Прэцызійная апрацоўка - гэта працэс выдалення матэрыялу з нарыхтоўкі падчас утрымання аздаблення з невялікім допускам.Прэцызійны станок мае шмат тыпаў, у тым ліку фрэзераванне, такарнае апрацоўку і апрацоўку электрычным разрадам.Сённяшні дакладны станок звычайна кіруецца з дапамогай камп'ютэрнага лікавага кіравання (ЧПУ).
Практычна ва ўсіх металічных вырабах выкарыстоўваецца дакладная механічная апрацоўка, як і ў многіх іншых матэрыялах, такіх як пластык і дрэва.Гэтымі машынамі кіруюць спецыялізаваныя і навучаныя машыністы.Каб рэжучы інструмент мог выконваць сваю працу, яго трэба перамяшчаць у вызначаных напрамках, каб зрабіць правільны разрэз.Гэта асноўнае рух называецца "хуткасцю рэзкі".Нарыхтоўку таксама можна перамяшчаць, што называецца другасным рухам "падачы".Разам гэтыя рухі і вастрыня рэжучага інструмента дазваляюць працаваць дакладнай машыне.
Для якаснай дакладнай апрацоўкі патрабуецца ўменне прытрымлівацца вельмі канкрэтных чарцяжоў, зробленых праграмамі CAD (сістэма аўтаматызаванага праектавання) або CAM (сістэма аўтаматызаванага вытворчасці), такіх як AutoCAD і TurboCAD.Праграмнае забеспячэнне можа дапамагчы стварыць складаныя трохмерныя дыяграмы або контуры, неабходныя для вырабу інструмента, машыны або прадмета.Гэтыя чарцяжы павінны выконвацца вельмі дэталёва, каб пераканацца, што прадукт захавае сваю цэласнасць.У той час як большасць кампаній, якія займаюцца дакладнай апрацоўкай, працуюць з той ці іншай формай праграм CAD/CAM, яны па-ранейшаму часта працуюць з намаляванымі ўручную эскізамі на пачатковых этапах праектавання.
Дакладная механічная апрацоўка выкарыстоўваецца для шэрагу матэрыялаў, уключаючы сталь, бронзу, графіт, шкло і пластмасу.У залежнасці ад памеру праекта і матэрыялаў, якія будуць выкарыстоўвацца, будуць выкарыстоўвацца розныя інструменты для дакладнай апрацоўкі.Можна выкарыстоўваць любую камбінацыю такарных, фрэзерных станкоў, свідравальных станкоў, піл і шліфавальных станкоў і нават высакахуткаснай робататэхнікі.Аэракасмічная прамысловасць можа выкарыстоўваць высокахуткасную апрацоўку, у той час як дрэваапрацоўчая прамысловасць можа выкарыстоўваць працэсы фотахімічнага тручэння і фрэзеравання.Вытворчасць або пэўная колькасць любога канкрэтнага тавару можа вылічацца тысячамі або быць толькі некалькімі.Прэцызійная апрацоўка часта патрабуе праграмавання прылад з ЧПУ, што азначае, што яны з лікавым кіраваннем кампутарам.Прылада ЧПУ дазваляе прытрымлівацца дакладных памераў на працягу ўсяго выпуску прадукту.
Фрэзераванне - гэта працэс апрацоўкі з выкарыстаннем ротарных фрэз для выдалення матэрыялу з нарыхтоўкі шляхам прасоўвання (або падачы) фрэзы ў нарыхтоўку ў пэўным кірунку.Разак таксама можна трымаць пад вуглом адносна восі інструмента.Фрэзераванне ахоплівае шырокі спектр розных аперацый і станкоў, пачынаючы ад невялікіх асобных дэталяў і заканчваючы вялікімі цяжкімі групавымі аперацыямі фрэзеравання.Гэта адзін з найбольш часта выкарыстоўваюцца працэсаў для апрацоўкі нестандартных дэталяў з дакладнымі допускамі.
