Прецизната обработка е процес за отстранување на материјалот од работното парче за време на држење блиски толерантни завршетоци.Прецизната машина има многу видови, вклучувајќи мелење, вртење и обработка со електрично празнење.Прецизната машина денес генерално се контролира со помош на компјутерски нумерички контроли (CNC).
Речиси сите метални производи користат прецизна обработка, како и многу други материјали како пластика и дрво.Со овие машини управуваат специјализирани и обучени машинисти.За да може алатот за сечење да ја заврши својата работа, мора да се помести во насоките наведени за да се направи правилното сечење.Ова основно движење се нарекува „брзина на сечење“.Работното парче исто така може да се помести, познато како секундарно движење на „хранење“.Заедно, овие движења и острината на алатот за сечење овозможуваат прецизната машина да работи.
Квалитетната прецизна обработка бара способност да се следат екстремно специфични нацрти направени од CAD (компјутерски потпомогнат дизајн) или CAM (компјутерски потпомогнато производство) програми како AutoCAD и TurboCAD.Софтверот може да помогне во производството на сложени, 3-димензионални дијаграми или контури потребни за да се произведе алатка, машина или предмет.Овие нацрти мора да се придржуваат со големи детали за да се осигура дека производот го задржува својот интегритет.Додека повеќето компании за прецизна обработка работат со некоја форма на CAD/CAM програми, тие сè уште често работат со рачно нацртани скици во почетните фази на дизајнот.
Прецизната обработка се користи на голем број материјали, вклучувајќи челик, бронза, графит, стакло и пластика за да именува неколку.Во зависност од големината на проектот и материјалите што ќе се користат, ќе се користат различни прецизни алатки за обработка.Може да се користи каква било комбинација од стругови, машини за глодање, преси за дупчење, пили и брусилки, па дури и роботика со голема брзина.Воздухопловната индустрија може да користи обработка со голема брзина, додека индустријата за производство на алатки за дрво може да користи фотохемиски процеси на офорт и мелење.Избувнувањето од трчање, или специфично количество на која било конкретна ставка, може да брои илјадници или да биде само неколку.Прецизната обработка често бара програмирање на CNC уреди што значи дека тие се компјутерски нумерички контролирани.Уредот со ЦПУ овозможува следење на точните димензии во текот на целата употреба на производот.
Мелењето е процес на обработка на користење на ротирачки секачи за отстранување на материјалот од работното парче со унапредување (или внесување) на секачот во работното парче во одредена насока.Секачот може да се држи и под агол во однос на оската на алатот.Мелењето опфаќа широк спектар на различни операции и машини, на скали од мали поединечни делови до големи, тешки операции за мелење со банди.Тоа е еден од најчесто користените процеси за обработка на сопствени делови до прецизни толеранции.
Мелењето може да се направи со широк спектар на машински алати.Оригиналната класа на машински алати за мелење беше машината за мелење (често се нарекува мелница).По појавата на компјутерската нумеричка контрола (CNC), машините за глодање еволуираа во центри за обработка: машини за глодање зголемени со автоматски менувачи на алатки, списанија за алати или вртелешки, способност за ЦПУ, системи за течноста за ладење и куќишта.Центрите за глодање генерално се класифицирани како центри за вертикална обработка (VMCs) или хоризонтални центри за обработка (HMCs).
Интеграцијата на глодањето во средини за вртење, и обратно, започна со жив алат за стругови и повремена употреба на мелници за вртење.Ова доведе до нова класа на машински алати, машини за повеќе задачи (MTM), кои се наменски направени за да го олеснат глодањето и вртењето во истата работна обвивка.
За дизајнерските инженери, тимовите за истражување и развој и производителите кои зависат од набавката на делови, прецизната CNC обработка овозможува создавање сложени делови без дополнителна обработка.Всушност, прецизната CNC обработка често овозможува готовите делови да се прават на една машина.
Процесот на обработка го отстранува материјалот и користи широк асортиман на алатки за сечење за да го создаде конечниот и често многу сложен дизајн на делот.Нивото на прецизност е зголемено преку употреба на компјутерска нумеричка контрола (CNC), која се користи за автоматизирање на контролата на алатките за обработка.
