Guide ultime du virage CNC

CNC Turning est un processus central dans la fabrication moderne, Fournir des composants de haute précision avec une efficacité et une répétabilité inégalées.

Comme un ordinateur contrôlé, processus soustractif, CNC Forme des géométries cylindriques et complexes à l'aide de tours avancés qui transforment les matières premières en parties critiques.

Aujourd'hui, des industries comme l'aérospatiale, automobile, médical, et l'électronique grand public s'appuient sur le virage CNC pour obtenir des tolérances étroites et des finitions de surface supérieures.

Dans cet article, Nous explorons l'évolution, fondamentaux, applications, et l'avenir du tournant CNC, offrant un complet, Analyse basée sur les données qui est à la fois professionnelle et faisant autorité.

1. Introduction

CNC tournant est un processus contrôlé par ordinateur qui supprime le matériau d'une pièce rotative, Produire des pièces avec des dimensions précises et des caractéristiques complexes.

Contrairement au virage manuel, CNC Turning Tive les motif de programmation CAD / CAM sophistiquée pour atteindre des tolérances aussi serrées que ± 0,005 mm, Assurer la cohérence dans chaque partie.

Cette technologie a révolutionné la fabrication de haute précision en réduisant considérablement les délais de plomb et en améliorant la productivité.

Par exemple, Le marché mondial des machines CNC a atteint $83.4 milliards dans 2022 et devrait croître régulièrement dans les années à venir.

2. Développement et évolution historiques

Origines et innovations précoces

Le voyage du tournant CNC a commencé avec des tours manuels, Où les machinistes qualifiés sont méticuleusement en forme de métal à la main.

Avec l'avènement du contrôle numérique au milieu du 20e siècle, Les fabricants sont passés à des tours contrôlés par ordinateur qui offraient une qualité et une précision cohérentes.

Cette évolution a jeté les bases des systèmes CNC sophistiqués que nous voyons aujourd'hui.

Percées technologiques

Les étapes clés comprennent l'intégration des systèmes CAO / CAM, qui a permis l'automatisation des chemins d'outils et une précision d'usinage considérablement améliorée.

L'introduction de changements d'outils multi-axes et automatisés a révolutionné le champ, Réduire les temps de configuration et augmenter l'efficacité de la production.

Par exemple, L'avènement des machines à virage CNC à 5 axes a réduit les temps de cycle de production jusqu'à 40% par rapport aux méthodes traditionnelles.

Impact de la numérisation

La transformation numérique a joué un rôle essentiel dans le virage CNC.

L'intégration de l'analyse des données en temps réel et des capteurs IoT permet aux fabricants de surveiller les performances de la machine en continu, Prédire les besoins de maintenance, et optimiser dynamiquement les paramètres de coupe.

Cette révolution numérique a non seulement une précision améliorée, mais aussi une efficacité opérationnelle globale améliorée, Rendre CNC devenu indispensable sur le marché concurrentiel d'aujourd'hui.

3. Fondamentaux du tournant CNC

Principes de base

CNC Turning fonctionne en tournant une pièce contre un outil de coupe, qui supprime la couche de matériau par couche.

Ce processus soustractif suit des instructions détaillées dérivées du logiciel CAD / CAM, Assurer chaque coupe adhère aux spécifications de conception précises.

La rotation continue de la pièce, conique, ou même des géométries complexes avec une cohérence remarquable.

Composants clés et mécanismes de processus

Au cœur de CNC Turning se trouve un tour CNC robuste équipé d'un logiciel de contrôle avancé, Outils de coupe de précision, et des luminaires efficaces.

Les mécanismes de processus impliquent des paramètres critiques tels que les chemins d'outils, taux d'alimentation, vitesses de broche, et application de liquide de refroidissement.

Par exemple, Les opérateurs ajustent la vitesse d'alimentation et la vitesse de la broche pour optimiser les forces de coupe et minimiser l'usure des outils, réaliser d'excellentes finitions de surface et réduire les temps de cycle 30%.

Intégration CAD / CAM

La conception numérique entraîne la précision de la précision CNC. Les ingénieurs créent des modèles détaillés dans le logiciel CAO, qui se convertissent ensuite en code G lisible par machine via des systèmes CAM.

Cette intégration permet la simulation de l'ensemble du processus d'usinage avant le début de la production, réduisant ainsi les erreurs et garantir que le produit final répond aux normes de qualité strictes.

4. Types de machines à tourner CNC

Les machines à tourner CNC forment l'épine dorsale de la fabrication de haute précision, et leurs diverses configurations permettent aux fabricants de lutter contre un large éventail d'applications.

Couches de CNC horizontales

Les tours de CNC horizontaux présentent une broche alignée horizontalement, Les rendre idéaux pour l'usinage des composants cylindriques standard avec une grande efficacité.

Ces machines ont des systèmes de contrôle numérique informatique avancés qui assurent la répétabilité et la précision de la production à haut volume.

Attributs clés:

• Performance à grande vitesse:

• • Capable d'atteindre des vitesses de coupe qui vont souvent de 300 à 3,000 SFM, permettant une élimination rapide des matériaux sans compromettre la précision.

• Polyvalence dans le traitement des matériaux:

• • Efficace avec une variété de matériaux, y compris l'aluminium, acier inoxydable, et composites, répondant ainsi à divers besoins de l'industrie.

• Rentabilité:

• • Typiquement prix entre $30,000 et $150,000 USD, les rendre accessibles pour les petites et moyennes entreprises qui cherchent à évoluer la production.

