Prawie wszystkie silniki samochodowe, części samolotów i obudowy telefonów komórkowych, które widzimy na co dzień, opierają się na obróbce skrawaniem. Mówiąc najprościej, obróbka polega na pobraniu półwyrobu z surowego metalu i użyciu różnych obrabiarek i noży w celu usunięcia nadmiaru materiału, nadania mu określonych wymiarów i form wymaganych na planach.
Przegląd 7 typowych metod obróbki - Zhihu
Jednakże, chociaż wszystkie obejmują cięcie, metody takie jak toczenie, frezowanie, struganie, szlifowanie, wiercenie i wytaczanie znacznie różnią się technikami cięcia, używanym sprzętem i rodzajami zadań, które mogą wykonywać.
Najpierw wyjaśnijmy pojęcie: precyzja obróbki.
Zanim omówimy metody obróbki, musimy zrozumieć termin „precyzja”.
Precyzja odnosi się do różnicy między wymiarami gotowej części a wymiarami określonymi w projekcie. Im mniejsza różnica, tym większa precyzja. Normy krajowe klasyfikują precyzję w 20 klasach, od IT01 do IT18; niższa liczba oznacza wyższą precyzję, natomiast wyższa liczba oznacza niższą precyzję.
Części mechaniczne używane w fabrykach mają zazwyczaj precyzję około IT7, podczas gdy części maszyn rolniczych zwykle mają dokładność około IT8.
Innym kluczowym wskaźnikiem jest chropowatość-powierzchni, czyli zasadniczo to, jak gładka lub płaska jest powierzchnia części. Mierzy się ją w mikrometrach (μm); im niższa wartość, tym gładsza powierzchnia.
I. Toczenie – Cięcie podczas obracania
Podczas toczenia przedmiot obrabiany obraca się, podczas gdy narzędzie tnące pozostaje nieruchome.
Podczas toczenia przedmiot obrabiany mocowany jest na wrzecionie tokarki i obraca się z dużą prędkością, natomiast narzędzie skrawające porusza się liniowo po powierzchni przedmiotu obrabianego, usuwając warstwę po warstwie nadmiar materiału.
Do czego najlepiej nadaje się tokarka? Części o symetrii obrotowej, takie jak wały, tarcze i tuleje. Mówiąc najprościej, prawie wszystko, co ma kształt cylindra, jest produkowane na tokarce. Elementy takie jak wały korbowe silnika i bieżnie łożysk opierają się na toczeniu.
CK61350 CNC-Tokarka pozioma do dużych obciążeń (trzy-prowadnice)_Dezhou Zhongtuo Machine Tool Manufacturing Co., Ltd.
Precyzja toczenia zazwyczaj mieści się w zakresie od IT8 do IT7, przy chropowatości powierzchni od 1,6 do 0,8 mikrometra. Dzięki toczeniu precyzyjnemu dokładność można zwiększyć do IT6–IT5, a chropowatość zmniejszyć do 0,4–0,1 mikrometra. Podczas obróbki-metali nieżelaznych na-precyzyjnej tokarce przy użyciu narzędzia diamentowego uzyskana powierzchnia może być błyszcząca jak lustro; proces ten nazywany jest „odwracaniem lustra”.
Tokarki mają jeszcze jedną zaletę: możliwość wykonywania różnych zadań poprzez prostą wymianę narzędzi. Montując zewnętrzne narzędzie tokarskie, można obrabiać średnice zewnętrzne; wytaczadło umożliwia obróbkę otworów wewnętrznych; a narzędzie do gwintowania umożliwia nacinanie gwintów. Pojedyncza standardowa tokarka pozioma może obsłużyć szeroką gamę operacji obróbczych.
II. Frezowanie – jednoczesne cięcie wieloma-ostrzami
Podczas frezowania narzędzie tnące obraca się, podczas gdy przedmiot obrabiany pozostaje nieruchomy lub porusza się powoli.
Do frezowania wykorzystuje się-narzędzia wielozębne-w szczególności frezy-, w których każdy ząb wykonuje skrawanie w miarę obracania się narzędzia. Ze względu na obecność wielu zębów i brak „skoku powrotnego biegu jałowego” występującego podczas strugania, frezowanie zapewnia wysoką wydajność.
Co potrafią frezarki? Mogą obrabiać płaskie powierzchnie, rowki, stopnie, koła zębate, wielowypusty, gwinty i złożone powierzchnie form-praktycznie wszystko. W związku z tym frezowanie jest uważane za najbardziej wszechstronny proces obróbki.
