Uvod
Strojna obrada metala napredovala je od tradicionalnog ručnog rezanja metala do mikroobrade laserima. Strojna obrada je širok pojam koji se odnosi na širok raspon procesa i tehnologija korištenih u proizvodnji.
Učenje osnova strojne obrade metala ključno je za nove vlasnike tvrtki i ambiciozne dobavljače metalnih dijelova. Materijal se uklanja s obratka tijekom procesa strojne obrade. Metal se oblikuje u željeni dizajn pomoću električnih alatnih strojeva za izradu metalnih dijelova ili komponenti u raznim primjenama. Strojna obrada može se obaviti i na bilo kojem postojećem dijelu, kao što je otkivak ili lijevanje dobiveno preciznim lijevanjem.
U ovom članku saznat ćete više o procesu strojne obrade metala kako biste ga mogli koristiti za odabir najboljih proizvodnih postupaka za svoje proizvode i zadovoljavanje potreba i preferencija svojih kupaca.
Što je Strojna obrada metala
Strojna obrada metala je industrijska tehnika za izradu metalnih komponenti, alata i strojeva. Uključuje niz koraka za proizvodnju odgovarajućeg oblika, promjera rupe, veličine, teksture i završne obrade konačnog proizvoda.
Nadalje uključuje korištenje alatnih strojeva za oblikovanje obratka u određeni oblik. Tijekom proizvodnog procesa, većina, ako ne i sve komponente i metalni predmeti zahtijevaju neki oblik strojne obrade. Drugi materijali, poput plastike, gume, drva i papirnatih proizvoda, često se obrađuju strojno.
Vrste tehnologije obrade
Tehnologija strojne obrade spaljivanjem
Što ako bismo vam rekli da postoji nekoliko različitih oblika tehnologije strojne obrade paljenjem? Alati za paljenje i zavarivanje koriste se za zagrijavanje obratka kako bi ga oblikovali. Poznato je da propaljuju različite materijale.
· Tehnologija laserskog rezanja
Laserski rezači tale, spaljuju ili isparavaju materijale emitirajući visokoenergetski, uski svjetlosni snop. Ova metoda je idealna za jetkanje uzoraka ili oblikovanje čelika u čvrsto umjetničko djelo. Lasersko rezanje nudi prednosti kao što su ekstremni sastav i visokokvalitetna završna obrada.
· Tehnologija rezanja autogenom
Za rezanje i taljenje materijala, ova vrsta obrade koristi kombinaciju kisika i plina za gorivo. Budući da su molekule propana, vodika, benzina ili acetilena izuzetno zapaljive, one se obično koriste u ovom procesu.
· Tehnologija rezanja plazmom
Ovaj alat radi tako da ispaljuje tok plazme u električni luk. Kao rezultat toga, inertni plinovi se pretvaraju u plazmu. Naravno, pri radu s plazmom, ona može postati izuzetno vruća na dodir.
Tehnologija erozione obrade
Iako alati za paljenje koriste toplinu za uklanjanje dodatnog materijala, strojevi za eroziju koriste električnu energiju ili vodu za uklanjanje materijala s obratka.
· Tehnologija rezanja vodenim mlazom
Rezači vodenim mlazom koriste mlaz vode pod visokim tlakom za rezanje raznih materijala. Za brže razgradnju materijala nego ikad prije, jednostavno u mlaz vode umiješajte neku vrstu abrazivnog zrna. Rezači vodenim mlazom obično se koriste na materijalima koji su deformirani ili oštećeni kao posljedica izlaganja toplini.
· Tehnologija elektroerozivne obrade
Za izradu sitnih kratera koriste se alati za elektroerozijsku obradu kako bi se izbili električni lukovi. To poboljšava brzinu "punih rezova". Elektroerozijska obrada također se koristi u primjenama koje zahtijevaju složene oblike.
Alati za elektroerozijsku obradu mogu se koristiti i za rezanje teških materijala. Alati za elektroerozijsku obradu ograničavaju broj željeznih legura korištenjem osnovnog materijala za provođenje električne energije.
Tehnike obrade metala
- Tokarenje
- glodanje
- Mljevenje
- Dosadan
- Bušenje
- Piljenje
- Provlačenje
- ECM/EDM
Tokarenje
Tokarenje je najjednostavnija strojna operacija, uključujući čvrsto stezanje obratka na rotirajuću ploču ili trn. Alat za rezanje drži se uz obratak u pričvrsnom elementu postavljenom na pomičnom klizaču dok se okreće. Klizač se može pomicati gore-dolje po duljini obratka, kao i bliže i dalje od središnje linije. Ove jednostavne metode obrade savršene su za učinkovito uklanjanje velikih količina materijala. Svrdlo ugrađeno na kontravršilicu također može izbušiti precizne rupe duž središnje linije obratka.
