Precīzas apstrāde ir process, lai noņemtu materiālu no sagataves, turot ciešas tolerances apdares. Precision mašīnā ir daudz veidu, ieskaitot frēzēšanu, pagriešanu un elektrisko izlādes apstrādi. Precīzas mašīnas šodien parasti kontrolē, izmantojot datora skaitliskās vadības ierīces (CNC).
Gandrīz visi metāla produkti izmanto precīzu apstrādi, tāpat kā daudzi citi materiāli, piemēram, plastmasa un koks. Šīs mašīnas darbojas specializēti un apmācīti mehāniķi. Lai griešanas rīks varētu veikt savu darbu, tas jāpārvieto norādītajos virzienos, lai izdarītu pareizu griezumu. Šo primāro kustību sauc par "griešanas ātrumu". Sagatavojumu var pārvietot arī, pazīstams kā "barības" sekundārā kustība. Kopā šie kustības un griešanas instrumenta asums ļauj darboties precizitātes mašīnai.
Kvalitātes precizitātes apstrādei ir nepieciešama spēja ievērot ārkārtīgi specifiskus plānus, ko izgatavojuši CAD (datorizēta dizaina) vai CAM (datorizēta ražošanas) programmas, piemēram, AutoCAD un TurboCAD. Programmatūra var palīdzēt radīt sarežģītas, trīsdimensiju diagrammas vai kontūras, kas vajadzīgas, lai ražotu rīku, mašīnu vai objektu. Šie rasējumi ir jāievēro ar ļoti detalizēti, lai nodrošinātu, ka produkts saglabā savu integritāti. Kaut arī vairums precīzu apstrādes uzņēmumu strādā ar kāda veida CAD/CAM programmām, tie joprojām bieži strādā ar ar rokām zīmētām skicēm sākotnējās dizaina posmos.
Precīzas apstrāde tiek izmantota vairākiem materiāliem, ieskaitot tēraudu, bronzu, grafītu, stiklu un plastmasu, lai nosauktu dažus. Atkarībā no projekta lieluma un izmantotā materiāliem tiks izmantoti dažādi precīzas apstrādes rīki. Var izmantot jebkuru virpu, frēzēšanas mašīnu, urbšanas preses, zāģu un slīpmašīnu un pat ātrgaitas robotikas kombināciju. Aviācijas un kosmosa rūpniecība var izmantot lielu ātrumu apstrādi, savukārt koka izstrādājumu ražošanas nozare var izmantot foto ķīmiskos kodināšanas un frēzēšanas procesus. Izbraukšana no skrējiena vai konkrēta konkrēta priekšmeta daudzums var skaitīt tūkstošos vai būt tikai nedaudz. Precīzai apstrādei bieži nepieciešama CNC ierīču programmēšana, kas nozīmē, ka tās tiek datoriski kontrolētas. CNC ierīce ļauj precīzi veikt izmērus visā produkta vadībā.
Frēzēšana ir rotācijas griezēju izmantošanas apstrādes process, lai noņemtu materiālu no sagataves, virzot (vai baro) griezēju uz sagatavi noteiktā virzienā. Kuteri var turēt arī leņķī attiecībā pret instrumenta asi. Frēzēšana aptver plašu dažādu darbību un mašīnu klāstu, sākot no mazām atsevišķām detaļām līdz lielām, lieljaudas bandas frēzēšanas operācijām. Tas ir viens no visbiežāk izmantotajiem procesiem pielāgoto detaļu apstrādei precīzai pielaidei.
Frēzēšanu var veikt ar plašu darbgaldu klāstu. Sākotnējā mašīnu rīku klase bija frēzēšanas mašīna (bieži sauca par dzirnavām). Pēc datora skaitliskās vadības (CNC) parādīšanās frēzēšanas mašīnas pārtapa par apstrādes centros: frēzēšanas mašīnas, ko papildina automātiski instrumentu mainītāji, instrumentu žurnāli vai karuseļi, CNC iespējas, dzesēšanas šķidruma sistēmas un iežogojumi. Frēzēšanas centrus parasti klasificē kā vertikālos apstrādes centros (VMC) vai horizontālos apstrādes centros (HMC).