Улогата на "CNC" во прецизната обработка
Користејќи шифрирани упатства за програмирање, прецизната CNC обработка овозможува сечење и обликување на работното парче според спецификациите без рачна интервенција од страна на операторот на машината.
Преземајќи го моделот со компјутерски потпомогнат дизајн (CAD) обезбеден од клиент, стручен машинец користи софтвер за производство со помош на компјутер (CAM) за да ги креира инструкциите за обработка на делот.Врз основа на CAD моделот, софтверот одредува кои патеки за алатки се потребни и го генерира програмскиот код кој и кажува на машината:
■ Кои се точните вртежи во минута и стапки на напојување
■ Кога и каде да ја преместите алатката и/или работното парче
■ Колку длабоко да се сече
■ Кога да се нанесе течноста за ладење
■ Сите други фактори поврзани со брзината, брзината на напојување и координацијата
Потоа, CNC контролер го користи програмскиот код за да ги контролира, автоматизира и следи движењата на машината.
Денес, CNC е вградена карактеристика на широк опсег на опрема, од стругови, мелници и рутери до жица EDM (машинска обработка со електрично празнење), ласерски и машини за сечење со плазма.Покрај автоматизирањето на процесот на обработка и зголемувањето на прецизноста, CNC ги елиминира рачните задачи и ги ослободува машинистите да надгледуваат повеќе машини кои работат истовремено.
Дополнително, штом ќе се дизајнира патеката на алатот и ќе се програмира машината, таа може да работи со дел кој било број пати.Ова обезбедува високо ниво на прецизност и повторливост, што пак го прави процесот високо исплатлив и скалабилен.
Материјали кои се обработуваат
Некои метали кои вообичаено се обработуваат вклучуваат алуминиум, месинг, бронза, бакар, челик, титаниум и цинк.Дополнително, може да се обработуваат и дрво, пена, фиберглас и пластика како полипропилен.
Всушност, речиси секој материјал може да се користи со прецизна CNC обработка - се разбира, во зависност од апликацијата и нејзините барања.
Некои предности на прецизната CNC обработка
За многу мали делови и компоненти кои се користат во широк спектар на произведени производи, прецизната CNC обработка е често избор на метод на изработка.
Како што е точно за речиси сите методи на сечење и обработка, различни материјали се однесуваат различно, а големината и обликот на компонентата исто така имаат големо влијание врз процесот.Сепак, генерално, процесот на прецизна CNC обработка нуди предности во однос на другите методи на обработка.
Тоа е затоа што CNC обработката е способна да испорача:
■ Висок степен на сложеност на делови
■ Тесни толеранции, кои обично се движат од ±0,0002" (±0,00508 mm) до ±0,0005" (±0,0127 mm)
■ Исклучително мазни површински завршетоци, вклучително и прилагодени завршетоци
■ Повторливост, дури и при големи тонови
Додека вешт мајстор може да користи рачен струг за да направи квалитетен дел во количини од 10 или 100, што се случува кога ви требаат 1.000 делови?10.000 делови?100.000 или милион делови?
Со прецизна CNC обработка, можете да ја добиете приспособливоста и брзината потребни за овој тип на производство со голем обем.Дополнително, високата повторливост на прецизното CNC обработка ви дава делови кои се исти од почеток до крај, без разлика колку делови произведувате.
Постојат некои многу специјализирани методи за CNC обработка, вклучувајќи EDM со жица (обработка со електрично празнење), обработка со адитиви и 3D ласерско печатење.На пример, жичаниот EDM користи спроводливи материјали - обично метали - и електрични празнења за да го еродира работното парче во сложени форми.
Сепак, овде ќе се фокусираме на процесите на мелење и вртење - два одземање методи кои се широко достапни и често се користат за прецизна CNC обработка.
Мелење наспроти вртење
Мелењето е процес на обработка што користи ротирачка, цилиндрична алатка за сечење за отстранување на материјалот и создавање форми.Опремата за глодање, позната како мелница или центар за обработка, постигнува универзум на сложени геометрии на делови на некои од најголемите предмети обработени од метал.
Важна карактеристика на глодањето е што работното парче останува неподвижно додека се врти алатот за сечење.Со други зборови, на мелница, ротирачкиот алат за сечење се движи околу работното парче, кое останува фиксирано на место на креветот.
