Tikslusis apdirbimas - tai procesas, kurio metu pašalinama medžiaga iš ruošinio, laikant artimą paklaidą. Tikslioji mašina turi daugybę tipų, įskaitant frezavimą, tekinimą ir elektros iškrovos apdirbimą. Šiandien tikslumo mašina paprastai valdoma naudojant kompiuterinius skaitmeninius valdiklius (CNC).
Beveik visuose metalo gaminiuose naudojamas tikslus apdirbimas, kaip ir daugelyje kitų medžiagų, tokių kaip plastikas ir medis. Šias mašinas valdo specializuoti ir apmokyti mechanikai. Kad pjovimo įrankis atliktų savo darbą, jis turi būti perkeltas nurodyta kryptimi, kad būtų galima teisingai pjauti. Šis pirminis judesys vadinamas „pjovimo greičiu“. Ruošinį taip pat galima perkelti, vadinamą antriniu „padavimo“ judesiu. Kartu šie judesiai ir pjovimo įrankio aštrumas leidžia veikti tiksliajai mašinai.
Kokybiškam tiksliam apdirbimui reikalingas gebėjimas laikytis itin specifinių brėžinių, sukurtų naudojant CAD (kompiuterinis dizainas) arba CAM (kompiuterinė gamyba) programas, tokias kaip „AutoCAD“ ir „TurboCAD“. Programinė įranga gali padėti sukurti sudėtingas, trimatis diagramas ar kontūrus, reikalingus įrankiui, mašinai ar objektui gaminti. Šių brėžinių turi būti laikomasi labai išsamiai, kad būtų užtikrintas gaminio vientisumas. Nors dauguma tiksliojo apdirbimo įmonių dirba su tam tikros formos CAD/CAM programomis, jos vis dar dažnai dirba su rankomis nupieštais eskizais pradiniuose projektavimo etapuose.
Tikslus apdirbimas naudojamas daugeliui medžiagų, įskaitant plieną, bronzą, grafitą, stiklą ir plastiką. Priklausomai nuo projekto dydžio ir naudojamų medžiagų, bus naudojami įvairūs tikslaus apdirbimo įrankiai. Gali būti naudojamas bet koks tekinimo staklių, frezavimo staklių, gręžimo presų, pjūklų ir šlifuoklių derinys ir net greitaeigė robotika. Aviacijos ir kosmoso pramonė gali naudoti didelio greičio apdirbimą, o medienos įrankių gamybos pramonė gali naudoti fotocheminio ėsdinimo ir frezavimo procesus. Bėgimo išsiliejimas arba konkretus bet kurio elemento kiekis gali būti tūkstančiai arba tik keli. Tiksliam apdirbimui dažnai reikia programuoti CNC įrenginius, o tai reiškia, kad jie yra valdomi kompiuteriu. CNC įtaisas leidžia tiksliai sekti gaminio veikimo laiką.
Frezavimas yra apdirbimo procesas, kurio metu naudojant sukamuosius pjaustytuvus pašalinama medžiaga iš ruošinio, pastumiant (arba paduodant) frezą į ruošinį tam tikra kryptimi. Pjoviklį taip pat galima laikyti kampu, palyginti su įrankio ašimi. Frezavimas apima daugybę įvairių operacijų ir mašinų, pradedant nuo mažų atskirų dalių iki didelių, sunkių gaujų frezavimo operacijų. Tai yra vienas iš dažniausiai naudojamų procesų, skirtų apdoroti pasirinktines dalis iki tikslių nuokrypių.
Frezavimas gali būti atliekamas su įvairiais staklėmis. Pradinė frezavimo staklių klasė buvo frezavimo staklės (dažnai vadinamos malūnu). Atsiradus kompiuteriniam skaitmeniniam valdymui (CNC), frezavimo staklės virto apdirbimo centrais: frezavimo staklėmis, papildytomis automatiniais įrankių keitikliais, įrankių žurnalais ar karuselėmis, CNC galimybėmis, aušinimo skysčių sistemomis ir gaubtais. Frezavimo centrai paprastai klasifikuojami kaip vertikalūs apdirbimo centrai (VMC) arba horizontalūs apdirbimo centrai (HMC).
