A precíziós megmunkálás egy olyan eljárás, amelynek során az anyagot eltávolítják a munkadarabról a szoros tűréshatárolás mellett. A precíziós gépnek számos típusa van, beleértve a marást, esztergálást és elektromos kisüléses megmunkálást. Egy precíziós gépet ma általában számítógépes numerikus vezérlőkkel (CNC) vezérelnek.
Szinte minden fémtermék precíziós megmunkálást alkalmaz, csakúgy, mint sok más anyag, például műanyag és fa. Ezeket a gépeket speciális és képzett gépészek üzemeltetik. Annak érdekében, hogy a vágószerszám elvégezze a feladatát, a megfelelő irányba kell mozgatni a megadott irányokban. Ezt az elsődleges mozgást "vágási sebességnek" nevezik. A munkadarab is mozgatható, más néven az "előtolás". Ezek a mozgások és a vágószerszám élessége együttesen lehetővé teszik a precíziós gép működését.
A minőségi precíziós megmunkáláshoz szükség van a CAD (számítógépes tervezés) vagy a CAM (számítógépes gyártás) programok, például az AutoCAD és a TurboCAD által készített rendkívül specifikus tervrajzok követésére. A szoftver segíthet a bonyolult, háromdimenziós diagramok vagy körvonalak elkészítésében, amelyek egy szerszám, gép vagy tárgy előállításához szükségesek. Ezeket a tervrajzokat nagyon részletesen be kell tartani, hogy a termék megőrizze integritását. Míg a legtöbb precíziós megmunkáló cég valamilyen CAD/CAM programmal dolgozik, a tervezés kezdeti fázisában továbbra is gyakran dolgoznak kézzel rajzolt vázlatokkal.
A precíziós megmunkálást számos anyagon használják, beleértve az acélt, bronzot, grafitot, üveget és műanyagot. A projekt méretétől és a felhasználandó anyagoktól függően különböző precíziós megmunkáló szerszámokat használnak. Az esztergák, marógépek, fúrógépek, fűrészek és csiszolók bármilyen kombinációja és akár nagysebességű robotika is használható. A repülőgépipar nagysebességű megmunkálást, míg a faipari szerszámgyártó ipar fotokémiai maratási és marási eljárásokat alkalmazhat. A futás vagy az adott tétel meghatározott mennyisége több ezerre tehető, vagy csak néhány. A precíziós megmunkáláshoz gyakran szükség van a CNC -eszközök programozására, ami azt jelenti, hogy számítógépes vezérlésűek. A CNC eszköz lehetővé teszi a pontos méretek követését a termék futása során.
A marás az a megmunkálási folyamat, amelynek során forgóvágókkal távolítják el az anyagot a munkadarabról úgy, hogy egy bizonyos irányban a vágót a munkadarabba tolják (vagy betáplálják). A marót a szerszám tengelyéhez képest szögben is lehet tartani. A marás különféle műveletek és gépek széles skáláját lefedi, a kis egyedi alkatrészektől a nagy, nagy teherbírású csoportos marási műveletekig. Ez az egyik leggyakrabban használt eljárás egyedi alkatrészek pontos tűréshatárig történő megmunkálására.
A marást szerszámgépek széles skálájával lehet elvégezni. A maráshoz használt szerszámgépek eredeti osztálya a marógép (gyakran malomnak is nevezik). A számítógépes numerikus vezérlés (CNC) megjelenése után a marógépek megmunkáló központokká fejlődtek: marógépek, amelyeket automatikus szerszámcserélők, szerszámmagazinok vagy körhinták egészítettek ki, CNC -képesség, hűtőfolyadék -rendszerek és burkolatok. A maróközpontokat általában függőleges megmunkálóközpontok (VMC) vagy vízszintes megmunkálóközpontok (HMC) közé sorolják.
