Precizna obrada je proces za uklanjanje materijala s obratka za vrijeme zadržavanja bliske tolerancije. Precizni stroj ima mnogo vrsta, uključujući glodanje, okretanje i obradu električnog pražnjenja. Precizni stroj danas se uglavnom kontrolira pomoću računarske numeričke kontrole (CNC).
Gotovo svi metalni proizvodi koriste preciznu obradu, kao i mnogi drugi materijali poput plastike i drveta. Ove mašine upravljaju specijalizirani i obučeni mašini. Da bi se alat za rezanje obavljao svoj posao, mora se premjestiti u uputstva navedena kako bi se ispravni rez. Ovaj primarni zahtjev naziva se "brzinom rezanja". Radni komad može se također pomerati, poznat kao sekundarni pokret "feed". Zajedno, ovi pokreti i oštrina alata za rezanje omogućavaju preciznom mašini da radi.
Preciznost kvalitete zahtijeva mogućnost praćenja izuzetno specifičnih nacrti izrađenih CAD-om (računarski dizajn) ili CAM (računarski pogonski proizvodni) kao AutoCAD i Turbocad. Softver može pomoći u proizvodnji kompleksa, trodimenzionalnih dijagrama ili obrisa potrebnih kako bi proizvodio alat, mašinu ili objekt. Ovi nacrti moraju se pridržavati velikih detalja kako bi se osiguralo da proizvod zadrži svoj integritet. Dok većina preciznih obradihnih kompanija radi sa nekim oblikom CAD / CAM programa, još uvijek često rade s ručno izvučenim skicama u početnim fazama dizajna.
Precizna obrada koristi se na brojnim materijalima, uključujući čelični, brončani, grafit, staklo i plastiku za imenovanje nekoliko. Ovisno o veličini projekta i koristiće se materijali za upotrebu, koristit će se razni alati za preciznost obrade. Svaka kombinacija tokarilica, glodalice, preša za bušenje, pilje i brusilice mogu se koristiti i velike brzine robotike. Aerospace industrija može koristiti visoku obradu brzine, dok industrija drvne opreme za alat može koristiti foto-hemijske procese i glodanje. Koji izlazi iz trčanja ili određenu količinu bilo kojeg određenog predmeta, može broj u hiljadama ili biti samo nekoliko. Precizna obrada često zahtijeva programiranje CNC uređaja što znači da su računar numerički kontrolirani. CNC uređaj omogućava praćenje tačnih dimenzija tokom pokretanja proizvoda.
Glodanje je postupak obrade upotrebe rotacijskih rezača za uklanjanje materijala sa radnog komada unapređenjem (ili hranjenjem) rezačem u obradak u određenom smjeru. Rezač se može održati i pod uglom u odnosu na os alata. Glodanje pokriva širok izbor različitih operacija i strojeva, na vagama iz malih pojedinih dijelova do velikih, glodalnih operacija za jačanje. Jedan je od najčešće korištenih procesa za obradu prilagođenih dijelova do preciznih tolerancija.
Glodanje se može obaviti sa širokim rasponom alatnih strojeva. Originalna klasa alatnih strojeva za glodanje bila je glodalica (često naziva mlin). Nakon pojave računarske numeričke kontrole (CNC), glodalice se razvijale u obradni centri: glodalice proširene automatskim izmjenjivačima alata, časopisima alata ili karuselima, CNC mogućnostima, rashladnim sustavima i kućištama. Glodalni centri uglavnom su klasificirani kao vertikalni obradni centri (VMC) ili vodoravni obradni centri (HMCS).
Integracija glodanja u okretni okruženja i obrnuto, započela je sa alatom uživo za strugotine i povremene upotrebe mlinova za okretanje operacija. To je dovelo do novog klase alatnih strojeva, više zadataka (MTMS), koji su svrsi izgrađeni kako bi se olakšalo glodanje i okretanje unutar iste radne koverti.
Za inženjere dizajna, istraživačkih istraživačkih i proizvođača koji ovise o izvoru dijelova, precizna CNC obrada omogućava stvaranje složenih dijelova bez dodatne obrade. Zapravo, precizna CNC obrada često omogućava da se gotovi dijelovi izrađuju na jednoj mašini.
Proces obrade uklanja materijal i koristi širok spektar alata za rezanje za stvaranje finalnog i često visoko složenog, dizajna dijela. Nivo preciznosti je poboljšan upotrebom računalne numeričke kontrole (CNC), koji se koristi za automatizaciju kontrole alata za obradu.