Фрэзераванне можа быць зроблена з дапамогай шырокага спектру станкоў.Першапачатковым класам фрэзерных станкоў быў фрэзерны станок (часта яго называюць млыном).Пасля з'яўлення камп'ютэрнага лікавага кіравання (ЧПУ) фрэзерныя станкі ператварыліся ў апрацоўчыя цэнтры: фрэзерныя станкі, дапоўненыя аўтаматычнымі прыладамі змены інструментаў, інструментальнымі крамамі або каруселямі, магчымасцямі ЧПУ, сістэмамі астуджальнай вадкасці і корпусамі.Фрэзерныя цэнтры звычайна класіфікуюцца як вертыкальныя апрацоўчыя цэнтры (VMC) або гарызантальныя апрацоўчыя цэнтры (HMC).
Інтэграцыя фрэзеравання ў такарныя асяроддзі і наадварот пачалася з жывых інструментаў для такарных станкоў і перыядычнага выкарыстання фрэз для такарных аперацый.Гэта прывяло да з'яўлення новага класа станкоў, шматзадачных станкоў (МТМ), якія спецыяльна пабудаваны для палягчэння фрэзеравання і такарэння ў межах аднаго працоўнага дыяпазону.
Для інжынераў-канструктараў, груп даследаванняў і распрацовак і вытворцаў, якія залежаць ад крыніцы дэталяў, дакладная апрацоўка з ЧПУ дазваляе ствараць складаныя дэталі без дадатковай апрацоўкі.Фактычна, дакладная апрацоўка з ЧПУ часта дазваляе вырабляць гатовыя дэталі на адным станку.
Працэс механічнай апрацоўкі выдаляе матэрыял і выкарыстоўвае шырокі спектр рэжучых інструментаў для стварэння канчатковай і часта вельмі складанай канструкцыі дэталі.Узровень дакладнасці павышаецца за кошт выкарыстання лічбавага праграмнага кіравання (ЧПУ), які выкарыстоўваецца для аўтаматызацыі кіравання апрацоўваючымі інструментамі.
Роля «ЧПУ» ў прэцызійнай апрацоўцы
Выкарыстоўваючы закадзіраваныя інструкцыі па праграмаванні, прэцызійная апрацоўка з ЧПУ дазваляе выразаць і фармаваць нарыхтоўку ў адпаведнасці са спецыфікацыямі без ручнога ўмяшання аператара станка.
Узяўшы мадэль аўтаматызаванага праектавання (CAD), прадстаўленую заказчыкам, эксперт-машыніст выкарыстоўвае праграмнае забеспячэнне аўтаматызаванага вытворчасці (CAM), каб стварыць інструкцыі па апрацоўцы дэталі.На аснове мадэлі САПР праграмнае забеспячэнне вызначае, якія траекторыі інструментаў неабходныя, і стварае праграмны код, які паведамляе машыне:
■ Якія правільныя абароты і хуткасці падачы
■ Калі і куды перамяшчаць інструмент і/або дэталь
■ Наколькі глыбока выразаць
■ Калі ўжываць астуджальную вадкасць
■ Любыя іншыя фактары, звязаныя з хуткасцю, хуткасцю падачы і каардынацыяй
Затым кантролер з ЧПУ выкарыстоўвае праграмны код для кіравання, аўтаматызацыі і маніторынгу рухаў машыны.
Сёння ЧПУ з'яўляецца ўбудаванай функцыяй шырокага спектру абсталявання, ад такарных станкоў, фрэз і маршрутызатараў да электраэрозійнай апрацоўкі (электраразраднай апрацоўкі), лазернай і плазменнай рэзкі.У дадатак да аўтаматызацыі працэсу апрацоўкі і павышэння дакладнасці ЧПУ пазбаўляе ад ручных задач і вызваляе машыністаў ад кантролю за некалькімі машынамі, якія працуюць адначасова.