Applications:

Les tours de CNC horizontaux sont largement utilisés dans l'aérospatiale pour fabriquer des supports de moteur et des pièces de turbine,

dans la fabrication automobile pour les arbres et les bagues, et dans l'électronique grand public pour créer des boîtiers précis.

Lathes CNC verticaux

Les tours de CNC verticaux se distinguent par une broche orientée verticalement, adapté à la manipulation grande, lourd, ou pièces complexes.

Leur conception robuste et les systèmes de gestion des puces améliorés les rendent adaptés aux applications nécessitant une capacité et une stabilité élevées.

Attributs clés:

• Usinage robuste:

• • Conçu pour prendre en charge et les composants volumineux de l'achat tels que les grands engrenages, volants, et les brides industrielles.

• Ergonomie amélioré de l'opérateur:

• • La configuration verticale simplifie la manipulation, Réduire la tension physique et améliorer la sécurité.

• Construction robuste:

• • Offre une rigidité et une stabilité supérieures, crucial pour les tâches d'usinage et de précision profondes.

• Fourchette:

• • Tombe généralement entre $40,000 et $200,000 USD, refléter leurs capacités avancées et leur qualité de construction robuste.

Applications:

Les tours de CNC verticaux sont couramment utilisés dans les énergies renouvelables pour les composants d'éoliennes, en machines lourdes pour les grandes pièces industrielles, et dans le secteur marin pour les composants du moteur des navires.

Centres de virage horizontaux

Les centres de tournage horizontaux représentent une évolution de la technologie CNC, combinant un virage traditionnel avec un fraisage intégré, forage, et les opérations de taraudage.

Ces centres permettent à plusieurs processus d'usinage se produisent dans une seule configuration, ce qui réduit les erreurs de traitement et minimise les temps de cycle.

Attributs clés:

• Capacité multi-processus:

• • Permet des opérations comme le fraisage et le forage à côté de la tournure, Les rendre idéaux pour des pièces complexes avec des contre-dépouilles et des fonctionnalités complexes.

• Temps de configuration réduit:

• • En consolidant les processus, ces machines peuvent réduire le temps de configuration jusqu'à 50%, augmentant ainsi la productivité globale.

• Forte productivité:

• • Ils excellent à la fois dans le prototypage à faible volume et la production à haut volume, avec une fourchette de prix typique de $50,000 à $250,000 USD.

Applications:

Les centres de tournage horizontaux sont largement utilisés dans l'aérospatiale et la défense pour l'usinage des composants structurels complexes,

dans les industries automobiles pour les pièces personnalisées, et dans la fabrication d'équipements industriels pour des outils de précision.

Centres de tournage verticaux

Les centres de rotation verticaux étendent les capacités des tours verticaux conventionnels en intégrant des fonctionnalités de fraisage et de forage supplémentaires.

Ces systèmes excellent dans la production de pièces qui exigent des géométries complexes et des usinages multidirectionnels en une seule configuration.

Attributs clés:

• Opérations intégrées:

• • Combiner tournant, fraisage, et forage dans une seule machine, rationalisant ainsi la production et améliorant l'efficacité globale du processus.

• Précision dans les géométries complexes:

• • Fournir des détails et une précision exceptionnels dans l'usinage des fonctionnalités complexes, essentiel pour les applications haut de gamme.

• Flexibilité et adaptabilité:

• • Particulièrement adapté à la production de prototypes et de pièces de production dans des industries qui exigent une précision élevée.

• Considérations de coûts:

• • Tandis que le prix varie avec la configuration, Ces centres offrent une solution compétitive pour les industries qui nécessitent des capacités d'usinage multifonctionnelles.

Applications:

Les centres de rotation verticaux trouvent l'utilisation dans l'aérospatiale pour les composants du moteur, dans la fabrication de dispositifs médicaux pour les instruments de précision,

et dans les environnements de recherche et de développement où les prototypes expérimentaux nécessitent une usinage détaillé.

Aperçu comparatif

Pour résumer les distinctions entre les différents types de machines à tourner CNC, Considérez le tableau suivant:

5. Opérations effectuées en tournant CNC

Avec des progrès en matière d'outillage et de capacités multi-axes, Les tours CNC modernes peuvent effectuer un large éventail d'opérations au-delà de la simple tournure.

Cette section explore le primaire, spécialisé, et les processus de finition avancés utilisés dans le virage CNC, mettant en évidence leur signification dans la fabrication moderne.

Opérations de virage CNC primaires

Tournant externe

Tournant externe, également connu sous le nom de tournant droit, implique le retrait du matériau de la surface externe de la pièce rotative pour obtenir un diamètre spécifié et une finition lisse.

• Applications: Utilisé pour fabriquer des arbres, tiges, et composants cylindriques.
• Tolérances typiques: ± 0,005 mm pour les applications de haute précision.
• Outils utilisés: Inserts en carbure ou en céramique pour une efficacité de coupe optimale.

Parement

Face est le processus de coupe à travers la fin de la pièce pour créer un lisse, surface plate. Cette opération est généralement effectuée avant l'usinage ou une étape de finition.

• Applications: Création de surfaces parfaitement plates sur les brides, engrenages, et les roulements.
• Considérations de vitesse de coupe: Généralement inférieur à un tournant droit pour empêcher les bavardages d'outils.

Rainure

La rainure implique la coupe des canaux étroits le long de la surface extérieure ou intérieure de la pièce. Les rainures peuvent être utilisées pour les phoques, snap, ou pour améliorer la compatibilité de l'assemblage.

• Types: Rainure externe, rainure interne, et le visage rainure.
• Profondeurs communes: 1 mm à 10 mm, Selon la demande.
• Défis: Gérer l'évacuation des puces et éviter la déviation de l'outil.

