Prelucrarea de precizie este un proces de îndepărtare a materialului dintr -o piesă de lucru în timpul organizării finisajelor de toleranță strânsă. Mașina de precizie are multe tipuri, inclusiv freza, transformarea și prelucrarea cu descărcare electrică. Astăzi, o mașină de precizie este controlată în general folosind controale numerice ale computerului (CNC).
Aproape toate produsele metalice folosesc prelucrare de precizie, la fel ca multe alte materiale, cum ar fi plastic și lemn. Aceste mașini sunt operate de mașiniști specializați și instruiți. Pentru ca instrumentul de tăiere să -și facă treaba, acesta trebuie mutat în indicații specificate pentru a face tăierea corectă. Această mișcare primară se numește „viteza de tăiere”. Piesa de lucru poate fi, de asemenea, mișcată, cunoscută sub numele de mișcarea secundară a „feedului”. Împreună, aceste mișcări și claritatea instrumentului de tăiere permit să funcționeze mașina de precizie.
Prelucrarea de precizie a calității necesită capacitatea de a urma planuri extrem de specifice realizate de programe CAD (proiectare asistată de computer) sau CAM (fabricație asistată de computer) precum AutoCAD și Turbocad. Software-ul poate ajuta la producerea diagramelor complexe, tridimensionale sau a contururilor necesare pentru a produce un instrument, o mașină sau un obiect. Aceste planuri trebuie respectate cu un detaliu deosebit pentru a se asigura că un produs își păstrează integritatea. În timp ce majoritatea companiilor de prelucrare de precizie lucrează cu o formă de programe CAD/CAM, ele funcționează des cu schițe desenate manual în fazele inițiale ale unui design.
Prelucrarea de precizie este utilizată pe o serie de materiale, inclusiv oțel, bronz, grafit, sticlă și materiale plastice pentru a numi câteva. În funcție de dimensiunea proiectului și de materialele care vor fi utilizate, vor fi utilizate diverse instrumente de prelucrare cu precizie. Se poate folosi orice combinație de strunguri, mașini de frezare, prese de foraj, ferăstrău și măcinătoare și chiar robotică de mare viteză. Industria aerospațială poate folosi prelucrări de viteză ridicată, în timp ce o industrie de fabricare a uneltelor din lemn ar putea folosi procese de gravură și de frezare foto-chimică. Îndepărtarea unei alergări, sau o cantitate specifică a oricărui articol anume, poate număra în mii sau poate fi doar câteva. Prelucrarea de precizie necesită adesea programarea dispozitivelor CNC, ceea ce înseamnă că sunt controlate numeric pe computer. Dispozitivul CNC permite ca dimensiuni exacte să fie urmate pe parcursul rulării unui produs.
Frezarea este procesul de prelucrare a utilizării tăieturilor rotative pentru a îndepărta materialul dintr -o piesă de lucru avansând (sau hrănind) tăietorul într -o anumită direcție. Tăietorul poate fi, de asemenea, ținut într -un unghi în raport cu axa instrumentului. Frezarea acoperă o mare varietate de operații și mașini diferite, pe solzi de la piese individuale mici până la operațiuni mari, grele, de frezare a bandelor. Este unul dintre cele mai utilizate procese pentru prelucrarea pieselor personalizate pentru a toleranțe precise.
Frezarea se poate face cu o gamă largă de mașini -unelte. Clasa originală de mașini -unelte pentru frezare a fost mașina de frezat (adesea numită moară). După apariția controlului numeric al computerului (CNC), mașinile de frezare au evoluat în centre de prelucrare: mașini de frezare augmentate de schimbători de scule automate, reviste de scule sau caruselele, capacitatea CNC, sisteme de lichid de răcire și carcase. Centrele de frezare sunt în general clasificate ca centre de prelucrare verticală (VMC) sau centre de prelucrare orizontală (HMC).
Integrarea frezării în medii de cotitură și invers, a început cu unelte live pentru strunguri și utilizarea ocazională a fabricilor pentru operațiunile de transformare. Aceasta a dus la o nouă clasă de mașini-unelte, mașini multitasking (MTMS), care sunt construite în mod special pentru a facilita freza și transformarea în același plic de lucru.
Pentru ingineri de proiectare, echipe de cercetare și dezvoltare și producători care depind de aprovizionarea pieselor, prelucrarea CNC de precizie permite crearea de piese complexe fără prelucrare suplimentară. De fapt, prelucrarea CNC de precizie face adesea posibilă realizarea pieselor finite pe o singură mașină.
Procesul de prelucrare elimină materialul și folosește o gamă largă de instrumente de tăiere pentru a crea designul final și adesea extrem de complex al unei părți. Nivelul de precizie este îmbunătățit prin utilizarea controlului numeric al computerului (CNC), care este utilizat pentru a automatiza controlul instrumentelor de prelucrare.