Na vanjskom krugu okruglog predmeta, tokarilice se koriste za stvaranje koncentričnih oblika. Mnogi okrugli ili kružni elementi izrađuju se na tokarilici, uključujući utore, prstenaste žljebove, stepenaste nastavke, unutarnje i vanjske navoje, cilindre i osovine. Također mogu generirati površinske obrade koje su izrazito glatke i homogene.
glodanje
Glodanje se razlikuje od tokarenja po tome što obratak ostaje nepomičan dok se alat za rezanje okreće na vretenu. U većini slučajeva, obratak se drži vodoravno u škripcu stroja koji se pomiče u smjerovima X i Y. Vreteno se kreće u smjerovima X, Y i Z i nosi razne alate za rezanje.
Glodalica može bušiti rupe i provrte, ali je najbolja za uklanjanje materijala iz složenijih i asimetričnih komada. Glodalice se koriste za izradu kvadratnih/ravnih površina, zareza, skošenja, kanala, profila, utora za klinove i drugih značajki koje ovise o kutu. Većina operacija CNC alatnih strojeva izvodi se zajedničkim glodanjem i tokarenjem. Tekućina za rezanje koristi se za hlađenje obratka i alata za rezanje, podmazivanje i ispiranje metalnih čestica u svim operacijama obrade metala.
Mljevenje
Brušenje je proces obrade koji uključuje uklanjanje male količine materijala s obratka abrazivnim tokarom kako bi se postigla fina završna obrada. Brušenje se također može koristiti za teksturiranje predmeta ili za lagane rezove.
· Površinsko brušenje
Za mnoge primjene, vrlo glatka površina metalnih predmeta je ključna, a najbolja metoda za postizanje toga je brusilica. Brusilica se sastoji od rotirajućeg diska prekrivenog grubim abrazivnim zrnom. Obradak je postavljen na stol i ili se pomiče naprijed-natrag bočno ispod abrazivnog kotača ili se drži mirno dok se kotač okreće. Naravno, ovaj postupak se može koristiti samo na površinama koje nisu zaklonjene izbočinama koje strše s površine.
Ovisno o materijalu koji se brusi, koriste se različite vrste abraziva. Budući da toplina i mehaničko naprezanje procesa brušenja mogu oštetiti obradak, važno je kontrolirati brzinu i temperaturu alata.
· Cilindrično brušenje
U ovom procesu koriste se površinsko brušenje i tokarenje na tokarilici. Kružna ili cilindrična brusna ploča obično se okreće uz površinu obratka dok se drži nepomično. Na unutarnjim i vanjskim promjerima, cilindrične brusilice mogu se koristiti cijelom duljinom dijela ili na djelomičnim dubinama.
Ovaj postupak ima prednost u proizvodnji izuzetno preciznih i točnih tolerancija s vrlo glatkom teksturom površine.
· Optičko brušenje
U ovom procesu koriste se površinsko brušenje i tokarenje na tokarilici. Kružna ili cilindrična brusna ploča obično se okreće uz površinu obratka dok se drži nepomično. Na unutarnjim i vanjskim promjerima, cilindrične brusilice mogu se koristiti cijelom duljinom dijela ili na djelomičnim dubinama.
Ovaj postupak ima prednost u proizvodnji izuzetno preciznih i točnih tolerancija s vrlo glatkom teksturom površine.
Dosadan
Bušenje je proces proširivanja već izbušenih ili izlivenih rupa. Linijsko bušenje (jedan od oba kraja poduprt šipkom za bušenje), povratno bušenje (bušenje rupe u stražnjoj polovici obratka) i tokarsko bušenje su primjeri bušenja (povećanje rupe alatom za rezanje s jednom točionom oštricom za stvaranje konusnih ili četvrtastih rupa).
Bušenje se također može nazvati metodom proširenja prethodno izrezanih rupa u obratku. Bušenje se može koristiti za izradu prvih rupa. Bušenje, za razliku od bušenja, koristi alat za rezanje s jednom točkom.
Bušenje
Bušenje je metoda obrade koja koristi svrdla za stvaranje cilindričnih rupa u čvrstim materijalima; to je jedna od najvažnijih tehnika obrade jer se stvorene rupe često koriste kao pomoć pri montaži. Najčešće se koriste bušilice, ali se mogu koristiti i tokarilice. Bušenje je faza predobrade u većini proizvodnih operacija koja rezultira gotovim rupama koje se zatim narezuju, razvrtaju, buše ili na drugi način modificiraju kako bi se proizvele navojne rupe ili dovele dimenzije rupa unutar prihvatljivih tolerancija. Svrdla će općenito izrezati rupe veće od njihove nominalne veličine i rupe koje nisu nužno ravne ili okrugle zbog fleksibilnosti svrdla i želje da se pronađe put najmanjeg otpora. Kao rezultat toga, bušenje se obično specificira prema manjoj veličini, s obradom kako bi se rupa dobila do konačne veličine.