A marás integrálása esztergakörnyezetbe, és fordítva, az esztergák feszültség alatti szerszámaival és az esztergagépek alkalmi használatával kezdődött. Ez a szerszámgépek új osztályához, a többfeladatos gépekhez (MTM-ek) vezetett, amelyeket kifejezetten úgy terveztek, hogy megkönnyítsék a marást és esztergálást ugyanazon munkakörnyezeten belül.
A tervezőmérnökök, a K + F csapatok és az alkatrész beszerzésétől függő gyártók számára a precíziós CNC megmunkálás lehetővé teszi összetett alkatrészek létrehozását további feldolgozás nélkül. Valójában a precíziós CNC megmunkálás gyakran lehetővé teszi a kész alkatrészek egyetlen gépen történő elkészítését.
A megmunkálási folyamat eltávolítja az anyagot, és a vágószerszámok széles skáláját használja az alkatrész végső és gyakran rendkívül összetett kialakításának létrehozásához. A pontosság fokozódik a számítógépes numerikus vezérlés (CNC) használatával, amely a megmunkáló szerszámok vezérlésének automatizálására szolgál.
A "CNC" szerepe a precíziós megmunkálásban
A kódolt programozási utasítások segítségével a precíziós CNC megmunkálás lehetővé teszi a munkadarab vágását és formázását az előírásoknak megfelelően, a gépkezelő kézi beavatkozása nélkül.
Az ügyfél által biztosított számítógépes tervezési (CAD) modellt használva egy szakértő gépész számítógépes gyártási szoftver (CAM) segítségével készíti el az alkatrész megmunkálására vonatkozó utasításokat. A CAD modell alapján a szoftver meghatározza, hogy milyen szerszámútra van szükség, és létrehozza azt a programozási kódot, amely megmondja a gépnek:
■ Melyek a helyes fordulatszámok és előtolási sebességek
■ Mikor és hol kell mozgatni a szerszámot és/vagy a munkadarabot
■ Milyen mélyen kell vágni
■ Mikor kell alkalmazni a hűtőfolyadékot
■ A sebességgel, előtolással és koordinációval kapcsolatos egyéb tényezők
A CNC vezérlő ezután a programozási kóddal vezérli, automatizálja és figyeli a gép mozgását.
Ma a CNC a berendezések széles skálájának beépített jellemzője, az esztergáktól, malmoktól és útválasztóktól a huzalos EDM-ig (elektromos kisüléses megmunkálás), a lézer- és plazmavágó gépekig. A megmunkálási folyamat automatizálása és a pontosság fokozása mellett a CNC kiküszöböli a kézi feladatokat, és felszabadítja a gépészeket az egyidejűleg működő gépek felügyeletéhez.
Ezenkívül, ha a szerszámútvonalat megtervezték és a gépet beprogramozták, az alkatrészt tetszőleges számú alkalommal futtathatja. Ez nagyfokú pontosságot és megismételhetőséget biztosít, ami viszont nagyon költséghatékonyá és skálázhatóvá teszi az eljárást.
Megmunkált anyagok
Néhány általánosan megmunkált fém az alumínium, sárgaréz, bronz, réz, acél, titán és cink. Ezenkívül fa, hab, üvegszál és műanyagok, például polipropilén is megmunkálható.
Valójában szinte bármilyen anyag használható precíziós CNC megmunkálással - természetesen az alkalmazástól és annak követelményeitől függően.
A precíziós CNC megmunkálás néhány előnye
A gyártott termékek széles körében használt apró alkatrészek és alkatrészek sok esetben a precíziós CNC megmunkálás gyakran a választott gyártási módszer.
Ahogy gyakorlatilag minden vágási és megmunkálási módszerre is igaz, a különböző anyagok másként viselkednek, és az alkatrész mérete és alakja is nagy hatással van a folyamatra. Általában azonban a precíziós CNC megmunkálási folyamat előnyöket kínál más megmunkálási módszerekkel szemben.