Obróbka wieloosiowa Mastercam-– rozwiązania i techniki umożliwiające wydajną, złożoną obróbkę powierzchni (chińska witryna internetowa Mastercam)
Frezowanie zazwyczaj pozwala uzyskać poziomy precyzji od IT8 do IT7 i wartości chropowatości powierzchni pomiędzy 6,3 a 1,6 mikrometra. Frezarki CNC oferują większą precyzję, sięgającą poziomu 0,01-milimetra, natomiast pięcioosiowe frezarki CNC symultaniczne mogą osiągnąć dokładność pozycjonowania rzędu ±0,002 milimetra.
Jaka jest główna różnica między toczeniem a frezowaniem? Toczenie nadaje się do części cylindrycznych i symetrycznych, natomiast frezowanie jest idealne do części kwadratowych, płaskich lub nieregularnych o złożonych cechach. Ogólnie rzecz biorąc, wał jest obracany, a kwadratowy blok ze szczeliną jest frezowany.
III. Wiercenie – Specjalizuje się w wykonywaniu otworów
Wiercenie polega na wchodzeniu obrotowego wiertła w materiał stały w celu utworzenia otworu.
Wiercenie jest najbardziej podstawową metodą wykonywania otworów. Można go wykonać na dedykowanych wiertarkach lub na tokarkach, wytaczarkach i frezarkach.
Z3050×16 Niska-wytrzymała-wiertarka promieniowa do dużych obciążeń – Tengzhou Gaodi Machine Tool Co., Ltd.
Wiercenie ma jednak nieodłączną wadę: ograniczoną precyzję. Ponieważ wiertła są długie i smukłe, brakuje im sztywności i mają tendencję do odchylania się-od środka podczas operacji. Wiercenie generalnie daje dokładność tylko IT13 do IT11, przy chropowatości powierzchni od 50 do 12,5 mikrometra. Chociaż niektóre źródła podają, że może osiągnąć IT10, jest to optymistyczny szacunek.
W związku z tym wywiercony otwór jest zwykle uważany za element wykonany-zgrubnie. Jeśli wymagana jest wysoka precyzja, otwór należy poddać dalszym procesom wykańczającym, takim jak pogłębianie lub rozwiercanie.
IV. Wytaczanie – udoskonalanie otworu
Wytaczanie polega na obróbce istniejącego otworu w celu powiększenia go, zaokrąglenia i gładszej powierzchni.
Używane narzędzie nazywa się wytaczakiem (lub narzędziem wytaczającym); jest to zwykle jedno- narzędzie zamontowane na pręcie sięgającym do otworu w celu wykonania cięcia.
Największą zaletą wytaczania jest to, że średnica otworu nie jest ściśle ograniczona rozmiarem narzędzia. W przypadku wiercenia wielkość otworu ustalana jest na podstawie średnicy wiertła, natomiast narzędzie wytaczarskie pozwala na regulację głębokości skrawania w określonym zakresie, co zapewnia znacznie większą elastyczność.
Wytaczanie umożliwia osiągnięcie dokładności od IT9 do IT7 i chropowatości powierzchni od 2,5 do 0,16 mikrometra. Wytaczanie precyzyjne może osiągnąć poziom IT7 do IT6, przy poziomach chropowatości od 0,63 do 0,08 mikrometra.
Operacja obróbki, o której być może słyszałeś, ale nigdy nie widziałeś: nudne-doświadczenie-otwierające oko (film Tencent).
Różnica między wierceniem a wytaczaniem jest prosta: wiercenie tworzy nowy otwór w materiale pełnym, natomiast wytaczanie powiększa i udoskonala istniejący otwór. Jeden przekształca „nic w coś”, drugi zaś „szorstki w wyrafinowany”.
V. Struganie – skrobanie-w tył i-w przód
Struganie polega na tym, że narzędzie porusza się tam i z powrotem po linii prostej po powierzchni przedmiotu obrabianego, podobnie jak struganie drewna przez stolarza.
Istnieją dwa główne typy strugarek: strugarka (lub strugarka tłokowa) i strugarka bramowa. Frezarki nadają się do obrabiania małych i średnich-przedmiotów, natomiast strugarki bramowe są przeznaczone do dużych detali.