Uloga "CNC" u preciznom obradu
Upotreba kodiranih programskih uputa, precizna CNC obrada omogućava rezanje i oblikovanje komada na specifikacije bez ručne intervencije od strane operatera stroja.
Uzimanje računalnog modela dizajna (CAD) koji pruža kupca, stručnjak koristi računarski pogonski softver za proizvodnju (CAM) za kreiranje uputstava za obradu dijela. Na osnovu modela CAD-a, softver određuje koje su potrebne staze alata i generira programski kôd koji govori stroj:
■ Koji su tačni RPM i stopa za dovod
■ Kada i gde za pomicanje alata i / ili obratka
■ Koliko duboko za rezanje
■ Kada primijeniti rashladno sredstvo
■ Bilo koji drugi faktori koji se odnose na brzinu, brzinu hrane i koordinaciju
CNC kontroler tada koristi programski kôd za kontrolu, automatizacija i nadgledanje pokreta stroja.
Danas je CNC ugrađena karakteristika širokog spektra opreme, od strugotina, mlinova i usmjerivača za žica EDM (strojevi za rezanje električnog pražnjenja), laserskim i plazmom. Pored automatizacije procesa obrade i preciznosti unapređenja, CNC eliminira ručne zadatke i oslobađa machiniste da nadgledaju više strojeva koji rade u isto vrijeme.
Pored toga, nakon što je dizajnirana staza alata, a stroj programira, može pokrenuti dio bilo koji broj puta. To pruža visok nivo preciznosti i ponovljivosti, što zauzvrat čini proces vrlo isplativ i skalabilan.
Materijali koji su obrađeni
Neki metali koji su obično obrađeni uključuju aluminij, mesing, broncu, bakar, čelik, titanijum i cink. Pored toga, drva, pjena, stakloplastika i plastika poput polipropilena također se mogu obraditi.
U stvari, baš se materijala može koristiti s preciznom CNC obradom - naravno, ovisno o aplikaciji i njegovim zahtjevima.
Neke prednosti preciznosti CNC obrade
Za mnoge male dijelove i komponente koje se koriste u širokom rasponu proizvedenih proizvoda, precizna CNC obrada često je metoda izrade izbora izbora.
Kao što je istina za gotovo sve metode rezanja i obrade, različiti materijali se ponašaju drugačije, a veličina i oblik komponente također imaju veliki utjecaj na proces. Međutim, općenito proces preciznosti CNC obrade nudi prednosti u odnosu na druge metode obrade.
To je zato što je CNC obrada sposobna da dostavi:
■ Visok stepen složenosti dela
■ Čvrste tolerancije, obično se kreću od ± 0.0002 "(± 0,00508 mm) do ± 0.0005" (± 0,0127 mm)
■ Izuzetno glatka površinska obrada, uključujući prilagođene završne obrade
■ ponovljivost, čak i pri velikim količinama
Dok kvalificirani stroj može koristiti ručni tokar za kvalitetan dio u količinama od 10 ili 100, što se događa kada vam treba 1.000 dijelova? 10.000 dijelova? 100.000 ili milion dijelova?
Uz preciznu CNC obradu, možete dobiti skalabilnost i brzinu potrebnu za ovu vrstu proizvodnje velike količine. Pored toga, visoka ponovljivost preciznosti CNC obrade daje vam dijelove koji su svi isti od početka do kraja, bez obzira koliko dijelova proizvodite.
Postoje neke vrlo specijalizirane metode CNC obrade, uključujući žičane EDM (Električna obrada pražnjenja), aditivna obrada i 3D laserski ispis. Na primjer, žičani EDM koristi provodljive materijale - obično metale - i električne ispuštanja za erodiranje komada u zamršene oblike.
Međutim, ovdje ćemo se fokusirati na procese glodanja i okretanja - dvije subtriktivne metode koje su široko dostupne i često korištene za preciznu CNC obradu.
Glodanje vs. okretanje
Glodanje je obradni proces koji koristi rotirajuće sredstvo za rezanje cilindričnog rezanja za uklanjanje materijala i stvaranje oblika. Glodalna oprema, poznata kao mlin ili obradni centar, ostvaruje svemir složenih dijelova geometrije na nekim od najvećih objekata obrađenih metala.
Važna karakteristika glodanja je da radni komad ostaje nepomičan dok se sredstvo za rezanje vrti. Drugim riječima, na mlinu, rotirajuće sredstvo za rezanje kreće se oko obratka, što ostaje u firmi na mjestu na krevetu.
