Прецизната обработка е процес за отстраняване на материал от детайл по време на задържане на облицовки от близък толеранс. Прецизната машина има много видове, включително мелене, завъртане и обработка на електрическа разряда. Днес прецизната машина се контролира с помощта на компютърни числени контроли (CNC).
Почти всички метални продукти използват прецизна обработка, както и много други материали като пластмаса и дърво. Тези машини се управляват от специализирани и обучени машинисти. За да може инструментът за рязане да си свърши работата, той трябва да бъде преместен в посочени посоки, за да направи правилното рязане. Това основно движение се нарича "скорост на рязане". Работата също може да бъде преместена, известна като вторичното движение на „фураж“. Заедно тези движения и остротата на режещия инструмент позволяват да работи прецизната машина.
Прецизната обработка на качеството изисква възможността за следване на изключително специфични чертежи, направени от CAD (компютърно подпомаган дизайн) или CAM (компютърно производство) програми като AutoCAD и TurboCAD. Софтуерът може да помогне за производството на сложните, 3-измерени диаграми или очертания, необходими за производите на инструмент, машина или обект. Тези чертежи трябва да се спазват с много подробности, за да се гарантира, че даден продукт запазва целостта си. Докато повечето прецизни компании за обработка работят с някаква форма на CAD/CAM програми, те все още работят често с ръчно изтеглени скици в първоначалните фази на дизайна.
Прецизната обработка се използва върху редица материали, включително стомана, бронз, графит, стъкло и пластмаса, за да назовем няколко. В зависимост от размера на проекта и материалите, които ще се използват, ще се използват различни инструменти за прецизна обработка. Всяка комбинация от стругове, фрезови машини, свредло, триони и шлифовъчни машини и дори високоскоростна роботика. Аерокосмическата индустрия може да използва обработка с висока скорост, докато индустрията за създаване на инструменти за дърво може да използва процеси на фотохимично офорт и фрезоване. Избиването от бягане или конкретно количество от всеки конкретен елемент може да наброява в хилядите или да бъде само няколко. Прецизната обработка често изисква програмирането на CNC устройства, което означава, че те са компютърно числено контролирани. Устройството CNC позволява да се следват точни размери през целия цикъл на продукт.
Смилането е процесът на обработка на използването на въртящи се резачки за премахване на материал от детайла чрез напредване (или захранване) на резачката в детайла в определена посока. Резачката може да се държи и под ъгъл спрямо оста на инструмента. Фрезирането обхваща голямо разнообразие от различни операции и машини, на люспи от малки отделни части до големи, тежкотоварни операции за смилане на банди. Той е един от най -често използваните процеси за обработка на персонализирани части за прецизни допустими отклонения.
Смилането може да се извърши с широк спектър от машинни инструменти. Оригиналният клас на машинните инструменти за фрезоване беше фрезовата машина (често наричана мелница). След появата на компютърно числено управление (CNC), машините за смилане се превърнаха в обработващи центрове: фрезови машини, допълнени от автоматични смяна на инструменти, списания с инструменти или въртележи, способности на ЦПУ, системи за охлаждаща течност и заграждения. Центровете за смилане обикновено се класифицират като вертикални обработващи центрове (VMCs) или хоризонтални обработващи центрове (HMC).
Интеграцията на фрезоването в превръщаща среда и обратно, започна с инструменти на живо за стругове и случайно използване на мелници за операции на обръщане. Това доведе до нов клас машинни инструменти, многозадачни машини (MTMS), които са изградени целенасочени за улесняване на фрезоването и завъртане в рамките на една и съща работна обвивка.
За дизайнерски инженери, екипи за научноизследователска и развойна дейност и производители, които зависят от частично извличане, прецизната обработка на ЦПУ позволява създаването на сложни части без допълнителна обработка. Всъщност прецизната обработка на ЦПУ често дава възможност на готовите части да бъдат направени на една машина.
Процесът на обработка премахва материал и използва широк спектър от режещи инструменти, за да създаде окончателния и често изключително сложен дизайн на част. Нивото на прецизност се подобрява чрез използването на компютърно числено управление (CNC), което се използва за автоматизиране на контрола на инструментите за обработка.