Frezavimas buvo integruotas į tekinimo aplinką ir atvirkščiai, pradedant nuo tekinimo staklių įrankių ir retkarčiais naudojant tekinimo stakles. Dėl to atsirado nauja staklių klasė-daugiafunkcinės mašinos (MTM), specialiai sukurtos palengvinti frezavimą ir tekinimą tame pačiame darbo pakete.
Dizaino inžinieriams, MTTP komandoms ir gamintojams, kurie priklauso nuo dalių įsigijimo, tikslus CNC apdirbimas leidžia sukurti sudėtingas dalis be papildomo apdorojimo. Tiesą sakant, tikslus CNC apdirbimas dažnai leidžia gatavas dalis pagaminti vienoje mašinoje.
Apdirbimo procesas pašalina medžiagas ir naudoja daugybę pjovimo įrankių, kad sukurtų galutinį ir dažnai labai sudėtingą detalės dizainą. Tikslumo lygis padidinamas naudojant kompiuterinį skaitmeninį valdymą (CNC), kuris naudojamas automatizuojant apdirbimo įrankių valdymą.
„CNC“ vaidmuo preciziškai apdirbant
Naudojant koduotas programavimo instrukcijas, tikslus CNC apdirbimas leidžia pjauti ir suformuoti ruošinį pagal specifikacijas be rankinio mašinos operatoriaus įsikišimo.
Imdamasis kliento pateikto kompiuterinio projektavimo (CAD) modelio, meistras meistras, naudodamas kompiuterinę gamybos programinę įrangą (CAM), sukuria detalės apdirbimo instrukcijas. Remdamasi CAD modeliu, programinė įranga nustato, kokių įrankių keliai reikalingi, ir sukuria programavimo kodą, kuris nurodo mašinai:
■ Kokie yra teisingi apsisukimų dažnis ir apsisukimų dažnis
■ Kada ir kur perkelti įrankį ir (arba) ruošinį
■ Kaip giliai pjauti
■ Kada tepti aušinimo skystį
■ Bet kokie kiti veiksniai, susiję su greičiu, padavimo greičiu ir koordinavimu
Tada CNC valdiklis naudoja programavimo kodą mašinos judesiams valdyti, automatizuoti ir stebėti.
Šiandien CNC yra integruota įvairios įrangos savybė, pradedant tekinimo staklėmis, malūnais ir maršrutizatoriais, baigiant vielos EDM (elektros iškrovos apdirbimo), lazerio ir plazminio pjovimo staklėmis. Be to, kad automatizuoja apdirbimo procesą ir padidina tikslumą, CNC pašalina rankines užduotis ir atleidžia mašinistus prižiūrėti kelias mašinas, veikiančias vienu metu.
Be to, sukūrus įrankio kelią ir užprogramavus mašiną, jis gali paleisti dalį bet kokį skaičių kartų. Tai užtikrina aukštą tikslumą ir pakartojamumą, o tai savo ruožtu daro procesą labai ekonomišką ir keičiamą.
Medžiagos, kurios yra apdirbamos
Kai kurie dažniausiai apdirbami metalai yra aliuminis, žalvaris, bronza, varis, plienas, titanas ir cinkas. Be to, galima apdirbti medieną, putas, stiklo pluoštą ir plastikus, tokius kaip polipropilenas.
Tiesą sakant, beveik bet kokia medžiaga gali būti naudojama tiksliai apdirbant CNC - žinoma, priklausomai nuo taikymo ir jos reikalavimų.
Kai kurie tikslumo CNC apdirbimo privalumai
Daugeliui smulkių detalių ir komponentų, naudojamų įvairiuose gaminiuose, tiksliausias CNC apdirbimas dažnai yra pasirinktas gamybos būdas.
Kaip ir praktiškai visi pjovimo ir apdirbimo būdai, skirtingos medžiagos elgiasi skirtingai, o komponento dydis ir forma taip pat daro didelę įtaką procesui. Tačiau apskritai tiksliojo CNC apdirbimo procesas turi pranašumų, palyginti su kitais apdirbimo metodais.
