Täppistöötlus on protsess, mille käigus eemaldatakse materjal toorikult tihedate tolerantside korral. Täppismasinaid on mitut tüüpi, sealhulgas freesimine, treimine ja elektrilahenduse töötlemine. Tänapäeval juhitakse täppismasinat üldiselt arvuti numbrikontrollide (CNC) abil.
Peaaegu kõik metallitooted kasutavad täppistöötlust, nagu ka paljud muud materjalid, nagu plast ja puit. Neid masinaid juhivad spetsialiseeritud ja koolitatud masinaehitajad. Selleks, et lõikeriist saaks oma tööga hakkama, tuleb seda õige lõike tegemiseks liigutada etteantud suundades. Seda esmast liikumist nimetatakse "lõikamiskiiruseks". Toorikut saab ka liigutada, mida tuntakse kui "sööda" sekundaarset liikumist. Need liigutused ja lõikeriista teravus koos võimaldavad täppismasinal töötada.
Kvaliteetse täpsetöötluse jaoks on vaja järgida äärmiselt spetsiifilisi jooniseid, mille on koostanud CAD (arvutipõhine disain) või CAM (arvutipõhine tootmine) programmid, nagu AutoCAD ja TurboCAD. Tarkvara võib aidata koostada keerukaid, kolmemõõtmelisi diagramme või piirjooni, mida on vaja tööriista, masina või eseme valmistamiseks. Nendest joonistest tuleb kinni pidada väga üksikasjalikult, et tagada toote terviklikkus. Kuigi enamik täppistöötlemisettevõtteid töötab mingisuguste CAD/CAM-programmidega, töötavad nad projekteerimise algfaasis sageli siiski käsitsi joonistatud visanditega.
Täpset töötlemist kasutatakse mitmete materjalide, sealhulgas terase, pronksi, grafiidi, klaasi ja plasti puhul. Sõltuvalt projekti suurusest ja kasutatavatest materjalidest kasutatakse erinevaid täppistöötlustööriistu. Kasutada võib mis tahes kombinatsiooni treipinkidest, freespinkidest, puurpressidest, saedest ja lihvimismasinatest ning isegi kiirest robootikast. Lennundustööstus võib kasutada suure kiirusega töötlemist, samas kui puidutööriistade valmistamise tööstus võib kasutada fotokeemilist söövitamist ja freesimist. Jooksu väljalülitamine või konkreetse toote konkreetne kogus võib ulatuda tuhandetesse või olla vaid mõni. Täpne töötlemine nõuab sageli CNC -seadmete programmeerimist, mis tähendab, et neid juhitakse arvuliselt. CNC -seade võimaldab täpseid mõõtmeid järgida kogu toote käitamise ajal.
Freesimine on töötlemisprotsess, milles kasutatakse pöörlevaid lõikureid materjali eemaldamiseks toorikult, liigutades lõikuri teatud suunas ettepoole (või toites seda) toorikusse. Lõikurit võib hoida ka tööriista telje suhtes nurga all. Freesimine hõlmab laias valikus erinevaid toiminguid ja masinaid, alates väikestest üksikutest osadest kuni suurte ja raskete jõuga freesimistöödeni. See on üks kõige sagedamini kasutatavaid protsesse kohandatud osade töötlemiseks täpsete hälveteni.
Freesimist saab teha laias valikus tööpinkidega. Freesimiseks mõeldud tööpinkide algklass oli freespink (sageli nimetatakse seda veskiks). Pärast arvuti numbrilise juhtimise (CNC) tulekut kujunesid freespingid töötlemiskeskusteks: freespingid, millele lisandusid automaatsed tööriistavahetid, tööriistade ajakirjad või karussellid, CNC -funktsioon, jahutusvedelikusüsteemid ja korpused. Freesimiskeskusi liigitatakse tavaliselt vertikaalsete töötlemiskeskuste (VMC) või horisontaalsete töötluskeskuste (HMC) hulka.