Ролята на "ЦНК" в прецизната обработка
Използвайки кодирани инструкции за програмиране, прецизната обработка на CNC позволява да се изрязва и оформя детайла на спецификации без ръчна намеса от оператор на машини.
Приемайки компютърно подпомогнат дизайн (CAD) модел, предоставен от клиент, експертният машинист използва компютърно подпомагания софтуер за производство (CAM), за да създаде инструкциите за обработка на частта. Въз основа на CAD модела софтуерът определя какви пътища на инструмента са необходими и генерира кода за програмиране, който казва на машината:
■ Какви са правилните RPM и скоростта на подаване
■ Кога и къде да преместите инструмента и/или детайл
■ Колко дълбоко да се реже
■ Кога да нанесете охлаждащата течност
■ Всички други фактори, свързани със скоростта, скоростта на подаване и координацията
След това CNC контролер използва кода за програмиране, за да контролира, автоматизира и наблюдава движенията на машината.
Днес CNC е вградена характеристика на широк спектър от оборудване, от стругове, мелници и маршрутизатори до тел EDM (електрическа обработка на разряда), лазерни и плазмени машини за рязане. В допълнение към автоматизирането на процеса на обработка и подобряване на прецизността, CNC елиминира ръчните задачи и освобождава машините, за да наблюдава едновременно множество машини, работещи.
Освен това, след като е проектиран път на инструмента и се програмира машина, той може да стартира част от всякакъв брой пъти. Това осигурява високо ниво на прецизност и повторяемост, което от своя страна прави процеса изключително ефективен и мащабируем.
Материали, които са обработени
Някои метали, които обикновено се обработват, включват алуминий, месинг, бронз, мед, стомана, титан и цинк. В допълнение, може да се обработи и дърво, пяна, фибростъкло и пластмаси като полипропилен.
Всъщност почти всеки материал може да се използва с прецизна обработка на ЦПУ - разбира се, в зависимост от приложението и нейните изисквания.
Някои предимства на прецизната обработка на ЦПУ
За много от малките части и компоненти, които се използват в широк спектър от произведени продукти, прецизната обработка на ЦПУ често е методът на избора на производство.
Както е вярно за почти всички методи за рязане и обработка, различните материали се държат по различен начин, а размерът и формата на компонента също имат голямо влияние върху процеса. Въпреки това, като цяло процесът на прецизна обработка на ЦПУ предлага предимства пред други методи за обработка.
Това е така, защото обработката на ЦПУ е в състояние да достави:
■ Висока степен на сложност на части
■ Стегнати отклонения, обикновено вариращи от ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) до ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Изключително гладки повърхностни облицовки, включително персонализирани покрития
■ Повторяемост, дори при големи обеми
Докато квалифицираният машинист може да използва ръчен струг, за да направи качествена част в количества от 10 или 100, какво се случва, когато имате нужда от 1000 части? 10 000 части? 100 000 или милион части?
С прецизна обработка на ЦПУ можете да получите мащабируемостта и скоростта, необходима за този тип производство с голям обем. В допълнение, високата повторяемост на прецизната обработка на ЦПУ ви дава части, които са еднакви от началото до края, без значение колко части произвеждате.
Има някои много специализирани методи за обработка на ЦПУ, включително Wire EDM (електрическа обработка на разряда), добавка на обработка и 3D лазерен печат. Например, Wire EDM използва проводими материали -обикновено метали -и електрически изхвърляния, за да ерозират детайл в сложни форми.
Тук обаче ще се съсредоточим върху процесите на смилане и завъртане - два изваждащи метода, които са широко достъпни и често се използват за прецизна обработка на ЦПУ.
Смилане срещу завъртане
Смилането е процес на обработка, който използва въртящ се, цилиндричен режещ инструмент за премахване на материала и създаване на форми. Оборудването на мелницата, известно като мелница или обработващ център, осъществява вселена от сложни геометрии на част върху някои от най -големите обекти, обработени метал.
Важна характеристика на смилането е, че детайлът остава неподвижен, докато режещият инструмент се върти. С други думи, на мелница въртящият се инструмент за рязане се движи около детайла, който остава фиксиран на място на легло.
