Прецизна обрада је процес уклањања материјала са радног комада током држања завршних слојева уско толеранције.Прецизна машина има много типова, укључујући глодање, стругање и машинску обраду са електричним пражњењем.Данашња прецизна машина се углавном контролише помоћу компјутерских нумеричких контрола (ЦНЦ).
Готово сви метални производи користе прецизну машинску обраду, као и многи други материјали као што су пластика и дрво.Овим машинама управљају специјализовани и обучени машинисти.Да би алат за сечење обавио свој посао, мора се померати у смеровима који су наведени да би се направио исправан рез.Ово примарно кретање се назива „брзина сечења“.Радни предмет се такође може померати, познато као секундарно кретање "повлачења".Заједно, ови покрети и оштрина алата за сечење омогућавају прецизној машини да ради.
Квалитетна прецизна обрада захтева способност праћења изузетно специфичних нацрта направљених од стране ЦАД (рачунарски подржан дизајн) или ЦАМ (производња помоћу рачунара) програма као што су АутоЦАД и ТурбоЦАД.Софтвер може помоћи у изради сложених, 3-димензионалних дијаграма или обриса потребних за производњу алата, машине или предмета.Ови нацрти се морају поштовати са великим детаљима како би се осигурало да производ задржи свој интегритет.Док већина компанија за прецизну машинску обраду ради са неким обликом ЦАД/ЦАМ програма, оне и даље често раде са ручно нацртаним скицама у почетним фазама дизајна.
Прецизна обрада се користи на бројним материјалима укључујући челик, бронзу, графит, стакло и пластику, да споменемо само неке.У зависности од величине пројекта и материјала који ће се користити, користиће се различити прецизни алати за машинску обраду.Може се користити било која комбинација стругова, глодалица, бушилица, тестера и брусилица, па чак и роботике велике брзине.Ваздухопловна индустрија може да користи машинску обраду великом брзином, док индустрија за израду алата за дрво може користити процесе фотохемијског јеткања и глодања.Избацивање из серије, или одређена количина било које одређене ставке, може се бројати у хиљадама, или бити само неколико.Прецизна обрада често захтева програмирање ЦНЦ уређаја што значи да су компјутерски нумерички контролисани.ЦНЦ уређај омогућава да се прате тачне димензије током целог рада производа.
Глодање је машински процес употребе ротационих глодала за уклањање материјала са радног предмета напредовањем (или убацивањем) резача у радни предмет у одређеном правцу.Резач се такође може држати под углом у односу на осу алата.Глодање покрива широк спектар различитих операција и машина, на скали од малих појединачних делова до великих, тешких операција групног глодања.То је један од најчешће коришћених процеса за машинску обраду прилагођених делова до прецизних толеранција.
Глодање се може обавити са широким спектром машина алатки.Првобитна класа машина алатки за глодање била је машина за глодање (често називана млин).Након појаве компјутерске нумеричке контроле (ЦНЦ), глодалице су еволуирале у обрадне центре: машине за глодање проширене аутоматским мењачима алата, магацинима алата или каруселима, ЦНЦ могућношћу, системима за хлађење и кућиштима.Центри за глодање се генерално класификују као вертикални обрадни центри (ВМЦ) или хоризонтални обрадни центри (ХМЦ).
Интеграција глодања у окружења за стругање, и обрнуто, почела је са активним алатом за стругове и повременом употребом глодала за операције стругања.Ово је довело до нове класе машина алатки, машина за више задатака (МТМ), које су наменски направљене да олакшају глодање и стругање унутар истог радног омотача.
За инжењере дизајна, тимове за истраживање и развој и произвођаче који зависе од извора делова, прецизна ЦНЦ обрада омогућава стварање сложених делова без додатне обраде.У ствари, прецизна ЦНЦ обрада често омогућава да се готови делови праве на једној машини.
Процес машинске обраде уклања материјал и користи широк спектар алата за сечење за креирање коначног и често веома сложеног дизајна дела.Ниво прецизности је побољшан употребом компјутерске нумеричке контроле (ЦНЦ), која се користи за аутоматизацију управљања алатима за обраду.
