sicurezza, la mitigazione del rischio e la gestione della configurazione.
• ISO 13485 è un must per i componenti dei dispositivi medici Include la convalida dei processi e i controlli di progettazione.
• IATF 16949 è il sistema di qualità per l'industria automobilistica, compresi i controlli PPAP e statistici di processo.
• NADCAP esegue audit dei processi specializzati necessari sulle parti aerospaziali.

Online vs. Macchine locali (Online vs. Local Machine Shops) QUANDO Ognuno Vince

I servizi CNC online (servizi di quotazione istantanea) funzionano molto bene quando si producono materiali standard, geometricamente semplici a medie complessità e quando tolleranze 0,002 lavorazioni meccaniche 0,005 possono essere tollerati entro un lead-time di 3-7 giorni Si invia il file, si riceve un prezzo istantaneo e le parti vengono spedite senza aver mai parlato con qualcuno Le officine meccaniche locali fanno benissimo quando hai bisogno di un turnaround in giornata, di un design personale per la produzione (DFM) e di discussioni ingegneristiche, o stai eseguendo un programma con modifiche ingegneristiche che vorrai uno stretto rapporto di lavoro con il tuo produttore.

Indipendentemente dal fatto che il risultato finale sia un'officina meccanica CNC online o un negozio locale, ecco le caratteristiche che dovresti richiedere quando selezioni un negozio (Shop End) e le caratteristiche che dovresti evitare

Progettazione per CNC Manufacturability (DFM) 7 Regole

I sette progetti per le regole di produzione distillati dalle linee guida fornite da Protolabs e Libretesti ingegneristici ti salverà dagli errori di progettazione della lavorazione CNC più comuni (e più costosi) Utilizzali per controllare il tuo file CAD prima di inviare le tue parti per il preventivo.

1. Spessore minimo della parete: 0,8 mm per i metalli, 1,5 mm per le materie plastiche, 1,0 mm per l'alluminio 6061, 1,5 mm per l'acciaio inossidabile Pareti più sottili di questo avranno la tendenza a deviare sotto la taglierina, con conseguenti segni di chiacchiere e deriva dimensionale.
2. Raggi angolari: 1/3 della profondità della cavità Gli angoli devono essere raggiati Gli angoli interni in ordine per tagliare angoli stretti La taglierina CNC deve essere raggiata Se la tua cavità è profonda 30 mm è necessario includere almeno un raggio di 10 mm sugli angoli Raggi più piccoli richiedono taglierine più piccole, alimentazioni più lente e più passaggi.
3. Profondità del foro: massimo 10 x diametro Le perforatrici a torsione standard vanno in modo affidabile a 4 diametri di profondità La perforazione Peck andrà in modo affidabile a 10 diametri di profondità A profondità maggiori, utilizzare un trapano a pistola come operazione separata.
4. Profondità della tasca: massimo rapporto profondità/larghezza 3:1 Le tasche profonde richiedono utensili da taglio più lunghi che hanno la tendenza a oscillare, finitura degradante e dimensionalità Le tasche larghe consentono di utilizzare strumenti più corti e rigidi Considera l'idea di allargare una tasca se ne hai bisogno in profondità.
5. Sottotagli: aggiungi 30-50% al costo di ogni funzione Mantieni le larghezze del sottosquadro in millimetri interi per adattarle agli utensili standard e consenti 4 mm di spazio tra il sottosquadro e qualsiasi parete adiacente.
6. Profondità massima del filo: 3 diametri Le filettature aggiuntive oltre i 3 diametri offrono una capacità di carico aggiuntiva trascurabile aumentando al contempo le possibilità di rottura del rubinetto Specificare una profondità massima di 18 mm per le filettature M6.
7. Testo e incisione: larghezza di linea minima di 0,018 "su metalli teneri, 0,033" su metalli duri I caratteri sottili, i serif fini e i caratteri script sono difficili o impossibili da lavorare; utilizzare un carattere sans-serif con un tratto di 10 pt (~0,134 ").

Domande Frequenti

In cosa differisce la lavorazione CNC dalla stampa 3D?

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La lavorazione CNC è un processo sottrattivo che rimuove materiale da una billetta di materiale altrimenti solido utilizzando utensili da taglio rotanti, mentre, per ogni perla di materiale estruso durante la stampa 3D ne vengono scartati circa quattro come rifiuti Il CNC fornisce tolleranze più strette a 0,001 "e una qualità superficiale superiore rispetto alla stampa 3D FFF, ma ha uno spreco di materiale più elevato Al contrario, la stampa 3D FFF è più adatta a geometrie interne complesse e una rapida sperimentazione per prototipi di adattamento e forma in cui non è necessaria alcuna tolleranza dimensionale migliore di 0,010".

Qual è il tempo di consegna tipico per le parti lavorate a CNC?

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Il tempo di consegna standard varia da 3 a 10 giorni lavorativi a seconda della geometria della parte, del materiale, della distanza del piombo e delle dimensioni dell'ordine La maggior parte delle parti semplici in alluminio viene spedita in 3-5 giorni Le parti CNC multiasse in metallo esotico come titanio e PEEK possono richiedere 7-10 giorni per profilature complesse e lavorazioni multiasse I servizi CNC online a rotazione rapida possono produrre parti in 24-48 ore con un premio di 1,5-2 rispetto al tempo di consegna normale Il tempo di consegna varia anche tra gli ordini che specificano l'ispezione (FAI, rapporto CMM) e quelli che non lo fanno.

Quali formati di file accettano i servizi di lavorazione CNC?

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La maggior parte dei servizi CNC accetta i formati CAD 3D preferiti di STEP (.stp), IGES (.igs) e Parasolid (.x_t) Altri accettano anche i file SolidWorks (.sldprt), Inventor (.ipt) e STL Forniscono sempre disegni 2D (PDF o DWG) per callout di finitura superficiale, GD & T e tolleranze.

Le macchine CNC possono gestire piccole esecuzioni di lotti e prototipi?

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Sì, la lavorazione CNC è perfetta per prototipi e produzione di piccole quantità da 1 a 500 pezzi A differenza dello stampaggio a iniezione, CNC non richiede solo un costo di configurazione una tantum e il costo di installazione del ciclo di lavorazione I costi di installazione sono amort rispetto alla dimensione del lotto rendendo un costo del prototipo compreso tra $50-200+ in base alla complessità, ma mantenendo basso il budget totale del progetto convalidando i concetti Ciò rende CNC una scelta ideale per prototipi funzionali e produzione di ponti.

Quali sono le industrie che si affidano maggiormente ai servizi di lavorazione CNC?

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I maggiori mercati per le parti lavorate CNC sono aerospaziale, dispositivi medici, automotive, elettronica di consumo e difesa Aerospace richiede negozi registrati AS9100D, medicale richiede la certificazione ISO 13485, automotive richiede l'accreditamento IATF 16949 e l'elettronica di consumo esternalizza CNC per sviluppare dissipatori di calore, custodie e obiettivi per fotocamere.

Come si ispezionano le parti lavorate CNC per la qualità?

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Le pratiche di ispezione standard includono la verifica dimensionale per posizioni angolari, lineari, circolari, curvilinee e spot utilizzando macchine di misurazione a coordinate (CMM). Un'ispezione aggiuntiva prevede il tracciamento della superficie 3D, l'ispezione del primo articolo (FAI) e può includere test non distruttivi (NDT) come raggi X o penetratori di coloranti per componenti medici e aerospaziali secondo le specifiche.