Korištena svrdla imala su dva spiralna žlijeba koja su se protezala uz osovinu. "Žljebovi" odnose komadiće, odnosno strugotinu, iz rupe kada svrdlo uđe u materijal. Svaka vrsta materijala ima preporučenu brzinu bušenja i pomak.
Piljenje
Metali se obično režu pomoću strojeva za rezanje kako bi se iz šipki, ekstrudiranih oblika i drugih materijala izrađivale kraće duljine. Tračne pile, i vertikalne i horizontalne, dlijetom režu materijal kontinuiranim petljama nazubljenih traka. Brzina trake varira ovisno o materijalu, pri čemu neke legure visoke temperature zahtijevaju sporih 30 fpm, a mekši materijali poput aluminija 1000 fpm ili više. Električne pile za rezanje, abrazivne pile i kružne pile primjeri su drugih strojeva za rezanje.
Lasersko graviranje
Lasersko graviranje je najbolje za visokoprecizno označavanje ili označavanje, jer koristi lasersku tehnologiju za trajno označavanje, fleksibilnost, brze cikluse i integraciju u proizvodnu liniju. To je jeftina metoda označavanja metalnih predmeta.
Laserska tehnologija omogućuje precizno utiskivanje metala laserskim graviranjem. Označavanje metalnih proizvoda odgovarajućim serijskim brojevima, identifikacijskim kodovima, nazivima robnih marki i brojevima modela može se obaviti precizno i ujednačeno korištenjem preciznog utiskivanja metala. Korištenje laserske tehnologije impresionirat će vaše klijente i investitore.
Provlačenje
Provlačenje se koristi za izradu pravokutnih rupa, utora za klinove i rupa s utorima, između ostalog. Provlačenje se sastoji od nekoliko zuba koji su postavljeni u uzorak nalik turpiji, pri čemu je svaki zub nešto veći od prethodnog. Provlačenje pravi niz dubljih rezova dok se povlači ili gura kroz pripremljenu vodeću rupu (ili preko površine). Vertikalne preše često se koriste za provlačenje potiskivanjem. Provlačenje povlačenjem obično se izvodi vertikalnim ili horizontalnim uređajima koji su općenito hidraulički pokretani. Brzine rezanja za metale visoke čvrstoće kreću se od 5 do 50 fpm za mekše metale.
ECM/EDM
· ECM
Elektrokemijska obrada je vrsta obrnutog galvaniziranja koja rezultira rupama bez neravnina s izvrsnom površinskom završnom obradom. Obradak nije izložen nikakvim toplinskim pritiscima jer se radi o tehnici hladne obrade.
· EDM
To su nemehaničke metode uklanjanja materijala koje se oslanjaju na korozivne iskre ili kemikalije. Elektroerozivna obrada uključuje slanje iskre s elektrode na površinu vodljivog obratka kroz dielektričnu tekućinu. Ovom tehnologijom mogu se izraditi rupe malog promjera, šupljine matrice i druge fine značajke. Toplinske karakteristike i vodljivost metala, a ne tvrdoća, utječu na brzinu pražnjenja.
Prilikom odabira alata za CNC rezanje, postoje faktori koje treba uzeti u obzir
Materijal i značajke obratka
Materijal obratka ima veliki utjecaj na odabir alata. Aluminij, nodularni lijev i odljevci od sivog lijeva najčešće su obrađeni materijali u Stecker Machineu. Za svaki materijal imamo omiljene CNC alate za obradu metala. Inženjeri vole započeti s provjerenim standardiziranim alatima, što smanjuje rizik, zalihe i troškove.
Bušilice, glodalice i nareznice koriste se za obradu različitih elemenata, a standardni alati dostupni su za svaku vrstu alata i materijal. Stecker, na primjer, nudi tri osnovna glodalica s kutom od 90°: jednu za rezanje aluminija, jednu za obradu nodularnog lijeva i jednu za obradu sivog lijeva. Aluminij ima najveću obradivost od ovih materijala, stoga aluminijski alati imaju veće standarde površinskih stopa u minuti (SFM), što im omogućuje brži rad.
Opseg proizvodnje
Općenito, projekti velikog obima zahtijevaju specijalizirane, vrhunske alate za rezanje, dok oni malog obima koriste alate ekonomičnije razine. Sve se svodi na ekonomije razmjera, pri čemu ogromna količina komponenti koje treba proizvesti opravdava skupe troškove vrhunskih alata specifičnih za određene značajke.