Акрамя таго, калі шлях інструмента быў спраектаваны і станок запраграмаваны, ён можа запускаць дэталь любую колькасць разоў.Гэта забяспечвае высокі ўзровень дакладнасці і паўтаральнасці, што, у сваю чаргу, робіць працэс высокаэфектыўным і маштабуемым.
Матэрыялы, якія апрацоўваюцца
Некаторыя металы, якія звычайна апрацоўваюцца, ўключаюць алюміній, латунь, бронзу, медзь, сталь, тытан і цынк.Акрамя таго, дрэва, пенапласт, шкловалакно і пластмасы, такія як поліпрапілен, таксама можна апрацоўваць.
Фактычна, амаль любы матэрыял можа быць выкарыстаны для дакладнай апрацоўкі з ЧПУ - вядома, у залежнасці ад прымянення і яго патрабаванняў.
Некаторыя перавагі дакладнай апрацоўкі з ЧПУ
Для многіх невялікіх дэталяў і кампанентаў, якія выкарыстоўваюцца ў шырокім дыяпазоне вырабленых вырабаў, прэцызійная апрацоўка з ЧПУ часта з'яўляецца метадам вырабу.
Як і ва ўсіх метадах рэзкі і апрацоўкі, розныя матэрыялы паводзяць сябе па-рознаму, а памер і форма кампанента таксама аказваюць вялікі ўплыў на працэс.Аднак у цэлым працэс дакладнай апрацоўкі з ЧПУ мае перавагі перад іншымі метадамі апрацоўкі.
Гэта таму, што апрацоўка з ЧПУ здольная забяспечыць:
■ Высокая ступень складанасці дэталі
■ Жорсткія допускі, як правіла, у дыяпазоне ад ±0,0002" (±0,00508 мм) да ±0,0005" (±0,0127 мм)
■ Выключна гладкая аздабленне паверхні, у тым ліку нестандартная аздабленне
■ Паўтараемасць, нават пры вялікіх аб'ёмах
У той час як дасведчаны машыніст можа выкарыстоўваць ручны такарны станок, каб зрабіць якасную дэталь у колькасці 10 або 100 штук, што адбудзецца, калі вам спатрэбіцца 1000 дэталяў?10 000 частак?100 000 ці мільён частак?
З дапамогай дакладнай апрацоўкі з ЧПУ вы можаце атрымаць маштабаванасць і хуткасць, неабходныя для гэтага віду буйнасерыйнай вытворчасці.Акрамя таго, высокая паўтаранасць дакладнай апрацоўкі з ЧПУ дае вам дэталі, якія ўсе аднолькавыя ад пачатку да канца, незалежна ад таго, колькі дэталяў вы вырабляеце.
Ёсць некаторыя вельмі спецыялізаваныя метады апрацоўкі з ЧПУ, у тым ліку драцяная электроэрозионная апрацоўка (электраразрадная апрацоўка), адытыўная апрацоўка і 3D-лазерны друк.Напрыклад, у драцяной электраэрозіі выкарыстоўваюцца матэрыялы, якія праводзяць, — як правіла, металы, — і электрычныя разрады, каб размываць нарыхтоўку ў мудрагелістыя формы.
Аднак тут мы спынімся на працэсах фрэзеравання і такарэння — двух субтрактыўных метадах, якія шырока даступныя і часта выкарыстоўваюцца для дакладнай апрацоўкі з ЧПУ.
Фрэзераванне супраць такарнай апрацоўкі
Фрэзераванне - гэта працэс апрацоўкі, які выкарыстоўвае верціцца цыліндрычны рэжучы інструмент для выдалення матэрыялу і стварэння формаў.Фрэзернае абсталяванне, вядомае як млын або апрацоўчы цэнтр, стварае мноства дэталяў складанай геаметрыі на некаторых з самых вялікіх металічных аб'ектаў.
Важнай характарыстыкай фрэзеравання з'яўляецца тое, што нарыхтоўка застаецца нерухомай, пакуль рэжучы інструмент круціцца.Іншымі словамі, на млыне рэжучы інструмент, які верціцца, рухаецца вакол нарыхтоўкі, якая застаецца замацаванай на станіне.
