Įvadas
Metalo apdirbimas vystėsi nuo tradicinio rankinio metalo pjovimo iki mikroapdirbimo lazeriais. Apdirbimas yra plati sąvoka, apimanti platų gamyboje naudojamų procesų ir technologijų spektrą.
Metalo apdirbimo pagrindų mokymasis yra būtinas naujiems verslo savininkams ir būsimiems metalo detalių tiekėjams. Apdirbimo proceso metu iš ruošinio pašalinama medžiaga. Metalas formuojamas pagal norimą formą naudojant elektrines stakles, kad būtų pagamintos metalinės dalys ar komponentai įvairiems tikslams. Apdirbti taip pat galima bet kurią esamą dalį, pavyzdžiui, kalimą ar liejinį.
Šiame straipsnyje sužinosite daugiau apie metalo apdirbimo procesą, kad galėtumėte jį panaudoti pasirinkdami geriausias savo gaminių gamybos procedūras ir patenkindami klientų poreikius bei pageidavimus.
Kas yra Metalo apdirbimas
Metalo apdirbimas yra pramoninė metalo komponentų, įrankių ir mašinų gamybos technika. Ji apima daugybę etapų, kad būtų gauta tinkama galutinio produkto forma, skylės skersmuo, dydis, tekstūra ir apdaila.
Be to, tai apima staklių naudojimą ruošiniui suformuoti į konkrečią formą. Gamybos proceso metu daugumai, jei ne visiems, komponentams ir metaliniams gaminiams reikalingas tam tikras mechaninis apdirbimas. Dažnai apdirbamos ir kitos medžiagos, pavyzdžiui, plastikas, guma, mediena ir popieriaus gaminiai.
Apdirbimo technologijų tipai
Deginimo apdirbimo technologija
O jeigu pasakytume, kad yra keletas skirtingų deginimo technologijos formų? Deginimo ir suvirinimo staklės naudojamos ruošiniui kaitinti ir jam suformuoti. Yra žinoma, kad jos perdegina įvairias medžiagas.
· Pjovimo lazeriu technologija
Lazeriniai pjaustytuvai lydo, degina arba garina medžiagas, skleisdami didelės energijos, siaurą šviesos spindulį. Šis metodas idealiai tinka raštų ėsdinimui arba plieno formavimui į vientisą meno kūrinį. Lazerinis pjovimas suteikia tokių privalumų kaip puiki kompozicija ir aukštos kokybės apdaila.
· Deguonies pjovimo technologija
Šio tipo apdirbimui medžiagoms pjauti ir išlydyti naudojamas deguonies ir kuro dujų derinys. Kadangi propano, vandenilio, benzino arba acetileno molekulės yra itin degios, jos paprastai naudojamos šiame procese.
· Plazminio pjovimo technologija
Šis įrankis veikia paleidžiant plazmos srautą į elektros lanką. Dėl to inertinės dujos paverčiamos plazma. Žinoma, dirbant su plazma, ji gali tapti labai karšta.
Erozijos apdirbimo technologija
Nors degimo įrankiai naudoja šilumą papildomai medžiagai pašalinti, erozijos staklės naudoja elektrą arba vandenį medžiagai nuo ruošinio pašalinti.
· Vandens srovės pjovimo technologija
Vandens srovės pjaustytuvai naudoja didelio slėgio vandens srovę įvairioms medžiagoms pjauti. Norėdami greičiau nei bet kada anksčiau suardyti medžiagas, tiesiog į vandens srovę įmaišykite tam tikros rūšies abrazyvinių grūdelių. Vandens srovės pjaustytuvai paprastai naudojami medžiagoms, kurios buvo deformuotos ar pažeistos dėl karščio poveikio.
· Elektros išlydžio apdirbimo technologija
Elektroerozinio apdirbimo įrankiai naudojami mažiems krateriams išgauti, kad iškrautų elektrinius lankus. Tai pagreitina „pilnų pjūvių“ atlikimą. Elektroerozinis apdirbimas taip pat naudojamas tais atvejais, kai reikia sudėtingų formų.
Elektroerozinio apdirbimo įrankiai taip pat gali būti naudojami sudėtingoms medžiagoms pjauti. Elektroerozinio apdirbimo įrankiai riboja geležies lydinių skaičių, nes naudoja pagrindinę medžiagą, kuri praleidžia elektrą.