Coupure de fil

Les machines à tourner CNC peuvent produire des fils externes et internes à haute précision, Éliminer le besoin d'opérations de filetage secondaire.

• Types de threads: Métrique, Unifié, ACMÉ, et fils conçus sur mesure.
• Niveau de précision: ± 0,02 mm.
• Meilleures pratiques: En utilisant des inserts en carbure spécifiques au fil pour nettoyer, fils sans bavure.

Tournure conique

Le tournant à la conique est la réduction progressive de diamètre sur la longueur de la pièce, Créer une forme conique. Il est largement utilisé dans les composants qui nécessitent des ajustements d'accouplement.

• Applications: Arbres effilés, essieux automobiles, et les raccords de tuyaux.
• Méthode de contrôle: Réalisé en utilisant la diapositive composée, taillon décalé, ou programmation CNC.

Opérations de virage CNC spécialisées

Forage

Tandis que principalement une opération de fraisage, Le forage peut être effectué sur un tour CNC à l'aide d'un foret stationnaire tandis que la pièce tournait. Cela permet un placement de trous précis.

• Diamètres du trou: Typiquement 1 mm - 50 MM dans les applications standard.
• Défis: Gérer l'accumulation de chaleur et l'élimination des copeaux pour le forage des trous profonds.

Ennuyeux

Ennuyeux élargit les trous et affine des diamètres internes existants avec une précision extrême. CNC Boring Bars avec une technologie de renommée des vibrations améliore les performances.

• Niveau de précision: ± 0,003 mm pour les alésages de haute précision.
• Utilisé pour: Cylindres de moteur, boîtiers de roulements, et composants hydrauliques.

Alésage

L'alésage améliore la finition de surface et la précision dimensionnelle des trous pré-percés, Assurer un ajustement précis pour les pièces d'accouplement.

• Tolérance réalisable: ± 0,001 mm dans les applications de qualité aérospatiale.
• Considération d'outillage: Revards en carbure pour les matériaux plus durs comme l'acier inoxydable.

Colin

Knurling est un processus non coupé qui enlève un motif texturé sur la surface de la pièce pour améliorer l'adhérence.

• Modèles communs: Droit, diamant, ou designs à hachulettes.
• Applications: Poignées, boutons, et les poignées d'outils industrielles.

Séparation (Couper)

La séparation implique de couper complètement à travers la pièce pour séparer la partie finie du matériau d'origine.

• Défis: Empêcher la rupture des outils, surtout sur les métaux durs.
• Meilleures pratiques: Utilisation des porte-outils rigides et assurer une bonne application de liquide de refroidissement.

Processus de finition avancés dans le tournant CNC

Tournant dur

Un virage dur est effectué sur des matériaux avec une dureté au-dessus 45 HRC, servir d'alternative au broyage.

• Applications: Composants aérospatiaux et automobiles de haute précision.
• Avantages: Élimine le besoin d'opérations de broyage secondaire.
• Outils utilisés: Cbn (Nitrure de bore cube) inserts pour une résistance à l'usure supérieure.

Polissage & Superfinations

Après l'usinage, Les pièces peuvent nécessiter un polissage ou une superfinition pour obtenir des surfaces de type miroir.

• Rugosité de surface réalisable: Jusqu'à RA 0.1 µm pour les finitions ultra-lisses.
• Techniques: Clapotis, polissage, et polissage en diamant.

Brushing

Le brushing est un processus de travail à froid qui améliore la finition de la surface et améliore les propriétés mécaniques en travaillant en durcissant le matériau.

• Avantages: Augmente la dureté de surface et réduit la friction.
• Applications communes: Surfaces de roulement et composants hydrauliques.

Opérations d'outillage en direct (Pour les centres de virage CNC)

L'outillage en direct permet aux tours CNC de fonctionner fraisage, tapotement, Et à l'intervalle En plus du virage standard.

• Configurations typiques: Centres de virage multi-axes avec outillage entraîné.
• Avantages: Réduit le temps de configuration et élimine l'usinage secondaire.

Comparaison des opérations de virage CNC

6. Composants essentiels d'une machine à tourner CNC

Une machine à virage CNC se compose de plusieurs composants intégrés qui travaillent ensemble pour obtenir une usinage de haute précision.

Ces composants sont conçus pour assurer la stabilité, précision, et l'efficacité des opérations de coupe.

Comprendre leurs fonctions est crucial pour optimiser les performances d'usinage et assurer la fiabilité opérationnelle à long terme.

Composants structurels: Le fondement de la stabilité

UN. Lit de machine

• Le lit de machine est l'épine dorsale structurelle d'un tour CNC, Soutenir tous les autres composants.
• Il est généralement fabriqué en fonte ou en granit pour minimiser les vibrations et assurer la rigidité.
• Fonctions clés:

• • Fournit une base stable pour la poupée, étouffage, et chariot.
  • Absorbe les forces de coupe pour maintenir la précision d'usinage.

• Fait: Les tours CNC modernes utilisent des lits de précision avec des voies de guidage durcies pour améliorer la longévité.

B. Voies de guidage et rails linéaires

• Les voies de guidage assurent un mouvement lisse et précis de la voiture, poste d'outils, et étouffe.
• Types de voies de guidage:

• • Boîte en boîte: Plus rigide, Utilisé pour l'usinage robuste.
  • Rails linéaires: Offrir des frictions inférieures, adapté à l'usinage à grande vitesse.

• Avantage clé: Réduit la déviation de l'outil et améliore la précision de position.

