Presisiebewerking is 'n proses om materiaal uit 'n werkstuk te verwyder tydens 'n noue toleransie-afwerking.Die presisiemasjien het baie tipes, insluitend frees-, draai- en elektriese ontladingsbewerking.'n Presisiemasjien word vandag oor die algemeen beheer deur 'n rekenaarnumeriese kontroles (CNC) te gebruik.
Byna alle metaalprodukte gebruik presisiebewerking, net soos baie ander materiale soos plastiek en hout.Hierdie masjiene word deur gespesialiseerde en opgeleide masjiniste bedryf.Om die snywerktuig sy werk te laat doen, moet dit in die rigtings wat gespesifiseer is beweeg word om die korrekte sny te maak.Hierdie primêre beweging word die "snyspoed" genoem.Die werkstuk kan ook geskuif word, bekend as die sekondêre beweging van "voer."Saam laat hierdie bewegings en die skerpte van die snygereedskap die presisiemasjien toe om te werk.
Kwaliteit presisie bewerking vereis die vermoë om uiters spesifieke bloudrukke te volg wat gemaak is deur CAD (rekenaargesteunde ontwerp) of CAM (rekenaarondersteunde vervaardiging) programme soos AutoCAD en TurboCAD.Die sagteware kan help om die komplekse, 3-dimensionele diagramme of buitelyne te produseer wat nodig is om 'n gereedskap, masjien of voorwerp te vervaardig.Hierdie bloudrukke moet met groot detail nagekom word om te verseker dat 'n produk sy integriteit behou.Terwyl die meeste presisiebewerkingsmaatskappye met een of ander vorm van CAD/CAM-programme werk, werk hulle steeds dikwels met handgetekende sketse in die aanvanklike fases van 'n ontwerp.
Presisie bewerking word gebruik op 'n aantal materiale, insluitend staal, brons, grafiet, glas en plastiek om 'n paar te noem.Afhangende van die grootte van die projek en die materiaal wat gebruik gaan word, sal verskeie presisiebewerkingsgereedskap gebruik word.Enige kombinasie van draaibanke, freesmasjiene, boorperse, sae en slypmasjiene, en selfs hoëspoed-robotika kan gebruik word.Die lugvaartbedryf kan hoësnelheidsbewerking gebruik, terwyl 'n houtwerkgereedskapbedryf fotochemiese ets- en freesprosesse kan gebruik.Die uitval van 'n lopie, of 'n spesifieke hoeveelheid van enige spesifieke item, kan in die duisende tel, of net 'n paar wees.Presisiebewerking vereis dikwels die programmering van CNC-toestelle wat beteken dat hulle rekenaarnumeries beheer word.Die CNC-toestel maak voorsiening vir presiese afmetings wat deur die loop van 'n produk gevolg kan word.
Frees is die bewerkingsproses van die gebruik van roterende snyers om materiaal van 'n werkstuk te verwyder deur die snyer in 'n sekere rigting in die werkstuk in te voer (of in te voer).Die snyer kan ook teen 'n hoek met betrekking tot die as van die werktuig gehou word.Meulwerk dek 'n wye verskeidenheid verskillende bedrywighede en masjiene, op skale van klein individuele onderdele tot groot, swaardiens bendemaalbewerkings.Dit is een van die mees gebruikte prosesse vir die bewerking van pasgemaakte onderdele volgens presiese toleransies.
Freeswerk kan met 'n wye reeks masjiengereedskap gedoen word.Die oorspronklike klas masjiengereedskap vir frees was die freesmasjien (dikwels 'n meul genoem).Na die koms van rekenaar numeriese beheer (CNC), het freesmasjiene ontwikkel tot bewerkingsentrums: freesmasjiene aangevul met outomatiese gereedskapwisselaars, gereedskapmagasyne of karrousels, CNC-vermoë, koelmiddelstelsels en omhulsels.Meulsentrums word oor die algemeen geklassifiseer as vertikale bewerkingsentrums (VMC's) of horisontale bewerkingsentrums (HMC's).
Die integrasie van freeswerk in draaiomgewings, en omgekeerd, het begin met lewendige gereedskap vir draaibanke en die af en toe gebruik van meule vir draaibewerkings.Dit het gelei tot 'n nuwe klas masjiengereedskap, multitaakmasjiene (MTM's), wat doelgerig is om frees en draai binne dieselfde werkomhulsel te vergemaklik.
Vir ontwerpingenieurs, R&D-spanne en vervaardigers wat afhanklik is van die verkryging van onderdele, maak presisie CNC-bewerking die skepping van komplekse onderdele sonder bykomende verwerking moontlik.Trouens, presisie CNC-bewerking maak dit dikwels moontlik dat voltooide dele op 'n enkele masjien gemaak kan word.