Rolul „CNC” în prelucrarea de precizie
Folosind instrucțiuni de programare codificate, prelucrarea CNC de precizie permite tăierea și modelarea unei piese de lucru la specificații fără intervenție manuală de către un operator de mașini.
Luând un model de design asistat de computer (CAD) furnizat de un client, un mașinist expert folosește software de fabricație asistat de computer (CAM) pentru a crea instrucțiunile pentru prelucrarea piesei. Pe baza modelului CAD, software -ul determină ce căi de instrumente sunt necesare și generează codul de programare care spune mașinii:
■ Care sunt RPM -urile și ratele de alimentare corecte
■ Când și unde să mutați instrumentul și/sau piesa de lucru
■ Cât de adânc de tăiat
■ Când se aplică lichid de răcire
■ Orice alți factori legați de viteză, viteză de alimentare și coordonare
Un controler CNC folosește apoi codul de programare pentru a controla, automatiza și monitoriza mișcările mașinii.
Astăzi, CNC este o caracteristică încorporată a unei game largi de echipamente, de la strunguri, mori și routere până la edm (prelucrare de descărcare electrică), laser și mașini de tăiere cu plasmă. Pe lângă automatizarea procesului de prelucrare și îmbunătățirea preciziei, CNC elimină sarcinile manuale și eliberează mașiniștii pentru a supraveghea mai multe mașini care funcționează în același timp.
În plus, odată ce o cale de instrumente a fost proiectată și este programată o mașină, poate rula o parte de fiecare dată. Aceasta oferă un nivel ridicat de precizie și repetabilitate, ceea ce la rândul său face ca procesul să fie extrem de eficient și scalabil.
Materiale care sunt prelucrate
Unele metale care sunt prelucrate în mod obișnuit includ aluminiu, alamă, bronz, cupru, oțel, titan și zinc. În plus, lemnul, spuma, fibra de sticlă și materialele plastice, cum ar fi polipropilena pot fi, de asemenea, prelucrate.
De fapt, aproape orice material poate fi utilizat cu prelucrarea CNC de precizie - desigur, în funcție de aplicație și de cerințele acesteia.
Câteva avantaje ale prelucrării CNC de precizie
Pentru multe dintre piesele mici și componentele care sunt utilizate într -o gamă largă de produse fabricate, prelucrarea CNC de precizie este adesea metoda de fabricație la alegere.
Așa cum este valabil și pentru toate metodele de tăiere și prelucrare, diferite materiale se comportă diferit, iar dimensiunea și forma unei componente au, de asemenea, un impact mare asupra procesului. Cu toate acestea, în general, procesul de prelucrare de precizie CNC oferă avantaje față de alte metode de prelucrare.
Acest lucru se datorează faptului că prelucrarea CNC este capabilă să livreze:
■ Un grad ridicat de complexitate a părții
■ Toleranțe strânse, de obicei, variind de la ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) la ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ finisaje de suprafață excepțional de netede, inclusiv finisaje personalizate
■ Repetabilitate, chiar și la volume mari
În timp ce un mașinist calificat poate folosi un strung manual pentru a face o parte de calitate în cantități de 10 sau 100, ce se întâmplă când ai nevoie de 1.000 de părți? 10.000 de părți? 100.000 sau un milion de părți?
Cu prelucrarea CNC de precizie, puteți obține scalabilitatea și viteza necesară pentru acest tip de producție cu volum mare. În plus, repetabilitatea ridicată a prelucrării CNC de precizie vă oferă piese care sunt la fel de la început până la sfârșit, indiferent de câte piese produceți.
Există câteva metode foarte specializate de prelucrare a CNC, inclusiv EDM de sârmă (prelucrare cu descărcare electrică), prelucrare aditivă și imprimare laser 3D. De exemplu, Wire EDM folosește materiale conductive -de obicei metale -și descărcări electrice pentru a eroda o piesă de prelucrat în forme complexe.
Cu toate acestea, aici ne vom concentra pe procesele de frezare și transformare - două metode subtractive care sunt disponibile pe scară largă și utilizate frecvent pentru prelucrarea CNC de precizie.
Frezarea vs. întoarcerea
Frezarea este un proces de prelucrare care folosește un instrument de tăiere rotativ, cilindric pentru a îndepărta materialul și a crea forme. Echipamentele de frezare, cunoscute sub numele de moară sau un centru de prelucrare, realizează un univers de geometrii complexe ale pieselor pe unele dintre cele mai mari obiecte prelucrate metal.
O caracteristică importantă a frezării este aceea că piesa de lucru rămâne staționară în timp ce se învârte sculele de tăiere. Cu alte cuvinte, pe o moară, instrumentul de tăiere rotativă se deplasează în jurul piesei, care rămâne fixat pe loc pe un pat.
