Tarkkuus koneistus on prosessi materiaalin poistamiseksi työkappaleesta läheisen toleranssin viimeistelyn aikana. Tarkkuuskoneessa on monia tyyppejä, mukaan lukien jyrsintä, kääntäminen ja sähkövapauden koneistus. Tarkkuuskonetta nykyään ohjataan yleensä tietokoneen numeerisilla säätimillä (CNC).
Lähes kaikki metallituotteet käyttävät tarkkuuskoneista, samoin kuin monet muut materiaalit, kuten muovi ja puu. Näitä koneita käyttävät erikoistuneet ja koulutetut koneistit. Jotta leikkaustyökalu voi tehdä työnsä, se on siirrettävä määritettyihin suuntiin oikean leikkauksen tekemiseksi. Tätä ensisijaista liikettä kutsutaan "leikkausnopeudeksi". Työkappaletta voidaan myös siirtää, tunnetaan nimellä "rehun" toissijainen liike. Yhdessä nämä liikkeet ja leikkaustyökalun terävyys antavat tarkkuuskoneen toimia.
Laadun tarkkuuskoneiden koneistus vaatii kykyä noudattaa CAD (tietokoneavusteisen suunnittelun) tai CAM (tietokoneavusteisen valmistuksen), kuten AutoCAD ja Turbocad) tekemiä erittäin erityisiä suunnitelmia. Ohjelmisto voi auttaa tuottamaan kompleksia, kolmiulotteisia kaavioita tai hahmotelmia, joita tarvitaan työkalu, koneen tai esineen valmistamiseksi. Näitä suunnitelmia on noudatettava yksityiskohtaisesti varmistaakseen, että tuote säilyttää eheytensä. Vaikka suurin osa tarkkuuskoneiden yritysyrityksistä työskentelee jonkinlaisen CAD/CAM-ohjelmien kanssa, ne toimivat edelleen usein käsin piirrettyjen luonnoksien kanssa suunnittelun alkuvaiheissa.
Tarkkuuskoneista käytetään useissa materiaaleissa, mukaan lukien teräs, pronssi, grafiitti, lasi ja muovit muutamia. Hankkeen koosta ja käytettävistä materiaaleista riippuen käytetään erilaisia tarkkuuskoneiden työkaluja. Mahdollisia sorvien, jyrsintäkoneiden, porauspuristimien, sahojen ja hiomakoneiden ja jopa nopean robotiikan yhdistelmiä voidaan käyttää. Ilmailu- ja avaruusteollisuus voi käyttää suurta nopeuden koneistamista, kun taas puutyökalujen valmistusteollisuus saattaa käyttää valokuvakemiallisia syövytys- ja jyrsintäprosesseja. Ajon tai tietyn tuotteen tietty määrä voi olla tuhansia tai olla vain muutama. Tarkkuus koneistus vaatii usein CNC -laitteiden ohjelmointia, mikä tarkoittaa, että niitä on numeerisesti ohjattu. CNC -laite mahdollistaa tarkkojen mittojen seuraamisen koko tuotteen ajon ajan.
Jyrsintä on koneistusprosessi kiertoleikkureiden käyttöä materiaalin poistamiseksi työkappaleen edistämällä (tai syöttämällä) leikkuria työkappaleen tiettyyn suuntaan. Leikkuri voidaan pitää myös kulmassa suhteessa työkalun akseliin. Jyrsintä kattaa laajan valikoiman erilaisia toimintoja ja koneita pienistä yksittäisistä osista suuriin, raskaisiin jengi-jyrsinöihin. Se on yksi yleisimmin käytetyistä prosesseista räätälöityjen osien työstöön tarkalle toleranssille.
Jyrsintö voidaan tehdä laajalla valikoimalla työstötyökaluja. Alkuperäinen jauhamistyökalujen luokka oli jyrsintäkone (jota kutsutaan usein myllyksi). Tietokoneen numeerisen ohjauksen (CNC) tulon jälkeen jyrsintäkoneet kehittyivät koneistuskeskuksiin: jauhamiskoneet, joita täydentävät automaattiset työkalujen vaihtajat, työkalulehdet tai karusellit, CNC -kyky, jäähdytysnestejärjestelmät ja kotelot. Jyrsyskeskukset luokitellaan yleensä pystysuuntaisiksi koneistuskeskuksiksi (VMC) tai vaakasuuntaisiksi koneistuskeskuksiksi (HMC).