Taip yra todėl, kad CNC apdirbimas gali užtikrinti:
■ Didelis dalių sudėtingumas
■ Griežti nuokrypiai, paprastai nuo ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) iki ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Išskirtinai lygus paviršiaus apdaila, įskaitant pasirinktinę apdailą
■ Pakartojamumas, net esant dideliam garsui
Nors kvalifikuotas mašinistas gali naudoti rankinę tekinimo staklę kokybiškai 10 ar 100 dalių gamybai, o kas atsitinka, kai jums reikia 1000 dalių? 10 000 dalių? 100 000 ar milijonas dalių?
Tiksliai apdirbdami CNC, galite gauti tokio tipo didelės apimties gamybai reikalingą mastelį ir greitį. Be to, didelis tikslumo CNC apdirbimo pakartojamumas suteikia jums tas pačias dalis nuo pradžios iki pabaigos, nesvarbu, kiek dalių gaminate.
Yra keletas labai specializuotų CNC apdirbimo metodų, įskaitant vielos EDM (elektros iškrovos apdirbimą), priedų apdirbimą ir 3D lazerinį spausdinimą. Pavyzdžiui, viela EDM naudoja laidžias medžiagas -paprastai metalus -ir elektros iškrovas, kad ruošinys būtų subraižytas į sudėtingas formas.
Tačiau čia mes sutelksime dėmesį į frezavimo ir tekinimo procesus - du atimtinius metodus, kurie yra plačiai prieinami ir dažnai naudojami tiksliam CNC apdirbimui.
Frezavimas prieš tekinimą
Frezavimas yra apdirbimo procesas, kurio metu sukamasis cilindrinis pjovimo įrankis pašalina medžiagą ir sukuria formas. Frezavimo įranga, žinoma kaip malūnas arba apdirbimo centras, sukuria sudėtingų dalių geometrijos visumą kai kuriuose didžiuosiuose metalo apdirbtuose objektuose.
Svarbi frezavimo savybė yra ta, kad ruošinys sukasi, kai jis sukasi. Kitaip tariant, malūne besisukantis pjovimo įrankis juda aplink ruošinį, kuris lieka pritvirtintas prie lovos.
Tekinimas yra ruošinio pjovimo ar formavimo procesas įrangoje, vadinamoje tekinimo staklėmis. Paprastai tekinimo staklės suka ruošinį ant vertikalios arba horizontalios ašies, o fiksuotas pjovimo įrankis (kuris gali suktis arba nesisukti) juda išilgai užprogramuotos ašies.
Įrankis negali fiziškai apeiti detalės. Medžiaga sukasi, todėl įrankis gali atlikti užprogramuotas operacijas. (Yra tekinimo staklių pogrupis, kuriame įrankiai sukasi aplink ritę tiekiamą vielą, tačiau tai čia neapima.)
Sukant, skirtingai nei frezuojant, ruošinys sukasi. Dalių atsarga įjungia tekinimo staklę ir pjovimo įrankis liečiasi su ruošiniu.
Rankinis ir CNC apdirbimas
Nors tiek frezavimo staklės, tiek tekinimo staklės yra rankinio modelio, CNC staklės yra tinkamesnės smulkių dalių gamybai, todėl jas galima keisti ir pakartoti, kai reikia didelių apimčių detalių.
Tiksli CNC įranga siūlo ne tik paprastas 2 ašių mašinas, kuriose įrankis juda X ir Z ašimis, bet ir apima daugiasluoksnius modelius, kuriuose ruošinys taip pat gali judėti. Tai priešingai nei tekinimo staklės, kuriose ruošinys apsiriboja verpimu, o įrankiai judės, kad sukurtų norimą geometriją.
Šios kelių ašių konfigūracijos leidžia vienu metu pagaminti sudėtingesnes geometrijas, nereikalaujant papildomo mašinos operatoriaus darbo. Tai ne tik palengvina sudėtingų dalių gamybą, bet ir sumažina arba pašalina operatoriaus klaidų tikimybę.
Be to, naudojant aukšto slėgio aušinimo skystį su tiksliu CNC apdirbimu, lustai nepatenka į darbus net ir naudojant mašiną su vertikaliai nukreipta velenu.
