Preciza Maŝinado estas procezo por forigi materialon de laborpeco dum tenado de proksimaj toleremaj finoj. La precizeca maŝino havas multajn specojn, inkluzive mueladon, turnadon kaj elektran malŝarĝan maŝinadon. Precizeca maŝino hodiaŭ estas ĝenerale regata per Komputilaj Nombraj Kontroloj (CNC).
Preskaŭ ĉiuj metalaj produktoj uzas precizan maŝinadon, same kiel multaj aliaj materialoj kiel plasto kaj ligno. Ĉi tiuj maŝinoj estas funkciigitaj de specialigitaj kaj trejnitaj maŝinistoj. Por ke la tranĉa ilo plenumu sian laboron, ĝi devas esti movita laŭ specifaj direktoj por fari la ĝustan tranĉon. Ĉi tiu ĉefa movado nomiĝas "tranĉa rapido." La laborpeco ankaŭ povas esti movita, konata kiel la duaranga movado de "nutrado". Kune, ĉi tiuj movoj kaj la akreco de la tranĉa ilo permesas funkciigi la precizan maŝinon.
Kvalita precizeca maŝinado postulas la kapablon sekvi ekstreme specifajn skizojn faritajn de programoj CAD (komputile helpata) aŭ CAM (komputile helpata fabrikado) kiel AutoCAD kaj TurboCAD. La programaro povas helpi produkti la kompleksajn tridimensiajn diagramojn aŭ konturojn necesajn por produkti ilon, maŝinon aŭ objekton. Ĉi tiuj skizoj devas esti plenumataj kun granda detalo por certigi, ke produkto konservas sian integrecon. Dum plej multaj precizaj maŝinaj kompanioj laboras kun ia formo de programoj CAD / CAM, ili ankoraŭ ofte funkcias per mane desegnitaj skizoj en la komencaj fazoj de projekto.
Preciza maŝinado estas uzata sur kelkaj materialoj inkluzive de ŝtalo, bronzo, grafito, vitro kaj plastoj por mencii kelkajn. Depende de la grandeco de la projekto kaj la uzotaj materialoj, diversaj precizaj maŝinaj iloj estos uzataj. Ajna kombinaĵo de torniloj, frezmaŝinoj, boriloj, segiloj kaj mueliloj, kaj eĉ altrapida robotiko povas esti uzata. La aerspaca industrio povas uzi altrapidan maŝinadon, dum ligna ila industrio povus uzi fotokemiajn akvafortajn kaj muelajn procezojn. La elĉerpiĝo, aŭ specifa kvanto de iu aparta ero, povas esti en la miloj aŭ nur kelkaj. Preciza maŝinado ofte postulas programadon de CNC-aparatoj, kio signifas, ke ili estas komputile nombre regataj. La CNC-aparato permesas sekvi ĝustajn dimensiojn dum la kurado de produkto.
Muelado estas la maŝinprocezo de uzado de rotaciaj tranĉiloj por forigi materialon de laborpeco antaŭenigante (aŭ provizante) la tranĉilon en la laborpecon laŭ certa direkto. La tranĉilo ankaŭ povas esti tenata laŭ angulo rilate al la akso de la ilo. Muelado kovras plej diversajn diversajn operaciojn kaj maŝinojn, sur skaloj de malgrandaj individuaj partoj ĝis grandaj, pez-impostaj bandaj muelaj operacioj. Ĝi estas unu el la plej ofte uzataj procezoj por maŝinprilaborado de kutimaj partoj al precizaj toleremoj.
Muelado povas esti farita per vasta gamo de maŝiniloj. La originala klaso de maŝiniloj por muelado estis la frezmaŝino (ofte nomata muelejo). Post la apero de komputila nombra kontrolo (CNC), frezmaŝinoj evoluis al maŝinaj centroj: frezmaŝinoj pliigitaj per aŭtomataj ilŝanĝiloj, ilrevuoj aŭ karuseloj, CNC-kapablo, fridigaĵaj sistemoj kaj enfermaĵoj. Muelaj centroj estas ĝenerale klasifikitaj kiel vertikalaj maŝinaj centroj (VMCs) aŭ horizontalaj maŝinaj centroj (HMCs).