Jyrsinön integrointi kääntämisympäristöihin ja päinvastoin, aloitettiin live -työkaluilla sorvien ja myllyjen satunnaisesti käyttämisessä kääntämiseen. Tämä johti uuteen työstötyökalujen, monitehtävien koneiden (MTM) luokkaan, jotka on rakennettu helpottamaan jyrsintä ja kääntymistä samassa työkuoressa.
Suunnittelijoille, T & K -ryhmille ja valmistajille, jotka riippuvat osan hankinnasta, tarkkuus CNC -koneistus mahdollistaa monimutkaisten osien luomisen ilman lisäkäsittelyä. Itse asiassa tarkkuus CNC -koneistus mahdollistaa usein valmiiden osien valmistuksen yhdellä koneella.
Koneistusprosessi poistaa materiaalin ja käyttää laajaa valikoimaa leikkaustyökaluja lopullisen ja usein erittäin monimutkaisen osan luomiseen. Tarkkuuden tasoa parannetaan käyttämällä tietokoneen numeerista ohjausta (CNC), jota käytetään koneistustyökalujen ohjauksen automatisointiin.
"CNC" rooli tarkkuuskoneissa
Koodattujen ohjelmointiohjeiden avulla tarkkuus CNC -koneistus mahdollistaa työkappaleen leikkaamisen ja muotoilun eritelmiin ilman manuaalista interventiota koneen käyttäjän toimesta.
Asiakkaan toimittaman tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) mallin ottaminen asiantuntija -koneisto käyttää tietokoneavustettua valmistusohjelmistoa (CAM) luodaan ohjeet osan työstöön. CAD -mallin perusteella ohjelmisto määrittelee, mitä työkalupolkuja tarvitaan ja luo koneelle kertovan ohjelmointikoodin:
■ Mitkä oikeat kierrosluvut ja syötteenopeudet ovat
■ Milloin ja missä työkalua ja/tai työkappaletta siirretään
■ Kuinka syvää leikata
■ Milloin levittää jäähdytysnestettä
■ Muut nopeuteen, rehunopeuteen ja koordinointiin liittyvät tekijät
CNC -ohjain käyttää sitten ohjelmointikoodia koneen liikkeiden ohjaamiseen, automatisointiin ja seuraamiseen.
Nykyään CNC on sisäänrakennettu ominaisuus laajalle laitteille, sorvista, myllyistä ja reitittimistä johtimeen EDM: ään (sähköpäästöryhmä), laser- ja plasman leikkauskoneet. Koneistusprosessin automatisoinnin ja tarkkuuden parantamisen lisäksi CNC eliminoi manuaaliset tehtävät ja vapauttaa koneistot valvomaan useita koneita, jotka toimivat samanaikaisesti.
Lisäksi kun työkalupolku on suunniteltu ja kone on ohjelmoitu, se voi suorittaa osan monta kertaa. Tämä tarjoaa korkean tarkkuuden ja toistettavuuden, mikä puolestaan tekee prosessista erittäin kustannustehokkaan ja skaalautuvan.
Koneistetut materiaalit
Joitakin yleisesti koneistettuja metalleja ovat alumiini, messinki, pronssi, kupari, teräs, titaani ja sinkki. Lisäksi puuta, vaahtoa, lasikuitua ja muoveja, kuten polypropeenia, voidaan myös koneistaa.
Itse asiassa melkein mitä tahansa materiaalia voidaan käyttää tarkkuuden CNC -koneistuksella - tietysti sovelluksesta ja sen vaatimuksista riippuen.
Joitakin tarkkuuden CNC -koneistuksen etuja
Monille pienille osille ja komponenteille, joita käytetään monissa valmistettujen tuotteiden valikoimassa, tarkkuus CNC -koneistus on usein valintamenetelmä.
Kuten käytännöllisesti katsoen kaikkiin leikkaus- ja koneistusmenetelmiin, eri materiaalit käyttäytyvät eri tavalla, ja komponentin koolla ja muodolla on myös suuri vaikutus prosessiin. Tarkkuus CNC -koneistusprosessi tarjoaa kuitenkin yleensä etuja muihin koneistusmenetelmiin verrattuna.
