Natančna obdelava je postopek za odstranjevanje materiala iz obdelovanca med tesno toleranco. Natančni stroj ima veliko vrst, vključno z rezkanjem, obračanjem in obdelavo električnega odvajanja. Natančni stroj je danes na splošno nadzorovan z računalniškim numeričnim kontrolam (CNC).
Skoraj vsi kovinski izdelki uporabljajo natančno obdelavo, prav tako tudi mnogi drugi materiali, kot sta plastika in les. Te stroje upravljajo specializirani in usposobljeni strojniki. Da bi lahko orodje za rezanje opravilo svoje delo, ga je treba premakniti v smeri, določene za pravilno rez. To primarno gibanje se imenuje "hitrost rezanja." Obdelovanca se lahko premika tudi, znan kot sekundarno gibanje "krme". Ti gibi in ostrina orodja za rezanje skupaj omogočata delovanje natančnega stroja.
Kakovostna natančna obdelava zahteva možnost sledenja izjemno specifičnim načrtom, ki jih izdeluje CAD (računalniško podprto oblikovanje) ali programe CAM (računalniško podprto), kot sta AutoCAD in Turbocad. Programska oprema lahko pomaga izdelati zapletene, tridimenzionalne diagrame ali orise, potrebne za proizvodnjo orodja, stroja ali predmeta. Te načrte je treba upoštevati z velikimi podrobnostmi, da se izdelek ohrani celovitost. Medtem ko večina natančnih obdelovalnih podjetij dela z neko obliko programov CAD/CAM, še vedno pogosto delujejo z ročno narisanimi skicami v začetnih fazah zasnove.
Natančna obdelava se uporablja na številnih materialih, vključno z jeklo, bronom, grafitom, steklom in plastiko, če jih naštejemo le nekaj. Odvisno od velikosti projekta in materialov, ki jih je treba uporabiti, bodo uporabljena različna orodja za natančno obdelavo. Uporablja se lahko vsaka kombinacija stružnic, rezkalnih strojev, vrtalnih stiskalnic, žag in brusilnikov ter celo robotike visoke hitrosti. Aerospace industrija lahko uporablja obdelavo z visoko hitrostjo, medtem ko lahko industrija za izdelavo lesa uporablja foto-kemične procese jedkanja in rezkanja. Izkoriščanje iz teka ali določena količina katerega koli določenega predmeta se lahko šteje za tisoče ali je le nekaj. Natančna obdelava pogosto zahteva programiranje naprav CNC, kar pomeni, da so računalniško številčno nadzorovane. Naprava CNC omogoča, da se skozi celotno izvajanje izdelka upoštevajo natančne dimenzije.
Rezkanje je postopek obdelave z uporabo vrtljivih rezalnikov za odstranjevanje materiala iz obdelovanca z napredovanjem (ali hranjenjem) rezalnika v obdelovanci v določeni smeri. Rezalnik se lahko drži tudi pod kotom glede na osi orodja. Rezkanje zajema najrazličnejše različne operacije in stroje, na lestvicah od majhnih posameznih delov do velikih, težkih delovnih tolp. Je eden najpogosteje uporabljenih procesov za obdelavo delov po meri za natančne tolerance.
Rezkanje se lahko izvaja s široko paleto obdelovalnih strojev. Prvotni razred obdelovalnih strojev za rezkanje je bil rezkalni stroj (pogosto imenovan mlin). Po pojavu računalniškega numeričnega nadzora (CNC) so se rezkalni stroji razvili v obdelovalne centre: rezkalni stroji, ki jih povečajo samodejne menjalnike orodij, revije orodij ali vrtiljak, zmogljivost CNC, sisteme hladilne tekočine in zaprtih prostorov. Rezkalni centri so na splošno razvrščeni kot vertikalni obdelovalni centri (VMC) ali vodoravna obdelovalna središča (HMC).
Vključitev rezkanja v pretvorbe in obratno se je začela z orodjem v živo za stružnice in občasno uporabo mlinov za obračanje. To je privedlo do novega razreda obdelovalnih strojev, večopravilnosti strojev (MTMS), ki so nameščeni za lažje rezkanje in obračanje v isti delovni ovojnici.
Za oblikovalske inženirje, raziskovalne in razvojne ekipe ter proizvajalce, ki so odvisni od delnega pridobivanja, natančna obdelava CNC omogoča ustvarjanje zapletenih delov brez dodatne obdelave. Pravzaprav natančna obdelava CNC pogosto omogoča, da se končajo končne dele na enem samem stroju.
Postopek obdelave odstranjuje material in uporablja široko paleto orodij za rezanje, da ustvari končno in pogosto zelo zapleteno zasnovo dela. Raven natančnosti se izboljša z uporabo računalniškega numeričnega krmiljenja (CNC), ki se uporablja za avtomatizacijo nadzora orodij za obdelavo.