Такарная апрацоўка - гэта працэс выразання або фарміравання загатоўкі на абсталяванні, званым такарным станком.Як правіла, такарны станок круціць нарыхтоўку па вертыкальнай або гарызантальнай восі, у той час як нерухомы рэжучы інструмент (які можа або не круціцца) рухаецца ўздоўж запраграмаванай восі.
Інструмент фізічна не можа абысці дэталь.Матэрыял круціцца, дазваляючы інструменту выконваць запраграмаваныя аперацыі.(Існуе падмноства такарных станкоў, у якіх інструменты круцяцца вакол дроту з катушкі, але гэта не разглядаецца тут.)
Пры тачэнні, у адрозненне ад фрэзеравання, нарыхтоўка круціцца.Запас дэталі паварочваецца на шпіндзелі такарнага станка, і рэжучы інструмент прыводзіцца ў кантакт з нарыхтоўкай.
Ручная апрацоўка супраць ЧПУ
У той час як і фрэзы, і такарныя станкі даступныя ў ручных мадэлях, станкі з ЧПУ больш падыходзяць для вырабу дробных дэталяў - забяспечваючы маштабаванасць і паўтаральнасць для прыкладанняў, якія патрабуюць вялікай колькасці вытворчасці дэталяў з жорсткімі допускамі.
У дадатак да простых 2-восевых станкоў, у якіх інструмент рухаецца па восях X і Z, прэцызійнае абсталяванне з ЧПУ ўключае шматвосевыя мадэлі, у якіх нарыхтоўка таксама можа рухацца.Гэта ў адрозненне ад такарнага станка, дзе нарыхтоўка абмежавана кручэннем, а інструменты будуць рухацца, ствараючы патрэбную геаметрыю.
Гэтыя шматвосевыя канфігурацыі дазваляюць вырабляць больш складаную геаметрыю за адну аперацыю, не патрабуючы дадатковай працы аператара станка.Гэта не толькі палягчае вытворчасць складаных дэталяў, але і зніжае або ліквідуе верагоднасць памылак аператара.
Акрамя таго, выкарыстанне астуджальнай вадкасці пад высокім ціскам з дакладнай апрацоўкай з ЧПУ гарантуе, што габлюшка не патрапіць у працэс, нават калі выкарыстоўваецца станок з вертыкальна арыентаваным шпіндзелем.
Фрэзы з ЧПУ
Розныя фрэзерныя станкі адрозніваюцца памерамі, канфігурацыяй восі, хуткасцю падачы, хуткасцю рэзкі, напрамкам падачы фрэзеравання і іншымі характарыстыкамі.
Аднак, як правіла, усе фрэзы з ЧПУ выкарыстоўваюць верціцца шпіндзель для адразання непажаданага матэрыялу.Яны выкарыстоўваюцца для рэзкі цвёрдых металаў, такіх як сталь і тытан, але таксама могуць выкарыстоўвацца з такімі матэрыяламі, як пластык і алюміній.
Фрэзы з ЧПУ створаны для паўтаральнасці і могуць выкарыстоўвацца для ўсяго: ад стварэння прататыпаў да вытворчасці вялікіх аб'ёмаў.Высокакласныя дакладныя фрэзы з ЧПУ часта выкарыстоўваюцца для работ з жорсткімі допускамі, такіх як фрэзераванне тонкіх штампаў і прэс-формаў.
У той час як фрэзераванне з ЧПУ можа забяспечыць хуткі абарот, фрэзерная аздабленне стварае дэталі з бачнымі слядамі інструмента.Ён таксама можа вырабляць дэталі з некаторымі вострымі бакамі і задзірынамі, таму могуць спатрэбіцца дадатковыя працэсы, калі краю і задзірыны непрымальныя для гэтых функцый.