Metalo apdirbimo technologijos
- Tekinimas
- Malimas
- šlifavimas
- Pagimdė
- Gręžimas
- Pjovimas
- Atsiplėšti
- ECM/EDM
Tekinimas
Tekinimas yra paprasčiausia staklių operacija, apimanti tvirtą ruošinio pritvirtinimą prie besisukančios plokštės arba įtvaro. Pjovimo įrankis laikomas prie ruošinio laikiklyje, pritvirtintame prie judančios slydimo dalies, jam sukant. Slydimo dalį galima judinti aukštyn ir žemyn išilgai ruošinio, taip pat arčiau ir toliau nuo centrinės linijos. Šie paprasti apdirbimo metodai puikiai tinka efektyviai pašalinti didelius medžiagos kiekius. Ant galinės atramos sumontuotas grąžtas taip pat gali gręžti tikslias skyles išilgai ruošinio centrinės linijos.
Apvalaus objekto išoriniame apskritime tekinimo staklės naudojamos koncentrinėms formoms kurti. Tekinimo staklėmis gaminama daug apvalių arba apskritų detalių, įskaitant griovelius, žiedinius griovelius, laiptuotus pečius, vidinius ir išorinius sriegius, cilindrus ir velenus. Jos taip pat gali sukurti ypač lygų ir homogeninį paviršių.
Malimas
Frezavimas skiriasi nuo tekinimo tuo, kad ruošinys nejuda, kol pjovimo įrankis sukasi ant veleno. Daugeliu atvejų ruošinys horizontaliai laikomas mašinų spaustuvuose, kurie juda X ir Y kryptimis. Velenas juda X, Y ir Z ašimis ir laiko įvairius pjovimo įrankius.
Frezavimo staklėmis galima gręžti skyles ir kiaurymes, tačiau jos geriausiai tinka ruošinių pašalinimui iš sudėtingesnių ir asimetriškų detalių. Frezavimo staklės naudojamos kvadratiniams / plokštiems paviršiams, įpjovoms, nuožulnoms, kanalams, profiliams, grioveliams ir kitiems nuo kampo priklausomiems elementams gaminti. Dauguma CNC staklių operacijų atliekamos frezuojant ir tekant kartu. Pjovimo skystis naudojamas ruošiniui ir pjovimo įrankiui aušinti, sutepti ir metalo dalelėms nuplauti atliekant visas metalo apdirbimo operacijas.
šlifavimas
Šlifavimas yra mechaninio apdirbimo procesas, kurio metu abrazyviniu tekinimo ratu iš ruošinio pašalinamas nedidelis kiekis medžiagos, kad būtų pasiektas puikus paviršius. Šlifavimas taip pat gali būti naudojamas objektui tekstūruoti arba atlikti lengvus pjūvius.
· Paviršiaus šlifavimas
Daugeliu atvejų labai svarbus metalinių gaminių itin lygus paviršius, o geriausias būdas tai pasiekti – šlifuoklis. Šlifuoklį sudaro besisukantis diskas, padengtas stambiais abrazyviniais grūdeliais. Ruošinys tvirtinamas ant stalo ir judinamas pirmyn ir atgal į šonus po abrazyviniu ratu arba laikomas nejudėdamas, kol ratas sukasi. Žinoma, šią procedūrą galima atlikti tik ant paviršių, kurių neužstoja išsikišusios iš paviršiaus išsikišusios dalys.
Priklausomai nuo šlifuojamos medžiagos, naudojami skirtingų tipų abrazyvai. Kadangi šlifavimo proceso metu susidarantis karštis ir mechaninis įtempis gali pažeisti ruošinį, svarbu kontroliuoti įrankio greitį ir temperatūrą.
· Cilindrinis šlifavimas
Šiame procese naudojamas paviršiaus šlifavimas ir tekinimas. Paprastai apvalus arba cilindrinis šlifavimo ratas sukamas ruošinio paviršiaus atžvilgiu, jam stovint nejudant. Tiek vidiniams, tiek išoriniams skersmenims cilindriniai šlifuokliai gali būti naudojami per visą detalės ilgį arba daliniuose gyliuose.
Šios procedūros privalumas yra tas, kad gaunami itin tikslūs ir tikslūs tolerancijos dydžiai su labai lygia paviršiaus tekstūra.