Tämä johtuu siitä, että CNC -koneistus pystyy toimittamaan:
■ Korkea osa monimutkaisuutta
■ Tiukka toleranssit, tyypillisesti välillä ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) - ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Poikkeuksellisen sileät pintapintaiset, mukaan lukien mukautetut viimeistelyt
■ Toistettavuus, jopa suurilla tilavuuksilla
Vaikka ammattitaitoinen koneisto voi käyttää manuaalista sorvaa, jotta laadukas osa on 10 tai 100, mitä tapahtuu, kun tarvitset 1000 osaa? 10 000 osaa? 100 000 tai miljoona osaa?
Tarkkuuden CNC-koneistuksella saat tämän tyyppiseen suuren määrän tuotantoon tarvittavan skaalautuvuuden ja nopeuden. Lisäksi tarkkuuden CNC -koneistuksen korkea toistettavuus antaa sinulle osia, jotka ovat kaikki samat alusta loppuun riippumatta siitä, kuinka monta osaa tuotat.
On olemassa joitain erittäin erikoistuneita CNC -koneistusmenetelmiä, mukaan lukien langan EDM (sähköpäästöryhmä), lisäaineen koneistus ja 3D -lasertulostus. Esimerkiksi Wire EDM käyttää johtavia materiaaleja -tyypillisesti metalleja -ja sähköiset purkaukset työkappaleen vähentämiseksi monimutkaisiksi muodoiksi.
Tässä keskitymme kuitenkin jyrsintä- ja kääntöprosesseihin - kahteen vähentävään menetelmään, joita on laajalti saatavissa ja jota käytetään usein tarkkuuden CNC -koneistukseen.
Jyrsintä vs. kääntyminen
Jyrsintä on koneistusprosessi, joka käyttää pyörivää, lieriömäistä leikkaustyökalua materiaalin poistamiseen ja muotojen luomiseen. Jyrskulaitteet, jotka tunnetaan nimellä mylly tai koneistuskeskus, toteuttavat monimutkaisten osan geometrioiden maailmankaikkeuden joillekin suurimmista koneistettujen metallin esineistä.
Tärkeä jauhamisen ominaisuus on, että työkappale pysyy paikallaan, kun leikkaustyökalu pyörii. Toisin sanoen tehtaalla pyörivä leikkaustyökalu liikkuu työkappaleen ympärillä, joka pysyy kiinnitettynä paikalleen sängyllä.
Kääntyminen on työkappaleen leikkaamisen tai muotoilun laatin leikkaus tai muotoilu. Tyypillisesti sorvi pyörittää työkappaleen pystysuoralla tai vaakasuoralla akselilla, kun taas kiinteä leikkuukone (joka voi tai ei ole pyöriä) liikkuu ohjelmoitua akselia pitkin.
Työkalu ei voi fyysisesti kiertää osaa. Materiaali pyörii, jolloin työkalu voi suorittaa ohjelmoidut toiminnot. (Siellä on joukko sorvia, joissa työkalut pyörivät kelaa syötetyn johdon ympärillä, jota ei kuitenkaan katettu tässä.)
Kääntyessä, toisin kuin jyrsintä, työkappale pyörii. Osavarasto kytkee sorvin karan päälle ja leikkaustyökalu saatetaan kosketukseen työkappaleen kanssa.
Manuaalinen vs. CNC -koneistus
Vaikka sekä myllyt että sorvi on saatavana manuaalisissa malleissa, CNC -koneet ovat sopivampia pienten osien valmistukseen - tarjoavat skaalautuvuuden ja toistettavuuden sovelluksille, jotka vaativat tiukkojen toleranssiosien suuren määrän tuotantoa.
Sen lisäksi, että tarjotaan yksinkertaisia 2-akselisia koneita, joissa työkalu liikkuu X- ja Z-akseleissa, tarkkuus CNC-laitteita sisältävät moni-akselimalleja, joissa työkappale voi myös liikkua. Tämä on päinvastoin kuin sorvi, jossa työkappale rajoittuu kehruun ja työkalut liikkuvat halutun geometrian luomiseksi.
Nämä moni-akseliset kokoonpanot mahdollistavat monimutkaisempien geometrioiden tuottamisen yhdessä toiminnassa ilman, että koneenkäyttäjä vaatii lisätyötä. Tämä ei vain helpottaa monimutkaisten osien tuottamista, vaan myös vähentää tai eliminoi operaattorivirheen mahdollisuuden.