Composants de travail: Sécuriser la pièce

UN. Système de broche et de mandrin

• Le broche est l'axe rotatif qui entraîne la pièce pendant l'usinage.
• Chucks tenir et sécuriser la pièce, S'assurer qu'il reste fixe pendant la coupe.
• Types de Chucks:

1. 1. Chucks à trois mâchoires: Égocentrique, Idéal pour les pièces rondes.
   2. Chucks à quatre mâchoires: Réglable indépendamment, utilisé pour les pièces de forme irrégulière.
   3. Chucks de collecte: Fournir une concentration élevée pour les travaux de précision.
   4. Chucks hydrauliques et pneumatiques: Activer le chargement et le déchargement automatisés en production de masse.

• Plage de vitesse de la broche: Typiquement 500 - 8,000 RPM, en fonction des besoins en matériaux et en usinage.

B. Étouffage (pour de longues pièces)

• Le étouffage fournit un support supplémentaire pour de longues pièces, Prévenir la flexion ou les vibrations.
• Centres en direct vs. Centres morts:

• • Centres en direct tourner avec la pièce (utilisé dans l'usinage à grande vitesse).
  • Centres morts rester immobile (adapté aux charges lourdes).

• Utilisé dans: Arbres aérospatiaux, tiges de précision, et essieux automobiles.

Systèmes de mouvement et de contrôle: Obtenir une précision

UN. Contrôleur CNC (Cerveau de la machine)

• Le contrôleur CNC interprète les instructions numériques (Code G) et les traduit en mouvements de machine.
• Fonctions clés:

• • Contrôle la vitesse de la broche, positionnement de l'outil, et la profondeur de coupe.
  • Interfaces avec des capteurs pour une surveillance en temps réel.
  • Stocke plusieurs programmes d'usinage pour l'automatisation.

• Marques populaires: Fanuc, Siemens, Heidenhain, Mitsubishi.

B. Servomoteurs et système de lecteur

• Servomoteur alimenter le mouvement des diapositives d'outils et des mécanismes d'alimentation.
• Système de rétroaction en boucle fermée: Utilise des encodeurs pour assurer un positionnement précis des outils.
• Vitesse & Précision: Les tours de CNC haut de gamme atteignent répétabilité à ± 0,002 mm.

C. Vis à billes et vis de plomb

• Convertir le mouvement de rotation en mouvement linéaire précis de l'outil de coupe.
• Vis:

• • Frottement faible, grande précision.
  • Commun dans les tours de CNC de précision.

• Vis de plomb:

• • Frottement plus élevé, principalement utilisé dans les tours traditionnels.

Système de maintien de l'outil et de l'outil de coupe

UN. Tourelle à outils

• Le tourelle à outils Contient plusieurs outils de coupe et tourne pour modifier automatiquement les outils.
• Types de tourelles:

1. 1. Tourelle de type disque: Contient plusieurs outils dans un arrangement circulaire.
   2. Tourelle à outils en direct: Permet le forage et le fraisage dans un tour CNC.

• Positions d'outils typiques: 8, 12, ou 24 Outils par tourelle.

B. Poste d'outils

• Le poste d'outils maintient en toute sécurité l'outil de coupe et permet les ajustements d'orientation.
• Postes d'outils à changement rapide: Réduire le temps de configuration dans les opérations multi-outils.

Systèmes de support et auxiliaires

UN. Système de liquide de refroidissement et de lubrification

• Système de liquide de refroidissement: Empêche la surchauffe et prolonge la vie de l'outil.
• Types de liquide de refroidissement:

• • Refroidissement soluble dans l'eau (Utilisation générale).
  • Refroidissement synthétique (pour les métaux non ferreux).
  • Liquide de refroidissement à base d'huile (Usinage à grande vitesse et à précision).

• Système de lubrification: Réduit la friction dans les voies de guidage et les vis à billes.

B. Convoyeur à puce & Gestion des puces

• Convoyeur à puce: Élimine les copeaux métalliques (puces) de la zone d'usinage.
• Types de systèmes de gestion des puces:

1. 1. Systèmes de tarif: Applications à petite échelle.
   2. Convoyeurs magnétiques: Idéal pour les matériaux ferreux.
   3. Systèmes de courroie de gratte-ci: Gère de grandes quantités de jetons.

Caractéristiques de sécurité et d'automatisation

UN. Enclos et gardes

• Fonctionnalité des machines CNC Espaces de travail entièrement fermés Pour éviter les blessures de l'opérateur.
• Capteurs de porte automatiques: Assurez-vous que la machine s'arrête si elle est ouverte pendant le fonctionnement.

B. Sondage & Systèmes de mesure

• Sondage en machine: Mesure les dimensions en temps réel, Réduire les erreurs.
• Capteurs optiques et laser: Utilisé pour la détection d'usure d'outils.

C. Changeur d'outils automatique (ATC)

• Réduit automatiquement les temps d'arrêt en échangeant automatiquement.
• Vitesse de changement d'outil: 1 - 3 secondes dans les tours CNC à grande vitesse.

7. Outillage dans CNC Turning

L'outillage dans CNC Turning joue un rôle crucial dans la réalisation de la précision, efficacité, et finitions de surface de haute qualité.

Le choix des outils affecte directement des facteurs tels que la vitesse de coupe, vie de l'outil, taux d'élimination des matériaux, et précision finale du produit.

Cette section explore les différents types d'outils de virage CNC, leurs matériaux, revêtements, et les critères de sélection basés sur les exigences d'usinage.

Catégories d'outils de virage CNC

Les outils de virage CNC peuvent être largement classés en fonction de leur fonction dans le processus d'usinage. Il s'agit notamment d'outils de coupe, outils de création de trous, et outillage spécialisé pour les applications avancées.