Okretanje je proces rezanja ili oblikovanja radnog komada na opremi koja se zove tokarica. Trakto je to strug okrene na obratku na vertikalnoj ili vodoravnoj osovini dok se fiksni alat za rezanje (koji se može ili ne može vrtjeti) pomiče duž programirane osi.
Alat ne može fizički ne ići po delu. Materijal se rotira, omogućavajući alat da izvrši programirane operacije. (Međutim, postoji podskup tokarilica u kojima se alati okreću oko žice sa kalem-omladom koji ovde nije pokriven.)
Zakretanje, za razliku od glodanja, račni komadi vrpce. Dio dionica se pretvara na vreteno struga i alat za rezanje dovodi se u kontakt s obratkom.
Priručnik protiv CNC obrade
Dok su oba mlina i strug dostupna u ručnim modelima, CNC mašine su prikladnije za potrebe proizvodnje malih dijelova - nudeći skalabilnost i ponovljivost za aplikacije koje zahtijevaju izradu velikih količina dijelova za čvrste tolerancije.
Pored ponude jednostavnih strojeva za 2 os u kojima se alat kreće u osi X i Z, precizna CNC oprema uključuje višeosove modele u kojima se radni komad može pomaknuti. To je za razliku od strug gdje je radni komad ograničen na predenje i alati će se kretati da bi se stvorila željena geometrija.
Ove višeslojske konfiguracije omogućavaju proizvodnju složenijih geometrija u jednoj operaciji, bez potrebe za dodatnim radom operatera stroja. To ne samo olakšava proizvodnju složenih dijelova, već i smanjuju ili eliminira šansu za grešku operatera.
Pored toga, upotreba srednjeg rashladne tečnosti s preciznom CNC obradom osigurava da se čipovi ne uđu u radove, čak ni pri korištenju mašine s vertikalno orijentiranim vretenom.
CNC mlinovi
Različite glodalice variraju u svojim veličinama, konfiguracijama osi, stope dovoda, brzinom rezanja, smjera za glodanje i druge karakteristike.
Međutim, generalno, CNC mlinovi svi koriste rotirajuće vreteno za smanjenje neželjenog materijala. Koriste se za smanjenje tvrdih metala kao što su čelik i titanijum, ali se mogu koristiti i sa materijalima poput plastike i aluminija.
CNC mlinovi su izgrađeni za ponovljivost i mogu se koristiti za sve, od prototipiranja do proizvodnje velike količine. Precizni CNC mlinovi visokog kraja često se koriste za uski tolerancijski rad kao što su mljevene fine i kalupe.
Dok glodanje CNC-a može pružiti brz preokret, a moglo je završiti dorada stvara dijelove sa vidljivim oznakama alata. Također može proizvesti dijelove sa nekim oštrim ivicama i zavojima, tako da su potrebni dodatni procesi ako su rubovi i bujkovi neprihvatljivi za te karakteristike.
Naravno, uklanjanje alata programiranih u redoslijedu će se demurnuti, iako obično postižu 90% završenog zahtjeva, ostavljajući neke funkcije za završnu završnu obradu ruku.
Što se tiče površinske završne obrade, postoje alati koji će proizvesti ne samo prihvatljivu površinsku obradu, već i nalik na ogledalo na porcijama radnog proizvoda.
Vrste CNC mlinova
Dvije osnovne vrste glodalica poznati su kao vertikalni obradni centri i vodoravni obradni centri, gdje je primarna razlika u orijentaciji vretena stroja.
Vertikalni obradni centar je mlin u kojem se osi vretena usklađuje u smjeru z-osi. Ove vertikalne mašine mogu se dalje podijeliti u dvije vrste:
■ Kreveti, u kojima vreteno kreće paralelno sa vlastitom osobom dok se tablica kreće okomito na osovinu vretena
■ Mills Turret, u kojima je vreteno stacionarno, a tablica se premješta tako da je uvijek okomit i paralelno s osi vretena tokom rada rezanja
U vodoravnom obradnom centru, osovina vretena mlina poravnava se u smjeru y-os. Horizontalna struktura znači da se ovi mlinovi imaju tendenciju da zauzimaju više prostora na podu uređaju za trgovinu; Oni su uglavnom u težini i snažniji od vertikalnih strojeva.