Lisäksi korkeapaineisen jäähdytysnesteen käyttö tarkkuus CNC-koneistuksella varmistaa, että sirut eivät pääse teoksiin, vaikka käyttäisit koneen pystysuunnassa suuntautuneella karalla.
CNC -myllyt
Eri jyrsintäkoneet vaihtelevat koot, akselin kokoonpanot, syöttönopeudet, leikkausnopeus, jyrsinsyöttösuunta ja muut ominaisuudet.
Yleensä CNC -myllyt hyödyntävät kuitenkin pyörivää karaa ei -toivotun materiaalin leikkaamiseen. Niitä käytetään leikkaamaan kovia metalleja, kuten terästä ja titaanista, mutta niitä voidaan käyttää myös materiaalien, kuten muovin ja alumiinin kanssa.
CNC -myllyt on rakennettu toistettavuutta varten, ja niitä voidaan käyttää kaikkeen prototyyppistä suuren määrän tuotantoon. Huippuluokan tarkkuus CNC-tehtaita käytetään usein tiukassa toleranssityössä, kuten hienoja subjekteja ja muotteja.
Vaikka CNC-jyrsintä voi toimittaa nopean käännöksen, asennettu viimeistely luo osia näkyviin työkalumerkeillä. Se voi myös tuottaa osia, joissa on joitain teräviä reunoja ja uria, joten lisäprosesseja voidaan tarvita, jos reunoja ja uria ei voida hyväksyä näille ominaisuuksille.
Tietysti sekvenssiin ohjelmoitujen työkalut Deburr Deburr, vaikka yleensä saavutetaan korkeintaan 90% valmiista vaatimuksista, jättäen joitain ominaisuuksia lopulliseen käden viimeistelyyn.
Pinnan viimeistelyn osalta on työkaluja, jotka tuottavat paitsi hyväksyttävän pintapinnan, myös peilimaisen viimeistelyn työtuotteen osissa.
CNC -myllytyypit
Kaksi jyrsintäkoneiden perustyyppiä tunnetaan pystysuorina koneistuskeskuksina ja vaakasuuntaisina koneistuskeskuksina, joissa ensisijainen ero on konekaran suunnassa.
Pystysuora koneistuskeskus on mylly, jossa karan akseli on kohdistettu z-akselin suuntaan. Nämä pystysuorat koneet voidaan jakaa edelleen kahteen tyyppiin:
■ Sängytehtaat, joissa kara liikkuu yhdensuuntaisesti oman akselinsa kanssa, kun pöytä liikkuu kohtisuorassa karan akseliin nähden
■ Torret Mills, jossa kara on paikallaan ja pöytä siirretään siten, että se on aina kohtisuorassa ja yhdensuuntainen karan akselin kanssa leikkausoperaation aikana
Vaakasuoran koneistuskeskuksessa tehtaan karan akseli on kohdistettu y-akselin suuntaan. Vaakarakenne tarkoittaa, että nämä myllyt yleensä vievät enemmän tilaa konepajakerroksessa; Ne ovat myös yleensä painon raskaampia ja tehokkaampia kuin pystysuorat koneet.
Vaakasuuntaista tehtaaa käytetään usein, kun vaaditaan parempi pintapinta; Tämä johtuu siitä, että karan suunta tarkoittaa, että leikkaus sirut luonnollisesti putoavat ja ne poistetaan helposti. (Lisäetuina tehokas sirupoisto auttaa parantamaan työkalujen käyttöikää.)
Yleensä pystysuorat koneistuskeskukset ovat yleisempiä, koska ne voivat olla yhtä tehokkaita kuin vaakasuorat koneistuskeskukset ja voivat käsitellä hyvin pieniä osia. Lisäksi pystysuorissa keskuksissa on pienempi jalanjälki kuin vaakasuorassa koneistuskeskuksissa.
Moni-akselin CNC-myllyt
Tarkkuus CNC -myllykeskuksia on saatavana useilla akseleilla. 3-akselinen mylly hyödyntää X-, Y- ja Z-akseleita monenlaista työtä varten. 4-akselisella myllyllä kone voi pyöriä pystysuoralla ja vaakasuoralla akselilla ja siirtää työkappaleen jatkuvan koneistuksen mahdollistamiseksi.
