ماشینکاری CNC - مزایا و محدودیت ها (قسمت دوم)

به روز رسانی شده در: 09 فروردین 1403
زمان مورد نیاز برای مطالعه: 13 دقیقه
 cnc-machining

در این بخش لیستی از نقاط قوت و محدودیت های کلیدی ماشینکاری CNC آورده شده است. از آنها برای کمک به تصمیم گیری در مورد اینکه آیا این فناوری برای برنامه شما مناسب است می توانید استفاده کنید.

 

مزایای ماشینکاری CNC

·       تولید قطعات بسیار دقیق با تلرانس های محدود

ماشین‌کاری CNC می‌تواند قطعاتی را با دقت ابعادی بیشتر نسبت به سایر فناوری‌های رایج تولیدی ایجاد کند. در طی مراحل نهایی ماشینکاری، مواد را می توان با دقت بسیار زیادی از قطعه کار جدا کرد و به تلرانس های بسیار محدودی دست یافت.

تلرانس استاندارد هر بعد در ماشینکاری CNC  0.125±  میلی متر است. ویژگی هایی با تلرانس کمتر تا 0.050 ± میلی متر را می توان تولید کرد و حتی تلرانس های 0.025 ± میلی متر نیز امکان پذیر است. یعنی حدود یک چهارم عرض موی انسان!

·       خواص مواد

قطعات ماشینکاری شده CNC دارای خواص فیزیکی عالی، مشابه مواد حجیم هستند. این ویژگی آنها را برای برنامه هایی ایده آل می کند که عملکرد بالا ضروری است.

علاوه بر این، تقریباً هر ماده معمولی با سختی کافی را می توان ماشین کاری CNC کرد. این به مهندسان اجازه می‌دهد تا موادی با خواص بهینه برای کاربردشان انتخاب کنند.

·       زمان تولید سریع

پیشرفت‌های سیستم‌های CNC مدرن، نرم‌افزار CAM و زنجیره‌های تامین دیجیتال، زمان تولید را بسیار تسریع کرده‌اند. اکنون قطعات ماشینکاری شده CNC معمولاً ظرف 5 روز آماده تحویل هستند. این قابل مقایسه با تولید فرآیندهای چاپ سه بعدی صنعتی مانند SLS است.

·       قطعات سفارشی و نمونه های اولیه

بر خلاف فناوری‌های شکل‌دهنده (قالب گیری تزریق پلاستیک)، ماشین‌کاری CNC به ابزار خاصی نیاز ندارد. بنابراین، تولید بر حسب تقاضای قطعات و نمونه های اولیه سفارشی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. 

·       تولیدات کوچک تا متوسط

ماشینکاری CNC همچنین یک گزینه بسیار رقابتی از نظر قیمت برای تولید قطعات با حجم های کوچک تا متوسط ​​(از 10 تا 100) است. در واقع، هنگام سفارش 10 قطعه یکسان، قیمت واحد حدود 70٪ در مقایسه با یک قطعه، کاهش می یابد و هزینه‌های نسبتاً بالای راه‌اندازی CNC در بخش‌های مختلف پخش می‌شود.

در مقابل، فناوری‌های افزودنی (چاپ سه بعدی) برای حجم‌های بالاتر قیمت واحد هر قطعه، نسبتاً ثابت است. فن‌آوری‌های شکل‌دهنده (قالب گیری تزریقی یا ریخته‌گری) فقط برای تولید در حجم بالای 1000 عدد منطق اقتصادی دارند و هزینه‌های راه‌اندازی بسیار بالایی دارند.

محدودیت های ماشینکاری CNC

·       هزینه های راه اندازی نسبتاً بالا

در ماشینکاری CNC، هزینه های راه اندازی عمدتا به برنامه ریزی فرآیند مرتبط است. این مرحله به ورودی دستی یک متخصص نیاز دارد، بنابراین هزینه‌های راه‌اندازی معمولاً در مقایسه با چاپ سه بعدی، که در آن برنامه‌ریزی فرآیند بسیار خودکار است، نسبتاً بالاست. اگرچه آنها هنوز بسیار پایین تر از فرآیندهای تولید شکل دهنده هستند (قالب گیری تزریقی یا ریخته گری)، که نیاز به آماده سازی ابزار سفارشی دارد.

مهم است که به خاطر داشته باشید که هزینه های راه اندازی ثابت هستند. همانطور که در بالا دیدیم، فرصتی برای کاهش قابل توجه قیمت واحد برای هر قطعه وجود دارد.

