Tikslusis apdirbimas yra procesas, kurio metu medžiaga pašalinama iš ruošinio išlaikant apdailą nuo tolerancijos.Tikslioji mašina turi daugybę tipų, įskaitant frezavimą, tekinimą ir elektros iškrovimo apdirbimą.Tikslioji mašina šiandien paprastai valdoma naudojant kompiuterinius skaitmeninius valdiklius (CNC).
Beveik visuose metalo gaminiuose naudojamas tikslus apdirbimas, kaip ir daugelis kitų medžiagų, tokių kaip plastikas ir mediena.Šias mašinas valdo specializuoti ir apmokyti mechanikai.Kad pjovimo įrankis atliktų savo darbą, jis turi būti judinamas nurodytomis kryptimis, kad būtų atliktas teisingas pjovimas.Šis pirminis judesys vadinamas „pjovimo greičiu“.Ruošinys taip pat gali būti judinamas, žinomas kaip antrinis „tiekimo“ judėjimas.Kartu šie judesiai ir pjovimo įrankio aštrumas leidžia precizinei mašinai veikti.
Kokybiškam preciziniam apdirbimui reikia turėti galimybę sekti ypač specifinius brėžinius, padarytus naudojant CAD (kompiuterinio dizaino) arba CAM (kompiuterinės gamybos) programas, tokias kaip AutoCAD ir TurboCAD.Programinė įranga gali padėti sukurti sudėtingas 3 dimensijas diagramas ar kontūrus, kurių reikia norint pagaminti įrankį, mašiną ar objektą.Siekiant užtikrinti, kad gaminys išliktų vientisas, šie brėžiniai turi būti labai detalūs.Nors dauguma tikslaus apdirbimo įmonių dirba su tam tikromis CAD/CAM programomis, jos vis tiek dažnai dirba su rankomis pieštais eskizais pradinėse projektavimo fazėse.
Tikslus apdirbimas naudojamas daugeliui medžiagų, įskaitant plieną, bronzą, grafitą, stiklą ir plastiką.Priklausomai nuo projekto dydžio ir naudojamų medžiagų, bus naudojami įvairūs precizinio apdirbimo įrankiai.Galima naudoti bet kokį tekinimo staklių, frezavimo staklių, gręžimo presų, pjūklų ir šlifavimo staklių ir net didelės spartos robotikos derinį.Aviacijos ir kosmoso pramonėje gali būti naudojamas didelio greičio apdirbimas, o medienos apdirbimo įrankių gamybos pramonėje gali būti naudojami fotocheminiai ėsdinimo ir frezavimo procesai.Sumaišymas arba konkretus bet kurios prekės kiekis gali siekti tūkstančius arba gali būti tik keli.Tiksliam apdirbimui dažnai reikia programuoti CNC įrenginius, o tai reiškia, kad jie yra valdomi kompiuteriu skaitmeniniu būdu.CNC įrenginys leidžia tiksliai laikytis matmenų gaminio eksploatavimo metu.
Frezavimas yra apdirbimo procesas, kai naudojami sukamieji pjaustytuvai medžiagai pašalinti iš ruošinio, tam tikra kryptimi įstumiant (arba tiekiant) pjaustytuvą į ruošinį.Pjoviklis taip pat gali būti laikomas kampu įrankio ašies atžvilgiu.Frezavimas apima daugybę skirtingų operacijų ir staklių – nuo mažų atskirų dalių iki didelių, sunkių grupinių frezavimo operacijų.Tai vienas iš dažniausiai naudojamų procesų apdirbant pasirinktines dalis iki tikslių leistinų nuokrypių.
Frezavimas gali būti atliekamas su įvairiausiomis staklėmis.Pirminė frezavimo staklių klasė buvo frezavimo staklės (dažnai vadinamos malūnu).Atsiradus kompiuteriniam skaitmeniniam valdymui (CNC), frezavimo staklės virto apdirbimo centrais: frezavimo staklės, papildytos automatiniais įrankių keitikliais, įrankių dėtuvėmis ar karuselėmis, CNC galimybėmis, aušinimo sistemomis ir gaubtais.Frezavimo centrai paprastai skirstomi į vertikalius apdirbimo centrus (VMC) arba horizontalius apdirbimo centrus (HMC).