Ennek az az oka, hogy a CNC megmunkálás képes:
■ Az alkatrészek nagyfokú összetettsége
■ Szűk tűrések, általában ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) és ± 0,0005" (± 0,0127 mm) között
■ Kivételesen sima felületkezelés, beleértve az egyedi felületeket is
■ Megismételhetőség, még nagy hangerőnél is
Míg egy képzett gépész kézi esztergagép segítségével készíthet minőségi alkatrészt 10 vagy 100 mennyiségben, mi történik, ha 1000 alkatrészre van szüksége? 10.000 alkatrész? 100 ezer vagy egymillió alkatrész?
A precíziós CNC megmunkálással elérheti az ilyen típusú nagy volumenű gyártáshoz szükséges skálázhatóságot és sebességet. Ezenkívül a precíziós CNC megmunkálás nagy ismételhetősége olyan alkatrészeket biztosít, amelyek az elejétől a végéig azonosak, függetlenül attól, hogy hány alkatrészt gyártanak.
Vannak nagyon speciális módszerek a CNC megmunkálására, beleértve a huzalos EDM -et (elektromos kisüléses megmunkálás), az additív megmunkálást és a 3D lézernyomtatást. Például az EDM huzal vezetőképes anyagokat -jellemzően fémeket -és elektromos kisüléseket használ a munkadarab bonyolult formákká erodálására.
Azonban itt a marási és esztergálási folyamatokra összpontosítunk - két szubtraktív módszerre, amelyek széles körben elérhetők és gyakran használatosak a precíziós CNC megmunkáláshoz.
Marás vs esztergálás
A marás olyan megmunkálási folyamat, amely forgó, hengeres vágószerszámot használ az anyag eltávolítására és formák létrehozására. A maróberendezés, amelyet malomnak vagy megmunkálóközpontnak neveznek, összetett alkatrészgeometriák univerzumát valósítja meg a legnagyobb megmunkált fém tárgyakon.
A marás fontos jellemzője, hogy a munkadarab álló helyzetben marad, amíg a vágószerszám forog. Más szóval, egy malomon a forgó vágószerszám a munkadarab körül mozog, amely a helyén marad egy ágyon.
Az esztergálás az a munkadarab vágásának vagy alakításának folyamata, amelyet esztergagépnek neveznek. Általában az esztergagép függőleges vagy vízszintes tengelyen forgatja a munkadarabot, miközben egy rögzített vágószerszám (amely forog vagy nem) forog a programozott tengely mentén.
A szerszám fizikailag nem tudja megkerülni az alkatrészt. Az anyag forog, lehetővé téve a szerszám számára a programozott műveletek végrehajtását. (Az esztergák egy részhalmaza, amelyben a szerszámok egy orsóval ellátott huzal körül forognak, azonban ez itt nem szerepel.)
Esztergáláskor, a marással ellentétben, a munkadarab forog. Az alkatrészkészlet bekapcsolja az eszterga orsóját, és a vágószerszám érintkezésbe kerül a munkadarabbal.
Kézi és CNC megmunkálás
Bár a marók és az esztergák manuális modellekben is kaphatók, a CNC -gépek jobban megfelelnek a kis alkatrészek gyártásához - skálázhatóságot és megismételhetőséget kínálnak olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy mennyiségű szűk tűrésű alkatrészeket igényelnek.
Az egyszerű kéttengelyes gépek kínálata mellett, amelyekben a szerszám X és Z tengelyben mozog, a precíziós CNC berendezések többtengelyes modelleket is tartalmaznak, amelyekben a munkadarab is mozoghat. Ez ellentétben áll egy esztergával, ahol a munkadarab csak a centrifugálásra korlátozódik, és a szerszámok mozogva létrehozzák a kívánt geometriát.
Ezek a többtengelyes konfigurációk lehetővé teszik a bonyolultabb geometriák előállítását egyetlen műveletben, anélkül, hogy a gép kezelőjének további munkát igényelne. Ez nemcsak megkönnyíti az összetett alkatrészek gyártását, hanem csökkenti vagy megszünteti a kezelő hibájának esélyét.
