Presisiebewerking is 'n proses om materiaal van 'n werkstuk te verwyder tydens afwerkings met 'n noue verdraagsaamheid. Die presisie -masjien het baie soorte, insluitend frees, draai en bewerking van elektriese ontlading. 'N Presisie -masjien word vandag oor die algemeen beheer met behulp van 'n rekenaar numeriese kontrole (CNC).
Byna alle metaalprodukte gebruik presisiebewerking, net soos baie ander materiale, soos plastiek en hout. Hierdie masjiene word bestuur deur gespesialiseerde en opgeleide masjiniste. Om die snywerktuig sy werk te kan verrig, moet dit in die gespesifiseerde rigtings beweeg word om die korrekte snit te maak. Hierdie primêre beweging word die 'snysnelheid' genoem. Die werkstuk kan ook beweeg word, bekend as die sekondêre beweging van "voer". Saam laat hierdie bewegings en die skerpte van die snywerktuig die presisie -masjien werk.
Vir presisiebewerking van hoë gehalte is dit moontlik om uiters spesifieke bloudrukke te volg wat gemaak is deur CAD (rekenaargesteunde ontwerp) of CAM (rekenaargesteunde vervaardiging) programme soos AutoCAD en TurboCAD. Die sagteware kan help om die komplekse, driedimensionele diagramme of buitelyne te maak wat nodig is om 'n instrument, masjien of voorwerp te vervaardig. Hierdie bloudrukke moet met groot besonderhede nagekom word om te verseker dat 'n produk sy integriteit behou. Terwyl die meeste presisieverwerkingsondernemings met een of ander vorm van CAD/CAM-programme werk, werk hulle steeds in die beginfases van 'n ontwerp gereeld met handgetekende sketse.
Presisiebewerking word op 'n aantal materiale gebruik, waaronder staal, brons, grafiet, glas en plastiek om maar 'n paar te noem. Afhangende van die grootte van die projek en die materiaal wat gebruik gaan word, word verskillende presisie -bewerkingsgereedskap gebruik. Enige kombinasie van draaibanke, freesmasjiene, boorperse, saag en slypmasjiene, en selfs hoëspoedrobotte kan gebruik word. Die lugvaartbedryf kan hoëspoedbewerking gebruik, terwyl 'n houtverwerkingsbedryf foto-chemiese ets- en freesprosesse kan gebruik. Die uitloop van 'n lopie, of 'n spesifieke hoeveelheid van 'n spesifieke item, kan in duisende beloop, of slegs 'n paar. Presisiebewerking vereis dikwels die programmering van CNC -toestelle, wat beteken dat dit numeries deur die rekenaar beheer word. Die CNC -toestel maak dit moontlik om presiese afmetings gedurende die loop van 'n produk te volg.
Frees is die bewerkingsproses om roterende snyers te gebruik om materiaal uit 'n werkstuk te verwyder deur die snyer in 'n sekere rigting in die werkstuk te voer (of te voer). Die snyer kan ook teen 'n hoek teenoor die as van die gereedskap gehou word. Frees dek 'n wye verskeidenheid verskillende operasies en masjiene, van weegskaal van klein individuele onderdele tot groot, swaar bendefrees. Dit is een van die prosesse wat die meeste gebruik word om pasgemaakte onderdele volgens presiese toleransies te bewerk.
Frees kan gedoen word met 'n wye verskeidenheid masjiengereedskap. Die oorspronklike klas masjiengereedskap vir freeswerk was die freesmasjien (wat dikwels 'n meul genoem word). Na die koms van rekenaar numeriese beheer (CNC), het freesmasjiene ontwikkel tot bewerkingsentrums: freesmasjiene aangevul deur outomatiese gereedskapwisselaars, gereedskapstydskrifte of karrousels, CNC -vermoëns, koelvloeistelsels en omhulsels. Freesentrums word oor die algemeen geklassifiseer as vertikale bewerkingsentrums (VMC's) of horisontale bewerkingsentrums (HMC's).