Обръщането е процесът на рязане или оформяне на детайл върху оборудване, наречено струг. Обикновено стругът върти детайла върху вертикална или хоризонтална ос, докато фиксиран инструмент за рязане (който може или не може да се върти) се движи по програмираната ос.
Инструментът не може физически да обикаля частта. Материалът се върти, което позволява на инструмента да извършва програмираните операции. (Има подмножество от стругове, в които инструментите се въртят около тел, хранена с макара, но това не е покрито тук.)
В обръщане, за разлика от фрезоването, детайлът се завърта. Запасът на частта се включва в шпиндела на струга и инструментът за рязане се въвежда в контакт с детайла.
Ръководство срещу CNC обработка
Въпреки че и мелниците, и струговете се предлагат в ръчните модели, машините за ЦПУ са по -подходящи за целите на производството на малки части - предлагайки мащабируемост и повторяемост за приложения, изискващи производство на голям обем на части с тесен толеранс.
В допълнение към предлагането на прости 2-осе машини, в които инструментът се движи в осите X и Z, прецизното оборудване на ЦПУ включва модели с многооси, в които детайлът също може да се движи. Това е в контраст с струг, при който детайлът е ограничен до въртене и инструментите ще се преместят, за да създадат желаната геометрия.
Тези конфигурации с многооси позволяват производството на по-сложни геометрии в една операция, без да се изискват допълнителна работа от оператора на машината. Това не само улеснява производството на сложни части, но също така намалява или елиминира вероятността от грешка в оператора.
В допълнение, използването на охлаждаща течност с високо налягане с прецизна обработка на ЦПУ, гарантира, че чиповете не влизат в работата, дори когато се използват машина с вертикално ориентиран шпиндел.
CNC Mills
Различните машини за смилане варират в техните размери, конфигурации на ос, скорост на подаване, скорост на рязане, посока на захранване и други характеристики.
Въпреки това, като цяло, CNC Mills използват въртящ се вретено, за да отрежат нежелания материал. Те се използват за рязане на твърди метали като стомана и титан, но могат да се използват и с материали като пластмаса и алуминий.
CNC мелниците са изградени за повторяемост и могат да се използват за всичко - от прототипиране до производство с голям обем. Прецизните мелници от висок клас често се използват за работа с плътна толерантност, като например мелене на фини матрици и форми.
Докато фрезоването на CNC може да осигури бърз обрат, довършителното завършване създава части с видими марки инструменти. Той може също да произвежда части с някои остри ръбове и бури, така че могат да се изискват допълнителни процеси, ако ръбовете и бурите са неприемливи за тези характеристики.
Разбира се, инструментите за дебариране, програмирани в последователността, ще се дебнат, въпреки че обикновено постигат 90% от готовото изискване, което най -много оставя някои функции за финална ръка.
Що се отнася до повърхностното покритие, има инструменти, които ще произведат не само приемливо повърхностно покритие, но и огледално покритие на части от работния продукт.
Видове мелници с ЦПУ
Двата основни типа машини за смилане са известни като вертикални центрове за обработка и хоризонтални обработващи центрове, където основната разлика е в ориентацията на шпиндела на машината.
Вертикален център за обработка е мелница, в която оста на шпиндела е подравнена в посока z-ос. Тези вертикални машини могат да бъдат допълнително разделени на два вида:
■ мелници за легло, в които шпинделът се движи успоредно на собствената си ос, докато масата се движи перпендикулярно на оста на шпиндела
■ мелници за кули, в които шпинделът е неподвижен и таблицата се премества, така че тя винаги е перпендикулярна и успоредна на оста на вретено по време на операцията по рязане
В хоризонтален център за обработка, оста на шпиндела на мелницата е подравнена в посока Y-ос. Хоризонталната структура означава, че тези мелници са склонни да заемат повече място на магазина на машината; Те също са като цяло по -тежки по тегло и по -мощни от вертикалните машини.
Често се използва хоризонтална мелница, когато се изисква по -добро покритие на повърхността; Това е така, защото ориентацията на шпиндела означава, че режещите чипове естествено отпадат и лесно се отстраняват. (Като допълнителна полза, ефективното отстраняване на чип помага да се увеличи живота на инструмента.)