Die bewerkingsproses verwyder materiaal en gebruik 'n wye reeks snygereedskap om die finale, en dikwels hoogs komplekse, ontwerp van 'n onderdeel te skep.Die vlak van akkuraatheid word verbeter deur die gebruik van rekenaarnumeriese beheer (CNC), wat gebruik word om die beheer van die bewerkingsgereedskap te outomatiseer.
Die rol van "CNC" in presisie bewerking
Met behulp van gekodeerde programmeringsinstruksies kan presisie CNC-bewerking 'n werkstuk gesny en gevorm word volgens spesifikasies sonder handmatige ingryping deur 'n masjienoperateur.
Met 'n rekenaargesteunde ontwerp (CAD)-model wat deur 'n klant verskaf word, gebruik 'n kundige masjinis rekenaargesteunde vervaardigingsagteware (CAM) om die instruksies vir die bewerking van die onderdeel te skep.Gebaseer op die CAD-model, bepaal die sagteware watter gereedskappaaie benodig word en genereer die programmeringskode wat die masjien vertel:
■ Wat die korrekte RPM's en voertempo's is
■ Wanneer en waarheen om die werktuig en/of werkstuk te skuif
■ Hoe diep om te sny
■ Wanneer om koelmiddel toe te dien
■ Enige ander faktore wat verband hou met spoed, toevoertempo 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 draad-EDM (elektriese ontladingsbewerking), laser- en plasmasnymasjiene.Benewens die outomatisering van die bewerkingsproses en die verbetering van presisie, skakel CNC handtake uit en stel masjiniste vry om toesig te hou oor verskeie masjiene wat gelyktydig loop.
Daarbenewens, sodra 'n gereedskappad ontwerp is en 'n masjien geprogrammeer is, kan dit 'n deel enige aantal kere laat loop.Dit bied 'n hoë vlak van akkuraatheid en herhaalbaarheid, wat weer die proses hoogs koste-effektief en skaalbaar maak.
Materiaal wat gemasjineer word
Sommige metale wat algemeen gemasjineer word, sluit in aluminium, koper, brons, koper, staal, titanium en sink.Daarbenewens kan hout, skuim, veselglas en plastiek soos polipropileen ook gemasjineer word.
Trouens, omtrent enige materiaal kan met presisie CNC-bewerking gebruik word - natuurlik, afhangende van die toepassing en sy vereistes.
Sommige 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 vervaardigingsmetode van keuse.
Soos met feitlik alle sny- en bewerkingsmetodes, tree verskillende materiale verskillend op, en die grootte en vorm van 'n komponent het ook 'n groot impak op die proses.Oor die algemeen bied die proses van presisie CNC-bewerking egter voordele bo ander bewerkingsmetodes.
Dit is omdat CNC-bewerking in staat is om te lewer:
■ 'n Hoë mate van onderdeelkompleksiteit
■ Streng toleransies, wat tipies wissel van ±0,0002" (±0,00508 mm) tot ±0,0005" (±0,0127 mm)
■ Uitsonderlike gladde oppervlakafwerkings, insluitend pasgemaakte afwerkings
■ Herhaalbaarheid, selfs by hoë volumes
Terwyl 'n bekwame masjinis 'n handdraaibank kan gebruik om 'n kwaliteit onderdeel in hoeveelhede van 10 of 100 te maak, wat gebeur as jy 1 000 onderdele benodig?10 000 dele?100 000 of 'n miljoen dele?
Met presisie CNC-bewerking kan u die skaalbaarheid en spoed kry wat nodig is vir hierdie tipe hoëvolume-produksie.Daarbenewens gee die hoë herhaalbaarheid van presisie CNC-bewerking jou onderdele wat almal dieselfde is van begin tot einde, maak nie saak hoeveel onderdele jy vervaardig nie.
Daar is 'n paar baie gespesialiseerde metodes van CNC-bewerking, insluitend draad-EDM (elektriese ontladingsbewerking), additiewe bewerking en 3D-laserdrukwerk.Byvoorbeeld, draad EDM gebruik geleidende materiale - tipies metale - en elektriese ontladings om 'n werkstuk in ingewikkelde vorms te erodeer.
Hier sal ons egter fokus op die frees- en draaiprosesse - twee aftrekmetodes wat wyd 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.Meultoerusting, bekend as 'n meul of 'n bewerkingsentrum, bewerkstellig 'n heelal van komplekse deelgeometrieë op sommige van die grootste voorwerpe wat metaal gemasjineer is.
’n Belangrike eienskap van frees is dat die werkstuk stilstaan terwyl die snygereedskap tol.Met ander woorde, op 'n meul beweeg die roterende snywerktuig om die werkstuk, wat op 'n bedding vas bly.