Улога „ЦНЦ“-а у прецизној обради
Користећи кодирана упутства за програмирање, прецизна ЦНЦ обрада омогућава да се радни комад сече и обликује по спецификацијама без ручне интервенције оператера машине.
Узимајући модел рачунарски потпомогнутог дизајна (ЦАД) који је обезбедио купац, стручни машиниста користи софтвер за производњу помоћу рачунара (ЦАМ) да креира упутства за машинску обраду дела.На основу ЦАД модела, софтвер одређује које су путање алата потребне и генерише програмски код који говори машини:
■ Који су исправни број обртаја и протока
■ Када и где померити алат и/или радни предмет
■ Колико дубоко резати
■ Када применити расхладну течност
■ Било који други фактор који се односи на брзину, брзину кретања и координацију
ЦНЦ контролер затим користи програмски код за контролу, аутоматизацију и праћење кретања машине.
Данас је ЦНЦ уграђена карактеристика широког спектра опреме, од стругова, млинова и рутера до жичаних ЕДМ (машинска обрада са електричним пражњењем), ласерских и плазма машина за сечење.Поред аутоматизације процеса обраде и повећања прецизности, ЦНЦ елиминише ручне задатке и ослобађа машинисте да надгледају више машина које раде у исто време.
Поред тога, када се једном дизајнира путања алата и програмира машина, може покренути део неограничен број пута.Ово обезбеђује висок ниво прецизности и поновљивости, што заузврат чини процес веома исплативим и скалабилним.
Материјали који се машински обрађују
Неки метали који се обично обрађују укључују алуминијум, месинг, бронзу, бакар, челик, титанијум и цинк.Поред тога, дрво, пена, фиберглас и пластика као што је полипропилен такође се могу машински обрађивати.
У ствари, скоро сваки материјал се може користити са прецизном ЦНЦ обрадом — наравно, у зависности од примене и њених захтева.
Неке предности прецизне ЦНЦ обраде
За многе мале делове и компоненте који се користе у широком спектру произведених производа, прецизна ЦНЦ обрада је често метод избора.
Као што је случај са готово свим методама сечења и машинске обраде, различити материјали се понашају различито, а величина и облик компоненте такође имају велики утицај на процес.Међутим, генерално, процес прецизне ЦНЦ обраде нуди предности у односу на друге методе обраде.
То је зато што ЦНЦ обрада може да испоручи:
■ Висок степен сложености дела
■ Уске толеранције, обично у распону од ±0,0002" (±0,00508 мм) до ±0,0005" (±0,0127 мм)
■ Изузетно глатке површине, укључујући завршне обраде по мери
■ Поновљивост, чак и при великим јачинама
Док вешт машиниста може да користи ручни струг да направи квалитетан део у количинама од 10 или 100, шта се дешава када вам треба 1.000 делова?10.000 делова?100.000 или милион делова?
Са прецизном ЦНЦ обрадом, можете добити скалабилност и брзину потребне за ову врсту производње великог обима.Поред тога, висока поновљивост прецизне ЦНЦ обраде даје вам делове који су сви исти од почетка до краја, без обзира на то колико делова производите.
Постоје неке веома специјализоване методе ЦНЦ обраде, укључујући жичану ЕДМ (електричну обраду), адитивну машинску обраду и 3Д ласерско штампање.На пример, жичани ЕДМ користи проводне материјале — обично метале — и електрична пражњења да би еродирао радни предмет у замршене облике.
Међутим, овде ћемо се фокусирати на процесе глодања и стругања — две субтрактивне методе које су широко доступне и често се користе за прецизну ЦНЦ обраду.
Глодање против стругања
Глодање је процес обраде који користи ротирајући, цилиндрични алат за сечење за уклањање материјала и креирање облика.Опрема за глодање, позната као млин или обрадни центар, остварује универзум сложених геометрија делова на неким од највећих предмета обрађених металом.
Важна карактеристика глодања је да радни предмет остаје непомичан док се резни алат окреће.Другим речима, на млину, ротирајући алат за сечење се креће око радног предмета, који остаје фиксиран на свом месту.