Vloga "CNC" pri natančni obdelavi
Z uporabo kodiranih navodil za programiranje natančno obdelavo CNC omogoča, da se obdelovanci razrežejo in oblikujejo na specifikacije brez ročnega posredovanja upravljavca stroja.
Strokovni strojnici, ki je ob računalniškem modelu (CAD), ki ga ponuja stranka, uporablja računalniško podprto proizvodno programsko opremo (CAM), da ustvari navodila za obdelavo dela. Na podlagi modela CAD programska oprema določa, katere poti orodja so potrebne, in ustvari programsko kodo, ki pove na stroj:
■ Kakšne so pravilne stopnje RPM -jev in dovajanja
■ Kdaj in kje premakniti orodje in/ali obdelovanca
■ Kako globoko rezati
■ Kdaj uporabiti hladilno tekočino
■ Vsi drugi dejavniki, povezani s hitrostjo, hitrostjo krme in usklajevanjem
Krmilnik CNC nato uporablja programsko kodo za nadzor, avtomatizacijo in spremljanje gibov stroja.
Danes je CNC vgrajena značilnost široke palete opreme, od stružnic, mlinov in usmerjevalnikov do žičnega EDM (električni odvajanje), laserskih in plazemskih rezalnih strojev. Poleg avtomatizacije procesa obdelave in izboljšanju natančnosti CNC odpravlja ročne naloge in osvobodi strojnike, da nadzira več strojev, ki delujejo hkrati.
Poleg tega, ko je zasnovana pot orodja in je stroj programirana, lahko del zažene delček. To zagotavlja visoko stopnjo natančnosti in ponovljivosti, kar posledično naredi postopek zelo stroškovno učinkovit in razširljiv.
Obdelani materiali
Nekatere kovine, ki so pogosto obdelane, vključujejo aluminij, medenino, bron, baker, jeklo, titanovo in cink. Poleg tega se lahko obdelajo tudi les, pena, steklena vlakna in plastika, kot je polipropilen.
Pravzaprav je mogoče uporabiti skoraj vsak material z natančno obdelavo CNC - seveda, odvisno od uporabe in njegovih zahtev.
Nekatere prednosti natančne obdelave CNC
Za številne majhne dele in komponente, ki se uporabljajo v širokem razponu proizvedenih izdelkov, je natančna obdelava CNC pogosto izbira izdelave.
Kot velja za skoraj vse metode rezanja in obdelave, se različni materiali obnašajo drugače, velikost in oblika komponenta pa prav tako vplivata na postopek. Vendar na splošno postopek natančne obdelave CNC ponuja prednosti pred drugimi metodami obdelave.
To je zato, ker je obdelava CNC sposobna dostaviti:
■ Visoka stopnja zapletenosti dela
■ tesne tolerance, običajno od ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) do ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Izjemno gladki površinski zaključki, vključno z zaključki po meri
■ ponovljivost, tudi pri velikih količinah
Medtem ko lahko usposobljeni strojnik s pomočjo ročnega stružnice lahko kakovostno dela v količinah 10 ali 100, kaj se zgodi, ko potrebujete 1.000 delov? 10.000 delov? 100.000 ali milijon delov?
Z natančno obdelavo CNC lahko dobite razširljivost in hitrost, potrebno za to vrsto proizvodnje z veliko količino. Poleg tega vam velika ponovljivost natančne obdelave CNC omogoča dele, ki so enaki od začetka do konca, ne glede na to, koliko delov proizvajate.
Obstajajo nekaj zelo specializiranih metod obdelave CNC, vključno z žično EDM (električno odvajanje), aditivno obdelavo in 3D laserskim tiskanjem. Na primer, Wire EDM uporablja prevodne materiale -običajno kovine - -in električne izpuste, da izbriše obdelovance v zapletene oblike.
Vendar se bomo tukaj osredotočili na procese rezkanja in obračanja - dve odšteti metodi, ki sta široko dostopni in se pogosto uporabljata za natančno obdelavo CNC.
Rezkanje v primerjavi z obračanjem
Rezkanje je postopek obdelave, ki za odstranjevanje materiala in ustvarjanje oblik uporablja vrteče se, valjasto orodje za rezanje. Oprema za rezkanje, znana kot mlin ali obdelovalni center, dosega vesolje zapletenih geometrij dela na nekaterih največjih kovinskih predmetih.
Pomembna značilnost rezkanja je, da obdelovanca ostane mirno, medtem ko se rezalno orodje vrti. Z drugimi besedami, na mlinu se vrteče se orodje za rezanje premika po obdelovancu, ki ostane pritrjeno na postelji.