Die integrasie van frees in draaiomgewings, en omgekeerd, het begin met lewendige gereedskap vir draaibanke en af en toe gebruik van meulens vir draaiwerk. Dit het gelei tot 'n nuwe klas masjiengereedskap, multitasking-masjiene (MTM's), wat spesiaal ontwerp is om maal en draai binne dieselfde werkomslag te vergemaklik.
Vir ontwerpingenieurs, R & D -spanne en vervaardigers wat afhanklik is van die verkryging van gedeeltes, maak presiese CNC -bewerking die moontlikheid om komplekse onderdele te skep sonder ekstra verwerking. In werklikheid maak presiese CNC -bewerking dit dikwels moontlik om voltooide onderdele op 'n enkele masjien te maak.
Die bewerkingsproses verwyder materiaal en gebruik 'n wye verskeidenheid snywerktuie om die finale, en dikwels baie komplekse, ontwerp van 'n onderdeel te skep. Die presisie word verhoog deur die gebruik van rekenaar numeriese beheer (CNC), wat gebruik word om die beheer van die bewerkingsgereedskap te outomatiseer.
Die rol van 'CNC' in presisiebewerking
Met behulp van gekodeerde programmeringsinstruksies, kan presisie -CNC -bewerking 'n werkstuk sny en vorm volgens spesifikasies sonder handmatige ingryping deur 'n masjienoperateur.
'N Kundige masjinis gebruik 'n rekenaargesteunde ontwerp (CAD) -model wat deur 'n klant verskaf word, en gebruik rekenaargesteunde vervaardigingsprogrammatuur (CAM) om die instruksies vir die bewerking van die onderdeel op te stel. Op grond van die CAD -model bepaal die sagteware watter hulpmiddelpaaie nodig is en genereer die programmeringskode wat die masjien vertel:
■ Wat die korrekte RPM's en voersnelhede is
■ Wanneer en waar om die gereedskap en/of werkstuk te skuif
■ Hoe diep om te sny
■ Wanneer koelmiddel toegedien moet word
■ Enige ander faktore wat verband hou met spoed, voersnelheid en koördinasie
'N CNC -beheerder gebruik dan die programmeringskode om die bewegings van die masjien te beheer, te outomatiseer en te monitor.
Vandag is CNC 'n ingeboude kenmerk van 'n wye reeks toerusting, van draaibanke, meulens en routers tot EDM (elektriese ontladingsbewerking), laser- en plasmasnymasjiene. Benewens die outomatisering van die bewerkingsproses en die verbetering van die presisie, elimineer CNC handmatige take en stel masjiniste vry om toesig te hou oor verskeie masjiene wat gelyktydig werk.
As 'n gereedskapspad eers ontwerp en 'n masjien geprogrammeer is, kan dit ook 'n paar keer werk. Dit bied 'n hoë akkuraatheid en herhaalbaarheid, wat die proses op sy beurt baie koste -effektief en skaalbaar maak.
Materiaal wat bewerk word
Sommige metale wat algemeen bewerk word, is aluminium, koper, brons, koper, staal, titaan en sink. Boonop kan hout, skuim, veselglas en plastiek soos polipropileen ook bewerk word.
Omtrent enige materiaal kan met presiese CNC -bewerking gebruik word - natuurlik, afhangende van die toepassing en die vereistes daarvan.
Enkele voordele van presisie -CNC -bewerking
Vir baie van die klein onderdele en komponente wat in 'n wye reeks vervaardigde produkte gebruik word, is presisie -CNC -bewerking dikwels die gekose vervaardigingsmetode.
Soos met feitlik alle sny- en bewerkingsmetodes, tree verskillende materiale anders op, en die grootte en vorm van 'n komponent het ook 'n groot invloed op die proses. Oor die algemeen bied die presisie -CNC -bewerking egter voordele bo ander bewerkingsmetodes.