UN. Outils de coupe pour l'usinage externe et interne

1. Outils de virage (Externe)

• • Utilisé pour éliminer le matériau de la surface extérieure d'une pièce rotative.
  • Variantes communes: Outils de virage rugueux (Élimination des matériaux élevés) et terminer les outils de virage (finition de surface lisse).
  • Mieux pour: Arbres, composants cylindriques, et fonctionnalités en pas.

2. Outils ennuyeux (Interne)

• • Conçu pour agrandir des trous pré-percés avec une haute précision.
  • Mieux pour: Cylindres de moteur, boîtiers de roulements, et composants hydrauliques.
  • Défis: Évacuation et déviation des puces dans les alésages profonds.

3. Rainure & Outils de séparation

• • Outils de rainure coupés des canaux étroits, Pendant que les outils de séparation séparent les pièces finies de la matière première.
  • Mieux pour: Sièges de joint torique, scellage, et les opérations de coupure.

4. Outils de coupe de fil

• • Utilisé pour créer des threads internes et externes à haute précision.
  • Mieux pour: Vis, boulons, et raccords de tuyaux filetés.

B. Outils de création de trous

1. Perceuses

• • Utilisé pour créer des trous initiaux dans des tours CNC équipés de capacités de forage.
  • Types communs: Twist forets, perceuses centrales, et des forets à pas.
  • Défis: Empêcher le runout et assurer la concentricité avec l'axe de la pièce.

2. Alésus

• • Utilisé après le forage pour affiner la taille du trou et améliorer la finition de surface.
  • Tolérance réalisable: ± 0,001 mm dans les applications de précision.
  • Mieux pour: Trous de haute précision dans les pièces aérospatiales et automobiles.

3. Bars ennuyeux

• • Étend la capacité d'usinage pour des trous plus profonds et plus grand diamètre.
  • Considérations: L'amortissement des vibrations est essentiel pour les applications ennuyeuses profondes.

C. Outillage spécialisé (Tournant CNC avancé)

1. Outils de saut

• • Utilisé pour créer des surfaces texturées pour améliorer l'adhérence.
  • Modèles communs: Droit, diamant, et hachuré croisé.
  • Applications: Poignées d'outils, boutons industriels, et attaches.

2. Outils de chanfreinage

• • Conçu pour briser les arêtes vives et créer des fonctionnalités biseautées.
  • Mieux pour: Déburrencer et améliorer la compatibilité des assemblées.

3. Outils multifonction (Pour les centres de virage CNC)

• • Outils qui combinent le tour, fraisage, et des opérations de forage en une seule configuration.
  • Mieux pour: Composants complexes nécessitant une usinage multi-axe.
  • Exemples: Entraîné (en direct) outillage, outils de foret combinés.

Matériaux à outils: Force, Se résistance à l'usure, et les performances

La sélection du bon matériau à outils est essentielle pour optimiser les performances de coupe et la longévité de l'outil. Les matériaux d'outils les plus courants incluent:

Couvrots d'outils de coupe: Amélioration de la performance et de la vie des outils

Les outils CNC modernes présentent souvent des revêtements avancés qui améliorent la résistance à l'usure, dissipation de chaleur, et la longévité de l'outil.

Type de revêtement	Propriétés	Mieux pour
Étain (Nitrure de titane)	Augmente la vie de l'outil, réduit la friction	Usinage général
Ticn (Carbonitride en titane)	Dureté améliorée sur l'étain, meilleure résistance à l'usure	Métaux plus durs comme l'acier inoxydable
Or (Nitrure de titane en aluminium)	Résistance à haute température, protection contre l'oxydation	Usinage à grande vitesse
DLC (Carbone en forme de diamant)	Frottement ultra-bas, Idéal pour les non-métaux	Usinage plastiques, aluminium
Diamant en caractéristique	Dureté extrême, performance durable	Couper des composites, céramique

Porte-outils et systèmes de serrage

La tenue d'outils appropriée est essentielle pour obtenir une précision dans le tournant CNC.

UN. Méthodes de maintien de l'outil

1. Porte-outils à changement rapide

• • Minimiser le temps de configuration et autoriser les modifications à l'outil rapide.
  • Meilleur pour le mix élevé, production en faible volume.

2. Chucks de collecte

• • Fournir une concentration élevée et une force de préhension.
  • Common dans l'usinage de précision de petit diamètre.

3. Hydraulique & Détenteurs d'outils pneumatiques

• • Offrir un amortissement des vibrations supérieures et une stabilité à grande vitesse.
  • Utilisé dans les applications d'usinage aérospatiales et médicales.

B. Changeurs d'outils automatiques (ATC)

• Les centres de virage CNC utilisent souvent tourelles avec ATCS pour changer rapidement les outils.
• Améliore l'efficacité des opérations multi-outils (tournant, fraisage, forage).

Critères de sélection des outils: Outils de correspondance aux exigences d'usinage

Lors du choix des outils de tournage CNC, Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour obtenir des performances optimales:

UN. Matériau de pièce

• Métaux doux (Aluminium, Laiton): Utilisez des outils en carbure non enduit ou en revêtement DLC.
• Acier durci & Décevoir: Nécessite des inserts CBN ou en céramique avec des porte-titulaires rigides.
• Plastiques & Composites: Les outils enduits de diamant empêchent l'accumulation de matériaux.

B. Vitesse de coupe & Taux d'alimentation

• Inserts en carbure: 150 - 300 m / mon (acier), 500+ m / mon (aluminium).
• Outils CBN: Idéal pour couper l'acier durci à des aliments inférieurs pour réduire l'accumulation de chaleur.