Вртењето е процес на сечење или обликување на работното парче на опрема наречена струг.Вообичаено, стругот го врти работното парче по вертикална или хоризонтална оска додека фиксната алатка за сечење (која може или не може да се врти) се движи по програмираната оска.
Алатката не може физички да го заобиколи делот.Материјалот се ротира, овозможувајќи и на алатката да ги изврши програмираните операции.(Постои подгрупа стругови во кои алатите се вртат околу жица што се напојува со калем, меѓутоа, тоа не е опфатено овде.)
Во вртењето, за разлика од мелењето, работното парче се врти.Складот на делот се вклучува на вретеното на стругот и алатот за сечење се доведува во контакт со работното парче.
Рачно наспроти CNC обработка
Иако и мелниците и струговите се достапни во рачни модели, CNC машините се посоодветни за производство на мали делови - нудејќи приспособливост и повторливост за апликации кои бараат големо производство на делови со тесна толеранција.
Покрај тоа што нуди едноставни машини со 2 оски во кои алатот се движи во оските X и Z, прецизната CNC опрема вклучува модели со повеќе оски во кои може да се движи и работното парче.Ова е за разлика од струг каде што работното парче е ограничено на предење и алатите ќе се движат за да ја создадат саканата геометрија.
Овие конфигурации со повеќе оски овозможуваат производство на посложени геометрии во една операција, без да се бара дополнителна работа од операторот на машината.Ова не само што го олеснува производството на сложени делови, туку и ја намалува или елиминира можноста за грешка на операторот.
Дополнително, употребата на течноста за ладење под висок притисок со прецизна CNC обработка гарантира дека чиповите не влегуваат во работата, дури и кога се користи машина со вертикално ориентирано вретено.
ЦПУ мелници
Различните машини за глодање се разликуваат во нивните големини, конфигурации на оските, стапки на напојување, брзина на сечење, насока на напојување на мелење и други карактеристики.
Сепак, генерално, CNC мелниците користат ротирачко вретено за да го отсечат несаканиот материјал.Тие се користат за сечење тврди метали како челик и титаниум, но може да се користат и со материјали како пластика и алуминиум.
ЦПУ мелниците се изградени за повторливост и може да се користат за сè, од прототипови до производство со голем обем.Високо-прецизните CNC мелници често се користат за работа со тесна толеранција, како што се фини матрици и калапи за мелење.
Додека глодањето со ЦПУ може да обезбеди брзо превртување, завршната обработка со мелење создава делови со видливи траги од алатот.Исто така, може да произведе делови со некои остри рабови и бруси, така што може да бидат потребни дополнителни процеси доколку рабовите и брусите се неприфатливи за тие карактеристики.
Се разбира, алатките за бришење програмирани во низата ќе се отстранат, иако обично постигнуваат најмногу 90% од готовиот услов, оставајќи некои карактеристики за финалната рачна завршна обработка.
Што се однесува до завршетокот на површината, постојат алатки кои ќе произведат не само прифатлива завршна површина, туку и завршна обработка слична на огледало на делови од работниот производ.
Видови на CNC мелници
Двата основни типа на глодали се познати како вертикални обработувачки центри и хоризонтални обработувачки центри, каде што примарната разлика е во ориентацијата на вретеното на машината.
Вертикален центар за обработка е мелница во која оската на вретеното е порамнета во насока на Z-оската.Овие вертикални машини може дополнително да се поделат на два вида:
■ Мелници за кревети, во кои вретеното се движи паралелно со сопствената оска додека масата се движи нормално на оската на вретеното
nМелници со бедем, во кои вретеното е неподвижно, а масата се поместува така што секогаш е нормална и паралелна со оската на вретеното за време на работата на сечењето
Во хоризонтален центар за обработка, оската на вретеното на мелницата е порамнета во насока на Y-оската.Хоризонталната структура значи дека овие мелници имаат тенденција да заземаат повеќе простор на подот на машинската продавница;тие исто така се генерално потешки по тежина и помоќни од вертикалните машини.
Хоризонталната мелница често се користи кога е потребна подобра завршна површина;тоа е затоа што ориентацијата на вретеното значи дека чиповите за сечење природно паѓаат и лесно се отстрануваат.(Како дополнителна придобивка, ефикасното отстранување на чипот помага да се зголеми животниот век на алатот.)