Dit is omdat CNC -bewerking die volgende kan lewer:
■ 'n Hoë mate van kompleksiteit
■ Streng toleransies, gewoonlik van ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) tot ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Uitsonderlik gladde oppervlakafwerkings, insluitend pasgemaakte afwerkings
■ Herhaalbaarheid, selfs by hoë volumes
Terwyl 'n vaardige masjinis 'n handdraaibank kan gebruik om 'n kwaliteit onderdeel in hoeveelhede van 10 of 100 te maak, wat gebeur as u 1 000 onderdele benodig? 10 000 dele? 100,000 of 'n miljoen dele?
Met presiese CNC-bewerking kry u die skaalbaarheid en snelheid wat benodig word vir hierdie tipe produksie met 'n groot volume. Boonop gee die hoë herhaalbaarheid van presisie -CNC -bewerking u onderdele wat almal dieselfde is, van begin tot einde, ongeag hoeveel dele u vervaardig.
Daar is 'n paar baie gespesialiseerde metodes vir CNC -bewerking, insluitend draad -EDM (bewerking van elektriese ontladings), additiewe bewerking en 3D -laserdruk. Byvoorbeeld, draad EDM gebruik geleidende materiale -gewoonlik metale -en elektriese ontladings om 'n werkstuk in ingewikkelde vorms te verweer.
Hier sal ons egter fokus op die maal- en draaiprosesse - twee aftrekkingsmetodes wat algemeen beskikbaar is en gereeld gebruik word vir presisie -CNC -bewerking.
Frees vs draai
Frees is 'n bewerkingsproses wat 'n roterende, silindriese snywerktuig gebruik om materiaal te verwyder en vorms te skep. Freestoerusting, bekend as 'n meule of 'n bewerkingsentrum, bewerkstellig 'n heelal van komplekse onderdele -geometrieë op sommige van die grootste voorwerpe wat metaal is.
'N Belangrike eienskap van freeswerk is dat die werkstuk stilstaan terwyl die snywerktuig draai. Met ander woorde, op 'n meul beweeg die roterende snywerktuig om die werkstuk wat op 'n bed vas bly.
Draai is die proses om 'n werkstuk te sny of te vorm op toerusting wat 'n draaibank genoem word. Gewoonlik draai die draaibank die werkstuk op 'n vertikale of horisontale as terwyl 'n vaste snywerktuig (wat al dan nie draai) langs die geprogrammeerde as beweeg.
Die instrument kan nie fisies om die deel gaan nie. Die materiaal draai, sodat die instrument die geprogrammeerde operasies kan uitvoer. (Daar is 'n deelversameling draaibanke waarin die gereedskap om 'n spoeldraad draai, maar dit word nie hier gedek nie.)
In teenstelling met frees draai die werkstuk in draai. Die onderdeel maak die spil van die draaibank aan en die snywerktuig word met die werkstuk in aanraking gebring.
Handmatig versus CNC -bewerking
Alhoewel beide meulens en draaibanke in handmatige modelle beskikbaar is, is CNC -masjiene meer geskik vir die vervaardiging van klein onderdele - wat skaalbaarheid en herhaalbaarheid bied vir toepassings wat hoë volume produksie van stywe verdraagsaamhede vereis.
Benewens die aanbied van eenvoudige 2-as-masjiene waarin die werktuig in die X- en Z-as beweeg, bevat presisie-CNC-toerusting meerasmodelle waarin die werkstuk ook kan beweeg. Dit is in teenstelling met 'n draaibank waar die werkstuk beperk is tot spin en die gereedskap beweeg om die gewenste meetkunde te skep.
Hierdie konfigurasies met meer as maak voorsiening vir die vervaardiging van meer komplekse geometrieë in een operasie, sonder dat die masjienoperateur ekstra werk benodig. Dit maak dit nie net makliker om komplekse onderdele te vervaardig nie, maar verminder of elimineer ook die kans op operateursfout.