Frēzēšanas integrācija vidē un otrādi, sākās ar dzīviem instrumentiem virpām un neregulāru dzirnavu izmantošanu operācijām. Tas noveda pie jauna darbgaldu klase, daudzuzdevumu mašīnu (MTM), kuras ir mērķtiecīgas, lai atvieglotu frēzēšanu un pagriešanos tajā pašā darba aploksnē.
Projektēšanas inženieriem, pētniecības un attīstības komandām un ražotājiem, kas ir atkarīgi no daļu iegūšanas, precīzas CNC apstrāde ļauj izveidot sarežģītas detaļas bez papildu apstrādes. Faktiski precīzas CNC apstrāde bieži ļauj gatavotās detaļas izgatavot vienā mašīnā.
Apstrādes process noņem materiālu un izmanto plašu griešanas rīku klāstu, lai izveidotu daļu un bieži vien ļoti sarežģītu detaļas dizainu. Precizitātes līmenis tiek uzlabots, izmantojot datora skaitlisko vadību (CNC), ko izmanto, lai automatizētu apstrādes rīku vadību.
"CNC" loma precizitātes apstrādē
Izmantojot kodētas programmēšanas instrukcijas, precīza CNC apstrāde ļauj sagriezt sagatavi un veidot specifikācijas bez mašīnas operatora manuāla iejaukšanās.
Izmantojot klienta nodrošināto modeli ar datoru, kas palīdzēja, eksperts mašīnists izmanto datorizētu ražošanas programmatūru (CAM), lai izveidotu instrukcijas detaļas apstrādei. Balstoties uz CAD modeli, programmatūra nosaka, kādi rīka ceļi ir nepieciešami, un ģenerē programmēšanas kodu, kas norāda mašīnai:
■ Kādi ir pareizie RPM un padeves ātrumi
■ Kad un kur pārvietot instrumentu un/vai sagatavi
■ Cik dziļi sagriezt
■ Kad uzklāt dzesēšanas šķidrumu
■ Visi citi faktori, kas saistīti ar ātrumu, padeves ātrumu un koordināciju
Pēc tam CNC kontrolieris izmanto programmēšanas kodu, lai vadītu, automatizētu un uzraudzītu mašīnas kustības.
Mūsdienās CNC ir iebūvēta plaša klāsta aprīkojuma iezīme, sākot no virpām, dzirnavām un maršrutētājiem līdz stiepļu EDM (elektriskās izlādes apstrāde), lāzera un plazmas griešanas mašīnām. Papildus apstrādes procesa automatizēšanai un precizitātes uzlabošanai CNC novērš manuālos uzdevumus un atbrīvo mašīnistus, lai vienlaikus pārraudzītu vairākas mašīnas.
Turklāt, tiklīdz ir izveidots instrumentu ceļš un mašīna ir ieprogrammēta, tas var palaist daļu no visiem laikiem. Tas nodrošina augstu precizitātes un atkārtojamības līmeni, kas savukārt padara procesu ļoti rentablu un mērogojamu.
Materiāli, kas ir apstrādāti
Daži metāli, kas parasti tiek apstrādāti, ietver alumīniju, misiņu, bronzu, varu, tēraudu, titānu un cinku. Turklāt var apstrādāt arī koksni, putas, stiklplasta un plastmasu, piemēram, polipropilēnu.
Faktiski gandrīz jebkuru materiālu var izmantot ar precīzu CNC apstrādi - protams, atkarībā no pielietojuma un tā prasībām.
Dažas precizitātes CNC apstrādes priekšrocības
Daudzām mazām detaļām un komponentiem, kas tiek izmantoti plašā ražotu produktu klāstā, precīza CNC apstrāde bieži ir izvēlētā ražošanas metode.
Tāpat kā praktiski visās griešanas un apstrādes metodēs, dažādi materiāli uzvedas atšķirīgi, un arī komponenta lielums un forma ir liela ietekme uz procesu. Tomēr kopumā precizitātes process CNC apstrāde piedāvā priekšrocības salīdzinājumā ar citām apstrādes metodēm.