Turnarea este procesul de tăiere sau modelare a unei piese de lucru pe echipamente numite strung. În mod obișnuit, strungurile se învârte piesa de lucru pe o axă verticală sau orizontală, în timp ce un instrument de tăiere fix (care poate sau nu se învârte) se deplasează de -a lungul axei programate.
Instrumentul nu poate merge fizic în jurul piesei. Materialul se rotește, permițând instrumentului să efectueze operațiunile programate. (Există un subset de strunguri în care instrumentele se învârt în jurul unui fir alimentat cu bobină, totuși, care nu este acoperit aici.)
La întoarcere, spre deosebire de frezare, piesa de lucru se învârte. Stocul de parte se pornește pe fusul strungului, iar instrumentul de tăiere este pus în contact cu piesa de lucru.
Prelucrare manuală vs.
În timp ce atât fabricile, cât și strungurile sunt disponibile în modele manuale, mașinile CNC sunt mai potrivite în scopul fabricării pieselor mici - oferind scalabilitate și repetabilitate pentru aplicații care necesită producție de volum mare de piese de toleranță strânse.
Pe lângă oferirea unor mașini simple cu 2 axe în care instrumentul se deplasează în axele X și Z, echipamentele CNC de precizie includ modele cu mai multe axe în care se poate muta și piesa de lucru. Acest lucru este în contrast cu un strung în care piesa de lucru este limitată la învârtire, iar instrumentele se vor deplasa pentru a crea geometria dorită.
Aceste configurații cu mai multe axe permit producerea de geometrii mai complexe într-o singură operație, fără a necesita lucrări suplimentare ale operatorului de mașini. Acest lucru nu numai că facilitează producerea pieselor complexe, dar reduce sau elimină șansa erorii de operator.
În plus, utilizarea lichidului de răcire de înaltă presiune cu prelucrare CNC de precizie asigură că jetoanele nu intră în lucrări, chiar și atunci când se utilizează o mașină cu un ax orientat vertical.
CNC Mills
Diferite mașini de frezare variază în ceea ce privește dimensiunile, configurațiile axelor, ratele de alimentare, viteza de tăiere, direcția de alimentare a frezării și alte caracteristici.
Cu toate acestea, în general, fabricile CNC folosesc toate un ax rotativ pentru a tăia materialul nedorit. Sunt folosite pentru a tăia metale dure, cum ar fi oțelul și titanul, dar pot fi utilizate și cu materiale precum plastic și aluminiu.
Fabricile CNC sunt construite pentru repetabilitate și pot fi utilizate pentru orice, de la prototipare până la producția de volum mare. Fabricile CNC de înaltă precizie sunt adesea utilizate pentru lucrări de toleranță strânsă, cum ar fi matrițele fine și matrițele fine.
În timp ce frezarea CNC poate oferi o schimbare rapidă, finisajul mărit creează piese cu semne de scule vizibile. De asemenea, poate produce piese cu unele margini ascuțite și burrs, astfel încât pot fi necesare procese suplimentare dacă marginile și burrele sunt inacceptabile pentru aceste caracteristici.
Desigur, instrumentele de debutare programate în secvență vor deburea, deși de obicei obținând 90% din cerința finalizată cel mult, lăsând unele caracteristici pentru finisarea finală a mâinilor.
În ceea ce privește finisarea suprafeței, există instrumente care vor produce nu numai un finisaj acceptabil de suprafață, ci și un finisaj asemănător cu oglindă pe porțiuni ale produsului de lucru.
Tipuri de fabrici CNC
Cele două tipuri de bază de mașini de frezare sunt cunoscute sub numele de centre de prelucrare verticală și centre de prelucrare orizontală, unde diferența principală este în orientarea axului de mașină.
Un centru de prelucrare verticală este o moară în care axa fusului este aliniată într-o direcție a axei Z. Aceste mașini verticale pot fi împărțite în continuare în două tipuri:
■ fabrici de pat, în care fusul se mișcă paralel cu propria axă în timp ce masa se deplasează perpendicular pe axa axului
■ Fabricile de turelă, în care fusul este staționar și masa este mișcată astfel încât să fie întotdeauna perpendicular și paralel cu axa fusului în timpul operației de tăiere
Într-un centru de prelucrare orizontală, axa fusului morii este aliniată într-o direcție a axei y. Structura orizontală înseamnă că aceste mori tind să ocupe mai mult spațiu pe podeaua magazinului de mașini; De asemenea, sunt în general mai grele în greutate și mai puternice decât mașinile verticale.