La integriĝo de muelado en turniĝantajn mediojn, kaj inverse, komenciĝis per viva ilaro por torniloj kaj la foja uzo de muelejoj por turnado de operacioj. Ĉi tio kondukis al nova klaso de maŝiniloj, multitaskaj maŝinoj (MTM), kiuj estas speciale konstruitaj por faciligi mueladon kaj turnadon ene de la sama labora koverto.
Por projektaj inĝenieroj, teamoj pri R&D kaj fabrikantoj, kiuj dependas de parta provizado, precizeca CNC-maŝinado permesas krei kompleksajn partojn sen aldona prilaborado. Fakte precizeca CNC-maŝinado ofte ebligas fabrikadon de pretaj partoj sur unu maŝino.
La maŝinprocezo forigas materialon kaj uzas larĝan gamon de tranĉiloj por krei la finan, kaj ofte tre kompleksan, projektadon de parto. La nivelo de precizeco estas plibonigita per la uzo de komputila nombra kontrolo (CNC), kiu estas uzata por aŭtomatigi la kontrolon de la maŝinaj iloj.
La rolo de "CNC" en precizeca maŝinado
Uzante koditajn programajn instrukciojn, preciza CNC-maŝinado permesas tranĉi kaj formi laborpecon laŭ specifoj sen mana interveno de maŝina funkciigisto.
Prenante komputilan projektitan (CAD) modelon donitan de kliento, sperta maŝinisto uzas komputil-helpitan fabrikan programaron (CAM) por krei la instrukciojn por maŝinprilabori la parton. Surbaze de la CAD-modelo, la programaro determinas kiajn ilajn vojojn necesas kaj generas la programan kodon, kiu diras al la maŝino:
■ Kiaj estas la ĝustaj RPMoj kaj fluoj
■ Kiam kaj kien movi la ilon kaj / aŭ laborpecon
■ Kiel profunde tranĉi
■ Kiam apliki fridigaĵon
■ Ĉiujn aliajn faktorojn rilatajn al rapideco, avantaĝa rapideco kaj kunordigo
CNC-regilo tiam uzas la programan kodon por kontroli, aŭtomatigi kaj kontroli la movadojn de la maŝino.
Hodiaŭ CNC estas enkonstruita trajto de vasta gamo de ekipaĵoj, de torniloj, muelejoj, kaj enkursigiloj ĝis drata EDM (elektra malŝarĝa maŝinado), lasero, kaj plasma tranĉmaŝinoj. Krom aŭtomatigi la maŝinprocezon kaj plibonigi precizecon, CNC forigas manajn taskojn kaj liberigas maŝinistojn por kontroli plurajn maŝinojn funkciantajn samtempe.
Krome, post kiam ila vojo estis projektita kaj maŝino estas programita, ĝi povas funkciigi parton kelkfoje. Ĉi tio provizas altan nivelon de precizeco kaj ripeteblo, kio siavice faras la procezon tre efika kaj skalebla.
Materialoj prilaboritaj
Iuj metaloj ofte maŝinitaj estas aluminio, latuno, bronzo, kupro, ŝtalo, titanio kaj zinko. Krome ligno, ŝaŭmo, vitrofibro kaj plastoj kiel polipropileno ankaŭ povas esti prilaboritaj.
Fakte preskaŭ ĉiu ajn materialo povas esti uzata kun preciza CNC-maŝinado - kompreneble, depende de la apliko kaj ĝiaj postuloj.
Iuj avantaĝoj de precizeca CNC-maŝinado
Por multaj el la malgrandaj partoj kaj eroj uzataj en vasta gamo de fabrikitaj produktoj, precizeca CNC-maŝinado ofte estas la elektita metodo elektita.
Kiel validas por preskaŭ ĉiuj tranĉaj kaj maŝinaj metodoj, malsamaj materialoj kondutas alimaniere, kaj la grandeco kaj formo de komponanto ankaŭ havas grandan efikon sur la procezo. Tamen ĝenerale la procezo de precizeca CNC-maŝinado ofertas avantaĝojn super aliaj maŝinaj metodoj.