Draai is die proses om 'n werkstuk te sny of te vorm op toerusting wat 'n draaibank genoem word.Tipies draai die draaibank die werkstuk op 'n vertikale of horisontale as terwyl 'n vaste snygereedskap (wat al dan nie draai nie) langs die geprogrammeerde as beweeg.
Die instrument kan nie fisies om die deel gaan nie.Die materiaal draai, sodat die gereedskap die geprogrammeerde bewerkings kan uitvoer.(Daar is 'n subset van draaibanke waarin die gereedskap om 'n spoel-gevoede draad draai, wat egter nie hier gedek word nie.)
In draai, anders as frees, draai die werkstuk.Die deelvoorraad draai op die draaibank se spil en die snywerktuig word met die werkstuk in aanraking gebring.
Handmatige vs. CNC-bewerking
Terwyl beide meulens en draaibanke in handmodelle beskikbaar is, is CNC-masjiene meer geskik vir doeleindes van vervaardiging van klein onderdele - wat skaalbaarheid en herhaalbaarheid bied vir toepassings wat hoëvolume-produksie van onderdele met streng toleransie vereis.
Benewens die aanbieding van eenvoudige 2-asmasjiene waarin die werktuig in die X- en Z-asse beweeg, sluit presisie CNC-toerusting multi-asmodelle in waarin die werkstuk ook kan beweeg.Dit is in teenstelling met 'n draaibank waar die werkstuk beperk is tot spin en die gereedskap sal beweeg om die gewenste meetkunde te skep.
Hierdie multi-as konfigurasies maak voorsiening vir die vervaardiging van meer komplekse geometrieë in 'n enkele bewerking, sonder om bykomende werk deur die masjienoperateur te vereis.Dit maak dit nie net makliker om komplekse onderdele te vervaardig nie, maar verminder of elimineer ook die kans op operateursfoute.
Daarbenewens verseker die gebruik van hoëdruk koelmiddel met presisie CNC-bewerking dat skyfies nie in die werke kom nie, selfs wanneer 'n masjien met 'n vertikaal georiënteerde spil gebruik word.
CNC meulens
Verskillende freesmasjiene verskil in hul groottes, askonfigurasies, voertempo's, snyspoed, die freesvoerrigting en ander eienskappe.
Oor 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 met materiale soos plastiek en aluminium gebruik word.
CNC-meulens is gebou vir herhaalbaarheid en kan vir alles van prototipering tot hoëvolume-produksie gebruik word.Hoë-end presisie CNC meulens word dikwels gebruik vir streng toleransie werk soos die frees van fyn matryse en vorms.
Terwyl CNC-frees vinnige omdraai kan lewer, skep as-gefreesde afwerking dele met sigbare gereedskapmerke.Dit kan ook dele met 'n paar skerp kante en brame produseer, so bykomende prosesse kan nodig wees as rande en brame onaanvaarbaar is vir daardie kenmerke.
Natuurlik sal ontbraamgereedskap wat in die volgorde geprogrammeer is, ontbraam, hoewel dit gewoonlik hoogstens 90% van die voltooide vereiste bereik, wat 'n paar kenmerke laat vir finale handafwerking.
Wat oppervlakafwerking betref, is daar gereedskap wat nie net 'n aanvaarbare oppervlakafwerking sal lewer nie, maar ook 'n spieëlagtige afwerking op gedeeltes van die werkproduk.
Tipes CNC-meulens
Die twee basiese tipes freesmasjiene staan bekend as vertikale bewerkingsentrums en horisontale bewerkingsentrums, waar die primêre verskil in die oriëntasie van die masjienspil is.
'n Vertikale bewerkingsentrum is 'n meul waarin die spil-as in 'n Z-as-rigting in lyn is.Hierdie vertikale masjiene kan verder in twee tipes verdeel word:
■Beddingmeulens, waarin die spil parallel met sy eie as beweeg terwyl die tafel loodreg op die as van die spil beweeg
■Rewolwermeulens, waarin die spil stilstaan en die tafel geskuif word sodat dit altyd loodreg en parallel met die as van die spil is tydens die snybewerking
In 'n horisontale bewerkingsentrum is die meul se spil-as in 'n Y-as-rigting in lyn.Die horisontale struktuur beteken dat hierdie meulens geneig is om meer spasie op die masjienwinkelvloer op te neem;hulle is ook oor die algemeen swaarder in gewig en kragtiger as vertikale masjiene.