C. Vie de l'outil & Considérations de coûts

• Usinage à grande vitesse: Nécessite des outils en carbure en revêtement pour une résistance à l'usure prolongée.
• Usinage général à faible coût: Les outils HSS peuvent être préférés, mais nécessitent un remplacement fréquent.

8. Paramètres clés dans le tournant CNC

CNC Turning est un processus d'usinage précis et hautement contrôlé où plusieurs paramètres doivent être soigneusement définis pour assurer l'efficacité, précision, et la qualité.

Vitesse de coupe (VC) - La vitesse de l'engagement des outils

La vitesse de coupe fait référence à la vitesse linéaire à laquelle l'outil de coupe engage la surface de la pièce. Il est exprimé en mètres par minute (m / mon) ou pieds par minute (ft / min).

Importance:

• Des vitesses de coupe plus élevées améliorent la productivité mais peuvent provoquer une chaleur excessive, conduisant à une usure d'outils.
• Les vitesses plus faibles prolongent la durée de vie de l'outil mais peuvent ralentir le processus.

Taux d'alimentation (f) - le taux d'élimination des matériaux

La fréquence d'alimentation est la distance que l'outil de coupe progresse par révolution de la pièce, généralement mesuré en millimètres par révolution (MM / REV).

Importance:

• Des taux d'alimentation plus élevés éliminent rapidement le matériau mais peuvent réduire la qualité de la surface.
• Les taux d'alimentation plus faibles offrent de meilleures finitions mais augmentent le temps d'usinage.

Profondeur de coupe (AP) - l'épaisseur de la couche de coupe

La profondeur de coupe est l'épaisseur du matériau retiré en un seul passage, mesuré en millimètres (mm).

Importance:

• Une plus grande profondeur de coupe augmente le taux d'élimination du matériau mais peut provoquer une charge et des vibrations plus élevées.
• De petites profondeurs de coupe améliorent la finition de surface et la longévité de l'outil.

Géométrie de l'outil - les angles de forme et de bord des outils de coupe

La géométrie de l'outil se réfère aux angles, bords, et les points de coupe d'un outil de rotation qui affectent la formation de puces, forces de coupe, et dissipation de chaleur.

Facteurs géométriques clés:

• Angle de râteau: Contrôle le débit de la puce et la force de coupe.
• Angle de dégagement: Empêche le frottement des outils contre la pièce.
• Rayon de nez: Affecte la finition de la surface et la résistance à l'outil.
• Angle de pointe: Influence l'engagement des outils et la distribution de la force de coupe.

Matériel de la pièce - Considérations de machinabilité

Le matériel de la pièce influence directement la sélection des outils, vitesse de coupe, et le taux d'alimentation.

Comportement d'usinage de différents matériaux:

• Métaux doux (Aluminium, Laiton) → Vitesses de coupe élevées, usure d'outil minimale.
• Aciers durcis, Titane, Inconel → nécessite des vitesses de coupe basse, outils forts.
• Composites & Plastiques → outils spécialisés nécessaires pour empêcher le délaminage.

Débit de liquide de refroidissement - Contrôle de température et de lubrification

Le liquide de refroidissement est utilisé pour dissiper la chaleur, réduire les frictions, et éliminer les copeaux.

Types de liquide de refroidissement:

• Liquide de refroidissement à base d'eau pour l'usinage général.
• Refroidisseurs à base d'huile pour les matériaux difficiles (titane, acier inoxydable).
• Usinage sec (explosion aérienne) pour les opérations respectueuses de l'environnement.

Vitesse de broche (N) - Vitesse de rotation de la pièce

La vitesse de la broche est mesurée en révolutions par minute (RPM) et influence la finition de surface, usure, et la réduction de l'efficacité.

Considérations d'optimisation:

• RPM plus élevé améliore la productivité mais génère plus de chaleur.
• RPM inférieur réduit l'usure des outils pour les matériaux durs.

Contrôle des puces - Gestion des débris d'usinage

Le contrôle efficace des puces est crucial pour la stabilité du processus, qualité de surface, et la vie de l'outil.

Défis:

• Long, Les puces continues peuvent s'enrouler autour de l'outil et provoquer des défauts.
• Court, Les puces cassées sont idéales pour une évacuation efficace des puces.

Rigidité de la machine - Impact sur la stabilité et la précision

La rigidité de la machine détermine dans quelle mesure un tour CNC résiste aux vibrations et aux déviations pendant la coupe.

Facteurs affectant la rigidité:

• Construction de lit de machine (fonte vs. aluminium).
• Spindle et support d'outillage.
• Techniques de travail appropriées.

Niveaux de tolérance - Contrôle de précision et de précision

Les tolérances définissent l'écart admissible dans les dimensions des pièces usinées.

Tolérances de virage CNC typiques:

• Précision standard: ± 0,05 mm
• Haute précision: ± 0,01 mm
• Ultra-précis: ± 0,002 mm

9. Matériaux et considérations d'usinage dans le tournant CNC

CNC Turning est un processus d'usinage polyvalent capable de gérer une large gamme de matériaux, y compris les métaux, plastiques, et composites.

Cependant, Chaque matériau présente des défis d'usinage uniques qui nécessitent des outils spécifiques, paramètres de coupe, et mesures de contrôle de la qualité.

L'optimisation de ces facteurs assure la précision, efficacité, et rentable.

9.1 Usinage des métaux en tournant CNC

Les métaux sont les matériaux les plus couramment usinés en tournant CNC, utilisé dans toutes les industries telles que l'aérospatiale, automobile, médical, et fabrication industrielle.

