Сравнение обработки на станках с ЧПУ и ручной обработки: какой метод лучше?

Обработка на станках с ЧПУ, которую также называют «компьютерно-цифровым управлением», стала более быстрым и эффективным способом производства. Это вид обработки, управляемый программой. Фрезерная, токарная или фрезерная обработка с программным управлением Электроэрозионная обработка Снимает слои материала с заготовки, создавая желаемую деталь. Ручная обработка, с другой стороны, может быть выполнена только вручную опытным оператором. Наконец, если сравнивать обработку с ЧПУ с ручной обработкой, преимущества ЧПУ кажутся безграничными.

Однако некоторые компании используют только ручную обработку для создания прототипов деталей. Ручная обработка важна, особенно в коммерческом секторе и при изготовлении небольших партий быстрых прототипов.

Для успеха проекта необходимо выбрать правильный метод механической обработки. Ниже представлено комплексное сравнение обработки на станках с ЧПУ и ручной обработки, которое поможет вам определиться с наиболее подходящим для вашего бизнеса методом. Это поможет вам сделать оптимальный выбор как для создания индивидуальных прототипов, так и для финального производства деталей.

Что такое обработка на станках с ЧПУ?

Обработка на станках с ЧПУ — это технология, при которой станок управляется компьютерной программой для выполнения различных операций обработки. К ним относятся резка, сверление, фрезерование и т. д., что обеспечивает высокоточную обработку материалов. Обработка на станках с ЧПУ широко используется в обрабатывающей промышленности, поскольку она повышает производительность, обеспечивая при этом единообразие и точность обрабатываемых деталей.

При обработке на станках с ЧПУ компьютерная программа управляет движением инструмента и процессом обработки заготовки через контроллер станка с ЧПУ. По сравнению с традиционными ручными операциями, обработка на станках с ЧПУ снижает человеческий фактор и позволяет наладить массовое производство деталей сложной формы.

Как работает обработка на станках с ЧПУ?

• Настройка машины: Перед началом обработки оператор подготавливает станок с ЧПУ, включая установку заготовки и инструмента, а также проверку состояния оборудования для обеспечения точности обработки.
• Выполнение программы: Предварительно написанная программа ЧПУ вводится или загружается через компьютер, и станок автоматически выполняет операции обработки в соответствии с инструкциями программы. Программа управляет перемещением осей станка, выбором инструмента, скоростью резания и другими параметрами для выполнения заданной обработки.
• Обратная связь и корректировка: В процессе обработки оператор контролирует рабочее состояние станка и при необходимости корректирует параметры резки или программу, чтобы справиться с непредвиденными ситуациями или оптимизировать результаты обработки.
• Завершение обработки: После завершения обработки оператор снимает готовое изделие и проверяет его качество. Если готовое изделие соответствует требованиям, процесс обработки завершается; в противном случае может потребоваться дополнительная настройка и обработка.

Различные типы станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это метод, позволяющий изготавливать любые сложные детали. Вращающийся цилиндрический инструмент вырезает материал из цельной заготовки, создавая детали, изготовленные по индивидуальному заказу. Режущий инструмент фрезерного станка с ЧПУ может перемещаться по нескольким осям и вращаться в направлениях X, Y и Z для обработки детали. Одним словом, фрезерные станки с ЧПУ — это оптимальный способ для многих компаний производить высококачественную и высокоточную продукцию.

Фрезерные станки с ЧПУ могут преобразовывать определенные команды таким образом, что ЧПУ могут автоматически управлять своими движениями. С ручными фрезерными станками это невозможно. Использование ручного фрезерного станка может привести к получению детали с большой погрешностью. Кроме того, ручные фрезерные станки сложны в использовании и работают медленно. Это связано с тем, что для их обслуживания требуется участие нескольких человек.