CNC malūnai
Skirtingos frezavimo staklės skiriasi savo dydžiu, ašies konfigūracija, padavimo greičiu, pjovimo greičiu, frezavimo padavimo kryptimi ir kitomis savybėmis.
Tačiau apskritai visos CNC gamyklos naudoja besisukantį veleną, kad pašalintų nepageidaujamą medžiagą. Jie naudojami pjaustyti kietus metalus, tokius kaip plienas ir titanas, bet taip pat gali būti naudojami su tokiomis medžiagomis kaip plastikas ir aliuminis.
CNC gamyklos yra sukurtos pakartojamumui ir gali būti naudojamos viskam - nuo prototipų iki didelės apimties gamybos. Aukštos klasės tikslumo CNC frezavimo staklės dažnai naudojamos griežtiems tolerancijos darbams, pvz., Smulkių štampų ir formų frezavimui.
Nors CNC frezavimas gali užtikrinti greitą posūkį, frezuota apdaila sukuria dalis su matomomis įrankio žymėmis. Jis taip pat gali gaminti dalis su aštriais kraštais ir įbrėžimais, todėl gali prireikti papildomų procesų, jei kraštai ir įbrėžimai yra nepriimtini šioms savybėms.
Žinoma, nuriebalinimo įrankiai, suprogramuoti į seką, nuriebalinami, nors paprastai jie pasiekia ne daugiau kaip 90% galutinio reikalavimo, paliekant tam tikras funkcijas galutiniam rankų užbaigimui.
Kalbant apie paviršiaus apdailą, yra įrankių, kurie suteiks ne tik priimtiną paviršiaus apdailą, bet ir veidrodinį apdailą ant darbo produkto dalių.
CNC staklių tipai
Du pagrindiniai frezavimo staklių tipai yra žinomi kaip vertikalūs apdirbimo centrai ir horizontalūs apdirbimo centrai, kur pagrindinis skirtumas yra mašinos veleno orientacija.
Vertikalus apdirbimo centras yra malūnas, kuriame veleno ašis yra išlyginta Z ašies kryptimi. Šios vertikalios mašinos gali būti suskirstytos į du tipus:
■ Lovų frezos, kuriose velenas juda lygiagrečiai savo ašiai, o stalas juda statmenai veleno ašiai
■ Bokštelių malūnai, kuriuose velenas yra nejudantis ir stalas perkeliamas taip, kad pjovimo metu jis visada būtų statmenas ir lygiagretus veleno ašiai
Horizontaliame apdirbimo centre malūno veleno ašis sulygiuota Y ašies kryptimi. Horizontali struktūra reiškia, kad šie malūnai paprastai užima daugiau vietos mašinų dirbtuvėse; jie taip pat paprastai yra sunkesni ir galingesni nei vertikalios mašinos.
Kai reikalingas geresnis paviršiaus apdaila, dažnai naudojamas horizontalus malūnas; taip yra todėl, kad veleno padėtis reiškia, kad pjovimo drožlės natūraliai nukrenta ir yra lengvai pašalinamos. (Kaip papildomą pranašumą veiksmingas drožlių pašalinimas padeda pratęsti įrankio tarnavimo laiką.)
Apskritai vertikalūs apdirbimo centrai yra labiau paplitę, nes jie gali būti tokie pat galingi kaip horizontalūs apdirbimo centrai ir gali apdoroti labai mažas dalis. Be to, vertikalūs centrai turi mažesnį pėdsaką nei horizontalūs apdirbimo centrai.
Kelių ašių CNC frezavimo staklės
Galimi tikslūs CNC frezavimo centrai su keliomis ašimis. 3 ašių malūnas naudoja X, Y ir Z ašis įvairiems darbams. Naudojant 4 ašių frezą, mašina gali pasukti vertikalią ir horizontalią ašį ir judinti ruošinį, kad būtų galima tolesnis apdirbimas.
Penkių ašių malūnas turi tris tradicines ašis ir dvi papildomas sukamąsias ašis, kurios leidžia sukti ruošinį, kai suklio galvutė juda aplink jį. Tai leidžia apdoroti penkias ruošinio puses, nenuimant ruošinio ir nepakeičiant mašinos.