По принцип вертикалните центрове за обработка са по -разпространени, тъй като могат да бъдат толкова мощни, колкото хоризонталните центрове за обработка и могат да се справят с много малки части. В допълнение, вертикалните центрове имат по -малък отпечатък от хоризонталните обработващи центрове.
Многоосни CNC мелници
Прецизни центрове за мелница на ЦПУ се предлагат с множество оси. 3-осна мелница използва осите X, Y и Z за голямо разнообразие от работа. С 4-очна мелница машината може да се върти на вертикална и хоризонтална ос и да премести детайла, за да позволи по-непрекъсната обработка.
5-осе мелница има три традиционни оси и две допълнителни въртящи се оси, което позволява да се завърти детайлът, докато главата на шпиндела се движи около нея. Това дава възможност да се обработи пет страни на детайла, без да се премахне детайла и да нулира машината.
CNC стругове
Лък - наричан още център за завъртане - има една или повече шпиндела и оси x и z. Машината се използва за завъртане на детайл върху оста си за извършване на различни операции за рязане и оформяне, прилагайки широк спектър от инструменти към детайла.
Ценцните стругове, които също се наричат стругове за инструменти за действие на живо, са идеални за създаване на симетрични цилиндрични или сферични части. Подобно на CNC Mills, струговете на ЦПУ могат да се справят с по -малки операции като прототипиране, но също така могат да бъдат създадени за висока повторяемост, поддържайки производството на голям обем.
Църковите стругове могат да бъдат създадени и за сравнително свободно производство, което ги прави широко използвани в автомобилната, електрониката, аерокосмическата, роботиката и индустрията на медицински изделия.
Как работи стругът на ЦНК
С струга на ЦПУ се зарежда празен бар от запасен материал в патронника на шпиндела на струга. Този патрон държи детайла на място, докато шпинделът се върти. Когато шпинделът достигне необходимата скорост, стационарен инструмент за рязане се въвежда в контакт с детайла за премахване на материала и постигане на правилната геометрия.
Цир от ЦПУ може да извърши редица операции, като пробиване, резба, скучно, пренасочване, обърнат и конус завъртане. Различните операции изискват промени в инструмента и могат да увеличат времето за разходи и настройка.
Когато всички необходими операции за обработка приключат, частта се отрязва от запаса за по -нататъшна обработка, ако е необходимо. След това стругът на ЦПУ е готов да повтори операцията, без малко или никакво допълнително време за настройка обикновено се изисква между тях.
Цените на CNC също могат да поберем различни автоматични захранващи бар, които намаляват количеството ръчна обработка на суровини и осигуряват предимства като следното:
■ Намалете времето и усилията, необходими на оператора на машината
■ Подкрепете Barstock за намаляване на вибрациите, които могат да повлияят негативно на прецизността
■ Позволете на машинния инструмент да работи с оптимални скорости на шпиндела
■ минимизиране на времето за смяна
■ Намалете материалните отпадъци
Видове стругове от ЦПУ
Има редица различни видове стругове, но най-често срещаните са 2-осе CNC стругове и автоматични стругове в стил Китай.
Повечето стругове на CNC China използват едно или две основни вретена плюс един или два гърба (или вторични) вретена, като ротационният трансфер е отговорен за първия. Основният шпиндел извършва основната операция на обработка с помощта на водеща втулка.
В допълнение, някои стругове в стил Китай се предлагат оборудвани с втора глава на инструмента, която работи като мелница с ЦПУ.
С автоматичен струг в стил CNC в стил CNC, материалът се подава през плъзгаща се шпиндела на главата в водеща втулка. Това позволява на инструмента да намали материала по -близо до точката, в която се поддържа материалът, което прави китайската машина особено полезна за дълги, стройни части и за микромашиниране.
Центровете за завой на CNC с много оси и стругове в стил Китай могат да извършат множество операции за обработка с помощта на една машина. Това ги прави рентабилен вариант за сложни геометрии, които иначе биха изисквали множество машини или промени в инструмента, като се използват оборудване като традиционна мелница за ЦПУ.