Токарный станок с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ в основном используются для изготовления деталей по подробным конструкторским чертежам. Резец токарного станка зажимается в шпинделе и вращается вместе с ним, обеспечивая обработку металлов, термическое напыление и точение древесины. На токарных станках с ЧПУ также можно обрабатывать плоские, цилиндрические и конические детали. Они также могут изменять шероховатость поверхности, группы ослабленных элементов, фаски и внешний вид обработанных деталей.

Токарные станки с ЧПУ упрощают изготовление точных круглых изделий и снижают вероятность ошибок при обработке вручную. Ручные токарные станки позволяют изготавливать прототипы только путём ручной смены инструментов. Ручные токарные станки также могут быть высокоточными, но требуют больше времени и усилий. Если сравнивать ручной токарный станок с ЧПУ, то последний превосходит их. Это объясняется более высокой скоростью и точностью обработки.

Электроэрозионная обработка (ЭЭО)

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — это процесс механической обработки, при котором материал удаляется с заготовки с помощью нагрева. Оператору не требуется применять механическую силу для завершения обработки. Электроэрозионная обработка использует режущие инструменты в основном для изготовления и формовки сложных деталей. С её помощью также можно изготавливать промышленные детали, которые невозможно изготовить на фрезерных станках или ручных машинах.

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — лучший и наиболее эффективный метод обработки по сравнению с ручной. Благодаря этому электроэрозионные станки позволяют производить более точные и качественные детали. Преимущества этого процесса частично компенсируют его высокую стоимость.

Компоненты станка с ЧПУ

• Контроллер: Это ключевой элемент системы ЧПУ, отвечающий за получение и выполнение инструкций компьютерной программы. Контроллер обеспечивает точную обработку, управляя движением различных компонентов станка.
• Устройство ввода программы: Устройство, используемое для ввода или изменения программы ЧПУ. Оператор может загрузить программу через клавиатуру, USB-порт или сеть, чтобы гарантировать правильное выполнение станком задач обработки.
• Оси: Станки с ЧПУ обычно имеют несколько осей, например, X, Y и Z, каждая из которых отвечает за движение в определённом направлении. Совокупное движение этих осей определяет положение и траекторию инструмента относительно заготовки.
• Система привода: Эта система состоит из серводвигателей или шаговых двигателей, которые обеспечивают перемещение осей станка. Система привода обеспечивает плавное и точное перемещение станка, обеспечивая высокое качество обработки.
• Инструментальный шпиндель: Шпиндель приводит в движение инструмент и является ключевым элементом процесса резания. Его скорость и точность напрямую влияют на качество поверхности и эффективность обработки.
• Стол: Во время обработки заготовка фиксируется на столе. Стол может перемещаться вместе с осями станка, согласуя движение инструмента с целью достижения желаемой траектории обработки.
• Режущие инструменты: Эти инструменты непосредственно контактируют с заготовкой и выполняют такие операции, как резка, сверление и фрезерование. К распространённым режущим инструментам относятся фрезы, токарные резцы и свёрла.
• Системы охлаждения: Во время обработки инструменты и заготовки выделяют большое количество тепла. Система охлаждения охлаждает инструмент и заготовку, распыляя охлаждающую жидкость, чтобы предотвратить их перегрев, тем самым продлевая срок службы инструмента и обеспечивая точность обработки.

Что такое ручная обработка?

Ручная обработка — это традиционный метод производства, при котором оператор непосредственно управляет станком для обработки заготовки. В отличие от обработки на станках с ЧПУ, ручная обработка не использует компьютерную программу; вместо этого оператор вручную настраивает различные компоненты станка для выполнения резки, фрезерования, сверления и других операций. Хотя ручная обработка не так точна и эффективна, как обработка на станках с ЧПУ, она всё же находит важное применение при изготовлении единичных деталей, создании прототипов и мелкосерийном производстве.