Tas ir tāpēc, ka CNC apstrāde ir spējīga piegādāt:
■ Augsta daļas sarežģītības pakāpe
■ stingras pielaides, parasti svārstās no ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) līdz ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Īpaši gluda virsmas apdare, ieskaitot pielāgoto apdari
■ atkārtojamība, pat lielos apjomos
Kaut arī kvalificēts mehāniķis var izmantot manuālu virpu, lai kvalitatīvi veidotu daļu no 10 vai 100 daudzumiem, kas notiek, ja jums ir vajadzīgas 1000 detaļas? 10 000 daļas? 100 000 vai miljons detaļu?
Izmantojot precīzu CNC apstrādi, jūs varat iegūt mērogojamību un ātrumu, kas nepieciešams šāda veida liela apjoma ražošanai. Turklāt augstā precizitātes CNC apstrādes atkārtojamība dod jums vienādas detaļas no sākuma līdz beigām neatkarīgi no tā, cik detaļas jūs ražojat.
Ir dažas ļoti specializētas CNC apstrādes metodes, ieskaitot stieples EDM (elektrisko izlādes apstrāde), piedevu apstrādi un 3D lāzera drukāšanu. Piemēram, stieples EDM izmanto vadītspējīgus materiālus -parasti metālus -un elektriskās izlādes, lai sagrautu sagatavi sarežģītās formās.
Tomēr šeit mēs koncentrēsimies uz frēzēšanas un pagriešanas procesiem - divām atņemšanas metodēm, kuras ir plaši pieejamas un bieži tiek izmantotas precīzas CNC apstrādei.
Frēzēšana pret pagriezienu
Frēzēšana ir apstrādes process, kas materiāla noņemšanai un formu izveidošanai izmanto rotējošu, cilindrisku griešanas rīku. Frēzēšanas aprīkojums, kas pazīstams kā dzirnavu vai apstrādes centrs, veic sarežģītu daļu ģeometrijas Visumu uz dažiem no lielākajiem priekšmetiem, kas apstrādāti ar metālu.
Svarīga frēzēšanas īpašība ir tā, ka sagatave paliek nekustīga, kamēr griešanas rīks griežas. Citiem vārdiem sakot, dzirnavās rotējošais griešanas līdzeklis pārvietojas ap sagatavi, kas paliek fiksēta vietā uz gultas.
Pagrieziens ir sagataves griešanas vai veidošanas process aprīkojumam, ko sauc par virpu. Parasti virpu griežas sagatavi uz vertikālas vai horizontālas ass, kamēr fiksēts griešanas rīks (kas var būt vai nav vērpts) pārvietojas pa ieprogrammēto asi.
Rīks nevar fiziski iet ap daļu. Materiāls griežas, ļaujot rīkam veikt programmētās operācijas. (Pastāv virpu apakškopa, kurā instrumenti griežas ap spolēm barotu vadu, kas šeit nav apskatīts.)
Pagriezoties, atšķirībā no frēzēšanas, sagatave griežas. Daļas krājums ieslēdz virpu vārpstu, un griešanas rīks tiek saskarts ar sagatavi.
Manuāla pret CNC apstrādi
Kaut arī gan dzirnavas, gan virpas ir pieejamas manuālajos modeļos, CNC mašīnas ir piemērotākas mazu daļu ražošanai - piedāvājot mērogojamību un atkārtojamību lietojumprogrammām, kurām nepieciešama liela apjoma stingru tolerances detaļu ražošana.
Papildus vienkāršu 2 asu mašīnu piedāvājumam, kurās instruments pārvietojas X un Z asīs, precizitātes CNC aprīkojumā ietilpst vairāku asu modeļi, kuros sagatave var arī pārvietoties. Tas ir pretstatā virpai, kur sagatave aprobežojas ar vērpšanu, un rīki pārvietosies, lai izveidotu vēlamo ģeometriju.
Šīs vairāku asu konfigurācijas ļauj ražot sarežģītākas ģeometrijas vienā operācijā, neprasot papildu mašīnas operatora darbu. Tas ne tikai atvieglo sarežģītu detaļu ražošanu, bet arī samazina vai novērš operatora kļūdas iespējamību.
Turklāt augstspiediena dzesēšanas šķidruma lietošana ar precīzu CNC apstrādi nodrošina, ka mikroshēmas neiekļūst darbos, pat izmantojot mašīnu ar vertikāli orientētu vārpstu.