· Optinis šlifavimas
Šiame procese naudojamas paviršiaus šlifavimas ir tekinimas. Paprastai apvalus arba cilindrinis šlifavimo ratas sukamas ruošinio paviršiaus atžvilgiu, jam stovint nejudant. Tiek vidiniams, tiek išoriniams skersmenims cilindriniai šlifuokliai gali būti naudojami per visą detalės ilgį arba daliniuose gyliuose.
Šios procedūros privalumas yra tas, kad gaunami itin tikslūs ir tikslūs tolerancijos dydžiai su labai lygia paviršiaus tekstūra.
Pagimdė
Gręžimas – tai jau išgręžtų arba išlietų skylių išplėtimo procesas. Linijinis gręžimas (vienas iš abiejų galų, paremtas gręžimo strypu), atbulinis gręžimas (skylės gręžimas ruošinio galinėje pusėje) ir tekinimo staklių gręžimas yra gręžimo (skylės išplėtimas vieno taško pjovimo įrankiu, siekiant sukurti kūgines arba kvadratines skyles) pavyzdžiai.
Gręžimas taip pat gali būti vadinamas anksčiau išpjautų skylių ruošinyje padidinimo metodu. Gręžiant galima padaryti pirmąsias skyles. Gręžiant, skirtingai nei gręžiant, naudojamas vieno taško pjovimo įrankis.
Gręžimas
Gręžimas yra apdirbimo metodas, kurio metu grąžtai naudojami cilindrinėms skylėms kietose medžiagose sukurti; tai vienas iš svarbiausių apdirbimo būdų, nes sukurtos skylės dažnai naudojamos surinkimui palengvinti. Dažniausiai naudojami gręžimo presai, tačiau taip pat gali būti naudojamos tekinimo staklės. Gręžimas yra išankstinio apdorojimo etapas daugumoje gamybos operacijų, kurio metu gaunamos baigtos skylės, kurios vėliau sriegiamos, praplečiamos, išgręžiamos arba kitaip modifikuojamos, kad būtų sukurtos srieginės skylės arba skylių matmenys atitiktų priimtinus tolerancijos nuokrypius. Gręžtuvai paprastai gręžia skyles, didesnes nei jų nominalus dydis, ir skyles, kurios nebūtinai yra tiesios ar apvalios dėl antgalio lankstumo ir noro ieškoti mažiausio pasipriešinimo kelio. Dėl to gręžiant paprastai nurodomas per mažas dydis, o apdirbant skylę, kad ji būtų galutinio dydžio.
Naudoti grąžtai turėjo du spiralinius griovelius, einančius išilgai veleno. „Grievelės“ išneša detales arba drožles iš skylės, kai grąžtas įsminga į medžiagą. Kiekvienam medžiagos tipui taikomas rekomenduojamas gręžimo greitis ir pastūma.
Pjovimas
Metalai paprastai pjaustomi pjaustymo staklėmis, kad iš strypų, presuotų formų ir kitų medžiagų būtų pagaminti trumpesni ilgiai. Juostiniai pjūklai, tiek vertikalūs, tiek horizontalūs, pjauna medžiagą ištisinėmis dantytų juostų kilpomis. Juostos greitis priklauso nuo medžiagos: kai kuriems aukštos temperatūros lydiniams reikia lėtesnio 30 pėdų/min. greičio, o minkštesnėms medžiagoms, tokioms kaip aliuminis, – 1000 pėdų/min. ar daugiau. Elektriniai metalo pjūklai, abrazyviniai diskiniai pjūklai ir diskiniai pjūklai yra kitų pjaustymo staklių pavyzdžiai.
Lazerinis graviravimas
Lazerinis graviravimas geriausiai tinka didelio tikslumo ženklinimui ar žymėjimui, nes jame naudojama lazerinė technologija, užtikrinanti nuolatinį žymėjimą, lankstumą, greitą ciklo laiką ir integraciją į gamybos liniją. Tai nebrangus metalinių gaminių žymėjimo metodas.
Lazerinė technologija leidžia tiksliai štampuoti metalą lazerinio graviravimo būdu. Metalo gaminių ženklinimas atitinkamais serijos numeriais, identifikavimo kodais, prekės ženklais ir modelių numeriais gali būti atliekamas tiksliai ir vienodai naudojant tikslų metalo štampavimą. Lazerinės technologijos naudojimas padarys įspūdį jūsų klientams ir investuotojams.