Токарење је процес сечења или обликовања радног предмета на опреми која се зове струг.Типично, струг окреће радни предмет на вертикалној или хоризонталној оси док се фиксни алат за сечење (који може, а не мора да се окреће) креће дуж програмиране осе.
Алат не може физички да обиђе део.Материјал се ротира, омогућавајући алату да изврши програмиране операције.(Постоји подскуп стругова у којима се алати окрећу око жице са калемом, међутим, то овде није покривено.)
У окретању, за разлику од глодања, радни предмет се окреће.Залиха делова се окреће на вретену струга и резни алат се доводи у контакт са радним предметом.
Ручна вс. ЦНЦ обрада
Док су и глодалице и стругови доступни у ручним моделима, ЦНЦ машине су прикладније за потребе производње малих делова — нудећи скалабилност и поновљивост за апликације које захтевају производњу великих количина делова са уском толеранцијом.
Поред понуде једноставних 2-осних машина у којима се алат креће по Кс и З оси, прецизна ЦНЦ опрема укључује моделе са више оса у којима се радни комад такође може померати.Ово је у супротности са стругом где је радни предмет ограничен на предење и алати ће се померати да би створили жељену геометрију.
Ове конфигурације са више оса омогућавају производњу сложенијих геометрија у једној операцији, без потребе за додатним радом оператера машине.Ово не само да олакшава производњу сложених делова, већ и смањује или елиминише могућност грешке оператера.
Поред тога, употреба расхладне течности под високим притиском са прецизном ЦНЦ обрадом обезбеђује да струготине не уђу у рад, чак и када се користи машина са вертикално оријентисаним вретеном.
ЦНЦ глодалице
Различите машине за глодање разликују се по својим величинама, конфигурацијама осовина, брзинама помака, брзини сечења, смеру помака глодања и другим карактеристикама.
Међутим, генерално, сви ЦНЦ глодали користе ротирајуће вретено за одсецање нежељеног материјала.Користе се за сечење тврдих метала као што су челик и титанијум, али се могу користити и за материјале као што су пластика и алуминијум.
ЦНЦ глодалице су направљене за поновљивост и могу се користити за све, од израде прототипа до производње великог обима.Високо прецизне ЦНЦ глодалице се често користе за рад са уском толеранцијом као што је глодање финих калупа и калупа.
Док ЦНЦ глодање може да обезбеди брз обрт, завршно глодање ствара делове са видљивим траговима алата.Такође може произвести делове са оштрим ивицама и избочинама, тако да могу бити потребни додатни процеси ако су ивице и ивице неприхватљиве за те карактеристике.
Наравно, алати за скидање ивица програмирани у секвенци ће уклонити ивице, иако обично постижу највише 90% готових захтева, остављајући неке карактеристике за завршну ручну завршну обраду.
Што се тиче завршне обраде површине, постоје алати који ће произвести не само прихватљиву завршну обраду, већ и завршну обраду као огледало на деловима радног производа.
Врсте ЦНЦ глодала
Две основне врсте глодалица су познате као вертикални обрадни центри и хоризонтални обрадни центри, где је примарна разлика у оријентацији вретена машине.
Вертикални обрадни центар је млин у коме је оса вретена поравната у правцу З-осе.Ове вертикалне машине се даље могу поделити на два типа:
■ Млинови са креветом, код којих се вретено креће паралелно са сопственом осом док се сто креће окомито на осу вретена
■Млинови са куполом, код којих је вретено непомично и сто се помера тако да је увек окомито и паралелно са осом вретена током операције сечења
У хоризонталном обрадном центру, оса вретена млина је поравната у правцу И-осе.Хоризонтална структура значи да ови млинови имају тенденцију да заузму више простора на поду машинске радионице;такође су генерално теже и снажније од вертикалних машина.
Хоризонтални млин се често користи када је потребна боља завршна обрада површине;то је зато што оријентација вретена значи да струготине природно отпадају и лако се уклањају.(Као додатна предност, ефикасно уклањање струготине помаже да се продужи век трајања алата.)