CNC dzirnavas
Dažādas frēzēšanas mašīnas atšķiras pēc to izmēriem, ass konfigurācijas, padeves ātruma, griešanas ātruma, frēzēšanas padeves virziena un citām īpašībām.
Tomēr kopumā CNC dzirnavās visi izmanto rotējošu vārpstu, lai nogrieztu nevēlamu materiālu. Tos izmanto, lai sagrieztu cietos metālus, piemēram, tēraudu un titānu, bet tos var izmantot arī ar tādiem materiāliem kā plastmasa un alumīnijs.
CNC dzirnavas ir veidotas atkārtojamībai, un tās var izmantot visam, sākot no prototipēšanas līdz liela apjoma ražošanai. Augstas klases precizitātes CNC dzirnavas bieži tiek izmantotas stingri tolerances darbiem, piemēram, smalku nāvējošu un veidņu frēzēšanai.
Kamēr CNC frēzēšana var nodrošināt ātru pavērsienu, tā apdare rada daļas ar redzamām instrumentu zīmēm. Tas var arī radīt detaļas ar dažām asām malām un burriem, tāpēc, ja malas un urbumi ir nepieņemami šīm īpašībām, var būt nepieciešami papildu procesi.
Protams, secībā ieprogrammētie rīki tiks deburēti, lai gan parasti parasti tiek sasniegta 90% no pabeigtās prasības, atstājot dažas funkcijas galīgajai rokas apdarei.
Runājot par virsmas apdari, ir instrumenti, kas radīs ne tikai pieņemamu virsmas apdari, bet arī spogulim līdzīgu apdari darba produkta daļās.
CNC dzirnavu veidi
Divi frēzēšanas mašīnu pamati ir pazīstami kā vertikālie apstrādes centri un horizontālie apstrādes centri, kur galvenā atšķirība ir mašīnas vārpstas orientācijā.
Vertikāla apstrādes centrs ir dzirnavas, kurās vārpstas ass ir izlīdzināta z ass virzienā. Šīs vertikālās mašīnas var vēl vairāk iedalīt divos veidos:
■ Gultas dzirnavas, kurās vārpsta pārvietojas paralēli savai asij, kamēr galds pārvietojas perpendikulāri vārpstas asij
■ Tvertņu dzirnavas, kurās vārpsta ir nekustīga un galds tiek pārvietots tā, lai griešanas operācijas laikā tā vienmēr būtu perpendikulāra un paralēla vārpstas asij
Horizontālā apstrādes centrā dzirnavu vārpstas ass ir izlīdzināta y ass virzienā. Horizontālā struktūra nozīmē, ka šīm dzirnavām ir tendence aizņemt vairāk vietas mašīnu veikala grīdā; Arī tie parasti ir smagāki un jaudīgāki nekā vertikālas mašīnas.
Bieži tiek izmantota horizontāla dzirnavas, ja nepieciešama labāka virsmas apdare; Tas ir tāpēc, ka vārpstas orientācija nozīmē, ka griešanas mikroshēmas dabiski nokrīt un ir viegli noņemtas. (Kā papildu ieguvumu efektīva mikroshēmu noņemšana palīdz palielināt instrumenta kalpošanas laiku.)
Kopumā vertikālie apstrādes centri ir izplatītāki, jo tie var būt tikpat jaudīgi kā horizontāli apstrādes centri un var rīkoties ar ļoti mazām detaļām. Turklāt vertikāliem centriem ir mazāks nospiedums nekā horizontālajiem apstrādes centriem.
Vairāku asu CNC dzirnavas
Precīzijas CNC dzirnavu centri ir pieejami ar vairākām asīm. 3 asu dzirnavas izmanto X, Y un Z asis visdažādākajiem darbiem. Izmantojot 4 asu dzirnavas, mašīna var pagriezties uz vertikālas un horizontālās ass un pārvietot sagatavi, lai varētu nepārtrauktāka apstrāde.
5 asu dzirnavām ir trīs tradicionālās asis un divas papildu rotācijas asis, kas ļauj sagatavoties pagriezt, kad vārpstas galva pārvietojas ap to. Tas ļauj apstrādāt piecas sagataves puses, nenoņemot sagatavi un atiestatot mašīnu.