Freesimise integreerimine pööramiskeskkonda ja vastupidi algas treipingide pingestatud tööriistadega ja aeg -ajalt freeside kasutamisega treimistöödeks. See tõi kaasa uue tööpinkide klassi-multitegumtöötlusmasinad (MTM-id), mis on spetsiaalselt loodud selleks, et hõlbustada freesimist ja treimist sama tööümbrise piires.
Projekteerimisinseneride, teadus- ja arendustegevuse meeskondade ning osade hankimisest sõltuvate tootjate jaoks võimaldab täpne CNC -töötlus luua keerukaid osi ilma täiendava töötlemiseta. Tegelikult võimaldab täpne CNC -töötlemine sageli viimistletud osi valmistada ühel masinal.
Töötlemisprotsess eemaldab materjali ja kasutab detaili lõpliku ja sageli väga keeruka kujunduse loomiseks laias valikus lõikeriistu. Täpsuse taset suurendab arvuti numbriline juhtimine (CNC), mida kasutatakse töötlemisriistade juhtimise automatiseerimiseks.
"CNC" roll täppistöötluses
Kodeeritud programmeerimisjuhiseid kasutades võimaldab täppis -CNC -töötlemine toorikut lõigata ja vormida vastavalt spetsifikatsioonidele ilma masinaoperaatori käsitsi sekkumiseta.
Võttes kliendi pakutava arvutipõhise disaini (CAD) mudeli, kasutab asjatundlik masinaehitaja detailide töötlemise juhiste loomiseks arvutipõhist tootmistarkvara (CAM). CAD -mudeli põhjal määrab tarkvara kindlaks, milliseid tööriistu on vaja, ja genereerib programmeerimiskoodi, mis ütleb masinale:
■ Millised on õiged pöörlemiskiirused ja etteandekiirused
■ Millal ja kuhu tööriista ja/või toorikut liigutada
■ Kui sügavalt lõigata
■ Millal kasutada jahutusvedelikku
■ muud kiiruse, etteande ja koordineerimisega seotud tegurid
Seejärel kasutab CNC -kontroller programmeerimiskoodi masina liikumise juhtimiseks, automatiseerimiseks ja jälgimiseks.
Tänapäeval on CNC sisseehitatud funktsioon laias valikus seadmeid, alates treipinkidest, freesidest ja ruuteritest kuni traat EDM-i (elektrilahenduse töötlemine), laser- ja plasmalõikusmasinateni. Lisaks töötlemisprotsessi automatiseerimisele ja täpsuse suurendamisele kõrvaldab CNC käsitsi tehtavad ülesanded ja vabastab masinistid jälgima mitut korraga töötavat masinat.
Lisaks, kui tööriistatee on kavandatud ja masin programmeeritud, võib see osa käitada suvalisel arvul kordi. See tagab suure täpsuse ja korratavuse, mis omakorda muudab protsessi väga kuluefektiivseks ja skaleeritavaks.
Materjalid, mida töödeldakse
Mõned metallid, mida tavaliselt töödeldakse, on alumiinium, messing, pronks, vask, teras, titaan ja tsink. Lisaks saab töödelda ka puitu, vahtu, klaaskiudu ja plasti, näiteks polüpropüleeni.
Tegelikult saab täpset CNC -töötlust kasutada peaaegu igast materjalist - muidugi sõltuvalt rakendusest ja selle nõuetest.
Mõned CNC täpsetöötluse eelised
Paljude väikeste osade ja komponentide puhul, mida kasutatakse laias valikus toodetud toodetes, on täpne CNC -töötlus sageli valitud tootmismeetod.
Nagu peaaegu kõigi lõikamis- ja töötlemismeetodite puhul, käituvad erinevad materjalid erinevalt ning komponendi suurus ja kuju mõjutavad samuti protsessi. Kuid üldiselt pakub täppis -CNC -töötlemine eeliseid teiste töötlemismeetodite ees.