Frezavimo integravimas į tekinimo aplinkas ir atvirkščiai, pradėtas tekinimo staklių įrankiu ir retkarčiais naudojant frezus tekinimo operacijoms.Taip atsirado nauja staklių klasė – daugiafunkcinės staklės (MTM), kurios yra specialiai sukurtos palengvinti frezavimą ir tekinimą tame pačiame darbo voke.
Projektavimo inžinieriams, MTEP komandoms ir gamintojams, kurie priklauso nuo dalių tiekimo, tikslus CNC apdirbimas leidžia sukurti sudėtingas dalis be papildomo apdorojimo.Tiesą sakant, tikslus CNC apdirbimas dažnai leidžia baigtas dalis pagaminti vienoje mašinoje.
Apdirbimo procese pašalinama medžiaga ir naudojami įvairūs pjovimo įrankiai, kad būtų sukurtas galutinis ir dažnai labai sudėtingas detalės dizainas.Tikslumo lygis padidinamas naudojant kompiuterinį skaitmeninį valdymą (CNC), kuris naudojamas automatizuoti apdirbimo įrankių valdymą.
„CNC“ vaidmuo preciziniame apdirbime
Naudojant koduotas programavimo instrukcijas, tikslus CNC apdirbimas leidžia pjaustyti ir suformuoti ruošinį pagal specifikacijas be staklių operatoriaus rankinio įsikišimo.
Naudodamas kliento pateiktą kompiuterinio projektavimo (CAD) modelį, staklių ekspertas naudoja kompiuterinę gamybos programinę įrangą (CAM), kad sukurtų detalės apdirbimo instrukcijas.Remdamasi CAD modeliu, programinė įranga nustato, kokie įrankio keliai reikalingi, ir generuoja programavimo kodą, kuris praneša mašinai:
■ Kokie yra teisingi RPM ir padavimo greičiai
■ Kada ir kur perkelti įrankį ir (arba) ruošinį
■ Kaip giliai pjauti
■ Kada tepti aušinimo skystį
■ Bet kokie kiti veiksniai, susiję su greičiu, pastūmos greičiu ir koordinavimu
Tada CNC valdiklis naudoja programavimo kodą mašinos judesiams valdyti, automatizuoti ir stebėti.
Šiandien CNC yra integruota daugybės įrangos, nuo tekinimo staklių, frezavimo staklių ir maršrutizatorių iki vielos EDM (elektros išlydžio apdirbimo), lazerinių ir plazminių pjovimo staklių, funkcija.CNC ne tik automatizuoja apdirbimo procesą ir padidina tikslumą, bet ir pašalina rankines užduotis ir leidžia staklininkams prižiūrėti kelias tuo pačiu metu veikiančias mašinas.
Be to, suprojektavus įrankio kelią ir užprogramavus mašiną, ji gali paleisti dalį bet kokį skaičių kartų.Tai užtikrina aukštą tikslumo ir pakartojamumo lygį, todėl procesas yra labai ekonomiškas ir keičiamas.
Medžiagos, kurios yra apdirbamos
Kai kurie dažniausiai apdirbami metalai yra aliuminis, žalvaris, bronza, varis, plienas, titanas ir cinkas.Be to, mediena, putplastis, stiklo pluoštas ir plastikai, tokie kaip polipropilenas, taip pat gali būti apdirbami.
Tiesą sakant, beveik bet kokia medžiaga gali būti naudojama tiksliam CNC apdirbimui – žinoma, priklausomai nuo taikymo ir jos reikalavimų.
Kai kurie tikslaus CNC apdirbimo pranašumai
Daugeliui smulkių dalių ir komponentų, kurie naudojami įvairiuose gaminamuose gaminiuose, tikslus CNC apdirbimas dažnai yra pasirinktas gamybos būdas.
Kaip ir praktiškai visi pjovimo ir apdirbimo metodai, skirtingos medžiagos elgiasi skirtingai, o komponento dydis ir forma taip pat turi didelę įtaką procesui.Tačiau apskritai tikslaus CNC apdirbimo procesas turi pranašumų prieš kitus apdirbimo būdus.