Boonop verseker die gebruik van hoëdruk-koelvloeistof met presiese CNC-bewerking dat skyfies nie in die werk kom nie, selfs as u 'n masjien met 'n vertikaal georiënteerde spil gebruik.
CNC meulens
Verskillende freesmasjiene wissel in hul groottes, askonfigurasies, toevoersnelhede, snijsnelheid, die rigting van die frees en ander eienskappe.
In die algemeen gebruik CNC -meulens egter almal 'n roterende spil om ongewenste materiaal weg te sny. Hulle word gebruik om harde metale soos staal en titanium te sny, maar kan ook saam met materiale soos plastiek en aluminium gebruik word.
CNC -meulens is gebou vir herhaalbaarheid en kan vir alles gebruik word, van prototipe tot hoë volume produksie. Hoogwaardige presisie-CNC-meulens word gereeld gebruik vir streng verdraagsaamhede, soos die maal van fyn matryse en vorms.
Alhoewel CNC-frees vinnige ommeswaai kan lewer, skep afgemaalde afwerkings dele met sigbare werktuigmerke. Dit kan ook dele met 'n paar skerp rande en brame produseer, dus addisionele prosesse kan nodig wees as rande en brame vir hierdie funksies onaanvaarbaar is.
Natuurlik sal ontbramingshulpmiddels wat in die reeks geprogrammeer is, ontbram, hoewel dit gewoonlik hoogstens 90% van die voltooide vereiste behaal, wat 'n paar funksies laat vir die finale handafwerking.
Wat die oppervlakafwerking betref, is daar gereedskap wat nie net 'n aanvaarbare oppervlakafwerking lewer nie, maar ook 'n spieëlagtige afwerking op gedeeltes van die werkproduk.
Tipes CNC -meulens
Die twee basiese soorte freesmasjiene staan bekend as vertikale bewerkingsentrums en horisontale bewerkingsentrums, waar die primêre verskil in die oriëntasie van die masjienas is.
'N Vertikale bewerkingsentrum is 'n meul waarin die spilas in 'n Z-as rigting in lyn is. Hierdie vertikale masjiene kan verder in twee tipes verdeel word:
■ Bedmeulens, waarin die spil parallel met sy eie as beweeg terwyl die tafel loodreg op die as van die spil beweeg
■ Toringmeule waarin die spil stilstaan en die tafel beweeg sodat dit altyd loodreg en parallel met die as van die as is tydens die sny
In 'n horisontale bewerkingsentrum is die spilas van die meul in 'n Y-as rigting. Die horisontale struktuur beteken dat hierdie meulens geneig is om meer ruimte op die masjienvloer in te neem; hulle is ook oor die algemeen swaarder in gewig en kragtiger as vertikale masjiene.
'N Horisontale meul word dikwels gebruik as 'n beter oppervlakafwerking nodig is; dit is omdat die oriëntasie van die spil beteken dat die snyselskyfies natuurlik wegval en maklik verwyder kan word. (As 'n bykomende voordeel help die doeltreffende verwydering van skyfies die lewensduur van die gereedskap.)
Oor die algemeen kom vertikale bewerkingsentrums meer voor omdat hulle net so sterk soos horisontale bewerkingsentrums kan wees en baie klein dele kan hanteer. Daarbenewens het vertikale sentrums 'n kleiner voetspoor as horisontale bewerkingsentrums.
CNC-meulens met meer as
Presisie -CNC -freesentrums is beskikbaar met verskeie asse. 'N Drie-as meul gebruik die X-, Y- en Z-as vir 'n wye verskeidenheid werk. Met 'n vieras-meul kan die masjien op 'n vertikale en horisontale as draai en die werkstuk beweeg om meer deurlopende bewerking moontlik te maak.