5-akselisessa myllyssä on kolme perinteistä akselia ja kaksi ylimääräistä pyörivää akselia, mikä mahdollistaa työkappaleen kiertämisen, kun karan pää liikkuu sen ympärillä. Tämä mahdollistaa työkappaleen viisi puolta koneistaa poistamatta työkappalaa ja palauttamatta konetta.
CNC -sorvi
Sorella, jota kutsutaan myös kääntymiskeskukseksi - on yksi tai useampi kara ja x- ja z -akselit. Konetta käytetään kiertämään työkappaletta sen akselilla erilaisten leikkaus- ja muotoiluoperaatioiden suorittamiseksi, jolloin työkappaleen laaja työkaluvalikoima.
CNC -sorvi, jota kutsutaan myös live -toimintatyökalujen sorviksi, ovat ihanteellisia symmetristen lieriömäisten tai pallomaisten osien luomiseen. Kuten CNC -myllyt, myös CNC -sorvi pystyy käsittelemään pienempiä operaatioita, kuten prototyyppien määrittäminen, mutta ne voidaan myös asettaa korkealle toistettavuudelle, joka tukee suuren määrän tuotantoa.
CNC-sorvi voidaan myös perustaa suhteellisen handsfree-tuotantoon, mikä tekee niistä laajasti käytettyjä auto-, elektroniikka-, ilmailu-, robotiikka- ja lääketieteellisten laitteiden teollisuudessa.
Kuinka CNC -sorvi toimii
CNC -sorvilla tyhjä varastotila ladataan sorvin karan istukkaan. Tämä istukka pitää työkappaleen paikoillaan, kun kara pyörii. Kun kara saavuttaa vaaditun nopeuden, paikallaan oleva leikkaustyökalu saatetaan kosketukseen työkappaleen kanssa materiaalin poistamiseksi ja oikean geometrian saavuttamiseksi.
CNC -sorvi voi suorittaa useita operaatioita, kuten poraus, lanka, tylsä, reunustaminen, päinvastainen ja kapeneva kääntyminen. Eri toiminnot vaativat työkalumuutoksia ja voivat lisätä kustannuksia ja asennusaikaa.
Kun kaikki vaadittavat työstötoimenpiteet valmistuvat, osa leikataan varastosta tarvittaessa jatkokäsittelyä varten. CNC -sorvi on sitten valmis toistamaan operaation, ja sen välillä yleensä vaaditaan vähän tai ei ollenkaan.
CNC -sorvi voi myös mahtua erilaisia automaattisia palkkoryöttölaitteita, jotka vähentävät raaka -aineiden käsittelyn määrää ja tarjoavat etuja, kuten seuraavat:
■ Vähennä koneenkäyttäjältä vaadittava aika ja vaivaa
■ Tue baaria värähtelyjen vähentämiseksi, jotka voivat vaikuttaa negatiivisesti tarkkuuteen
■ Anna työstötyökalun toimia optimaalisella karanopeudella
■ Minimoi vaihtoajat
■ Vähennä materiaalijätettä
CNC -sorvien tyypit
Erityyppisiä sorvityyppejä on useita, mutta yleisimmät ovat 2-akselin CNC-sorvi ja Kiinan tyyliset automaattiset sorvi.
Useimmat CNC -kiinalaiset sorvi käyttää yhtä tai kahta pääkaraa plus yksi tai kaksi selkänojaa (tai toissijaista) karaa, ja kiertosiirto on vastuussa entisestä. Pääkara suorittaa ensisijaisen koneistusoperaation ohjausholkin avulla.
Lisäksi jotkut kiinalaistyyliset sorvi on varustettu toisella työkalunpäällä, joka toimii CNC-myllynä.
CNC-kiinalaistyylisen automaattisen sorvin kanssa varastomateriaali syötetään liukuvan pään karan läpi ohjausholkkiin. Tämän avulla työkalu voi leikata materiaalin lähemmäksi pistettä, jossa materiaalia tuetaan, joten Kiinan kone on erityisen hyödyllinen pitkille, hoikkaille osille ja mikromuodostuksille.
Moniakseliset CNC-kääntökeskukset ja Kiinan tyyliset sorvi voivat suorittaa useita koneistustoimintoja yhdellä koneella. Tämä tekee niistä kustannustehokkaan vaihtoehdon monimutkaisille geometrioille, jotka muuten vaativat useita koneita tai työkalumuutoksia laitteiden, kuten perinteisen CNC-myllyn, avulla.