Taip yra todėl, kad CNC apdirbimas gali pateikti:
■ Didelis dalių sudėtingumo laipsnis
■ Griežtos leistinos nuokrypos, paprastai nuo ±0,0002" (±0,00508 mm) iki ±0,0005" (±0,0127 mm)
■ Išskirtinai lygus paviršius, įskaitant individualų apdailą
■ Pakartojamumas, net esant dideliam garsui
Nors patyręs mašinistas gali naudoti rankines tekinimo stakles, kad pagamintų kokybišką 10 ar 100 dalių kiekį, kas atsitiks, kai jums reikia 1000 dalių?10 000 dalių?100 000 ar milijonas dalių?
Naudodami tikslų CNC apdirbimą, galite pasiekti tokio mastelio ir greičio, reikalingo tokio tipo didelės apimties gamybai.Be to, dėl didelio tikslaus CNC apdirbimo pakartojamumo galite gauti dalių, kurios yra vienodos nuo pradžios iki pabaigos, nesvarbu, kiek dalių gaminate.
Yra keletas labai specializuotų CNC apdirbimo metodų, įskaitant vielos EDM (elektros iškrovos apdirbimą), priedinį apdirbimą ir 3D lazerinį spausdinimą.Pavyzdžiui, vielos EDM naudoja laidžias medžiagas (dažniausiai metalus) ir elektros iškrovas, kad ruošinys suardytų į sudėtingas formas.
Tačiau čia mes sutelksime dėmesį į frezavimo ir tekinimo procesus - du atimties metodus, kurie yra plačiai prieinami ir dažnai naudojami tiksliam CNC apdirbimui.
Frezavimas vs tekinimas
Frezavimas yra apdirbimo procesas, kurio metu medžiagai pašalinti ir formoms sukurti naudojamas besisukantis cilindrinis pjovimo įrankis.Frezavimo įranga, žinoma kaip malūnas arba apdirbimo centras, sukuria sudėtingų dalių geometrijų visatą ant kai kurių didžiausių metalo apdirbtų objektų.
Svarbi frezavimo savybė yra ta, kad ruošinys lieka nejudantis, kol pjovimo įrankis sukasi.Kitaip tariant, ant frezos besisukantis pjovimo įrankis juda aplink ruošinį, kuris lieka pritvirtintas ant lovos.
Tekinimas yra ruošinio pjovimo arba formavimo procesas įrangoje, vadinamoje tekinimo staklėmis.Paprastai tekinimo staklės sukasi ruošinį vertikalia arba horizontalia ašimi, o fiksuotas pjovimo įrankis (kuris gali ir nesisukti) juda išilgai užprogramuotos ašies.
Įrankis negali fiziškai apeiti dalies.Medžiaga sukasi, leisdama įrankiui atlikti užprogramuotas operacijas.(Yra tekinimo staklių pogrupis, kuriame įrankiai sukasi aplink ritės tiekiamą vielą, tačiau tai čia neapima.)
Tekinant, skirtingai nei frezuojant, ruošinys sukasi.Detalių atsargos įjungia tekinimo staklės veleną ir pjovimo įrankis liečiasi su ruošiniu.
Rankinis ir CNC apdirbimas
Nors ir frezos, ir tekinimo staklės yra rankinio modelio, CNC staklės labiau tinka mažų dalių gamybai – suteikia mastelį ir pakartojamumą tais atvejais, kai reikalaujama didelės apimties mažų tolerancijos dalių gamybos.
Be paprastų 2 ašių staklių, kuriuose įrankis juda X ir Z ašimis, tikslioji CNC įranga apima kelių ašių modelius, kuriuose ruošinys taip pat gali judėti.Tai skiriasi nuo tekinimo staklių, kai ruošinys apsiriboja verpimu, o įrankiai judės, kad sukurtų norimą geometriją.
Šios kelių ašių konfigūracijos leidžia viena operacija sukurti sudėtingesnes geometrijas, nereikalaujant papildomo mašinos operatoriaus darbo.Tai ne tik palengvina sudėtingų dalių gamybą, bet ir sumažina arba pašalina operatoriaus klaidos galimybę.