CNC virpas
Virpai - saukta arī par pagrieziena centru - ir viena vai vairākas vārpstas, kā arī x un z asis. Mašīna tiek izmantota, lai pagrieztu sagatavi uz tās ass, lai veiktu dažādas griešanas un veidošanas operācijas, sagatavojot plašu instrumentu klāstu.
CNC virpas, kuras sauc arī par tiešraides darbarīkām, ir ideāli piemērotas simetrisku cilindrisku vai sfērisku daļu izveidošanai. Tāpat kā CNC dzirnavas, arī CNC virpas var rīkoties ar mazākām operācijām, šādas prototipēšanas veidošanas, bet tās var arī iestatīt augstai atkārtojamībai, atbalstot liela apjoma ražošanu.
CNC virpas var arī iestatīt salīdzinoši brīvroku ražošanai, kas padara tās plaši izmantotas automobiļu, elektronikas, kosmiskās aviācijas, robotikas un medicīnisko ierīču rūpniecībā.
Kā darbojas CNC virpa
Ar CNC virpu virpas vārpstas patronā tiek ielādēta tukša krājuma materiāla josla. Šis patrons tur sagatavi vietā, kamēr vārpsta griežas. Kad vārpsta sasniedz nepieciešamo ātrumu, stacionārs griešanas rīks tiek saskarē ar sagatavi, lai noņemtu materiālu un sasniegtu pareizo ģeometriju.
CNC virpa var veikt vairākas operācijas, piemēram, urbšanu, vītņošanu, garlaicību, reamingu, virsmu un sašaurinājumu. Dažādām darbībām ir vajadzīgas instrumentu izmaiņas, un tā var palielināt izmaksas un iestatīšanas laiku.
Kad ir pabeigtas visas nepieciešamās apstrādes operācijas, daļa no krājuma tiek samazināta, lai turpinātu apstrādei, ja nepieciešams. Pēc tam CNC virpa ir gatava atkārtot darbību, ar nelielu papildu iestatīšanas laiku vai nav vispār, kas parasti ir nepieciešams starp tiem.
CNC virpas var uzņemt arī dažādas automātiskās stieņu padevējus, kas samazina manuālās izejvielu apstrādes daudzumu un nodrošina tādas priekšrocības kā šādas:
■ Samaziniet mašīnas operatora nepieciešamo laiku un piepūli
■ Atbalstiet Barstock, lai samazinātu vibrācijas, kas var negatīvi ietekmēt precizitāti
■ Ļaujiet darbgaldam darboties ar optimālu vārpstas ātrumu
■ Samaziniet pārslēgšanas laiku
■ Samaziniet materiālo atkritumu daudzumu
CNC virpu veidi
Ir virkne dažādu veidu virpas, bet visizplatītākās ir 2 asu CNC virpas un Ķīnas stila automātiskās virpas.
Lielākā daļa CNC Ķīnas virpu izmanto vienu vai divas galvenās vārpstas, kā arī vienu vai divas muguras (vai sekundāras) vārpstas, ar rotācijas pārsūtīšanu atbild par pirmajām. Galvenā vārpsta veic primāro apstrādes darbību ar gida ieliktņa palīdzību.
Turklāt dažas Ķīnas stila virpas ir aprīkotas ar otru instrumenta galvu, kas darbojas kā CNC dzirnavas.
Izmantojot CNC Ķīnas stila automātisko virpu, krājuma materiāls caur bīdāmo galvas vārpstu tiek padots vadošajā ieliktnī. Tas ļauj rīkam sagriezt materiālu tuvāk vietai, kur tiek atbalstīts materiāls, padarot Ķīnas mašīnu īpaši labvēlīgu ilgstošām, tievām pagrieztām detaļām un mikromahinēšanai.
Vairāku asu CNC pagrieziena centri un Ķīnas stila virpas var veikt vairākas apstrādes operācijas, izmantojot vienu mašīnu. Tas padara tos par rentablu iespēju sarežģītām ģeometrijām, kurām citādi būtu vajadzīgas vairākas mašīnas vai instrumentu izmaiņas, izmantojot tādas iekārtas kā tradicionālā CNC dzirnavas.