Atsiplėšti
Pratraukimas naudojamas, be kita ko, kvadratinėms skylėms, pleištinėms skylėms, išdrožoms ir kitoms skylėms daryti. Pratraukiklį sudaro keli dantys, išdėstyti dildės pavidalu, kiekvienas dantis yra šiek tiek didesnis nei ankstesnis. Pratraukiklis atlieka keletą gilesnių pjūvių, kai yra traukiamas arba stumiamas per paruoštą iškyšą (arba už paviršiaus). Vertikalaus presavimo staklės dažnai naudojamos stūmimo pratraukimui. Traukiamas pratraukimas dažniausiai atliekamas vertikaliais arba horizontaliais įrenginiais, kurie paprastai yra varomi hidrauliniu būdu. Didelio stiprumo metalų pjovimo greitis svyruoja nuo 5 iki 50 pėdų per minutę minkštesniems metalams.
ECM/EDM
· ECM
Elektrocheminis apdirbimas yra atvirkštinio galvanizavimo būdas, kurio metu gaunamos skylės be šerpetojančių paviršių ir puiki paviršiaus apdaila. Ruošinys nėra veikiamas jokio terminio slėgio, nes tai yra šaltojo apdirbimo technika.
· EDM
Tai nemechaniniai medžiagų šalinimo metodai, kurie remiasi korozinėmis kibirkštimis arba cheminėmis medžiagomis. Elektroerozinis apdirbimas apima kibirkšties siuntimą iš elektrodo į laidžiojo ruošinio paviršių per dielektrinį skystį. Šia technologija galima pagaminti mažo skersmens skyles, štampo ertmes ir kitus smulkius elementus. Išlydžio greičiui įtakos turi metalo šiluminės savybės ir laidumas, o ne kietumas.
Renkantis CNC staklių pjovimo įrankius, reikia atsižvelgti į šiuos veiksnius
Ruošinio medžiaga ir savybės
Ruošinio medžiaga daro didelę įtaką įrankių pasirinkimui. „Stecker Machine“ dažniausiai apdirbamos medžiagos yra aliuminis, kalusis ketus ir pilkasis ketus. Kiekvienai medžiagai turime mėgstamiausius CNC apdirbimo metalo pjovimo įrankius. Inžinieriai mėgsta pradėti nuo patikrintų ir standartizuotų įrankių, kurie sumažina riziką, atsargas ir išlaidas.
Grąžtai, frezos ir sriegikliai naudojami įvairiems elementams apdirbti, o kiekvienam įrankių tipui ir medžiagai yra standartiniai įrankiai. Pavyzdžiui, „Stecker“ siūlo tris pagrindines 90° kvadratines pečių frezavimo stakles: vieną aliuminiui pjauti, vieną kaliojo ketaus apdirbimui ir vieną pilkojo ketaus apdirbimui. Aliuminis pasižymi geriausiu apdirbamumu iš šių medžiagų, todėl aliuminio įrankiai turi didesnius paviršiaus pėdų per minutę (SFM) standartus, todėl jie gali veikti greičiau.
Gamybos apimtis
Apskritai dideliems projektams reikalingi specializuoti, aukštos klasės pjovimo įrankiai, o mažiems projektams – ekonomiškesni įrankiai. Visa tai lemia masto ekonomija, nes didžiulis gaminamų komponentų kiekis pateisina brangią aukštos klasės, konkrečioms funkcijoms skirtų įrankių kainą.
Derinių galimybės
CNC apdirbimo srityje daugiafunkciniai įrankiai gali sutaupyti daug pinigų ir laiko. Kai vienu įrankiu galima atlikti kelias operacijas – tris, keturias ar daugiau, ciklo trukmė pailgėja, o įrankių keitimo laikas sutrumpėja.
Pavyzdžiui, gerai suprojektuotas įstatomas kombinuotas įrankis gali gręžti ir formuoti nuožulnas trimis skirtingais būdais, atlikdamas darbą vienu ėjimu su vienu įrankiu, o ne šešiais (ir šešiais ėjimais). Taip, šis pagal užsakymą pagamintas daugiafunkcis įrankis gali kainuoti 3,000 USD, tačiau sutaupytos lėšos greitai padengia kainą, ypač didelės apimties projektuose.