Ручная обработка обычно требует опытных мастеров, владеющих навыками ручного управления станками для выполнения различных операций точной обработки в зависимости от требований к заготовке. Поскольку нет необходимости писать программу, ручная обработка более гибка с точки зрения адаптации и переключения производства. В настоящее время доступны два основных типа ручной обработки:

Ручная токарная обработка

Ручная токарная обработка — это вид механической обработки, при котором для резки материала используется токарный станок с ручным управлением. Обрабатываемая деталь обычно имеет вращательную симметрию, и оператор вручную управляет осевым и радиальным перемещением инструмента вдоль заготовки для удаления материала и придания ей желаемой формы.

Этот вид обработки широко применяется для изготовления валов, цилиндрических деталей, таких как подшипники, резьбовых деталей и колец. Преимущество ручной токарной обработки заключается в её гибкости, что делает её пригодной для обработки небольших партий или деталей по индивидуальному заказу.

Ручное фрезерование

Ручное фрезерование — это вид механической обработки, при котором фрезерование заготовки выполняется вручную на фрезерном станке. Процесс фрезерования включает в себя вращение и перемещение инструмента по нескольким осям для получения заготовки нужной формы. Оператор контролирует точность обработки, вручную регулируя положение инструмента и скорость подачи.

Ручное фрезерование широко применяется для создания плоских поверхностей, скошенных поверхностей, пазов и сложных контурных форм. Этот метод подходит для случаев, когда требуется быстрая подгонка или обработка отдельных деталей, и особенно эффективен при мелкосерийном производстве и создании прототипов.

Преимущества и недостатки обработки с ЧПУ

Преимущества обработки с ЧПУ

Увеличение скорости производства

Благодаря возможности непрерывной работы станков с ЧПУ и оптимизированным параметрам скорости резания, подачи и смены инструмента, они способны значительно повысить производительность. Обработка с ЧПУ позволяет изготавливать большое количество деталей за короткий срок, особенно при крупносерийном производстве.

Универсальность и последовательность

Одно из главных преимуществ обработки с ЧПУ — её универсальность и точность. Обработка с ЧПУ используется во многих отраслях промышленности для изготовления деталей. Это обусловлено тем, что она позволяет получать точные детали, отличается эффективностью и обеспечивает стабильное качество резки. Используя станки с ЧПУ и соответствующие технологии, можно также производить изделия из различных металлов на заказ. Обработка с ЧПУ позволяет одновременно резать и изготавливать большое количество деталей. Квалифицированный инженер может легко управлять несколькими станками с ЧПУ.

Меньше потребностей в персонале и меньше затрат на обслуживание

В производстве станки с ЧПУ не требуют большого количества опытных операторов. Другими словами, производственную работу может выполнять всего один квалифицированный оператор. Несмотря на то, что станки с ЧПУ работают круглосуточно, они не требуют такого же обслуживания и ремонта, как станки с ручным управлением. Их необходимо лишь регулярно ремонтировать.

Безопасность и единообразие дизайна

Одно из преимуществ станка с ЧПУ заключается в возможности многократной обработки одной и той же детали. Это связано с тем, что некоторые детали измеряются и программируются одинаково. Это позволяет увеличить прибыль без увеличения объёма работ или повышения расходов. Кроме того, использование станков с ЧПУ не сопряжено с рисками. Это связано с тем, что при обработке на станке с ЧПУ оператор находится на расстоянии от станка и не имеет с ним физического контакта.

Универсальность и сокращение отходов

Станки с ЧПУ могут выполнять широкий спектр операций обработки, таких как фрезерование, сверление, точение и резка, в соответствии с различными программными инструкциями. Они подходят для обработки широкого спектра материалов и деталей сложной геометрии, значительно расширяя производственные возможности и сферу применения. Кроме того, благодаря высокой точности управления станками с ЧПУ отходы материала сводятся к минимуму. Кроме того, точные траектории резания и оптимизированные параметры обработки обеспечивают максимальное использование материала и снижение затрат.

Возможность массового производства с низкими трудозатратами

Обработка на станках с ЧПУ особенно хорошо подходит для задач массового производства. Одной настройки и программирования достаточно для автоматизации производства в течение длительного времени, что значительно повышает производительность и пропускную способность. С другой стороны, обработка на станках с ЧПУ отличается высокой степенью автоматизации и, как правило, требует минимального вмешательства и контроля со стороны человека. Это снижает потребность в высококвалифицированных операторах, тем самым снижая затраты на рабочую силу.