Selle põhjuseks on asjaolu, et CNC -töötlemine suudab pakkuda:
■ Osade suur keerukus
■ Ranged tolerantsid, tavaliselt vahemikus ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) kuni ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Erakordselt sile pinnaviimistlus, sealhulgas kohandatud viimistlus
■ Korratavus isegi suure helitugevuse korral
Kuigi kvalifitseeritud masinaehitaja saab kasutada käsitsi treipinki kvaliteetse osa valmistamiseks kogustes 10 või 100, mis juhtub siis, kui vajate 1000 detaili? 10 000 osa? 100 000 või miljon osa?
Täpse CNC-töötlemise abil saate seda tüüpi suuremahulise tootmise jaoks vajaliku mastaapsuse ja kiiruse. Lisaks annab täpse CNC -töötlemise kõrge korratavus teile osad, mis on algusest lõpuni ühesugused, olenemata sellest, kui palju osi te toodate.
CNC -töötlemiseks on olemas mõned väga spetsiaalsed meetodid, sealhulgas traat EDM (elektrilahenduse töötlemine), lisandite töötlemine ja 3D -laserprindimine. Näiteks kasutab EDM traat juhtivaid materjale -tavaliselt metalle -ja elektrilahendusi, et toorik keerukaks vormida.
Siiski keskendume siin freesimis- ja treimisprotsessidele - kahele lahutavale meetodile, mis on laialdaselt kättesaadavad ja mida kasutatakse sageli täpses CNC -töötluses.
Freesimine vs treimine
Freesimine on töötlemisprotsess, mille käigus materjali eemaldamiseks ja kujundite loomiseks kasutatakse pöörlevat silindrilist lõikeriista. Freesimisseadmed, mida tuntakse veskina või töötlemiskeskusena, saavutavad keerukate osade geomeetria universumi mõnel suurimal töödeldud metalli objektil.
Freesimise oluline omadus on see, et toorik jääb lõikevahendi pöörlemise ajal paigal. Teisisõnu, freesil liigub pöörlev lõikeriist ümber tooriku, mis jääb voodile paika.
Treimine on töödeldava detaili lõikamise või vormimise protsess treipingil. Tavaliselt pöörleb treipink toorikut vertikaalsel või horisontaalteljel, samal ajal kui fikseeritud lõikeriist (mis võib või ei pöörle) liigub piki programmeeritud telge.
Tööriist ei saa detaili füüsiliselt ümber käia. Materjal pöörleb, võimaldades tööriistal programmeeritud toiminguid teha. (On olemas treipinkide alamhulk, kus tööriistad keerlevad ümber pooli juhtme, kuid seda siin ei käsitleta.)
Treimisel pöörleb erinevalt freesimisest toorik. Osade varu lülitab sisse treipingi spindli ja lõikeriist puutub toorikuga kokku.
Käsitsi vs CNC töötlemine
Kuigi nii freesid kui ka treipingid on saadaval manuaalsetes mudelites, on CNC -masinad sobivamad väikeste osade tootmiseks - pakkudes mastaapsust ja korratavust rakenduste jaoks, mis nõuavad suure hulga kitsaste tolerantside tootmist.
Lisaks lihtsate 2-teljeliste masinate pakkumisele, milles tööriist liigub X- ja Z-teljel, on täppis-CNC-seadmete hulka ka mitmeteljelised mudelid, milles toorik saab ka liikuda. See on vastupidine treipingile, kus toorik piirdub ketramisega ja tööriistad liiguvad soovitud geomeetria loomiseks.
Need mitmeteljelised konfiguratsioonid võimaldavad ühe toiminguga toota keerulisemaid geomeetriaid, ilma et masinaoperaator vajaks lisatööd. See mitte ainult ei hõlbusta keerukate osade tootmist, vaid vähendab või kõrvaldab ka operaatori vea võimaluse.