Tio estas ĉar CNC-maŝinado kapablas liveri:
■ Alta grado de parta komplekseco
■ Streĉaj toleremoj, kutime de ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) ĝis ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Escepte glataj surfacaj finpoluroj, inkluzive laŭmendajn finpolurojn
■ Ripetebleco, eĉ ĉe altaj volumoj
Dum lerta maŝinisto povas uzi manan tornilon por fari bonkvalitan parton en kvantoj de 10 aŭ 100, kio okazas kiam vi bezonas 1,000 partojn? 10.000 partoj? 100.000 aŭ miliono da partoj?
Kun preciza CNC-maŝinado, vi povas akiri la skaleblon kaj rapidon necesajn por ĉi tiu speco de alta volumeno. Krome, la alta ripeteblo de preciza CNC-maŝinado donas al vi partojn samajn de la komenco ĝis la fino, kiom ajn da partoj vi produktas.
Estas iuj tre specialigitaj metodoj de CNC-maŝinado, inkluzive de drata EDM (elektra malŝarĝa maŝinado), aldona maŝinado kaj 3D lasera presado. Ekzemple, drata EDM uzas konduktajn materialojn - tipe metalojn - kaj elektrajn malŝarĝojn por erozii laborpecon en malsimplajn formojn.
Tamen ĉi tie ni fokusiĝos pri la procezoj de muelado kaj turnado - du subtiraj metodoj, kiuj estas vaste haveblaj kaj ofte uzataj por preciza CNC-maŝinado.
Muelado kontraŭ turniĝo
Muelado estas maŝinprocezo, kiu uzas rotacian cilindran tranĉilon por forigi materialon kaj krei formojn. Mueladekipaĵo, konata kiel muelejo aŭ maŝinadcentro, plenumas universon de kompleksaj partgeometrioj sur iuj el la plej grandaj objektoj prilaboritaj metalo.
Grava karakterizaĵo de muelado estas, ke la laborpeco restas senmova dum la tranĉilo turniĝas. Alivorte, sur muelejo, la rotacia tranĉa ilo moviĝas ĉirkaŭ la laborpeco, kiu restas fiksita surloke sur lito.
Turnado estas la procezo tranĉi aŭ formi laborpecon sur ekipaĵo nomata tornilo. Tipe, la tornilo turnadas la laborpecon sur vertikalan aŭ horizontalan akson dum fiksa akra ilo (kiu povas aŭ ne turniĝi) moviĝas laŭ la planita akso.
La ilo ne povas fizike ĉirkaŭiri la parton. La materialo turniĝas, permesante al la ilo plenumi la planitajn operaciojn. (Estas subaro de torniloj, en kiuj la iloj turniĝas ĉirkaŭ bobenita drato, tamen tio ne estas kovrita ĉi tie.)
Turniĝante, male al muelado, la laborpeco turniĝas. La partakcio ŝaltas la spindelon de la tornilo kaj la tranĉa ilo kontaktiĝas kun la laborpeco.
Manlibro kontraŭ CNC-maŝinado
Dum kaj muelejoj kaj torniloj haveblas en manaj modeloj, CNC-maŝinoj pli taŭgas por celoj de fabrikado de malgrandaj partoj - ofertante skaleblon kaj ripeteblon por aplikoj postulantaj altan volumenan produktadon de striktaj toleremaj partoj.
Krom oferti simplajn 2-aksajn maŝinojn, en kiuj la ilo moviĝas en la X kaj Z-aksoj, precizaj CNC-ekipaĵoj inkluzivas multi-aksajn modelojn, en kiuj ankaŭ la laborpeco povas moviĝi. Ĉi tio kontrastas al tornilo, kie la laborpeco limiĝas al ŝpinado kaj la iloj moviĝos por krei la deziratan geometrion.
Ĉi tiuj pluraksaj agordoj permesas produkti pli kompleksajn geometriojn en unu sola operacio, sen postuli plian laboron de la maŝina funkciigisto. Ĉi tio ne nur faciligas produkti kompleksajn partojn, sed ankaŭ reduktas aŭ forigas la ŝancon de operacia eraro.
Krome, la uzo de altaaerprema fridigaĵo kun preciza CNC-maŝinado certigas, ke blatoj ne eniras la laborojn, eĉ uzante maŝinon kun vertikale orientita spindelo.
CNC-muelejoj
Malsamaj frezmaŝinoj varias laŭ siaj grandecoj, aksaj agordoj, avantaĝaj rapidoj, akra rapideco, la freza fura direkto kaj aliaj karakterizaĵoj.
Tamen ĝenerale CNC-muelejoj ĉiuj uzas rotacian spindelon por fortranĉi nedeziratan materialon. Ili kutimas tranĉi malmolajn metalojn kiel ŝtalo kaj titanio sed ankaŭ uzeblas kun materialoj kiel plasto kaj aluminio.
CNC-muelejoj estas konstruitaj por ripeteblo kaj povas esti uzataj por ĉio, de prototipado ĝis alta volumeno. Altnivelaj precizaj CNC-muelejoj ofte estas uzataj por streĉa tolerema laboro kiel muelado de fajnaj mueliloj kaj muldiloj.
Dum CNC-muelado povas liveri rapidan turniĝon, kiel muelita finado kreas partojn kun videblaj ilaj markoj. Ĝi ankaŭ povas produkti partojn kun iuj akraj randoj kaj bavoj, do aldonaj procezoj eble necesos se randoj kaj bavoj estas neakcepteblaj por tiuj ecoj.
Kompreneble, elbaraj iloj programitaj en la sinsekvon malbaros, kvankam kutime atingante 90% de la finita postulo, lasante iujn funkciojn por fina mana finado.
Koncerne surfacan finon, ekzistas iloj, kiuj produktos ne nur akcepteblan surfacan finon, sed ankaŭ spegulan finon sur partoj de la laborprodukto.
Specoj de CNC-muelejoj
La du bazaj specoj de frezmaŝinoj estas nomataj vertikalaj maŝinaj centroj kaj horizontalaj maŝinaj centroj, kie la ĉefa diferenco estas en la orientiĝo de la maŝina spindelo.
Vertikala maŝinanta centro estas muelejo en kiu la spindela akso estas vicigita laŭ Z-aksa direkto. Ĉi tiuj vertikalaj maŝinoj povas esti plu dividitaj en du specojn:
■ Litmueliloj, en kiuj la spindelo moviĝas paralele al sia propra akso dum la tablo moviĝas perpendikulare al la akso de la spindelo.
■ Turmueliloj, en kiuj la spindelo estas senmova kaj la tablo moviĝas tiel ke ĝi ĉiam estas perpendikulara kaj paralela al la akso de spindelo dum la tranĉa operacio.
En horizontala maŝinanta centro, la spindela akso de la muelejo estas vicigita laŭ Y-aksa direkto. La horizontala strukturo signifas, ke ĉi tiuj muelejoj emas okupi pli da spaco sur la maŝina butiko; ili estas ankaŭ ĝenerale pli pezaj kaj pli potencaj ol vertikalaj maŝinoj.
Horizontala muelejo estas ofte uzata, kiam necesas pli bona surfaca finpoluro; tio estas ĉar la orientiĝo de la spindelo signifas, ke la tranĉaj blatoj nature falas kaj facile forigeblas. (Kiel aldonita avantaĝo, efika forigo de peceto helpas pliigi ilvivon.)
Ĝenerale vertikalaj maŝinaj centroj pli oftas ĉar ili povas esti tiel potencaj kiel horizontalaj maŝinaj centroj kaj povas manipuli tre malgrandajn partojn. Krome vertikalaj centroj havas malpli grandan spuron ol horizontalaj maŝinaj centroj.
Multi-aksaj CNC-muelejoj
Precizaj CNC-muelejaj centroj haveblas kun multaj aksoj. 3-aksa muelejo uzas la aksojn X, Y kaj Z por plej diversaj laboroj. Kun 4-aksa muelejo, la maŝino povas rotacii sur vertikala kaj horizontala akso kaj movi la laborpecon por permesi pli kontinuan maŝinadon.
5-aksa muelejo havas tri tradiciajn aksojn kaj du aldonajn rotaciajn aksojn, ebligante turni la laborpecon dum la spindela kapo moviĝas ĉirkaŭ ĝi. Ĉi tio ebligas maŝinadon de kvin flankoj de laborpeco sen forigi la laborpecon kaj restarigi la maŝinon.
CNC-torniloj
Tornilo - ankaŭ nomata turniĝanta centro - havas unu aŭ plurajn spindelojn, kaj X kaj Z-aksojn. La maŝino kutimas turni laborpecon sur sia akso por fari diversajn tranĉajn kaj formajn operaciojn, aplikante larĝan gamon de iloj al la laborpeco.
CNC-torniloj, kiuj ankaŭ estas nomataj realbataj ilaj torniloj, estas idealaj por krei simetriajn cilindrajn aŭ sferajn partojn. Kiel CNC-muelejoj, CNC-torniloj povas trakti pli malgrandajn operaciojn tian prototipadon sed ankaŭ povas esti aranĝitaj por alta ripeteblo, subtenante altan volumenoproduktadon.
CNC-torniloj ankaŭ povas esti aranĝitaj por relative mane libera produktado, kio igas ilin vaste uzataj en la industrioj de aŭtomobila, elektronika, aerspaca, robotika kaj medicina aparato.
Kiel funkcias CNC-tornilo
Per CNC-tornilo, malplena stango el akcia materialo estas ŝarĝita en la ĵetilon de la tornilo. Ĉi tiu ĉuko tenas la laborpecon modloko dum la spindelo rotacias. Kiam la spindelo atingas la bezonatan rapidon, senmova tranĉa ilo kontaktiĝas kun la laborpeco por forigi materialon kaj atingi la ĝustan geometrion.
CNC-tornilo povas plenumi kelkajn operaciojn, kiel borado, fadenado, enuigado, skrapado, frontado kaj vakskandelo. Malsamaj operacioj postulas ilajn ŝanĝojn kaj povas pliigi koston kaj agordotempon.
Kiam ĉiuj bezonataj maŝinprilaboroj finiĝas, la parto estas tranĉita el la stoko por plua prilaborado, se necese. La CNC-tornilo tiam pretas ripeti la operacion, kun malmulta aŭ neniu aldona agordotempo kutime necesa inter si.
CNC-torniloj ankaŭ povas akcepti diversajn aŭtomatajn stangajn manĝilojn, kiuj reduktas la manon de mana kruda materialo kaj donas avantaĝojn kiel la jenaj:
■ Redukti la tempon kaj penon postulatajn de la maŝina funkciigisto
■ Subtenu la baron por redukti vibrojn, kiuj povas negative influi precizecon
■ Permesu al la maŝina ilo funkcii kun optimumaj spindelaj rapidoj
■ Minimumigi ŝanĝajn tempojn
■ Redukti materialan malŝparon
Specoj de CNC-torniloj
Ekzistas kelkaj malsamaj specoj de torniloj, sed la plej oftaj estas 2-aksaj CNC-torniloj kaj Ĉin-stilaj aŭtomataj torniloj.
Plej multaj CNC-torniloj uzas unu aŭ du ĉefajn spindelojn kaj plie unu aŭ du malantaŭajn (aŭ duarangajn) spindelojn, kun rotacia translokigo respondeca pri la unua. La ĉefa spindelo plenumas la primaran maŝinadon, kun la helpo de gvidilo.
Krome, iuj ĉin-stilaj torniloj venas ekipitaj per dua ilkapo, kiu funkcias kiel CNC-muelejo.
Per aŭtomata ĉina CNC-stila CNC, la akcia materialo estas enmetita tra glitiga kapspindelo en gvidan buŝon. Ĉi tio permesas al la ilo tranĉi la materialon pli proksime al la punkto, kie la materialo estas subtenata, farante la Ĉinan maŝinon speciale utila por longaj, maldikaj turnitaj partoj kaj por mikromaŝinado.
Multaksaj CNC-turniĝaj centroj kaj ĉin-stilaj torniloj povas plenumi plurajn maŝinajn operaciojn per unu maŝino. Ĉi tio igas ilin kostefika opcio por kompleksaj geometrioj, kiuj alie postulus plurajn maŝinojn aŭ ilŝanĝojn uzantajn ekipaĵojn kiel tradicia CNC-muelejo.