Struganie stosuje się przede wszystkim do obróbki płaskich powierzchni i prostych rowków. Jest to powszechna metoda obróbki prowadnic dużych obrabiarek.
Strugarka bramowa
Struganie zazwyczaj pozwala uzyskać dokładność od IT9 do IT7 i chropowatość powierzchni od 6,3 do 1,6 mikrometra. Struganie zgrubne jest mniej precyzyjne (IT12 do IT11), natomiast struganie wykańczające może osiągnąć IT8 do IT7.
Jednak struganie ma znaczną wadę: niską wydajność. Podczas ruchu posuwisto-zwrotnego strugarki połowa skoku jest wykonywana na biegu jałowym-niewykonującym żadnej rzeczywistej pracy. Dlatego w produkcji masowej struganie coraz częściej zastępuje się frezowaniem. Obecnie struganie jest stosowane głównie w przypadku produkcji pojedynczych-elementów lub małych-partii oraz do obróbki płaskich powierzchni dużych komponentów.
VI. Szlifowanie-Precyzja osiągnięta dzięki ścieraniu
Szlifowanie polega na usunięciu cienkiej warstwy materiału z powierzchni przedmiotu obrabianego za pomocą tarczy ściernej.
Półfabrykaty przeznaczone do szlifowania zazwyczaj poddawane są hartowaniu (hartowaniu) i posiadają dużą twardość; ponieważ standardowe narzędzia tokarskie lub frezarskie nie są w stanie ich skutecznie przeciąć, wymagane są tarcze szlifierskie.
Szlifowanie to precyzyjny proces wykańczania, pozwalający uzyskać wysoką dokładność-zazwyczaj w zakresie od IT8 do IT5 lub lepszą-przy wartościach chropowatości powierzchni od 1,25 do 0,16 mikrometra. Szlifowanie precyzyjne może sięgać od 0,16 do 0,04 mikrometra, szlifowanie ultra-precyzyjne od 0,04 do 0,01 mikrometra, a szlifowanie{{12}na lustro może osiągać poziomy poniżej 0,01 mikrometra.
[Obraz]
Szlifowanie, choć charakteryzuje się dużą precyzją, charakteryzuje się niską wydajnością i wysokimi kosztami. Dlatego jest to zwykle ostatni krok w sekwencji obróbki; wstępne kształtowanie odbywa się poprzez toczenie, frezowanie lub struganie, pozostawiając niewielką ilość materiału (naddatek) do końcowego przejścia szlifierskiego.
Streszczenie
Każda z tych sześciu metod obróbki ma swoje specyficzne zastosowanie:
Toczenie: Podstawowa metoda obróbki części obrotowych, takich jak wały, tarcze i tuleje.
Frezowanie: Najbardziej wszechstronna metoda stosowana do powierzchni płaskich, rowków, zębów kół zębatych i skomplikowanych zakrzywionych powierzchni.
Wiercenie: Służy do tworzenia nowych otworów; punkt wyjścia do obróbki otworów.
Wytaczanie: używane do powiększania i udoskonalania istniejących otworów; zapewnia znacznie większą precyzję niż wiercenie.
Struganie: Stosowane do płaskich powierzchni i prostych szczelin; niska wydajność, ale nadaje się do dużych komponentów.
Szlifowanie: Ostatni etap wykańczania; stosowany do materiałów-o wysokiej twardości i pozwala uzyskać najwyższą precyzję.
Części w ramach jednej maszyny często wymagają kombinacji tych metod. Na przykład wał może najpierw zostać nadany kształt, następnie wywiercony, a na koniec szlifowana-średnica zewnętrzna, przechodząc-krok-krokowo przez obróbkę zgrubną,-półwykańczającą i wykańczającą.
Wraz z postępem technologii CNC i inteligentną produkcją, tradycyjne metody obróbki ulegają redefinicji. Centra obróbkowe-tokarsko-frezarskie mogą łączyć operacje toczenia i frezowania w jedną maszynę. Pięcioosiowe-obrabiarki CNC umożliwiają obróbkę wielu powierzchni w jednym ustawieniu. Technologia sztucznej inteligencji może nawet umożliwić obrabiarkom autonomiczną optymalizację ścieżek obróbki, zmniejszając zależność od doświadczenia doświadczonych mechaników. Maszyny ewoluują, ale podstawowa logika-określająca metodę cięcia, którą należy zastosować w przypadku konkretnego kształtu-nie zmieni się w najbliższej perspektywie.