Lisaks tagab kõrgsurvejahutusvedeliku kasutamine koos täpse CNC-töötlusega, et laastud ei satuks töösse isegi siis, kui kasutatakse vertikaalselt orienteeritud spindliga masinat.
CNC veskid
Erinevad freespingid erinevad suuruse, telje konfiguratsiooni, etteande, lõikamiskiiruse, freesimissuuna ja muude omaduste poolest.
Kuid üldiselt kasutavad kõik CNC -veskid soovimatu materjali eemaldamiseks pöörlevat spindlit. Neid kasutatakse kõvade metallide, näiteks terase ja titaani lõikamiseks, kuid neid saab kasutada ka selliste materjalidega nagu plast ja alumiinium.
CNC -veskid on loodud korratavuse tagamiseks ja neid saab kasutada kõike alates prototüüpide koostamisest kuni suuremahulise tootmiseni. Kõrgkvaliteetset CNC-freesi kasutatakse sageli kitsaste tolerantsitööde jaoks, näiteks peenvormide ja vormide freesimiseks.
Kui CNC-freesimine võimaldab kiiret pööret, siis freesitud viimistlus loob nähtavate tööriistamärkidega osad. See võib toota ka osi, millel on mõned teravad servad ja jämedused, mistõttu võib olla vaja täiendavaid protsesse, kui servad ja jämedused pole nende omaduste jaoks vastuvõetavad.
Loomulikult eemaldavad järjestuses programmeeritud sarvestustööriistad, kuigi tavaliselt saavutatakse maksimaalselt 90% valmisvajadusest, jättes mõned funktsioonid lõplikuks käsitsi viimistlemiseks.
Mis puutub pinnaviimistlusse, siis on olemas tööriistu, mis ei anna mitte ainult vastuvõetavat pinnaviimistlust, vaid ka peegellaadset viimistlust töötoote osadel.
CNC -freeside tüübid
Freespinkide kahte põhitüüpi tuntakse vertikaalsete töötluskeskustena ja horisontaaltöötluskeskustena, kus peamine erinevus seisneb masina spindli orientatsioonis.
Vertikaalne töötlemiskeskus on veski, milles spindli telg on Z-telje suunas joondatud. Neid vertikaalseid masinaid saab jagada kahte tüüpi:
■ Alusveskid, milles spindel liigub paralleelselt oma teljega, samal ajal kui laud liigub spindli teljega risti
■ Torni veskid, kus spindel on paigal ja laud liigutatakse nii, et see oleks lõikamise ajal alati spindli teljega risti ja paralleelne
Horisontaalses töötluskeskuses on veski spindli telg joondatud Y-telje suunas. Horisontaalne struktuur tähendab, et need veskid võtavad masinatöökoja põrandal rohkem ruumi; need on ka üldiselt raskemad ja võimsamad kui vertikaalsed masinad.
Sageli kasutatakse horisontaalset veskit, kui on vaja paremat pinnaviimistlust; seda seetõttu, et spindli suund tähendab, et lõikelaastud kukuvad loomulikult ära ja on kergesti eemaldatavad. (Täiendava eelisena aitab tõhus kiibieemaldus pikendada tööriista eluiga.)
Üldiselt on vertikaalsed töötluskeskused rohkem levinud, kuna need võivad olla sama võimsad kui horisontaalsed töötluskeskused ja saavad hakkama väga väikeste osadega. Lisaks on vertikaalsetel keskustel väiksem jalajälg kui horisontaalsetel töötlemiskeskustel.
Mitmeteljelised CNC-freesid
Täpsed CNC -freesikeskused on saadaval mitme teljega. Kolmeteljeline veski kasutab X, Y ja Z telge mitmesugusteks töödeks. 4-teljelise freesiga saab masinat pöörata vertikaalsel ja horisontaalteljel ning liigutada toorikut, et võimaldada pidevat töötlemist.