CNC tekinimo staklės
Tekinimo staklės, dar vadinamos tekinimo centru, turi vieną ar daugiau verpstės ir X bei Z ašių. Mašina naudojama ruošiniui pasukti aplink savo ašį, kad būtų galima atlikti įvairias pjovimo ir formavimo operacijas, taikant ruošinį įvairiems įrankiams.
CNC tekinimo staklės, dar vadinamos tiesioginio veikimo įrankių tekinimo staklėmis, idealiai tinka sukurti simetriškas cilindrines arba sferines dalis. Kaip ir CNC frezavimo staklės, CNC tekinimo staklės gali atlikti mažesnes operacijas, tokias kaip prototipų kūrimas, bet taip pat gali būti sukurtos taip, kad jas būtų galima pakartoti, taip palaikant didelės apimties gamybą.
CNC tekinimo staklės taip pat gali būti sukurtos palyginti laisvų rankų įrangai gaminti, todėl jos plačiai naudojamos automobilių, elektronikos, kosmoso, robotikos ir medicinos prietaisų pramonėje.
Kaip veikia CNC tekinimo staklės
Naudojant CNC tekinimo staklę, tuščia žaliavos juosta įkeliama į tekinimo staklės veleno griebtuvą. Šis griebtuvas laiko ruošinį vietoje, kol sukasi ašis. Kai velenas pasiekia reikiamą greitį, stacionarus pjovimo įrankis liečiamas su ruošiniu, kad pašalintų medžiagą ir pasiektų teisingą geometriją.
CNC tekinimo staklės gali atlikti daugybę operacijų, tokių kaip gręžimas, sriegimas, gręžimas, gręžimas, apdaila ir kūginis tekinimas. Įvairios operacijos reikalauja įrankio pakeitimų ir gali padidinti išlaidas bei sąrankos laiką.
Kai visos reikalingos apdirbimo operacijos yra baigtos, dalis, jei reikia, nupjaunama iš atsargų tolesniam apdorojimui. Tada CNC tekinimo staklės yra pasirengusios pakartoti operaciją, o tarp jų paprastai reikia mažai laiko arba visai nereikia.
CNC tekinimo staklės taip pat gali pritaikyti įvairius automatinius baro tiektuvus, kurie sumažina rankinį žaliavų tvarkymą ir suteikia tokių pranašumų:
■ Sumažinkite mašinos operatoriaus reikalaujamą laiką ir pastangas
■ Palaikykite karkasą, kad sumažintumėte vibracijas, kurios gali neigiamai paveikti tikslumą
■ Leiskite staklėms dirbti optimaliu verpstės greičiu
■ Sumažinkite perėjimo laiką
■ Sumažinkite medžiagų atliekas
CNC tekinimo staklių tipai
Yra daugybė skirtingų tekinimo staklių rūšių, tačiau labiausiai paplitusios yra 2 ašių CNC tekinimo staklės ir Kinijos stiliaus automatinės tekinimo staklės.
Daugumoje CNC Kinijos tekinimo staklių naudojami vienas arba du pagrindiniai velenai ir vienas ar du galiniai (arba antriniai) velenai, o už pirmąjį yra atsakingas sukamasis perdavimas. Pagrindinis velenas atlieka pirminę apdirbimo operaciją, naudojant kreipiamąją įvorę.
Be to, kai kuriose Kinijos stiliaus tekinimo staklėse yra antroji įrankio galvutė, kuri veikia kaip CNC malūnas.
Naudojant CNC Kinijos stiliaus automatinę tekinimo staklę, žaliavos tiekiamos per slankiojančią galvutę į kreipiamąją įvorę. Tai leidžia įrankiui pjauti medžiagą arčiau medžiagos atramos taško, todėl Kinijos mašina yra ypač naudinga ilgoms, plonoms pasukamoms dalims ir mikroprocesoriui.
Kelių ašių CNC tekinimo centrai ir Kinijos stiliaus tekinimo staklės gali atlikti kelias apdirbimo operacijas naudojant vieną mašiną. Dėl to jie yra ekonomiškai efektyvus pasirinkimas sudėtingoms geometrijoms, kurioms priešingu atveju prireiktų keleto mašinų ar įrankių keitimo naudojant įrangą, pvz., Tradicinį CNC frezavimą.