Be to, naudojant aukšto slėgio aušinimo skystį su precizišku CNC apdirbimu, į darbus nepatenka drožlių, net ir naudojant mašiną su vertikaliai orientuotu velenu.
CNC frezos
Įvairios frezavimo staklės skiriasi savo dydžiais, ašių konfigūracija, pastūmos greičiu, pjovimo greičiu, frezavimo padavimo kryptimi ir kitomis savybėmis.
Tačiau apskritai visose CNC frezose naudojamas besisukantis velenas, kad pašalintų nepageidaujamą medžiagą.Jie naudojami kietiems metalams, tokiems kaip plienas ir titanas, pjaustyti, tačiau taip pat gali būti naudojami su tokiomis medžiagomis kaip plastikas ir aliuminis.
CNC frezos sukurtos taip, kad būtų pakartojamos ir gali būti naudojamos viskam, nuo prototipų kūrimo iki didelės apimties gamybos.Aukštos klasės tikslumo CNC frezos dažnai naudojamos atliekant griežtus tolerancijos darbus, pvz., smulkių štampų ir formų frezavimą.
Nors CNC frezavimas gali užtikrinti greitą apsisukimą, frezavimo metu susidaro dalys su matomomis įrankių žymėmis.Jis taip pat gali gaminti dalis su kai kuriais aštriais kraštais ir įbrėžimais, todėl gali prireikti papildomų procesų, jei kraštai ir įbrėžimai yra nepriimtini dėl šių savybių.
Žinoma, sekoje užprogramuoti šurmuliavimo įrankiai pašalins šurmulį, nors paprastai pasiekia ne daugiau kaip 90 % galutinio poreikio, o kai kurios funkcijos paliekamos galutinei rankinei apdailai.
Kalbant apie paviršiaus apdailą, yra įrankių, kurie suteiks ne tik priimtiną paviršiaus apdailą, bet ir veidrodinę apdailą darbo gaminio dalyse.
CNC frezų tipai
Du pagrindiniai frezavimo staklių tipai yra žinomi kaip vertikalūs apdirbimo centrai ir horizontalūs apdirbimo centrai, kur pagrindinis skirtumas yra mašinos veleno orientacija.
Vertikalusis apdirbimo centras – tai freza, kurioje suklio ašis išlygiuota Z ašies kryptimi.Šios vertikalios mašinos gali būti skirstomos į du tipus:
■Staliniai malūnai, kuriuose velenas juda lygiagrečiai savo ašiai, o stalas juda statmenai veleno ašiai
■Bokštiniai malūnai, kuriuose velenas stovi, o stalas judinamas taip, kad pjovimo metu jis visada būtų statmenas ir lygiagretus veleno ašiai
Horizontaliame apdirbimo centre malūno veleno ašis išlygiuota 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.
Horizontalus malūnas dažnai naudojamas, kai reikalinga geresnė paviršiaus apdaila;taip yra todėl, kad suklio padėtis reiškia, kad pjovimo drožlės natūraliai nukrenta ir yra lengvai pašalinamos.(Kaip papildoma nauda, efektyvus drožlių pašalinimas padeda pailginti 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 plotą nei horizontalūs apdirbimo centrai.
Kelių ašių CNC frezos
Galimi tikslūs CNC frezavimo centrai su keliomis ašimis.3 ašių malūnėlis naudoja X, Y ir Z ašis įvairiems darbams atlikti.Naudodama 4 ašių frezą, mašina gali suktis ant vertikalios ir horizontalios ašies ir judinti ruošinį, kad būtų galima nuolat apdirbti.
5 ašių malūnėlis turi tris tradicines ašis ir dvi papildomas sukamąsias ašis, todėl ruošinį galima pasukti suklio galvutei judant aplink jį.Tai leidžia apdirbti penkias ruošinio puses nenuimant ruošinio ir nenustatant mašinos iš naujo.