Mogućnosti kombinacija
U CNC obradi, alati s više elemenata mogu uštedjeti mnogo novca i vremena. Kada se nekoliko operacija - tri, četiri ili više - može obaviti jednim alatom, trajanje ciklusa se povećava, a vrijeme izmjene alata se smanjuje.
Na primjer, dobro dizajnirani kombinirani alat s umetljivim elementima može bušiti i skošavati na tri različita načina, dovršavajući posao u jednom prolazu s jednim alatom umjesto sa šest (i šest prolaza). Da, taj prilagođeni alat s više značajki mogao bi vas koštati 3,000 dolara, ali uštede se brzo gomilaju i pokrivaju cijenu, posebno kod velikog broja projekata.
Kapacitet strojeva
Većina alata za rezanje kompatibilna je s CNC strojevima. Međutim, to ne znači uvijek da su ti strojevi najučinkovitiji. Inženjeri i operateri razumiju da im stroj veće snage (s većim konusom) omogućuje korištenje višenamjenskih kombiniranih alata.
Manji odljevci ne zahtijevaju upotrebu dizalica za pomicanje, dok veći odljevci moraju. Doista, razvoj uređaja koji može pokretati dvije ili tri sitne komponente odjednom na većem stroju može pružiti potencijal za povećanu učinkovitost. Ovo je ilustracija kako ogroman stroj ne podrazumijeva uvijek masivno lijevanje.
Materijal alata
Isti alat za rezanje može se proizvesti od raznih materijala, od kojih su neki izdržljiviji (a time i skuplji) od drugih.
Čvrsti karbid je materijal za rezanje koji je izuzetno izdržljiv. Alat s PCD vrhom, s druge strane, postiže drugu razinu izdržljivosti. Najtvrđi trenutno alat za rezanje je PCD ili polikristalni dijamant, koji se stvara sinteriranjem dijamantnih čestica s metalnim vezivom.
Alat za bušenje s PCD vrhom ima vijek trajanja alata od oko 4 puta duži od alata od punog karbida (2,500 komada u odnosu na 10 000), ali također može raditi 25% brže. Razlika u cijeni između njih dvoje (oko 180 USD za karbid u odnosu na 960 USD za PCD) nadoknađuje se razlikom u proizvodnji (veća brzina vretena, dodatna brzina posmaka, I rad, podešavanje i druge uštede).
Strategija
Inženjeri obično osmišljavaju najbolji mogući scenarij (najbolji alati, agresivna vremena ciklusa, vrhunski pribor) i scenarij "Plana B" kada određuju kako će se novi projekt dovršiti u radionici (jeftiniji alati, manje snažni strojevi itd.). Iskušenje je smanjiti troškove odabirom jeftinijeg rješenja, ali to obično podrazumijeva da alati pati.
Mana tog argumenta je što ne uzima u obzir potencijalne probleme s alatima, koji ne samo da koštaju koliko i u najboljem slučaju, već i dodaju trošak izgubljenog vremena projektu.
Iskustvo je neprocjenjivo
Neke tvrtke koje se bave CNC strojevima imaju zaposlenike s više znanja od drugih. Ništa se ne može mjeriti sa znanjem stečenim kroz desetljeća uspješnih projekata s CNC strojevima. Ovi predvodnici imaju iskustva u upravljanju projektima od koncepcije do završetka i imaju potrebne procese, kao i mnoge potrebne alate.
Dakle, kako novajlija ulazi u iskusnu CNC strojarnicu? Uostalom, čak ni najbolji CNC programi i obuke na visokoškolskim ustanovama ne uče odabiru alata. U ovom slučaju to je primjer plemenskog znanja: vještina koja se prenosi s inženjera na inženjera, obično u vrhunskim CNC strojarnicama.
Rezime
Sada bolje razumijete različite vrste strojne obrade i uključene procese. Strojna obrada uključuje upotrebu različite opreme i procesa, ovisno o obratku ili korištenom materijalu, kao i o željenom rezultatu proizvoda. Mehanički, abrazivni, toplinski ili kemijski načini uklanjanja materijala mogu se koristiti u procesu strojne obrade kako bi se postigao najbolji dizajn i značajke proizvoda.
Razumijevanje strojne obrade metala pomoći će vam u planiranju bez obzira jeste li poduzetnik početnik ili netko tko želi proizvoditi i isporučivati metalne dijelove za automobilsku, elektroničku i druge industrije. Iako ima puno toga za naučiti, razgovor sa stručnjakom za strojnu obradu metala može vam pomoći u postizanju vaših ciljeva.