Уопштено говорећи, вертикални обрадни центри су распрострањенији јер могу бити моћни као хоризонтални обрадни центри и могу руковати врло малим деловима.Поред тога, вертикални центри имају мањи отисак од хоризонталних обрадних центара.
Вишеосни ЦНЦ глодали
Прецизни ЦНЦ центри за млевење доступни су са више оса.Млин са 3 осе користи осе Кс, И и З за широк спектар послова.Са 4-осним млином, машина може да се ротира на вертикалној и хоризонталној оси и помера радни предмет како би омогућила континуиранију обраду.
Млин са 5 оса има три традиционалне осе и две додатне ротационе осе, што омогућава да се радни предмет ротира док се глава вретена креће око њега.Ово омогућава да се обради пет страна радног предмета без уклањања радног предмета и ресетовања машине.
ЦНЦ стругови
Струг - који се назива и центар за окретање - има једно или више вретена и Кс и З осе.Машина се користи за ротацију радног предмета око његове осе за обављање различитих операција сечења и обликовања, примењујући широк спектар алата на радни предмет.
ЦНЦ стругови, који се још називају и стругови за алате у живом погону, идеални су за стварање симетричних цилиндричних или сферних делова.Попут ЦНЦ глодала, ЦНЦ стругови могу да обрађују мање операције као што је прототип, али се такође могу подесити за високу поновљивост, подржавајући производњу великог обима.
ЦНЦ стругови се такође могу подесити за производњу без руку, што их чини широко примењеним у индустрији аутомобила, електронике, ваздухопловства, роботике и медицинских уређаја.
Како ради ЦНЦ струг
Са ЦНЦ стругом, празна шипка од основног материјала се убацује у стезну главу вретена струга.Ова стезна глава држи радни предмет на месту док се вретено окреће.Када вретено достигне потребну брзину, стационарни алат за сечење се доводи у контакт са радним предметом да би се уклонио материјал и постигла исправна геометрија.
ЦНЦ струг може да обавља бројне операције, као што су бушење, урезивање навоја, бушење, развртање, облагање и окретање конуса.Различите операције захтевају промене алата и могу повећати трошкове и време подешавања.
Када се заврше све потребне операције машинске обраде, део се исече из залиха за даљу обраду, ако је потребно.ЦНЦ струг је тада спреман да понови операцију, са мало или нимало додатног времена за подешавање које је обично потребно између.
ЦНЦ стругови такође могу да приме разне аутоматске додаваче шипки, који смањују количину ручног руковања сировинама и пружају предности као што су следеће:
■ Смањите време и труд који је потребан руковаоцу машине
■ Подуприте шипку да бисте смањили вибрације које могу негативно утицати на прецизност
■ Дозволите машини да ради при оптималним брзинама вретена
■ Минимизирајте време преласка
■ Смањите материјални отпад
Врсте ЦНЦ стругова
Постоји велики број различитих типова стругова, али најчешћи су 2-осни ЦНЦ стругови и аутоматски стругови у кинеском стилу.
Већина ЦНЦ кинеских стругова користи једно или два главна вретена плус једно или два задња (или секундарна) вретена, при чему је ротациони пренос одговоран за прво.Главно вретено обавља примарну машинску операцију, уз помоћ водеће чауре.
Поред тога, неки стругови у кинеском стилу долазе опремљени другом главом алата која ради као ЦНЦ млин.
Са ЦНЦ аутоматским стругом у кинеском стилу, основни материјал се убацује кроз вретено са клизном главом у водећу чахуру.Ово омогућава алату да сече материјал ближе тачки где је материјал ослоњен, чинећи кинеску машину посебно корисном за дугачке, витке окренуте делове и за микро машинску обраду.
Вишеосни ЦНЦ центри за стругање и стругови у кинеском стилу могу да остваре више операција обраде користећи једну машину.Ово их чини исплативом опцијом за сложене геометрије које би иначе захтевале више машина или промене алата користећи опрему као што је традиционални ЦНЦ млин.