Безумоўна, інструменты для выдалення задзірын, запраграмаваныя ў паслядоўнасць, будуць здымаць задзірыны, хаця звычайна гэта дасягае максімум 90 % патрэбнай гатовасці, пакідаючы некаторыя асаблівасці для канчатковай ручной апрацоўкі.
Што тычыцца аздаблення паверхні, ёсць інструменты, якія дадуць не толькі прымальную аздабленне паверхні, але і люстраную аздабленне на частках працоўнага прадукту.
Віды фрэз з ЧПУ
Два асноўных тыпу фрэзерных станкоў вядомыя як вертыкальныя апрацоўчыя цэнтры і гарызантальныя апрацоўчыя цэнтры, дзе галоўнае адрозненне заключаецца ў арыентацыі шпіндзеля станка.
Вертыкальны апрацоўваючы цэнтр - гэта фрэза, у якой вось шпіндзеля выраўнавана па восі Z.Гэтыя вертыкальныя машыны можна падзяліць на два тыпу:
■Ложныя млыны, у якіх шпіндзель рухаецца паралельна ўласнай восі, а стол рухаецца перпендыкулярна восі шпіндзеля
■ Рэвольвальныя фрэзы, у якіх шпіндзель нерухомы, а стол перамяшчаецца так, што ён заўсёды перпендыкулярны і паралельны восі шпіндзеля падчас аперацыі рэзкі
У гарызантальным апрацоўваючым цэнтры вось шпіндзеля фрэзы выраўноўваецца па восі Y.Гарызантальная структура азначае, што гэтыя млыны, як правіла, займаюць больш месца ў машынным цэху;яны таксама звычайна больш цяжкія па вазе і больш магутныя, чым вертыкальныя машыны.
Гарызантальная фрэза часта выкарыстоўваецца, калі патрабуецца лепшая аздабленне паверхні;гэта таму, што арыентацыя шпіндзеля азначае, што рэжучая стружка натуральным чынам адпадае і лёгка выдаляецца.(У якасці дадатковай перавагі эфектыўнае выдаленне стружкі дапамагае павялічыць тэрмін службы інструмента.)
Увогуле, вертыкальныя апрацоўчыя цэнтры больш распаўсюджаныя, таму што яны могуць быць такімі ж магутнымі, як і гарызантальныя апрацоўчыя цэнтры, і могуць апрацоўваць вельмі дробныя дэталі.Акрамя таго, вертыкальныя цэнтры маюць меншы след, чым гарызантальныя апрацоўчыя цэнтры.
Шматвосевыя фрэзы з ЧПУ
Прэцызійныя фрэзерныя цэнтры з ЧПУ даступныя з некалькімі восямі.3-восевая фрэзерная машына выкарыстоўвае восі X, Y і Z для самых розных работ.З 4-восевай фрэзай станок можа круціцца па вертыкальнай і гарызантальнай восі і перамяшчаць нарыхтоўку, каб забяспечыць больш бесперапынную апрацоўку.
5-восевая фрэза мае тры традыцыйныя восі і дзве дадатковыя паваротныя восі, якія дазваляюць паварочваць нарыхтоўку, калі галоўка шпіндзеля рухаецца вакол яе.Гэта дазваляе апрацоўваць пяць бакоў нарыхтоўкі без выдалення нарыхтоўкі і пераналадкі станка.
Такарныя станкі з ЧПУ
Такарны станок - таксама званы такарным цэнтрам - мае адзін або некалькі шпіндзеляў і восі X і Z.Станок выкарыстоўваецца для павароту загатоўкі вакол сваёй восі для выканання розных аперацый рэзкі і фарміравання, прымянення шырокага спектру інструментаў да загатоўкі.
Такарныя станкі з ЧПУ, якія таксама называюць такарнымі станкамі з аператыўнай апрацоўкай, ідэальна падыходзяць для стварэння сіметрычных цыліндрычных або сферычных дэталяў.Як і фрэзы з ЧПУ, такарныя станкі з ЧПУ могуць апрацоўваць меншыя аперацыі, такія як стварэнне прататыпаў, але таксама могуць быць настроены на высокую паўтаранасць, падтрымліваючы вялікую колькасць вытворчасці.