Horizontalni mlin se često koristi kada je potrebna bolja površinska obrada; To je zato što orijentacija vretena znači da se sječa čipovi prirodno padne i lako se uklanjaju. (Kao dodatna korist, efikasno uklanjanje čipova pomaže u povećanju života alata.)
Općenito, vertikalni obradni centri su prevladavniji jer mogu biti snažni kao vodoravni centri za obradu i mogu podnijeti vrlo male dijelove. Pored toga, vertikalni centri imaju manji otisak od horizontalnih obradnih centara.
Višeose CNC mlinovi
Precizni CNC Mill centri dostupni su s više ose. Mlin za 3 osi koristi X, Y i Z za široku paletu posla. Uz 4-osi mlin, mašina se može zakretati na vertikalnoj i vodoravnoj osi i pomicanje komada kako bi se omogućilo kontinuirano obradu.
Mlin za 5 osi ima tri tradicionalne osi i dvije dodatne rotacijske osi, što omogućava rotiranjem radnog komada dok se glava vretena kreće oko nje. To omogućava obrađene pet strana radnog komada bez uklanjanja radnog dijela i resetiranje uređaja.
CNC strugovi
Tokarica - naziva se i centar za okretanje - ima jednu ili više vretena, i x i z osi. Mašina se koristi za rotiranjem radnog komada na svojoj osi za obavljanje raznih operacija za rezanje i oblikovanje, primjenjujući širok spektar alata na radni komad.
CNC strugovi, koji se nazivaju i alatnim tokarima za akciju uživo, idealni su za stvaranje simetričnih cilindričnih ili sfernih dijelova. Kao i CNC mlinovi, CNC tokari mogu podnijeti manje operacije takvo prototipiranje, ali mogu se postaviti i za visoku ponovljivost, koja podržava visoku proizvodnju.
CNC tokari mogu se postaviti i za relativno ručno-besplatnu proizvodnju, što ih čini široko korištenim u automobilskoj, elektronici, zrakoplovnoj zrakoplovi, robotici i medicinskoj industriji.
Kako funkcionira CNC strug
Sa CNC tokarom, prazan bar dionica materijala učita se u Chuck vretena struje. Ovaj Chuck drži obradak na mjestu dok se vreteno rotira. Kad vreteno dosegne potrebnu brzinu, stacionarni alat za rezanje dovodi se u kontakt s obratkom za uklanjanje materijala i postizanje ispravne geometrije.
CNC strug može izvesti niz operacija, poput bušenja, navoja, dosadnog, pukotine, okretanja i konusa. Različite operacije zahtijevaju promjene alata i može povećati vrijeme troškova i postavljanja.
Kada su sve potrebne operacije obrade završene, dio je izrezan od zaliha za daljnju obradu, ako je potrebno. CNC strug je tada spreman za ponavljanje operacije, s malo ili nikakvih dodatnih vremena postavljanja obično se zahtijeva između.
CNC tokari mogu prilagoditi i razne automatske pumpe za bare, što smanjuju količinu ručnog rukovanja sirovinama i pružaju prednosti kao što je sljedeće:
■ Smanjite vreme i potreban napor operatora mašine
■ Podržite barstok za smanjenje vibracija koji mogu negativno uticati na preciznost
■ Dopustite da alat mašine radi na optimalnim brzinama vretena
■ Smanjite vremena prelaska
■ Smanjite materijalni otpad
Vrste CNC tokari
Postoji niz različitih vrsta strugotina, ali najčešće su 2-os-CNC tokari i kineski automatski strugovi.
Većina CNC CINA tokarica koristi jednu ili dvije glavne vretene plus jednu ili dvije leđa (ili sekundarne) vretene, s rotacijskim prijenosom odgovornima za prvu. Glavni vreteno vrši primični postupak obrade, uz pomoć vodiča.
Pored toga, neki strugovi u porculama dolaze opremljeni drugim glavom alata koji djeluje kao CNC mlin.
Sa CNC-ovom kineskom automatskom strugom, dionica se hrani kroz kliznu glavu vreteno u vodič. To omogućava alatu da se materijal preseče u točku u kojoj je materijal podržan, čineći kinesku mašinu posebno korisne za duge, vitke okrenute dijelove i za mikromahiju.
Višeslojni CNC centri za okretanje i strugovi u porculama mogu postići višestruke obrade pomoću jedne mašine. To ih čini isplativim opcijom za složene geometrije koje bi inače zahtijevaju višestruke mašine ili promjene alata pomoću opreme kao što su tradicionalni CNC mlin.