Недостатки обработки с ЧПУ

• Высокие первоначальные затраты: Приобретение и установка станков с ЧПУ и соответствующего программного обеспечения обходятся дорого. Кроме того, для написания программ ЧПУ требуются специализированное программное обеспечение и специалисты, что ещё больше увеличивает первоначальные инвестиции.
• Расходы на техническое обслуживание: Техническое обслуживание и ремонт станков с ЧПУ требуют специализированного персонала, а замена и ремонт деталей обходятся дорого. Выход оборудования из строя может привести к остановке производства и потенциальным финансовым потерям.
• Сложность программирования: Обработка на станках с ЧПУ требует написания подробных программ, что требует от оператора или инженера навыков программирования. Эта сложность делает невозможным быстрое освоение обработки на станках с ЧПУ для малого бизнеса и стартапов.
• Меньше гибкости: Хотя обработка с ЧПУ хорошо зарекомендовала себя в массовом производстве, она не столь гибка, как ручная обработка, при частом изменении конструкции изделий или производстве небольших партий. Каждый раз при смене производственного задания станок необходимо перепрограммировать и перезагружать, что может привести к увеличению времени и затрат.
• Потребление энергии: Станки с ЧПУ обычно потребляют больше энергии, чем станки с ручным управлением, особенно при длительной работе. Высокое энергопотребление может привести к увеличению эксплуатационных расходов, особенно в регионах с высокой стоимостью электроэнергии.
• Требования к навыкам оператора: Хотя обработка на станках с ЧПУ снижает зависимость от ручного труда, она требует от операторов определённого уровня технических знаний, таких как программирование, устранение неполадок и эксплуатация станков. Это предъявляет высокие требования к технической подготовке.

Преимущества и недостатки ручной обработки

Преимущества ручной обработки

• Гибкость для единичных изделий и прототипов: Ручная обработка подходит для единичных изделий и прототипов, поскольку не требует написания сложных программ, и оператор может работать непосредственно с заготовкой. Такая гибкость позволяет быстро адаптировать конструкцию под индивидуальные требования.
• Более низкая стоимость при небольших объемах производства: Ручная обработка часто обходится дешевле, чем обработка на станках с ЧПУ при мелкосерийном производстве. Благодаря отсутствию необходимости в сложном программировании и настройке, ручная обработка позволяет производить небольшие партии деталей за более короткий срок, экономя время и деньги.
• Упрощенное обслуживание: Ручные машины относительно просты и удобны в обслуживании. Необходимый ремонт часто может выполнить оператор или штатный механик, что снижает затраты на обслуживание.
• Развитие навыков: Ручная обработка требует опыта и мастерства оператора, а длительная работа развивает и совершенствует навыки мастера. Это способствует развитию навыков и мастерства.
• Немедленные корректировки: Во время ручной обработки оператор может мгновенно корректировать ситуацию, например, изменять глубину резания, подачу или положение инструмента. Эта возможность мгновенной корректировки делает ручную обработку более гибкой в реагировании на непредвиденные ситуации.
• Экономическая эффективность: Поскольку ручная обработка не требует дорогостоящего оборудования, первоначальные затраты невелики. Ручная обработка — доступный вариант для малого бизнеса или отдельных студий с ограниченным капиталом.
• Короткие сроки выполненияРучная обработка позволяет быстро начать производство, поскольку не требует сложного программирования и времени на настройку. Особенно в случаях, когда требуется срочное производство или срочная доставка, ручная обработка может сократить сроки выполнения заказа.
• Программирование не требуется: Ручная обработка не требует программирования ЧПУ, что исключает время и сложность программирования. Для простых задач обработки или небольших производственных циклов ручная обработка более проста и эффективна.