·       پیچیدگی هندسی هزینه بالایی دارد

ماشینکاری هندسه های پیچیده به عنوان یک فناوری کاهشی، هزینه بیشتری دارد. قطعات با هندسه پیچیده یا به استفاده از یک سیستم ماشینکاری چند محوره CNC یا کار دستی ماشینکار (تغییر موقعیت، تنظیم مجدد و غیره) نیاز دارند.

برای اینکه به شما کمک کنیم قیمت قطعات ماشینکاری شده CNC را به حداقل برسانید، لیستی از نکات طراحی را گردآوری کرده ایم. 

·       محدودیت دسترسی به ابزار و محل براده برداری

از آنجایی که یک قطعه با برداشتن مواد از یک بلوک جامد تولید می شود، باید ابزار برشی با هندسه مناسب وجود داشته باشد. همچنین باید بتواند به تمام سطوح لازم دسترسی داشته باشد. به همین دلیل قطعات با هندسه داخلی یا زیر برش های بسیار تند نمی توانند ماشین کاری شوند.

ثابت نگه داشتن قطعه کار در جای خود برای ماشینکاری CNC ضروری است و محدودیت های خاصی را در طراحی ایجاد می کند. محل کار نامناسب یا قطعه کار با سختی کم می تواند منجر به ارتعاش در حین ماشینکاری شود. این منجر به قطعاتی با دقت ابعادی کمتر می شود. هندسه های پیچیده ممکن است به جک یا وسایل سفارشی نیاز داشته باشند.

کاربردهای ماشینکاری CNC

یکی از بزرگترین مباحث در مورد ماشینکاری CNC، طیف گسترده ای از کاربردهایی است که در طول سال ها پیدا کرده است.

در اینجا، نمونه‌های اخیر را جمع‌آوری کرده‌ایم تا نشان دهیم که چگونه متخصصان از مزایای ماشین‌کاری CNC برای دریافت بهترین نتایج در موقعیت‌های مختلف صنعتی استفاده کرده‌اند. از آنها به عنوان عوامل الهام بخش برای پروژه های خود استفاده کنید.

·       فضا

کاربرد فضا در CNC

ماشینکاری CNC یکی از معدود فرآیندهای تولیدی است که برای ساخت قطعات برای کاربردهای فضایی مناسب است. نه تنها به دلیل اینکه CNC قطعات دارای دقت و خواص مواد عالی هستند، بلکه به دلیل طیف گسترده ای از عملیات سطحی است که می توان پس از ماشینکاری روی قطعات اعمال کرد.

به عنوان مثال، KEPLER از ماشین‌کاری CNC و مواد درجه‌بندی فضایی برای تبدیل کردن طرح روی دستمال به ماهواره در فضا در 12 ماه استفاده کرد.

·       هوافضا

کاربرد هوافضا در CNC

هوافضا یکی از اولین صنایعی بود که از ماشینکاری CNC استفاده کرد. که به دلیل توانایی آن در ساخت قطعات سبک وزن با خواص فیزیکی عالی و تلرانس بسیار کم است. ماشینکاری CNC هم برای قطعات هواپیما و هم در مراحل توسعه استفاده می شود.

به عنوان مثال، توماس سینیگه که محقق دکترا در دانشگاه صنعتی دلفت است. آنها با تیم محققین خود از ماشینکاری CNC برای تولید نسخه های کوچک شده موتور نمونه اولیه خود استفاده کردند و هدف آنها افزایش کارایی موتورهای ملخی مدرن بود.

·       خودرو

کاربرد خودرو در CNC

ماشین‌کاری CNC در صنعت خودروسازی کاربرد دارد که تولید قطعات سفارشی با کارایی بالا مورد نیاز است.

به عنوان مثال، شرکت هلندی PAL-V، وسایل نقلیه شخصی هوایی و زمینی را طراحی می کند که در اصل اولین خودروهای پرنده جهان هستند. در طول مراحل توسعه، آنها ماشینکاری CNC را برای نمونه اولیه و ساخت اجزای کلیدی انتخاب کردند.

·       طراحی و توسعه محصول

کاربرد طراحی محصول در CNC

توانایی ساخت سریع قطعات فلزی سفارشی با دقت ابعادی بالا، ماشینکاری CNC را به گزینه ای جذاب برای تولید نمونه های اولیه کاربردی تبدیل می کند. این در مراحل بعدی طراحی و توسعه ضروری است.