Такарныя станкі з ЧПУ таксама могуць быць настроены на вытворчасць адносна свабодных рук, што робіць іх шырока выкарыстоўваюцца ў аўтамабільнай, электроннай, аэракасмічнай прамысловасці, робататэхніцы і медыцынскай прамысловасці.
Як працуе такарны станок з ЧПУ
На такарным станку з ЧПУ пусты брусок сыравіны загружаецца ў патрон шпіндзеля такарнага станка.Гэты патрон утрымлівае нарыхтоўку на месцы, пакуль шпіндзель круціцца.Калі шпіндзель дасягае патрэбнай хуткасці, стацыянарны рэжучы інструмент прыводзіцца ў кантакт з нарыхтоўкай для выдалення матэрыялу і дасягнення правільнай геаметрыі.
Такарны станок з ЧПУ можа выконваць шэраг аперацый, такіх як свідраванне, наразанне разьбы, расточванне, разгортванне, абліцоўванне і аточванне кануса.Розныя аперацыі патрабуюць змены інструмента і могуць павялічыць кошт і час наладкі.
Калі ўсе неабходныя аперацыі апрацоўкі завершаны, дэталь выразаецца з запасу для далейшай апрацоўкі, калі гэта неабходна.Такарны станок з ЧПУ гатовы паўтарыць аперацыю, звычайна не патрабуецца дадатковы час наладкі паміж імі.
Такарныя станкі з ЧПУ могуць таксама змяшчаць розныя аўтаматычныя падачы пруткоў, якія памяншаюць аб'ём ручной апрацоўкі сыравіны і забяспечваюць такія перавагі, як:
■ Скароціце час і намаганні, неабходныя аператару машыны
■ Падтрымлівайце стрыжань, каб паменшыць вібрацыю, якая можа негатыўна паўплываць на дакладнасць
■ Дайце станку працаваць на аптымальных хуткасцях шпіндзеля
■ Звесці да мінімуму час пераходу
■ Скарачэнне матэрыяльных адходаў
Віды такарных станкоў з ЧПУ
Існуе некалькі розных тыпаў такарных станкоў, але найбольш распаўсюджанымі з'яўляюцца 2-восевыя такарныя станкі з ЧПУ і такарныя аўтаматы кітайскага тыпу.
У большасці такарных станкоў з ЧПУ ў Кітаі выкарыстоўваецца адзін або два галоўных шпіндзеля плюс адзін або два задніх (або другарадных) шпіндзеля, з перадачай кручэння, адказнай за першы.Галоўны шпіндзель выконвае асноўную аперацыю апрацоўкі з дапамогай накіроўвалай ўтулкі.
Акрамя таго, некаторыя такарныя станкі кітайскага тыпу абсталяваны другой інструментальнай галоўкай, якая працуе як станок з ЧПУ.
У аўтаматычным такарным станку з ЧПУ ў кітайскім стылі загружаны матэрыял падаецца праз шпіндзель са слізгальнай галоўкай у накіроўвалую ўтулку.Гэта дазваляе інструменту рэзаць матэрыял бліжэй да кропкі, дзе матэрыял падтрымліваецца, што робіць кітайскі станок асабліва карысным для доўгіх, тонкіх токарных дэталяў і для мікраапрацоўкі.
Шматвосевыя такарныя цэнтры з ЧПУ і такарныя станкі кітайскага тыпу могуць выконваць некалькі аперацый апрацоўкі з дапамогай аднаго станка.Гэта робіць іх эканамічна эфектыўным варыянтам для складанай геаметрыі, якая ў адваротным выпадку патрабуе некалькіх станкоў або змены інструментаў з выкарыстаннем такога абсталявання, як традыцыйная фрэза з ЧПУ.