Obrnjenje je postopek rezanja ali oblikovanja obdelovanja na opremi, imenovani stružnica. Običajno se stružnica vrti obdelovanca na navpično ali vodoravno osi, medtem ko se fiksno rezalno orodje (ki se lahko ali ne vrti) premika po programirani osi.
Orodje fizično ne more iti okoli dela. Material se vrti, kar omogoča orodju za izvajanje programiranih operacij. (Obstaja podskupina stružnic, v kateri orodja vrtijo okoli žice, ki se hrani z tuljavo, vendar tukaj ni zajeta.)
Obrnilo se za razliko od rezkanja, obdelovanca se vrti. Del zaloga se vklopi na vreteno stružnice in rezalno orodje je v stik z obdelovancem.
Priročnik proti obdelavi CNC
Medtem ko so tako mlini kot stružnice na voljo v ročnih modelih, so stroji CNC primernejši za namene proizvodnje majhnih delov - ponujajo razširljivost in ponovljivost za aplikacije, ki zahtevajo veliko proizvodnjo tesnih tolerančnih delov.
Poleg ponudbe preprostih dvoosnih strojev, v katerih se orodje premika v osi X in Z, natančna CNC oprema vključuje modele z več osi, v katerih se lahko premika tudi obdelovanec. To je v nasprotju s stružnikom, kjer je obdelovanec omejen na vrtenje in orodja se bodo premaknila, da bi ustvarila želeno geometrijo.
Te konfiguracije z več osi omogočajo proizvodnjo bolj zapletenih geometrij v eni operaciji, ne da bi potrebovali dodatno delo s strani upravljavca stroja. To ne samo olajša izdelavo zapletenih delov, ampak tudi zmanjša ali odpravlja možnost napake operaterja.
Poleg tega uporaba visokotlačne hladilne tekočine z natančno obdelavo CNC zagotavlja, da čipi ne pridejo v delo, tudi če uporabite stroj z navpično orientiranim vretenam.
CNC mlini
Različni rezkalni stroji se razlikujejo po svojih velikostih, konfiguracijah osi, hitrosti krme, hitrosti rezanja, rezkalnim smeri hranjenja in drugih značilnostih.
Vendar na splošno CNC Mills uporabljajo vrteče se vreteno, da odrežejo neželen material. Uporabljajo se za rezanje trdih kovin, kot sta jeklo in titan, vendar jih je mogoče uporabiti tudi z materiali, kot sta plastika in aluminij.
CNC mlini so zgrajeni za ponovljivost in jih je mogoče uporabiti za vse, od prototipov do proizvodnje velike količine. Natančne natančne CNC mlini se pogosto uporabljajo za tesna tolerančna dela, kot so rezkanje finih matric in kalupov.
Medtem ko lahko rezkanje CNC prinaša hiter preobrat, z brušenim zaključkom ustvarja dele z vidnimi oznakami orodij. Lahko proizvaja tudi dele z nekaterimi ostrimi robovi in zakopami, zato bodo morda potrebni dodatni postopki, če so robovi in bupi za te lastnosti nesprejemljivi.
Seveda se bodo orodja za razgradnjo, programirana v zaporedje, razgradila, čeprav običajno dosežejo 90% končne zahteve, kar pusti nekaj funkcij za končno dodelavo rok.
Kar zadeva površinsko obdelavo, obstajajo orodja, ki bodo ustvarila ne le sprejemljivo površinsko obdelavo, ampak tudi zrcalni zaključek na delih delovnega izdelka.
Vrste CNC mlinov
Dve osnovni vrsti rezkalnih strojev sta znani kot vertikalna obdelovalna središča in vodoravna obdelovalna središča, kjer je primarna razlika v orientaciji strojnega vretena.
Vertikalno obdelovalno središče je mlin, v katerem je osi vretena poravnana v smeri osi z. Te navpične stroje lahko dodatno razdelimo na dve vrsti:
■ posteljne mline, v katerih se vreteno premika vzporedno z lastno os, medtem ko se tabela premika pravokotno na os vretena
■ Turret Mills, v katerih je vreteno, miza pa se premika, tako da je med operacijo rezanja vedno pravokotna in vzporedna z osjo vretena
V vodoravnem obdelovalnem središču je osi vretena mlina poravnana v smeri osi y. Vodoravna struktura pomeni, da ti mlini ponavadi zavzamejo več prostora na nadstropju strojev; Prav tako so na splošno težji in močnejši od navpičnih strojev.
Vodoravni mlin se pogosto uporablja, kadar je potreben boljši površinski zaključek; To je zato, ker orientacija vretena pomeni, da rezalni čipi naravno odpadejo in jih je enostavno odstraniti. (Kot dodatna korist učinkovito odstranjevanje čipov pomaga povečati življenjsko dobo orodij.)