Недостатки ручной обработки

• Более низкая точность и согласованность: Ручная обработка требует навыков оператора, поэтому точность и стабильность обработки ниже, чем при обработке на станках с ЧПУ. Человеческий фактор может привести к нестабильным размерам деталей, особенно при крупносерийном производстве.
• Снижение производительности: Ручная обработка обычно занимает больше времени, чем обработка на станках с ЧПУ, особенно при работе со сложными или крупносерийными деталями. Скорость и мастерство оператора определяют производительность, поэтому их может быть недостаточно для массового производства.
• Усталость оператора и риск ошибок: Ручные операции требуют длительной концентрации внимания, что может привести к усталости оператора. Усталость увеличивает риск ошибок, которые могут повлиять на качество и безопасность деталей.
• Ограничения для сложных форм: Ручные станки ограничены в своих возможностях обработки сложных форм и геометрических форм, особенно при многокоординатной обработке или операциях, требующих точных соединений, которые трудно обеспечить с помощью ручных станков.
• Проблемы с повторяющимися задачами: Ручная обработка сложна для задач, требующих высокой степени повторяемости и стабильности. Даже опытным операторам сложно поддерживать высокий уровень стабильности от детали к детали в течение длительного времени.
• Высокие требования к рабочей силе: Ручная обработка требует навыков и опыта оператора и, следовательно, высокого уровня мастерства. Это увеличивает затраты на обучение и рабочую силу и может негативно сказаться на производстве в случае отсутствия операторов или нехватки рабочей силы.
• Повышенные риски безопасности: Ручная обработка подразумевает более прямой контакт оператора со станком, что повышает риск травматизма. Без автоматизированных защитных устройств безопасность оператора зависит от его индивидуального внимания и опыта.

Сравнение приложений

Обработка на станках с ЧПУ и ручная обработка: основные различия

Обработка на станках с ЧПУ и ручная обработка — два распространённых типа обработки в обрабатывающей промышленности, каждый из которых обладает своими уникальными преимуществами и ограничениями. Чтобы лучше понять различия между ними, сравним их по точности, повторяемости, объёму производства, требуемым навыкам, уровню обучения и первоначальным затратам. Ниже представлена сравнительная таблица, составленная компанией Yonglihao Machinery, которая поможет вам быстро понять разницу между этими двумя методами обработки.

Какова разница в цене между обработкой на станках с ЧПУ и ручной обработкой?

В этом разделе вы увидите разницу в ценах между обработкой на станках с ЧПУ и ручной обработкой. Основные различия в ценах перечислены ниже:

Общая стоимость обработки на станках с ЧПУ ниже, чем при ручной обработке

The стоимость обработки зависит от многих факторов. Например, от количества отходов, стоимости рабочей силы, затрат на техническое обслуживание и общего количества изготавливаемых деталей. При детальном сравнении обработки на станках с ЧПУ и ручной обработки может оказаться, что в долгосрочной перспективе обработка на станках с ЧПУ обходится дешевле.

Низкий уровень отходов и проблемы с обслуживанием

С точки зрения производства, обработка на станках с ЧПУ более точна и аккуратна. Кроме того, благодаря меньшему количеству брака, обработка на станках с ЧПУ дешевле. В то время как ручная обработка требует более высоких трудозатрат и затрат на обслуживание, что ограничивает её применение и делает более дорогостоящей.

Увеличение промышленного спроса

Ручная обработка немного дороже, поскольку она характеризуется более высоким процентом брака, высокой стоимостью труда и более длительным обслуживанием. Спрос на детали, обработанные на станках с ЧПУ, растёт во всём мире, поскольку такие детали более точны и имеют более низкий процент брака.