Ezenkívül a nagynyomású hűtőfolyadék precíziós CNC megmunkálással biztosítja, hogy a forgács ne kerüljön a munkába, még akkor sem, ha függőlegesen orientált orsóval rendelkező gépet használ.
CNC malmok
A különböző marógépek méretük, tengely -konfigurációjuk, előtolásuk, vágási sebességük, marási előtolásuk és egyéb jellemzőik tekintetében eltérőek.
Általában azonban a CNC -malmok mindegyike forgó orsót használ a nem kívánt anyagok levágására. Keményfémek, például acél és titán vágására használják, de olyan anyagokkal is használhatók, mint a műanyag és az alumínium.
A CNC -malmok megismételhetőségre készültek, és a prototípusok elkészítésétől a nagy volumenű gyártásig mindenre használhatók. A csúcsminőségű precíziós CNC-marókat gyakran használják szűk tűrési munkákhoz, például finom szerszámok és formák marásához.
Míg a CNC marás gyors fordulatot eredményezhet, az őrölt simítás látható szerszámnyomokkal rendelkező alkatrészeket hoz létre. Ezenkívül éles szélekkel és sorjakkal rendelkező alkatrészeket is előállíthat, ezért további eljárásokra lehet szükség, ha az élek és sorjak nem elfogadhatók ezekhez a tulajdonságokhoz.
Természetesen a sorba programozott sorjázó eszközök sorjázni fognak, bár általában legfeljebb a kész szükséglet 90% -át érik el, néhány funkciót hagyva a végső kézi befejezéshez.
Ami a felületkezelést illeti, vannak olyan szerszámok, amelyek nemcsak elfogadható felületet, hanem tükörszerű felületet is eredményeznek a munkatermék egyes részein.
A CNC -malmok típusai
A marógépek két alapvető típusát függőleges megmunkálóközpontoknak és vízszintes megmunkálóközpontoknak nevezik, ahol az elsődleges különbség a géporsó tájolásában van.
A függőleges megmunkálóközpont olyan maró, amelyben az orsó tengelye Z-tengely irányába van igazítva. Ezek a függőleges gépek további két típusra oszthatók:
■ Ágymarók, amelyekben az orsó párhuzamosan mozog saját tengelyével, míg az asztal merőlegesen mozog az orsó tengelyére
■ Tornymarók, amelyekben az orsó álló helyzetben van, és az asztalt úgy mozgatják, hogy a vágási művelet során mindig merőleges és párhuzamos legyen az orsó tengelyével
Vízszintes megmunkálóközpontban a malom orsó tengelye Y tengely irányába van igazítva. A vízszintes szerkezet azt jelenti, hogy ezek a malmok több helyet foglalnak el a gépműhelyben; általában nagyobb súlyúak és erősebbek, mint a függőleges gépek.
Vízszintes malmot gyakran használnak, ha jobb felületkezelésre van szükség; ez azért van, mert az orsó tájolása azt jelenti, hogy a vágó forgácsok természetesen leesnek és könnyen eltávolíthatók. (További előnyként a hatékony forgácseltávolítás hozzájárul a szerszám élettartamának növeléséhez.)
Általánosságban elmondható, hogy a függőleges megmunkáló központok elterjedtebbek, mivel olyan erősek lehetnek, mint a vízszintes megmunkálóközpontok, és nagyon kis alkatrészeket is képesek kezelni. Ezenkívül a függőleges központoknak kisebb a lábnyomuk, mint a vízszintes megmunkáló központoknak.
Többtengelyes CNC marók
A precíziós CNC -maróközpontok több tengelyben kaphatók. Egy háromtengelyes malom az X, Y és Z tengelyeket használja sokféle munkához. A 4 tengelyes maróval a gép függőleges és vízszintes tengelyen foroghat, és mozgathatja a munkadarabot a folyamatos megmunkálás érdekében.
Az 5 tengelyes marónak három hagyományos tengelye és két további forgótengelye van, amelyek lehetővé teszik a munkadarab elforgatását, miközben az orsófej körül mozog. Ez lehetővé teszi a munkadarab öt oldalának megmunkálását a munkadarab eltávolítása és a gép visszaállítása nélkül.