به عنوان مثال، تیم طراحی DAQRI از ماشینکاری CNC برای نمونه سازی اولیه سخت افزار حرفه ای واقعیت افزوده (AR) خود استفاده کرد. آنها این فرآیند را انتخاب کردند، زیرا مقرون به صرفه ترین راه حلی بود که قادر به تولید قطعات فلزی سفارشی با سطح جزئیات لازم و در مقیاس کوچک مورد نیاز برای طرح های آنها بود.

·       تولید برق و الکترونیک

کاربرد الکترونیک در CNC

ماشینکاری CNC کاربردهای زیادی در صنعت تولید برق و الکترونیک دارد. از نمونه سازی اولیه PCB ها تا ساخت محفظه ها.

به عنوان مثال، TPAC از ماشینکاری CNC برای ساخت محفظه ای برای سیستم های سنجش الکترونیکی پرقدرت خود استفاده کرد. اتلاف حرارت و عایق الکتریکی الزامات اصلی طراحی در این مورد بود. بنابراین، آلومینیوم آنودایز شده CNC برای محفظه سفارشی یکباره آنها ایده آل بود.

·       ابزارآلات و تولیدات صنعتی

تولید ابزار آلات در CNC

یکی از کاربردهای صنعتی بسیار رایج ماشینکاری CNC، ساخت ابزار برای سایر فرآیندها است. به عنوان مثال، قالب‌ها در قالب‌گیری تزریقی معمولاً از آلومینیوم یا فولاد ابزار با CNC ساخته می‌شوند.

به عنوان مثال، Precious Plastic، سیستمی را برای کشورهای در حال توسعه ایجاد کرد که پلاستیک زباله را به قاب آیفون تبدیل می کند! برای این منظور از قالب تزریق دستی ارزان قیمت و قالب های سفارشی ماشین کاری شده CNC استفاده کردند.

·       تجهیزات ورزشی و موتوری

تجهیزات ورزشی در CNC

سازندگان لوازم ورزشی و موتوراسپورت‌های با کارایی بالا همیشه سعی می‌کنند با کاهش وزن محصولات خود، عملکرد آنها را افزایش دهند.

CAKE یک شرکت سوئدی است که اولین موتورسیکلت برقی آفرود را طراحی و توسعه داد. از آنجایی که اولین در نوع خود است، تک تک اجزای موتور سیکلت به صورت سفارشی با CNC ساخته شد تا به سطح کیفیت و دوام مورد نظر دست یابد.

ماشینکاری CNC در مقابل چاپ سه بعدی

هم ماشینکاری CNC و هم چاپ سه بعدی ابزارهای استثنایی در کارگاه یک مهندس هستند. مزایای منحصر به فرد آنها هر کدام را برای موقعیت های مختلف مناسب تر می کند.

هنگام انتخاب بین ماشینکاری CNC و چاپ سه بعدی، چند دستورالعمل ساده وجود دارد که می توانید در فرآیند تصمیم گیری اعمال کنید.

به عنوان یک قاعده کلی، قطعات با هندسه نسبتاً ساده، که می‌توانند با تلاش محدود از طریق فرآیند کاهشی تولید شوند، عموماً باید با ماشینکاری CNC مخصوصاً هنگام تولید قطعات فلزی تولید شوند.

انتخاب پرینت سه بعدی به جای ماشینکاری CNC زمانی منطقی است که شما نیاز دارید:

·       نمونه اولیه پلاستیکی ارزان قیمت

·       قطعات با هندسه بسیار پیچیده

·       زمان تولید بین 2-5 روز

·       مواد تخصصی

حجم تولید

اگر به حجم بالا (1000 یا بیشتر) نیاز است، نه ماشینکاری CNC و نه چاپ سه بعدی احتمالاً گزینه های مناسبی نیستند. در این موارد، فناوری‌های شکل‌دهی، مانند ریخته‌گری یا قالب‌گیری تزریقی، به دلیل مکانیزم های صرفه‌جویی در حجم بالا، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر هستند.

به عنوان پیشفرض می توانید از جدول زیر استفاده کنید. در این ساده سازی، فرض بر این است که تمام فناوری ها قادر به تولید هندسه قطعه مورد نظر هستند. وقتی اینطور نیست، چاپ سه بعدی به طور کلی روش ترجیحی تولید است.

قطعه فلزی

قطعه پلاستیکی

حجم تولید

ماشینکاری CNC / پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی

1-10

ماشینکاری CNC

پرینتر سه بعدی/ ماشینکاری CNC

10- 100

ماشینکاری CNC / ریخته گری (بررسی کنید)

ماشینکاری CNC / قالب تزریق پلاستیک(بررسی کنید)

100- 1000

ریخته گری

قالب تزریق پلاستیک

1000+

دیدگاه خود را بنویسید دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *