Preciza maŝinado estas procezo por forigi materialon de laborpeco dum tenado de proksimaj toleremaj finaĵoj.La preciza maŝino havas multajn tipojn, inkluzive de muelado, turnado kaj elektra malŝarĝa maŝinado.Preciza maŝino hodiaŭ estas ĝenerale kontrolita per Komputila Nombra Kontrolo (CNC).
Preskaŭ ĉiuj metalaj produktoj uzas precizecan maŝinadon, same kiel multaj aliaj materialoj kiel plasto kaj ligno.Ĉi tiuj maŝinoj estas funkciigitaj de specialigitaj kaj edukitaj maŝinistoj.Por ke la tranĉilo faru sian laboron, ĝi devas esti movita en direktoj specifitaj por fari la ĝustan tranĉon.Ĉi tiu primara moviĝo estas nomita la "tranĉa rapideco."La laborpeco ankaŭ povas esti movita, konata kiel la sekundara moviĝo de "furaĝo".Kune, ĉi tiuj movoj kaj la akreco de la tranĉilo permesas al la precizeca maŝino funkcii.
Kvalita precizeca maŝinado postulas la kapablon sekvi ekstreme specifajn skizojn faritajn per CAD (komputila dezajno) aŭ CAM (komputila fabrikado) programoj kiel AutoCAD kaj TurboCAD.La programaro povas helpi produkti la kompleksajn, 3-dimensiajn diagramojn aŭ skizojn necesajn por produkti ilon, maŝinon aŭ objekton.Ĉi tiuj skizoj devas esti aligitaj kun granda detalo por certigi, ke produkto konservas sian integrecon.Dum la plej multaj precizecaj maŝinadfirmaoj laboras kun iu formo de CAD/CAM-programoj, ili daŭre laboras ofte kun mane desegnitaj skizoj en la komencaj fazoj de dezajno.
Precizeca maŝinado estas uzata sur kelkaj materialoj inkluzive de ŝtalo, bronzo, grafito, vitro kaj plastoj por nomi kelkajn.Depende de la grandeco de la projekto kaj la materialoj uzotaj, diversaj precizecaj maŝinaj iloj estos uzataj.Ajna kombinaĵo de torniloj, frezmaŝinoj, borilpremiloj, segiloj kaj mueliloj, kaj eĉ altrapida robotiko povas esti uzata.La aerspaca industrio povas uzi altrapidan maŝinadon, dum lignaĵo-ilfarada industrio eble uzos fotokemiajn akvaforton kaj muelan procezojn.La eliro de kuro, aŭ specifa kvanto de iu aparta objekto, povas esti miloj aŭ esti nur kelkaj.Preciza maŝinado ofte postulas la programadon de CNC-aparatoj, kio signifas, ke ili estas komputilaj cifere kontrolitaj.La CNC-aparato permesas ke precizaj dimensioj estu sekvataj dum la tuta kuro de produkto.
Muelado estas la maŝinprilabora procezo de uzado de rotaciaj tranĉiloj por forigi materialon de laborpeco avancante (aŭ nutrante) la tranĉilon en la laborpecon en certa direkto.La tranĉilo ankaŭ povas esti tenita laŭ angulo relative al la akso de la ilo.Muelado kovras vastan gamon de malsamaj operacioj kaj maŝinoj, sur skvamoj de malgrandaj individuaj partoj ĝis grandaj, pezaj bandomuelantaj operacioj.Ĝi estas unu el la plej ofte uzataj procezoj por maŝinprilabori kutimajn partojn al precizaj toleremoj.
Muelado povas esti farita per larĝa gamo de maŝiniloj.La origina klaso de maŝiniloj por muelado estis la frezmaŝino (ofte nomita muelejo).Post la apero de komputila nombra kontrolo (CNC), frezmaŝinoj evoluis en maŝinajn centrojn: frezmaŝinoj pliigitaj per aŭtomataj ilŝanĝiloj, ilrevuoj aŭ karuseloj, CNC-kapablo, fridigsistemoj, kaj ĉemetaĵoj.Muelaj centroj estas ĝenerale klasifikitaj kiel vertikalaj maŝinprilaborcentroj (VMCoj) aŭ horizontalaj maŝinprilaborcentroj (HMCoj).
La integriĝo de muelado en turnajn mediojn, kaj inverse, komenciĝis per viva ilaro por torniloj kaj la foja uzo de mueliloj por turni operaciojn.Tio kondukis al nova klaso de maŝiniloj, plurtaskaj maŝinoj (MTMoj), kiuj estas speciale konstruitaj por faciligi mueladon kaj turnadon ene de la sama laborkoverto.
Por dezajninĝenieroj, R&D-teamoj, kaj produktantoj kiuj dependas de partprovizado, precizeca CNC-maŝinado permesas la kreadon de kompleksaj partoj sen plia pretigo.Fakte, precizeca CNC-maŝinado ofte ebligas, ke finitaj partoj estu faritaj sur ununura maŝino.
La maŝinprilabora procezo forigas materialon kaj uzas larĝan gamon de tranĉiloj por krei la finan, kaj ofte tre kompleksan, dezajnon de parto.La nivelo de precizeco estas plifortigita 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 kodigitajn programajn instrukciojn, precizeca CNC-maŝinado permesas al laborpeco esti tranĉita kaj formita laŭ specifoj sen mana interveno de maŝinfunkciigisto.
Prenante komputilan helpdezajnan (CAD) modelon disponigitan fare de kliento, sperta maŝinisto uzas komputilhelpitan produktadsoftvaron (CAM) por krei la instrukciojn por maŝinprilaborado de la parto.Surbaze de la CAD-modelo, la programaro determinas kiajn ilajn vojojn necesas kaj generas la programan kodon, kiu diras al la maŝino:
■ Kio estas la ĝustaj RPM-oj kaj furaĝ-kurzoj
■ Kiam kaj kie movi la ilon kaj/aŭ laborpecon
■ Kiel profunde tranĉi
■ Kiam apliki fridigaĵon
■ Ajnaj aliaj faktoroj rilataj al rapideco, furaĝrapideco kaj kunordigo
CNC-regilo tiam uzas la programan kodon por kontroli, aŭtomatigi kaj kontroli la movojn de la maŝino.
Hodiaŭ, CNC estas enkonstruita trajto de larĝa gamo de ekipaĵo, de torniloj, mueliloj, kaj enkursigiloj ĝis drato EDM (elektra senŝargiĝa maŝinado), lasero, kaj plasma tranĉmaŝinoj.Krom aŭtomatigi la maŝinan procezon kaj plibonigi precizecon, CNC forigas manajn taskojn kaj liberigas maŝinistojn por kontroli plurajn maŝinojn funkciantajn samtempe.
Krome, post kiam ilovojo estas desegnita kaj maŝino estas programita, ĝi povas ruli parton ajnajn fojojn.Ĉi tio disponigas altnivelan de precizeco kaj ripeteblo, kiu siavice faras la procezon tre kostefika kaj skalebla.
Materialoj kiuj estas maŝinprilaboritaj
Iuj metaloj ofte maŝinprilaboritaj inkluzivas aluminion, latunon, bronzon, kupron, ŝtalon, titanion kaj zinkon.Krome, ligno, ŝaŭmo, vitrofibro, kaj plastoj kiel ekzemple polipropileno ankaŭ povas esti maŝinprilaboritaj.
Fakte, preskaŭ ajna materialo povas esti uzata per preciza CNC-maŝinado - kompreneble, depende de la aplikaĵo kaj ĝiaj postuloj.
Iuj avantaĝoj de precizeca CNC-maŝinado
Por multaj el la malgrandaj partoj kaj komponantoj, kiuj estas uzataj en ampleksa gamo de fabrikitaj produktoj, precizeca CNC-maŝinado ofte estas la elekta metodo de fabrikado.
Kiel estas vera de preskaŭ ĉiuj tranĉado kaj maŝinado metodoj, malsamaj materialoj kondutas malsame, kaj la grandeco kaj formo de komponento 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 partkomplekseco
■ Streĉaj toleremoj, kutime de ±0,0002" (±0,00508 mm) ĝis ±0,0005" (±0,0127 mm)
■ Escepte glataj surfacaj finaĵoj, inkluzive de kutimaj finaĵoj
■ Ripeteblo, eĉ ĉe altaj volumoj
Dum sperta maŝinisto povas uzi manan tornilon por fari kvalitan 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 precizeca CNC-maŝinado, vi povas akiri la skaleblon kaj rapidecon necesajn por ĉi tiu tipo de altvoluma produktado.Krome, la alta ripeteblo de precizeca CNC-maŝinado donas al vi partojn, kiuj estas tute samaj de komenco ĝis fino, negrave kiom da partoj vi produktas.
Estas kelkaj 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 koncentriĝos pri la procezoj de muelado kaj turnado - du subtraktaj metodoj, kiuj estas vaste haveblaj kaj ofte uzataj por precizeca CNC-maŝinado.
Muelado kontraŭ turnado
Muelado estas maŝinprilabora procezo, kiu uzas rotacian, cilindran tranĉilon por forigi materialon kaj krei formojn.Frezekipaĵo, konata kiel muelejo aŭ maŝinprilaborcentro, plenumas universon de kompleksaj partgeometrioj sur kelkaj el la plej grandaj objektoj maŝinprilaboritaj metalo.
Grava karakterizaĵo de muelado estas ke la laborpeco restas senmova dum la tranĉilo turniĝas.Alivorte, sur muelejo, la turnanta tranĉilo moviĝas ĉirkaŭ la laborpeco, kiu restas fiksita sur lito.
Turnado estas la procezo de tranĉado aŭ formado de laborpeco sur ekipaĵo nomita tornilo.Tipe, la tornilo turnas la laborpecon sur vertikala aŭ horizontala akso dum fiksa tranĉilo (kiu povas aŭ eble ne turniĝas) moviĝas laŭ la programita akso.
La ilo ne povas fizike ĉirkaŭiri la parton.La materialo turniĝas, permesante al la ilo plenumi la programitajn operaciojn.(Ekzistas subaro de torniloj en kiuj la iloj turniĝas ĉirkaŭ boben-nutrita drato, tamen, tio ne estas kovrita ĉi tie. )
En turnado, male al muelado, la laborpeco turniĝas.La partakcio ŝaltas la spindelon de la tornilo kaj la tranĉilo estas alportita en kontakton kun la laborpeco.
Manlibro kontraŭ CNC-maŝinado
Dum ambaŭ mueliloj kaj torniloj estas haveblaj en manaj modeloj, CNC-maŝinoj estas pli taŭgaj por celoj de fabrikado de malgrandaj partoj - ofertante skaleblon kaj ripeteblon por aplikoj postulantaj altvolumenan produktadon de mallozaj toleremaj partoj.
Krom oferti simplajn 2-aksajn maŝinojn en kiuj la ilo moviĝas en la X kaj Z-aksoj, precizecaj CNC-ekipaĵoj inkluzivas multaksajn modelojn, en kiuj la laborpeco ankaŭ povas moviĝi.Tio estas kontraste al tornilo kie la laborpeco estas limigita al turnado kaj la iloj moviĝos por krei la deziratan geometrion.
Ĉi tiuj multi-aksaj konfiguracioj permesas la produktadon de pli kompleksaj geometrioj en ununura operacio, sen postulado de plia laboro de la maŝinfunkciigisto.Ĉi tio ne nur faciligas produkti kompleksajn partojn, sed ankaŭ reduktas aŭ forigas la eblecon de eraro de operaciisto.
Krome, la uzo de altprema fridigaĵo kun precizeca CNC-maŝinado certigas, ke blatoj ne eniras la verkojn, eĉ kiam oni uzas maŝinon kun vertikale orientita spindelo.
CNC-muelejoj
Malsamaj frezmaŝinoj varias en siaj grandecoj, aksaj agordoj, furaĝrapideco, tranĉrapideco, la muelada nutra direkto kaj aliaj karakterizaĵoj.
Tamen, ĝenerale, CNC-muelejoj ĉiuj uzas rotacian spindelon por fortranĉi nedeziratan materialon.Ili estas uzataj por tranĉi malmolajn metalojn kiel ŝtalo kaj titanio sed ankaŭ povas esti uzataj kun materialoj kiel plasto kaj aluminio.
CNC-mueliloj estas konstruitaj por ripeteblo kaj povas esti uzataj por ĉio de prototipado ĝis altvoluma produktado.Altnivelaj precizecaj CNC-mueliloj ofte estas uzataj por streĉa toleremo laboro kiel muelado de fajnaj ĵetkuboj kaj muldiloj.
Dum CNC-muelado povas liveri rapidan turniĝon, kiel muelita finaĵo kreas partojn kun videblaj ilaj markoj.Ĝi ankaŭ povas produkti partojn kun kelkaj akraj randoj kaj raŭkoj, do kromaj procezoj povas esti postulataj se randoj kaj raŭboj estas neakcepteblaj por tiuj trajtoj.
Kompreneble, senbavurigaj iloj programitaj en la sekvencon senbavuriĝos, kvankam kutime atingante 90% de la preta postulo maksimume, lasante kelkajn funkciojn por fina manfinado.
Koncerne surfacan finaĵon, ekzistas iloj kiuj produktos ne nur akcepteblan surfacan finpoluron, sed ankaŭ spegul-similan finpoluron sur partoj de la laborprodukto.
Tipoj de CNC-mueliloj
La du bazaj specoj de frezmaŝinoj estas konataj kiel vertikalaj maŝinaj centroj kaj horizontalaj maŝinaj centroj, kie la primara diferenco estas en la orientiĝo de la maŝinspindelo.
Vertikala maŝinadcentro estas muelejo en kiu la spindelakso estas vicigita en Z-aksa direkto.Ĉi tiuj vertikalaj maŝinoj povas esti plu dividitaj en du tipojn:
■Bedmueliloj, en kiuj la spindelo moviĝas paralele al sia propra akso dum la tablo moviĝas perpendikulare al la akso de la spindelo
■Gvatmueliloj, en kiuj la spindelo estas senmova kaj la tablo estas movita tiel ke ĝi estu ĉiam perpendikulara kaj paralela al la akso de spindelo dum la tranĉa operacio
En horizontala maŝinprilaborcentro, la spindelakso de la muelejo estas vicigita en Y-aksodirekto.La horizontala strukturo signifas, ke ĉi tiuj muelejoj emas okupi pli da spaco sur la maŝinbutiko;ili ankaŭ estas ĝenerale pli pezaj en pezo kaj pli potencaj ol vertikalaj maŝinoj.
Horizontala muelejo ofte estas uzata kiam pli bona surfaca finpoluro estas postulata;tio estas ĉar la orientiĝo de la spindelo signifas, ke la tranĉaj blatoj nature falas kaj estas facile forigitaj.(Kiel plia avantaĝo, efika forigo de blatoj helpas pliigi ilan vivon.)
Ĝenerale, vertikalaj maŝinprilaboraj centroj estas pli ĝeneralaj ĉar ili povas esti same potencaj kiel horizontalaj maŝinprilaboraj centroj kaj povas pritrakti tre malgrandajn partojn.Krome, vertikalaj centroj havas pli malgrandan piedsignon ol horizontalaj maŝinprilaboraj centroj.
Multaksaj CNC-mueliloj
Precizaj CNC-muelejcentroj haveblas kun multoblaj aksoj.3-aksa muelejo utiligas la X, Y kaj Z-aksojn por ampleksa vario de laboro.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 pliajn rotaciajn aksojn, ebligante la laborpecon esti rotaciita dum la spindelkapo moviĝas ĉirkaŭ ĝi.Ĉi tio ebligas maŝinprilabori kvin flankojn de laborpeco sen forigi la laborpecon kaj restarigi la maŝinon.
CNC-torniloj
Tornilo - ankaŭ nomita turncentro - havas unu aŭ plurajn spindelojn, kaj X kaj Z aksojn.La maŝino estas uzata por turni laborpecon sur ĝia akso por plenumi diversajn tranĉajn kaj formajn operaciojn, aplikante ampleksan gamon da iloj al la laborpeco.
CNC-torniloj, kiuj ankaŭ estas nomitaj viv-agaj ilaj torniloj, estas idealaj por krei simetriajn cilindrajn aŭ sferajn partojn.Kiel CNC-mueliloj, CNC-torniloj povas pritrakti pli malgrandajn operaciojn tia prototipado, sed ankaŭ povas esti agordita por alta ripeteblo, subtenante altvolumenan produktadon.
CNC-torniloj ankaŭ povas esti instalitaj por relative senmana produktado, kio igas ilin vaste uzataj en la industrioj de aŭtomobila, elektroniko, aerospaco, robotiko kaj medicina aparato.
Kiel CNC-tornilo funkcias
Kun CNC-tornilo, malplena stango de akcia materialo estas ŝarĝita en la mandrindon de la spindelo de la tornilo.Ĉi tiu chuck tenas la laborpecon en loko dum la spindelo rotacias.Kiam la spindelo atingas la bezonatan rapidecon, senmova tranĉilo estas alportita en kontakton kun la laborpeco por forigi materialon kaj atingi la ĝustan geometrion.
CNC-tornilo povas plenumi kelkajn operaciojn, kiel borado, surfadenado, enuado, fresado, alfrontado kaj mallarĝa turnado.Malsamaj operacioj postulas ilajn ŝanĝojn kaj povas pliigi koston kaj aranĝan tempon.
Kiam ĉiuj la postulataj maŝinadoperacioj estas kompletigitaj, la parto estas tranĉita de la akcioj por plia pretigo, se bezonite.La CNC-tornilo tiam pretas ripeti la operacion, kun malgranda aŭ neniu kroma aranĝotempo kutime necesa intere.
CNC-torniloj ankaŭ povas akomodi diversajn aŭtomatajn trinkejojn, kiuj reduktas la kvanton de mana krudmaterialo kaj provizas avantaĝojn kiel la jenajn:
■ Redukti la tempon kaj penadon postulatajn de la maŝinfunkciigisto
■ Subtenu la barstokon por redukti vibrojn, kiuj povas negative influi precizecon
■ Permesu al la maŝinilo funkcii kun optimumaj spindelaj rapidoj
■ Minimumigu transiĝajn tempojn
■ Redukti materian malŝparon
Tipoj de CNC-torniloj
Estas kelkaj malsamaj specoj de torniloj, sed la plej oftaj estas 2-aksaj CNC-torniloj kaj ĉina-stilaj aŭtomataj torniloj.
La plej multaj CNC-Ĉiniaj torniloj uzas unu aŭ du ĉefajn spindelojn kaj plie unu aŭ du malantaŭajn (aŭ sekundarajn) spindelojn, kun rotacia translokigo respondeca por la unua.La ĉefa spindelo plenumas la primaran maŝinan operacion, kun la helpo de gvida buŝo.
Krome, iuj ĉini-stilaj torniloj venas ekipitaj per dua ilkapo, kiu funkcias kiel CNC-muelejo.
Kun CNC-stila aŭtomata tornilo, la stoka materialo estas enfluita tra glita kapspindelo en gvidan buŝon.Ĉi tio permesas al la ilo tranĉi la materialon pli proksime al la punkto kie la materialo estas subtenata, igante la Ĉinan maŝinon speciale utila por longaj, sveltaj turnitaj partoj kaj por mikromaŝinado.
Multi-aksaj CNC-turniĝaj centroj kaj ĉini-stilaj torniloj povas plenumi multoblajn maŝinajn operaciojn uzante ununuran maŝinon.Ĉi tio faras ilin kostefika elekto por kompleksaj geometrioj, kiuj alie postulus multoblajn maŝinojn aŭ ilajn ŝanĝojn uzante ekipaĵon kiel tradicia CNC-muelejo.