Na splošno so vertikalni centri za obdelavo bolj razširjeni, saj so lahko tako močni kot vodoravna obdelovalna središča in lahko upravljajo z zelo majhnimi deli. Poleg tega imajo navpični centri manjši odtis kot horizontalna obdelovalna središča.
CNC mlini z več osi
Precision CNC mlinski centri so na voljo z več osi. 3-osi mlin za najrazličnejše delo uporablja osi X, Y in Z. S 4-ožnim mlinom se lahko stroj vrti na navpični in vodoravni osi in premakne obdelovanec, da se omogoči nenehnejša obdelava.
5-osi mlin ima tri tradicionalne osi in dve dodatni vrtljivi osi, kar omogoča, da se obdelovanec vrti, ko se glava vretena premika okoli njega. To omogoča, da se pet strani obdelovanca obdela, ne da bi odstranili obdelovanca in ponastavili stroj.
CNC stružnice
Stružnica - imenovana tudi obratno središče - ima eno ali več vretena in osi x in z. Stroj se uporablja za vrtenje obdelovanja na svoji osi za izvajanje različnih operacij rezanja in oblikovanja, pri čemer uporabi široko paleto orodij na obdelovancu.
CNC stružnice, ki se imenujejo tudi stružnice za akcijo v živo, so idealne za ustvarjanje simetričnih cilindričnih ali sferičnih delov. Tako kot CNC Mills lahko tudi CNC stružnice upravljajo z manjšimi operacijami, kot je prototipiranje, vendar jih je mogoče nastaviti tudi za visoko ponovljivost, ki podpira veliko proizvodnjo volumna.
CNC stružnice lahko postavite tudi za razmeroma prostoročno proizvodnjo, zaradi česar se široko uporabljajo v industriji avtomobilskih, elektronike, vesoljske, robotike in medicinskih pripomočkov.
Kako deluje CNC stružnika
Z CNC stružnikom se v prazen palico zalog naloži v krepko strupenega vretena. Ta chuck drži obdelovanca na mestu, medtem ko se vreteno vrti. Ko vreteno doseže potrebno hitrost, se v stik z obdelovancem v stiku z odstranjevanjem materiala in doseganja pravilne geometrije.
CNC stružnika lahko izvede številne operacije, kot so vrtanje, navoj, dolgočasno, razgibavanje, obrnjenost in obračanje koniča. Različne operacije zahtevajo spremembe orodja in lahko povečajo čas stroškov in nastavitve.
Ko so vse potrebne obdelovalne operacije končane, se del izreže iz zalog za nadaljnjo obdelavo, če je potrebno. CNC stružnica je nato pripravljena ponoviti operacijo, vmes pa je običajno potreben malo ali ni dodatnega časa nastavitve.
CNC stružnice lahko sprejmejo tudi različne samodejne podajalnike palic, ki zmanjšajo količino ročnega ravnanja s surovinami in zagotavljajo prednosti, kot so naslednje:
■ Zmanjšajte čas in trud, ki ga zahteva upravljavec stroja
■ Podpirajte barstock za zmanjšanje vibracij, ki lahko negativno vplivajo na natančnost
■ Dovoli, da obdelovalni stroj deluje pri optimalnih hitrostih vretena
■ Zmanjšajte čase prehoda
■ Zmanjšajte materialne odpadke
Vrste CNC stružnic
Obstaja več različnih vrst stružnic, najpogostejše pa so 2-oge CNC stružnice in samodejne stružnice v slogu Kitajske.
Večina CNC Kitajskih stružnic uporablja eno ali dve glavni vretenami plus eno ali dve hrbtni (ali sekundarni) vretena, pri čemer je za prvega odgovoren rotacijski prenos. Glavno vreteno izvaja primarno obdelavo s pomočjo vodilne puše.
Poleg tega so nekatere stružnice v stilu Kitajske opremljene z drugo glavo orodja, ki deluje kot CNC mlin.
Z avtomatskim stružnikom v stilu CNC v stilu CNC se material dovaja skozi drsno glavno vreteno v vodilno pušo. To omogoča orodju, da material reže bližje do točke, ko je material podprt, zaradi česar je Kitajski stroj še posebej koristen za dolge, vitke dele in za mikromahiniranje.
CNC CNC CNC za več osi in stružnice v slogu Kitajske lahko z enim strojem izvedejo več obdelovalnih operacij. Zaradi tega je stroškovno učinkovita možnost za zapletene geometrije, ki bi sicer potrebovali več strojev ali sprememb orodja z uporabo opreme, kot je tradicionalni CNC mlin.