Mašinų talpa
Dauguma pjovimo įrankių yra suderinami su CNC staklėmis. Tačiau tai ne visada reiškia, kad tos staklės yra efektyviausios. Inžinieriai ir operatoriai supranta, kad galingesnės staklės (su didesniu kūgiu) leidžia jiems naudoti daugiafunkcinius kombinuotus įrankius.
Mažesniems liejiniams perkelti nereikia keltuvų, o didesniems liejiniams – būtina. Iš tiesų, sukūrus įtaisą, kuris vienu metu galėtų valdyti du ar tris mažyčius komponentus didesnėje mašinoje, galima padidinti efektyvumą. Tai iliustruoja, kaip didelė mašina ne visada reiškia masyvų liejinį.
Įrankio medžiaga
Tas pats pjovimo įrankis gali būti pagamintas iš įvairių medžiagų, iš kurių kai kurios yra patvaresnės (taigi ir brangesnės) nei kitos.
Kietasis karbidas yra itin patvari pjovimo įrankių medžiaga. Kita vertus, įrankis su PCD antgaliais pasiekia kitą patvarumo lygį. Kiečiausias dabartinis pjovimo įrankis yra PCD arba polikristalinis deimantas, kuris sukuriamas sukepinant deimanto daleles su metaliniu rišikliu.
Gręžimo įrankio su PCD antgaliu tarnavimo laikas yra maždaug 4 kartus ilgesnis nei kietojo kietojo lydinio įrankio (2 500 vienetų, palyginti su 10 000), tačiau jis taip pat gali veikti 25 % greičiau. Kainų skirtumą tarp šių dviejų įrankių (apie 180 USD už kietąjį lydinį, palyginti su 960 USD už PCD) atsveria gamybos skirtumas (didesnis veleno greitis, papildomas pastūmos greitis IR darbo sąnaudos, nustatymas ir kitos santaupos).
Strategija
Inžinieriai, spręsdami, kaip naujas projektas bus užbaigtas dirbtuvėse, dažniausiai parengia geriausią įmanomą scenarijų (geriausi įrankiai, trumpesnis ciklo laikas, aukščiausios klasės tvirtinimo detalės) ir „B plano“ scenarijų (pigesni įrankiai, mažiau galingos staklės ir pan.). Kyla pagunda sumažinti išlaidas renkantis pigesnį sprendimą, tačiau tai paprastai reiškia, kad nukenčia įrankiai.
Šio argumento trūkumas yra tas, kad jame neatsižvelgiama į galimas įrankių problemas, kurios ne tik kainuoja tiek pat, kiek ir pradinis geriausias scenarijus, bet ir padidina projekto laiko sąnaudas.
Patirtis yra neįkainojama
Kai kurios CNC staklių įmonės turi labiau išmanančių darbuotojų nei kitos. Niekas negali prilygti žinioms, sukauptoms per dešimtmečius sėkmingų CNC staklių projektų. Šie lyderiai turi patirties valdant projektus nuo sumanymo iki užbaigimo ir turi reikiamus procesus bei daugelį reikalingų įrankių.
Taigi, kaip naujokas patenka į patyrusią CNC staklių dirbtuvę? Juk net ir geriausios aukštojo mokslo CNC programos ir mokymai nemoko pasirinkti įrankių. Šiuo atveju tai yra genčių žinių pavyzdys: įgūdžiai perduodami iš inžinieriaus inžinieriui, paprastai aukščiausios klasės CNC staklių dirbtuvėse.
Santrauka
Dabar geriau suprantate įvairius apdirbimo tipus ir susijusius procesus. Apdirbimas apima įvairios įrangos ir procesų naudojimą, priklausomai nuo naudojamo ruošinio ar medžiagos, taip pat nuo norimo produkto rezultato. Apdirbimo procese gali būti naudojami mechaniniai, abrazyviniai, terminiai arba cheminiai medžiagos šalinimo būdai, siekiant geriausio gaminio dizaino ir savybių.
Metalo apdirbimo supratimas padės jums planuoti, nesvarbu, ar esate pradedantysis verslininkas, ar norite gaminti ir tiekti metalines detales automobilių, elektronikos ir kitoms pramonės šakoms. Nors yra daug ko išmokti, pokalbis su metalo apdirbimo specialistu gali padėti jums pasiekti savo tikslus.