O moară orizontală este adesea folosită atunci când este necesară o finisare mai bună a suprafeței; Acest lucru se datorează faptului că orientarea fusului înseamnă că jetoanele de tăiere cad în mod natural și sunt îndepărtate cu ușurință. (Ca beneficiu suplimentar, eliminarea eficientă a cipurilor ajută la creșterea duratei de viață a sculei.)
În general, centrele de prelucrare verticală sunt mai răspândite, deoarece pot fi la fel de puternice ca centrele de prelucrare orizontală și pot gestiona piese foarte mici. În plus, centrele verticale au o amprentă mai mică decât centrele de prelucrare orizontală.
Mills CNC cu mai multe axe
Centrele de fabrică CNC de precizie sunt disponibile cu mai multe axe. O moară cu 3 axe folosește axele X, Y și Z pentru o mare varietate de lucrări. Cu o moară cu 4 axe, mașina se poate roti pe o axă verticală și orizontală și poate muta piesa de prelucrat pentru a permite prelucrarea mai continuă.
O moară cu 5 axe are trei axe tradiționale și două axe rotative suplimentare, permițând rotirea piesei de prelucrat pe măsură ce capul fusului se mișcă în jurul său. Acest lucru permite prelucrarea a cinci părți ale unei piese de prelucrare fără a îndepărta piesa de prelucrat și a reseta mașina.
Strunguri CNC
Un strung - numit și un centru de întoarcere - are unul sau mai multe fusuri și axe x și z. Mașina este folosită pentru a roti o piesă de lucru pe axa sa pentru a efectua diverse operații de tăiere și modelare, aplicând o gamă largă de instrumente pe piesa de lucru.
Strungile CNC, care se mai numește de asemenea strunguri de instrumente de acțiune live, sunt ideale pentru crearea de părți simetrice cilindrice sau sferice. Ca și fabricile CNC, strungurile CNC pot gestiona operațiuni mai mici, cum ar fi prototiparea, dar pot fi de asemenea configurate pentru o repetabilitate ridicată, susținând producția de volum mare.
Strângerile CNC pot fi, de asemenea, configurate pentru o producție relativ mâini libere, ceea ce le face utilizate pe scară largă în industria auto, electronică, aerospațială, robotică și dispozitive medicale.
Cum funcționează un strung CNC
Cu un strung CNC, o bară goală de material stoc este încărcată în mandrina fusului strungului. Acest much a ținut piesa de prelucrat în timp ce fusul se rotește. Când fusul atinge viteza necesară, un instrument de tăiere staționar este pus în contact cu piesa de prelucrat pentru a îndepărta materialul și a obține geometria corectă.
Un strung CNC poate efectua o serie de operații, cum ar fi foraj, filetare, plictisire, reamintire, orientare și rotire conică. Diferite operațiuni necesită modificări ale instrumentelor și pot crește timpul și timpul de configurare.
Când toate operațiunile de prelucrare necesare sunt finalizate, partea este tăiată din stoc pentru procesare ulterioară, dacă este necesar. Satrul CNC este apoi gata să repete operația, cu un timp de configurare suplimentar sau deloc necesar de obicei necesar între ele.
Strungile CNC pot găzdui, de asemenea, o varietate de alimentatoare automate de bare, care reduc cantitatea de manipulare manuală a materiilor prime și oferă avantaje, cum ar fi următoarele:
■ Reduceți timpul și efortul necesar operatorului de mașini
■ Susțineți barul pentru a reduce vibrațiile care pot afecta negativ precizia
■ Permiteți mașinii -unelte să funcționeze la viteze optime ale fusului
■ Minimizați timpii de schimbare
■ Reduceți deșeurile de materiale
Tipuri de strunguri CNC
Există o serie de tipuri diferite de strunguri, dar cele mai frecvente sunt strungurile CNC cu 2 axe și strungurile automate în stil China.
Majoritatea strungurilor CNC China folosesc unul sau două fusuri principale, plus unul sau două fusuri din spate (sau secundare), cu transfer rotativ responsabil pentru primul. Fusul principal efectuează operația de prelucrare primară, cu ajutorul unei bucșoare de ghidare.
În plus, unele strunguri în stil China sunt echipate cu un al doilea cap de instrument care funcționează ca o moară CNC.
Cu un strung automat în stil CNC China, materialul stoc este alimentat printr-un fus de cap glisant într-o bucșă de ghidare. Acest lucru permite instrumentului să taie materialul mai aproape de punctul în care materialul este susținut, ceea ce face ca mașina din China să fie deosebit de benefică pentru piese lungi și zvelte și pentru micromachinare.
Centrele de cotitură CNC cu mai multe axe și strungurile în stil China pot realiza mai multe operații de prelucrare folosind o singură mașină. Acest lucru le face o opțiune rentabilă pentru geometrii complexe care altfel ar necesita mai multe mașini sau modificări de scule folosind echipamente, cum ar fi o fabrică tradițională CNC.