Рекомендации по обработке на станках с ЧПУ

Первоначальные инвестиции и затраты на обслуживание: Станки с ЧПУ требуют высоких первоначальных инвестиций и обычно требуют значительных затрат на покупку станка, программного обеспечения, а также на установку и модернизацию инфраструктуры. Кроме того, не следует игнорировать расходы на техническое обслуживание станков с ЧПУ. Регулярное профессиональное техническое обслуживание — ключ к обеспечению длительного срока службы и эффективной работы станка, а несвоевременное обслуживание может привести к простоям и высоким затратам на ремонт. Поэтому при выборе станков с ЧПУ компаниям следует в полной мере учитывать стоимость полного жизненного цикла.

Квалифицированные программисты: Успех обработки на станках с ЧПУ зависит от качественного программирования, поэтому необходимы опытные программисты. Ошибки в программировании могут привести к браку деталей или повреждению станка, поэтому критически важно обеспечить квалификацию и обучение программистов. Компаниям следует инвестировать ресурсы в техническое обучение и регулярно проверять качество программ для обеспечения точности и эффективности производства.

Краткое содержание

Между обработкой на станках с ЧПУ и ручной обработкой существует большая разница. Обработка на станках с ЧПУ быстрее и точнее ручной. Нельзя ожидать от ручной обработки тех же результатов, что и от обработки на станках с ЧПУ.

Обработка на станках с ЧПУ управляется программным обеспечением CAD и CAM, которое обеспечивает более высокую точность, воспроизводимость и безопасность. Обработка на станках с ЧПУ быстрее, позволяет получать более качественные изделия, обходится дешевле и безопаснее, чем ручная обработка.

Больше не используете ручную обработку для создания прототипов деталей? Вы можете использовать Уникальные услуги обработки на станках с ЧПУ от Yonglihao Machinery. Кроме того, на нашем сайте вы можете мгновенно получить расчёт стоимости обработки на станках с ЧПУ и деталей, изготовленных на заказ. Вы также можете получить бесплатную обратную связь DFM и полный размерный отчёт для проверки. Свяжитесь с нами и отправьте нам свои файлы для мгновенного расчёта стоимости!

Продолжить чтение: Обработка с ЧПУ против 3D-печати SLS

Часто задаваемые вопросы

Как отличить токарный станок с ЧПУ от ручного токарного станка?

По точности и времени обработки ручные токарные станки уступают станкам с ЧПУ. При аккуратной резке ручные токарные станки могут обеспечить высокую точность. Однако токарные станки с ЧПУ позволяют производить более точные детали за меньшее время и с меньшими затратами. Токарные станки с ЧПУ просты в использовании и не требуют опыта для выполнения сложной обработки. В отличие от них, обработка на ручном токарном станке требует большого опыта.

Каковы недостатки обработки на станках с ЧПУ?

Несмотря на множество преимуществ, обработка на станках с ЧПУ имеет и недостатки. Хотя раньше станки с ЧПУ были дороже обычных, стоимость их эксплуатации постепенно снижается. Кроме того, для использования станков с ЧПУ не требуется специальных навыков или знаний. Это означает потерю специалистов с навыками и знаниями. В случае с ЧПУ объём работ также сократится, что может привести к безработице и утечке квалифицированных специалистов в инженерной сфере.

Какой метод производства безопаснее?

Чтобы ручные станки работали, необходимо прикасаться к ним и управлять ими. Некоторые ручные станки могут быть более опасны в использовании. Станки с ЧПУ, с другой стороны, автоматизированы, поэтому к ним не нужно прикасаться. Они не находятся рядом с рабочими, а работа выполняется в безопасном помещении или за безопасной дверью. Это доказывает, что обработка на станках с ЧПУ безопаснее и эффективнее ручной обработки.

Подходит ли обработка на станках с ЧПУ для широкого спектра материалов и сфер применения?

Обработка на станках с ЧПУ подходит для широкого спектра материалов, таких как металлы, пластики и композиты, и позволяет выполнять широкий спектр задач по обработке для различных промышленных применений.

Является ли обработка на станках с ЧПУ более точной, чем ручная обработка?

Да, обработка на станках с ЧПУ компьютеризирована для обеспечения высокой точности и постоянства и часто оказывается более точной, чем ручная обработка, особенно при обработке сложных деталей.