Différents métaux ont une dureté variable, machinabilité, et conductivité thermique, nécessitant des approches sur mesure pour un traitement efficace.

Usinage en aluminium en tournant CNC

Alliages en aluminium (Par exemple, 6061, 7075, 2024) sont largement utilisés en raison de leur machinabilité élevée, propriétés légères, et excellente résistance à la corrosion.

Considérations clés:

• Vitesses de coupe élevées (200–600 m / i) Améliorer l'efficacité.
• Faible forces de coupe Réduire l'usure des outils.
• Le liquide de refroidissement est facultatif, Comme l'aluminium se dissipe bien de la chaleur.
• Évitez le bord construit (ARC) Formation en utilisant des outils en carbure tranchants.

Usinage en acier inoxydable en tournant CNC

Acier inoxydable (Par exemple, 304, 316, 431) est connu pour sa force, résistance à la corrosion, et la ténacité, le rendre essentiel pour médical, aérospatial, et applications de transformation des aliments.

Considérations clés:

• Baisser les vitesses de coupe (80–200 m / i) Pour éviter une chaleur excessive.
• Taux d'alimentation élevés et profondeur de réduction minimiser le travail du travail.
• Le liquide de refroidissement est nécessaire Pour contrôler la température et prolonger la durée de vie de l'outil.
• Utiliser des inserts en carbure ou en céramique Pour résister aux forces de coupe élevées.

Usinage titane dans le tournant CNC

Titane (Par exemple, TI-6AL-4V) est valorisé pour son Ratio de force / poids élevé et de biocompatibilité,

mais il est difficile à machine en raison de sa faible conductivité thermique et de sa tendance durable.

Considérations clés:

• Basses vitesses de coupe (30–90 m / moi) empêcher la surchauffe.
• Liquide de refroidissement à haute pression est requis pour la dissipation de la chaleur.
• Pointu, outils en carbure ou en céramique résistant à l'usure devrait être utilisé.
• Engagement d'outil minimisé réduit la déviation et l'usure de l'outil.

Usining en acier au carbone dans CNC Turning

Aciers au carbone (Par exemple, 1045, 4140, 1018) sont largement utilisés dans les applications industrielles en raison de leur force, dureté, et l'abordabilité.

Considérations clés:

• Vitesses de coupe modérées (80–250 m / i) Efficacité de l'équilibre et usure d'outil.
• Utiliser des outils en carbure enduit Pour résister à l'usure et à l'oxydation.
• Les refroidisseurs réduisent l'accumulation de chaleur, surtout dans les alliages en carbone plus élevé.
• Aciers de dureté plus élevés nécessitent des taux d'alimentation plus bas et la profondeur de réduction.

9.2 Usinage des matériaux non métalliques en tournant CNC

Les plastiques et les composites ont Défis d'usinage uniques, comme la sensibilité à la chaleur, Problèmes de formation des puces, et des problèmes de stabilité dimensionnelle.

La sélection des outils appropriée et les paramètres de coupe sont essentiels pour atteindre la précision sans endommager le matériau.

Usining Engineering Plastics

Plastiques tels que Delrin (POM), Nylon, Ptfe (Téflon), et un coup d'œil sont couramment utilisés en médical, aérospatial, et applications électroniques grand public.

Considérations clés:

• Vitesses de broche plus élevées (1500–6000 tr / min) Empêcher la déchirure.
• Outils pointus avec des angles de râteau élevés réduire la déformation des matériaux.
• Le liquide de refroidissement n'est pas toujours nécessaire, Mais le refroidissement de l'air empêche la fonte.
• Minimiser la pression de l'outil Pour éviter la déformation ou l'instabilité dimensionnelle.

Composites d'usinage (Fibre de carbone, G10, Fibre de verre)

Les composites sont léger, Matériaux à haute résistance, Mais ils sont difficiles à machine en raison du délaminage des fibres et de l'usure des outils.

Considérations clés:

• Enduit de diamant ou PCD (diamant polycristallin) outils Empêcher une usure rapide.
• Vitesses de broche élevées (3000–8000 tr / min) Assurer des coupes propres.
• Les faibles taux d'alimentation réduisent le retrait des fibres et la délamination.
• Systèmes d'extraction de poussière sont nécessaires à la sécurité et à la propreté.

9.3 Contrôle de la qualité dans le tournant CNC

Garantissant haute précision, tolérances serrées, et qualité de finition de surface est critique dans le tournant CNC. Les techniques de contrôle de la qualité aident à détecter les défauts tôt et à améliorer la fiabilité globale du processus.

UN. Précision dimensionnelle et tolérances

• Tolérances communes: ± 0,005 mm à ± 0,025 mm, Selon la demande.
• Outils d'inspection: Coordonner la machine à mesurer (Cmm), micromètres, et étriers.

B. Mesure de finition de surface

• Mesuré en ra (Moyenne de rugosité) micromètres.
• Finition en forme de miroir (~ 0,1 ra µm) pour les applications aérospatiales et médicales.
• Finition d'usinage standard (~ 1,6 ra µm) pour les composants industriels.

C. Stratégies de prévention des défauts

• Surveillance de l'usure des outils Utilisation de systèmes d'inspection automatisés.
• Contrôles d'usinage adaptatif Ajustez les paramètres de coupe en temps réel.
• Analyse des vibrations Pour minimiser les bavardages et améliorer la finition de surface.

9.4 Post-traitement et traitements de surface

Après le tour de CNC, De nombreuses pièces subissent des processus de finition supplémentaires pour améliorer leur durabilité, apparence, et les performances.