'N 5-as meul het drie tradisionele asse en twee bykomende rotasie-asse, wat die werkstuk laat draai terwyl die spilkop om hom beweeg. Hierdeur kan vyf kante van 'n werkstuk bewerk word sonder om die werkstuk te verwyder en die masjien terug te stel.
CNC draaibanke
'N Draaibank - ook 'n draaipunt genoem - het een of meer as, en X- en Z -as. Die masjien word gebruik om 'n werkstuk om sy as te draai om verskillende sny- en vormbewerkings uit te voer, met 'n wye verskeidenheid gereedskap op die werkstuk.
CNC -draaibanke, wat ook lewendige werktuigdraaibanke genoem word, is ideaal vir die skep van simmetriese silindriese of sferiese dele. Soos CNC -meulens, kan CNC -draaibanke kleiner bewerkings soos prototipering hanteer, maar kan dit ook opgestel word vir 'n hoë herhaalbaarheid, wat 'n hoë volume produksie ondersteun.
CNC draaibanke kan ook opgerig word vir relatief hands-free produksie, wat dit wyd gebruik in die motor-, elektronika-, lugvaart-, robotika- en mediese toerustingbedryf.
Hoe werk 'n CNC -draaibank
Met 'n CNC -draaibank word 'n leë staaf voorraadmateriaal in die boorhouer van die draaibank se as gelaai. Hierdie boorhouer hou die werkstuk vas terwyl die spil draai. As die spil die vereiste snelheid bereik, word 'n stilstaande snywerktuig met die werkstuk in aanraking gebring om materiaal te verwyder en die korrekte meetkunde te verkry.
'N CNC -draaibank kan 'n aantal bewerkings uitvoer, soos boor, skroefdraad, saai, oopmaak, kantel en draai. Verskillende bewerkings vereis verandering van gereedskap en kan koste en opstellingstyd verhoog.
As al die vereiste bewerkings voltooi is, word die deel uit die voorraad gesny vir verdere verwerking, indien nodig. Die CNC draaibank is dan gereed om die operasie te herhaal, met min of geen bykomende opstellingstyd tussenin nodig nie.
CNC draaibanke kan ook 'n verskeidenheid outomatiese staafvoeders akkommodeer, wat die hoeveelheid handmatige hantering van grondstowwe verminder en voordele bied, soos die volgende:
■ Verminder die tyd en moeite wat die masjienoperateur benodig
■ Ondersteun die staaf om trillings te verminder wat die presisie negatief kan beïnvloed
■ Laat die masjiengereedskap toe om met die beste spindelsnelhede te werk
■ Verminder omskakelingstye
■ Verminder materiaalafval
Tipes CNC draaibanke
Daar is 'n aantal verskillende soorte draaibanke, maar die algemeenste is 2-as CNC draaibanke en outomatiese draaibanke in China-styl.
Die meeste CNC -draaibanke van China gebruik een of twee hoofspindels plus een of twee agter (of sekondêre) as, met die roterende oordrag verantwoordelik vir die eerste. Die hoofspil verrig die primêre bewerking met behulp van 'n gidsbus.
Boonop is sommige draaibanke in China-styl toegerus met 'n tweede werktuigkop wat as 'n CNC-meul werk.
Met 'n outomatiese CNC-draaibank in China-styl word die voorraadmateriaal deur 'n skuifkopspil in 'n geleidingsbus gevoer. Hiermee kan die instrument die materiaal nader aan die punt sny waar die materiaal ondersteun word, wat die China -masjien veral voordelig maak vir lang, skraal gedraaide onderdele en vir mikromasjien.
CNC-draaisentrums met meer as en draaibanke in China-styl kan verskeie bewerkings met een enkele masjien uitvoer. Dit maak hulle 'n kostedoeltreffende opsie vir komplekse meetkunde wat andersins veelvuldige masjiene of gereedskapveranderings benodig met behulp van toerusting soos 'n tradisionele CNC-meul.