5-teljelisel veskil on kolm traditsioonilist telge ja kaks täiendavat pöörlemistelge, mis võimaldavad toorikut pöörata, kui spindlipea selle ümber liigub. See võimaldab töödelda tooriku viit külge ilma toorikut eemaldamata ja masinat lähtestamata.
CNC treipingid
Treipingil - mida nimetatakse ka pöördekeskuseks - on üks või mitu spindlit ning X- ja Z -teljed. Masinat kasutatakse tooriku pööramiseks oma teljel erinevate lõikamis- ja vormimistoimingute tegemiseks, rakendades toorikule laias valikus tööriistu.
CNC -treipingid, mida nimetatakse ka pingetööriistade treipinkideks, sobivad ideaalselt sümmeetriliste silindriliste või sfääriliste osade loomiseks. Nagu CNC -tehased, saavad ka CNC -treipingid hakkama väiksemate toimingutega, näiteks prototüüpimisega, kuid neid saab seadistada ka suure korratavuse jaoks, toetades suuremahulist tootmist.
CNC-treipinke saab seadistada ka suhteliselt käed-vabad tootmiseks, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt autotööstuses, elektroonikas, lennunduses, robootikas ja meditsiiniseadmetes.
Kuidas CNC treipink töötab
CNC -treipingi korral laaditakse treipingi spindli padrunisse tühi varumaterjal. See padrun hoiab toorikut spindli pöörlemise ajal paigal. Kui spindel saavutab vajaliku kiiruse, viiakse statsionaarne lõikeriist materjaliga eemaldamiseks ja õige geomeetria saavutamiseks toorikuga kokku.
CNC -treipink võib teha mitmeid toiminguid, nagu puurimine, keermestamine, puurimine, treimine, pööramine ja koonuspööramine. Erinevad toimingud nõuavad tööriista vahetamist ning võivad suurendada kulusid ja seadistamisaega.
Kui kõik vajalikud töötlemistoimingud on lõpule viidud, lõigatakse detail vajadusel laost välja edasiseks töötlemiseks. Seejärel on CNC -treipink valmis toimingut kordama, tavaliselt on nende vahel vaja vähe seadistusaega või üldse mitte.
CNC -treipingid mahutavad ka mitmesuguseid automaatseid varda etteandjaid, mis vähendavad tooraine käsitsi käsitsemist ja pakuvad järgmisi eeliseid:
■ Vähendage masina käitajalt nõutavat aega ja vaeva
■ Toetage varre, et vähendada vibratsiooni, mis võib negatiivselt mõjutada täpsust
■ Laske tööpingil töötada optimaalsel spindli pöörlemiskiirusel
■ Minimeerige üleminekuajad
■ Vähendage materjali raiskamist
CNC treipingi tüübid
Treipinguid on palju erinevaid, kuid kõige levinumad on 2-teljelised CNC-treipingid ja Hiina-tüüpi automaatsed treipingid.
Enamik CNC Hiina treipinke kasutab ühte või kahte peamist spindlit pluss üks või kaks tagumist (või sekundaarset) spindlit, mille eest vastutab pöörlev ülekanne. Peavõll teostab esmase töötlemise juhtpuksi abil.
Lisaks on mõned Hiina stiilis treipingid varustatud teise tööriistapeaga, mis töötab CNC-freesina.
CNC Hiina-tüüpi automaatse treipingi abil juhitakse varumaterjal läbi libiseva pea spindli juhtpuksi. See võimaldab tööriistal materjali lõigata lähemale materjali toetuskohale, muutes Hiina masina eriti kasulikuks pikkade, peenikeste pööratud osade ja mikrotöötluse jaoks.
Mitmeteljelised CNC treimiskeskused ja Hiina-tüüpi treipingid suudavad ühe masina abil teha mitmeid töötlemistoiminguid. See muudab need kulutõhusaks võimaluseks keeruliste geomeetriate jaoks, mis muidu vajaksid mitut masinat või tööriista vahetamist, kasutades selliseid seadmeid nagu traditsiooniline CNC-frees.