CNC tekinimo staklės
Tekinimo staklės, dar vadinamos tekinimo centru, turi vieną ar daugiau velenų ir X bei Z ašis.Mašina naudojama ruošiniui sukti apie savo ašį, atliekant įvairias pjovimo ir formavimo operacijas, ruošiniui pritaikant platų įrankių spektrą.
CNC tekinimo staklės, dar vadinamos tiesioginio veikimo įrankių tekinimo staklėmis, idealiai tinka kuriant simetriškas cilindrines arba sferines dalis.Kaip ir CNC frezos, CNC tekinimo staklės gali atlikti mažesnes operacijas, tokias kaip prototipų kūrimas, bet taip pat gali būti sukonfigūruotos taip, kad būtų galima užtikrinti didelį pakartojamumą, palaikant didelės apimties gamybą.
CNC tekinimo staklės taip pat gali būti pritaikytos palyginti laisvų rankų įrangai, todėl jos plačiai naudojamos automobilių, elektronikos, kosmoso, robotikos ir medicinos prietaisų pramonėje.
Kaip veikia CNC tekinimo staklės
Naudojant CNC tekinimo stakles, į tekinimo staklės veleno griebtuvą įdedamas tuščias žaliavos strypas.Šis griebtuvas laiko ruošinį vietoje, kol velenas sukasi.Kai velenas pasiekia reikiamą greitį, stacionarus pjovimo įrankis susiliečia su ruošiniu, kad būtų pašalinta medžiaga ir pasiekta teisinga geometrija.
CNC tekinimo staklėmis galima atlikti daugybę operacijų, tokių kaip gręžimas, sriegimas, gręžimas, gręžimas, paviršius ir kūginis tekinimas.Įvairioms operacijoms atlikti reikia keisti įrankius, todėl gali padidėti sąnaudos ir sąrankos laikas.
Atlikus visas reikiamas apdirbimo operacijas, dalis išpjaunama iš atsargų, kad būtų galima toliau apdoroti, jei reikia.Tada CNC tekinimo staklės yra paruoštos pakartoti operaciją, o tarp jų paprastai reikia nedaug papildomo nustatymo laiko arba jo visai nereikia.
CNC tekinimo staklėse taip pat gali būti sumontuoti įvairūs automatiniai strypų tiektuvai, kurie sumažina rankinio žaliavų tvarkymo kiekį ir suteikia tokių pranašumų kaip:
■ Sumažinkite mašinos operatoriui reikalingą laiką ir pastangas
■ Palaikykite strypą, kad sumažintumėte vibraciją, kuri gali neigiamai paveikti tikslumą
■ Leiskite staklei dirbti optimaliu suklio apsisukimų dažniu
■ Sumažinkite perjungimo laiką
■ Sumažinkite medžiagų atliekas
CNC tekinimo staklių tipai
Yra daugybė skirtingų tekinimo staklių tipų, tačiau labiausiai paplitusios yra 2 ašių CNC staklės ir Kinijos tipo automatinės tekinimo staklės.
Dauguma CNC China tekinimo staklių naudoja vieną ar du pagrindinius velenus ir vieną ar du užpakalinius (arba antrinius) velenus, o už pirmąjį yra atsakingas sukamasis perkėlimas.Pagrindinis velenas atlieka pirminę apdirbimo operaciją kreipiančiosios įvorės pagalba.
Be to, kai kuriose Kinijos stiliaus tekinimo staklėse sumontuota antra įrankio galvutė, kuri veikia kaip CNC freza.
Naudojant CNC Kinijos tipo automatines tekinimo stakles, žaliava tiekiama per slankiosios galvutės veleną į kreipiamąją įvorę.Tai leidžia įrankiui pjauti medžiagą arčiau taško, kur medžiaga palaikoma, todėl Kinijos mašina ypač naudinga ilgoms, plonoms tekinimo detalėms ir mikroapdirbimui.
Kelių ašių CNC tekinimo centrai ir Kinijos stiliaus tekinimo staklės gali atlikti kelias apdirbimo operacijas naudojant vieną mašiną.Dėl to jie yra ekonomiškas pasirinkimas sudėtingoms geometrijoms, kurioms kitu atveju prireiktų kelių staklių arba įrankių keitimo naudojant įrangą, pvz., tradicinį CNC frezą.