’n Horisontale meul word dikwels gebruik wanneer ’n beter oppervlakafwerking vereis word;dit is omdat die oriëntasie van die spil beteken dat die snyskyfies natuurlik wegval en maklik verwyder word.(As 'n bykomende voordeel help doeltreffende spaanderverwydering om die werktuiglewe te verhoog.)
Oor die algemeen is vertikale bewerkingsentrums meer algemeen omdat hulle so kragtig soos horisontale bewerkingsentrums kan wees en baie klein dele kan hanteer.Daarbenewens het vertikale sentrums 'n kleiner voetspoor as horisontale bewerkingsentrums.
Multi-as CNC meulens
Presisie CNC-meulsentrums is beskikbaar met veelvuldige asse.'n 3-as meul gebruik die X-, Y- en Z-asse vir 'n wye verskeidenheid werk.Met 'n 4-as meul kan die masjien op 'n vertikale en horisontale as draai en die werkstuk beweeg om meer deurlopende bewerking moontlik te maak.
'n Meul met 5 asse het drie tradisionele asse en twee bykomende rotasie-asse, wat dit moontlik maak om die werkstuk te roteer soos die spilkop om dit beweeg.Dit maak dit moontlik om vyf kante van 'n werkstuk te bewerk sonder om die werkstuk te verwyder en die masjien terug te stel.
CNC draaibanke
'n Draaibank - ook genoem 'n draaisentrum - het een of meer asse, en X- en Z-asse.Die masjien word gebruik om 'n werkstuk om sy as te draai om verskeie sny- en vormbewerkings uit te voer, deur 'n wye reeks gereedskap op die werkstuk toe te pas.
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 ook opgestel word vir hoë herhaalbaarheid, wat hoë volume produksie ondersteun.
CNC-draaibanke kan ook opgestel word vir relatief handvrye produksie, wat dit wyd gebruik maak in die motor-, elektronika-, lugvaart-, robotika- en mediese toestelbedrywe.
Hoe 'n CNC draaibank werk
Met 'n CNC-draaibank word 'n leë staaf van voorraadmateriaal in die chuck van die draaibank se spil gelaai.Hierdie chuck hou die werkstuk in plek terwyl die spil draai.Wanneer die spil die verlangde spoed bereik, word 'n stilstaande snywerktuig met die werkstuk in aanraking gebring om materiaal te verwyder en die korrekte geometrie te bereik.
'n CNC-draaibank kan 'n aantal bewerkings uitvoer, soos boor, skroefdraad, boor, uitruim, nadraai en tapsdraai.Verskillende bedrywighede vereis gereedskapveranderings en kan koste en opsteltyd verhoog.
Wanneer al die vereiste bewerkingsoperasies voltooi is, word die onderdeel uit die voorraad gesny vir verdere verwerking, indien nodig.Die CNC-draaibank is dan gereed om die bewerking te herhaal, met min of geen bykomende opsteltyd wat gewoonlik tussenin benodig word nie.
CNC-draaibanke kan ook 'n verskeidenheid outomatiese staafvoerders akkommodeer, wat die hoeveelheid handmatige hantering van grondstowwe verminder en voordele bied soos die volgende:
■ Verminder die tyd en moeite wat van die masjienoperateur vereis word
■ Ondersteun die staaf om vibrasies te verminder wat presisie negatief kan beïnvloed
■ Laat die masjiengereedskap teen optimum spilspoed werk
■ Verminder omskakeltye
■ Verminder materiaalafval
Tipes CNC-draaibanke
Daar is 'n aantal verskillende tipes draaibanke, maar die algemeenste is 2-as CNC-draaibanke en outomatiese draaibanke in China-styl.
Die meeste CNC China-draaibanke gebruik een of twee hoofspille plus een of twee agterste (of sekondêre) spindels, met roterende oordrag verantwoordelik vir eersgenoemde.Die hoofspil voer die primêre bewerkingsoperasie uit met behulp van 'n geleidingsbus.
Daarbenewens is sommige China-styl draaibanke toegerus met 'n tweede gereedskapkop wat as 'n CNC-meul werk.
Met 'n CNC China-styl outomatiese draaibank, word die voorraadmateriaal deur 'n glykopspil in 'n geleidingsbus gevoer.Dit laat die gereedskap toe om die materiaal nader aan die punt te sny waar die materiaal ondersteun word, wat die China-masjien veral voordelig maak vir lang, skraal gedraaide dele en vir mikrobewerking.
Multi-as CNC-draaisentrums en draaibanke in China-styl kan veelvuldige bewerkingsoperasies met 'n enkele masjien uitvoer.Dit maak hulle 'n koste-effektiewe opsie vir komplekse geometrieë wat andersins veelvuldige masjiene of gereedskapveranderings sou vereis deur toerusting soos 'n tradisionele CNC-meul te gebruik.