CNC esztergagépek
Az eszterga - más néven esztergaközpont - egy vagy több orsóval, valamint X és Z tengelyekkel rendelkezik. A gépet munkadarab tengelyén történő elforgatására használják különböző vágási és alakítási műveletek elvégzésére, szerszámok széles skáláját alkalmazva a munkadarabra.
A CNC esztergagépek, amelyeket élő hatású szerszámgépeknek is neveznek, ideálisak szimmetrikus hengeres vagy gömb alakú alkatrészek létrehozásához. A CNC -malmokhoz hasonlóan a CNC -esztergák is képesek kisebb műveletek elvégzésére, például prototípus -készítésre, de beállíthatók a nagy ismételhetőség érdekében, támogatva a nagy volumenű termelést.
A CNC esztergagépek viszonylag kihangosított gyártáshoz is beállíthatók, ezért széles körben használják őket az autóiparban, az elektronikában, a repülőgépiparban, a robotikában és az orvostechnikai eszközökben.
Hogyan működik a CNC eszterga
CNC eszterga esetén egy üres rúd anyagot helyeznek az eszterga orsójának tokmányába. Ez a tokmány a munkadarabot a helyén tartja, miközben az orsó forog. Amikor az orsó eléri a kívánt fordulatszámot, egy álló vágószerszámot érintkeztet a munkadarabbal az anyag eltávolítása és a helyes geometria elérése érdekében.
A CNC esztergagép számos műveletet végezhet, például fúrást, menetvágást, fúrást, dörzsölést, előlapozást és kúpos esztergálást. A különböző műveletek szerszámcserét igényelnek, és megnövelhetik a költségeket és a beállítási időt.
Amikor az összes szükséges megmunkálási művelet befejeződött, az alkatrészt szükség esetén levágják a készletből további feldolgozásra. Ezután a CNC eszterga készen áll a művelet megismétlésére, általában kevés vagy semmilyen további beállítási idő nem szükséges.
A CNC esztergagépek különféle automatikus rúdadagolókat is befogadhatnak, amelyek csökkentik a kézi nyersanyag -kezelés mennyiségét, és olyan előnyökkel járnak, mint például:
■ Csökkentse a gépkezelő által igényelt időt és erőfeszítést
■ Támogassa a rudat, hogy csökkentse a rezgéseket, amelyek negatívan befolyásolhatják a pontosságot
■ Hagyja a szerszámgépet optimális orsósebességgel működni
■ Minimalizálja az átállási időt
■ Csökkentse az anyagpazarlást
A CNC esztergák típusai
Számos különböző típusú eszterga létezik, de a leggyakoribb a 2 tengelyes CNC eszterga és a kínai stílusú automatikus eszterga.
A legtöbb CNC kínai esztergagép egy vagy két főorsót és egy vagy két hátsó (vagy másodlagos) orsót használ, az előbbiekért a forgó átvitel felelős. A főorsó hajtja végre az elsődleges megmunkálási műveletet, egy vezető persely segítségével.
Ezenkívül egyes kínai stílusú esztergák egy második szerszámfejjel vannak felszerelve, amely CNC-malomként működik.
A CNC kínai stílusú automata esztergával az alapanyagot csúszófejű orsón keresztül vezető perselybe vezetik. Ez lehetővé teszi a szerszám számára, hogy közelebb vágja az anyagot ahhoz a ponthoz, ahol az anyag megtámaszkodik, így a kínai gép különösen előnyös a hosszú, karcsú esztergált alkatrészeknél és a mikromunkálásnál.
A többtengelyes CNC esztergaközpontok és a kínai stílusú esztergák többféle megmunkálást végezhetnek egyetlen géppel. Ez költséghatékony megoldássá teszi őket olyan összetett geometriákhoz, amelyekhez egyébként több gép vagy szerszámcsere szükséges, például hagyományos CNC-malom használatával.