Општо земено, вертикалните машински центри се позастапени бидејќи можат да бидат исто толку моќни како хоризонталните обработувачки центри и можат да ракуваат со многу мали делови.Дополнително, вертикалните центри имаат помал отпечаток од хоризонталните центри за обработка.
ЦПУ мелници со повеќе оски
Достапни се прецизни ЦНЦ мелнички центри со повеќе оски.Мелницата со 3 оски ги користи оските X, Y и Z за широк спектар на работа.Со мелница со 4 оски, машината може да се ротира по вертикална и хоризонтална оска и да го помести работното парче за да овозможи поконтинуирана обработка.
Мелницата со 5 оски има три традиционални оски и две дополнителни ротациони оски, што овозможуваат да се ротира работното парче додека главата на вретеното се движи околу него.Ова овозможува да се обработат пет страни на работното парче без да се отстрани работното парче и да се ресетира машината.
ЦПУ стругови
Струг - исто така наречен центар за вртење - има едно или повеќе вретена и X и Z оски.Машината се користи за ротирање на работното парче околу неговата оска за извршување на различни операции на сечење и обликување, со примена на широк опсег на алатки на работното парче.
ЦПУ стругови, кои се нарекуваат и стругови за алат во живо, се идеални за создавање симетрични цилиндрични или сферични делови.Како и CNC мелниците, CNC струговите можат да се справат со помали операции како прототипирање, но исто така може да се постават за голема повторливост, поддржувајќи го производството со голем обем.
ЦПУ стругови може да се постават и за релативно производство без раце, што ги прави широко користени во автомобилската, електрониката, воздушната, роботиката и индустријата за медицински уреди.
Како работи CNC струг
Со CNC струг, празна лента од залиден материјал се става во чашката на вретеното на стругот.Оваа чашка го држи работното парче на место додека вретеното се ротира.Кога вретеното ќе ја достигне потребната брзина, стационарна алатка за сечење се доведува во контакт со работното парче за да се отстрани материјалот и да се постигне правилната геометрија.
ЦПУ струг може да изврши голем број операции, како што се дупчење, навој, здодевност, премачкување, соочување и заострено вртење.Различни операции бараат промени на алатките и може да ги зголемат трошоците и времето за поставување.
Кога ќе се завршат сите потребни машински операции, делот се сече од залиха за понатамошна обработка, доколку е потребно.ЦПУ струг потоа е подготвен да ја повтори операцијата, со мало или никакво дополнително време за поставување.
ЦПУ струговите, исто така, можат да сместат различни автоматски фидери за шипки, кои ја намалуваат количината на рачно ракување со суровини и обезбедуваат предности како што се следново:
■ Намалете ги времето и напорот што му се потребни на операторот на машината
■ Поддржете го багажникот за да ги намалите вибрациите што може негативно да влијаат на прецизноста
■ Оставете ја машинската алатка да работи со оптимални брзини на вретеното
■ Минимизирајте го времето на промена
■ Намалете го материјалниот отпад
Видови CNC стругови
Постојат голем број на различни видови стругови, но најчести се CNC стругови со 2 оски и автоматски стругови во кинески стил.
Повеќето CNC кинески стругови користат едно или две главни вретена плус едно или две задни (или секундарни) вретена, со ротационен пренос одговорен за првото.Главното вретено ја врши примарната машинска операција, со помош на водичка черупка.
Дополнително, некои стругови во кинески стил се опремени со втора глава за алат што работи како CNC мелница.
Со автоматски струг во кинески стил CNC, материјалот на залиха се внесува преку вретено со лизгачка глава во водичка черупка.Ова ѝ овозможува на алатката да го исече материјалот поблиску до точката каде што е поддржан материјалот, што ја прави машината Кина особено корисна за долги, тенки свртени делови и за микромашина.
ЦНЦ центрите за вртење со повеќе оски и струговите во кинески стил можат да извршат повеќе операции на обработка со помош на една машина.Ова ги прави исплатлива опција за сложени геометрии за кои инаку би биле потребни повеќе машини или промени на алатот со користење на опрема како што е традиционалната мелница за ЦПУ.