UN. Traitements thermiques pour les métaux

• Recuit: Améliore la machinabilité et soulage le stress.
• Trempage et tempérament: Améliore la force et la dureté (Common pour l'acier et le titane).

B. Revêtements et placage

• Anodisation (pour l'aluminium): Améliore la résistance à la corrosion et l'attrait esthétique.
• Nickel et placage chromé: Ajoute une résistance à l'usure et une dureté de surface.

C. Polissage et polissage

• Utilisé pour implants médicaux, composants optiques, et produits de luxe Pour obtenir des finitions brillantes.

10. Avantages et inconvénients du tournant CNC

Avantages

• Haute précision et répétabilité: Le tournant CNC atteint constamment des tolérances aussi serrées que ± 0,005 mm, S'assurer que chaque partie répond aux normes rigoureuses.
• Polyvalence dans la manutention des matériaux: Ce processus machine efficacement un large éventail de matériaux, des métaux aux plastiques et aux composites.
• Automatisation améliorée: CNC Turning réduit le travail manuel, Coupe les temps de production, et augmente l'efficacité globale.
• Contrôle de qualité supérieur: L'intégration numérique et la surveillance en temps réel garantissent que chaque composant adhère aux spécifications exigeantes.

Désavantage

• Investissement initial élevé: Les systèmes de virage CNC avancés peuvent nécessiter des dépenses en capital importantes, allant parfois de $50,000 à $500,000.
• Exigences de programmation complexes: Les opérateurs et programmeurs qualifiés sont essentiels pour gérer les logiciels sophistiqués et les capacités multi-axes.
• Déchets: En tant que processus soustractif, CNC Turning génère des déchets de matériaux, nécessitant des stratégies efficaces de recyclage et de gestion des déchets.
• Limitations des géométries complexes: Bien que polyvalent, Le tournant CNC peut avoir des difficultés avec des caractéristiques internes extrêmement complexes sans utiliser de processus hybrides.

Analyse coûts-avantages: Quand CNC devient-il le plus rentable?

Facteur	Lorsque le tournant CNC est idéal	Lorsque des méthodes alternatives peuvent être meilleures
Volume de production	Production à volume élevé (Par exemple, automobile, aérospatial)	Pièces ponctuelles à faible volume ou personnalisées
Type de matériau	Métaux, plastiques, Composites avec symétrie rotationnelle	Complexe, géométries non cylindriques
Exigence de précision	Tolérances étroites (± 0,005 mm) nécessaire	Géométries internes très complexes (GED, 5-moulin à axe)
Considérations de coûts	Justifié pour la production à long terme	Un investissement initial élevé peut ne pas convenir aux startups
Vitesse & Efficacité	Retarage rapide avec un minimum de déchets	Processus alternatifs nécessaires à un travail très détaillé

11. Applications industrielles du tournant CNC

CNC Turning sert diverses industries, permettant la production de composants critiques:

• Aérospatial & Défense: Produit des composants du moteur, arbres de turbine, et parties structurelles avec des tolérances de précision cruciales pour la sécurité et les performances.
• Automobile Fabrication: Machines Custom Gears, pièces de moteur, et les arbres d'entraînement qui contribuent à l'efficacité et à la fiabilité des véhicules.
• Médical & Soins de santé: Fabrique des implants, instruments chirurgicaux, et des composants prothétiques qui exigent une biocompatibilité et une précision élevées.
• Électronique grand public et équipement industriel: Offre des pièces de haute qualité pour les boîtiers électroniques, connecteurs, et composants de précision essentiels pour des performances de produit robustes.

12. Innovations et tendances émergentes dans le virage CNC

Le domaine du tournant CNC continue d'évoluer avec les nouvelles technologies et innovations:

• Intégration de l'IA et de l'apprentissage automatique: Systèmes d'usinage adaptatif et de maintenance prédictive, conduit par l'IA, Optimiser les paramètres de coupe en temps réel et réduire l'usure des outils de 20 à 30%.
• Avancement de l'usinage multi-axe: Le changement vers des systèmes de tournage à 5 axes et hybrides se développe
  la gamme de géométries complexes que les fabricants peuvent atteindre, réduisant les temps de configuration par jusqu'à 50%.
• Industrie 4.0 Et l'intégration IoT: Les systèmes de contrôle basés sur le cloud et la surveillance en temps réel permettent une gestion à distance, analytique prédictive,
  et un contrôle de qualité amélioré, Stimuler l'efficacité globale de l'équipement (Oey) par 25%.
• Solutions de fabrication hybrides: La combinaison de tournages CNC avec des techniques de fabrication additive permet la production de pièces avec des structures internes complexes et des propriétés de matériaux améliorées.
• Outillage et matériaux de nouvelle génération: Améliorations continues des revêtements d'outils et le développement de
  De nouvelles formulations en alliage prolongent encore la durée de vie de l'outil et améliorent les performances d'usinage, ouvrir la voie à une production ultra-précise.

13. Conclusion

L'intégration des technologies numériques avancées, usinage multi-axe, et les stratégies d'outillage innovantes ont élevé le CNC se tournant vers de nouveaux sommets d'efficacité et de précision.

Malgré des défis tels que des investissements initiaux élevés et des exigences de programmation complexes,

Les progrès en cours d'automatisation, IA, et la fabrication hybride garantissent que le virage CNC continuera d'être une technologie critique à l'avenir.

Alors que nous nous dirigeons vers un avenir plus numérique et durable, CNC Turning jouera sans aucun doute un rôle vital dans la formation de la prochaine génération d'innovation industrielle.

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