Дәл өңдеу - бұл тығыз төзімділікпен өңдеу кезінде дайындамадан материалды алып тастау процесі. Дәлдік машинасының көптеген түрлері бар, соның ішінде фрезерлеу, токарлық өңдеу және электрлік разрядтық өңдеу. Қазіргі кездегі дәлдік машинасы әдетте компьютерлік сандық басқару элементтерін (CNC) пайдаланып басқарылады.
Металл бұйымдарының барлығы дерлік дәл өңдеуді пайдаланады, пластик және ағаш сияқты басқа да көптеген материалдар сияқты. Бұл машиналарды мамандандырылған және дайындалған механиктер басқарады. Кесу құралы өз жұмысын орындауы үшін оны дұрыс кесу үшін көрсетілген бағыттар бойынша жылжыту керек. Бұл бастапқы қозғалыс «кесу жылдамдығы» деп аталады. Дайындаманы «берудің» екінші реттік қозғалысы деп те атауға болады. Бұл қозғалыстар мен кесу құралының өткірлігі бірге дәлдік машинасының жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.
Сапалы дәл өңдеу AutoCAD және TurboCAD сияқты CAD (компьютерлік жобалау) немесе CAM (компьютерлік өндіріс) бағдарламалары арқылы жасалған өте нақты сызбаларды орындау мүмкіндігін талап етеді. Бағдарламалық жасақтама құралды, машинаны немесе затты жасау үшін қажетті күрделі, 3 өлшемді диаграммаларды немесе контурларды жасауға көмектесе алады. Өнімнің тұтастығын сақтау үшін бұл сызбаларды өте мұқият сақтау керек. Көптеген дәл өңдеу компаниялары CAD/CAM бағдарламаларының қандай да бір түрімен жұмыс істегенімен, олар дизайнның бастапқы кезеңдерінде қолмен салынған эскиздермен жиі жұмыс істейді.
Дәл өңдеу болат, қола, графит, шыны және пластмасса сияқты бірқатар материалдарда қолданылады. Жобаның көлеміне және қолданылатын материалдарға байланысты әртүрлі дәл өңдеу құралдары қолданылады. Токарлық станоктардың, фрезерлік станоктардың, бұрғылау станоктарының, аралар мен тегістеуіштердің, тіпті жоғары жылдамдықты робототехниканың кез келген тіркесімін пайдалануға болады. Аэроғарыш өнеркәсібі жоғары жылдамдықты өңдеуді қолдануы мүмкін, ал ағаш өңдеу құралдарын жасау өнеркәсібі фотохимиялық ою және фрезерлеу процестерін қолдануы мүмкін. Кез келген нақты бұйымның белгілі бір мөлшерін шығару мыңдаған немесе бірнешеу ғана болуы мүмкін. Дәл өңдеу көбінесе CNC құрылғыларын бағдарламалауды қажет етеді, бұл олардың компьютерлік сандық басқарылатынын білдіреді. CNC құрылғысы өнімнің бүкіл өндірісі бойы дәл өлшемдерді сақтауға мүмкіндік береді.
Фрезерлеу – кескішті белгілі бір бағытта дайындамаға жылжыту (немесе беру) арқылы материалды дайындамадан алу үшін айналмалы кескіштерді пайдалану арқылы жүзеге асырылатын өңдеу процесі. Кескішті құралдың осіне қатысты бұрышта ұстауға болады. Фрезерлеу кішігірім жеке бөлшектерден бастап үлкен, ауыр топтық фрезерлеу операцияларына дейінгі әртүрлі операциялар мен машиналардың кең ауқымын қамтиды. Бұл дәл төзімділік шегіне дейін тапсырыс бойынша жасалған бөлшектерді өңдеу үшін ең көп қолданылатын процестердің бірі.
Фрезерлеуді әртүрлі станоктармен жасауға болады. Фрезерлеуге арналған станоктардың бастапқы класы фрезерлік станок болды (көбінесе фрезерлік станок деп аталады). Компьютерлік сандық басқару (CNC) пайда болғаннан кейін, фрезерлік станоктар өңдеу орталықтарына айналды: автоматты құрал ауыстырғыштармен, құрал дүкендерімен немесе карусельдермен, CNC мүмкіндігімен, салқындатқыш жүйелерімен және корпустармен толықтырылған фрезерлік станоктар. Фрезерлік орталықтар әдетте тік өңдеу орталықтары (VMC) немесе көлденең өңдеу орталықтары (HMC) болып жіктеледі.
Фрезерлеуді токарлық ортаға біріктіру және керісінше, токарлық станоктарға арналған тірі құрал-саймандардан және кейде токарлық операциялар үшін фрезерлерді пайдаланудан басталды. Бұл фрезерлеу мен токарлық жұмыстарды бір жұмыс шеңберінде жеңілдету үшін арнайы жасалған жаңа станоктар класының, көп тапсырмалы машиналардың (КТМ) пайда болуына әкелді.
Бөлшектерді жеткізуге тәуелді жобалау инженерлері, ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық топтар және өндірушілер үшін дәл CNC өңдеуі қосымша өңдеусіз күрделі бөлшектерді жасауға мүмкіндік береді. Шын мәнінде, дәл CNC өңдеуі көбінесе дайын бөлшектерді бір машинада жасауға мүмкіндік береді.
Өңдеу процесі материалды алып тастайды және бөлшектің соңғы және көбінесе өте күрделі дизайнын жасау үшін кесу құралдарының кең ауқымын пайдаланады. Дәлдік деңгейі өңдеу құралдарын басқаруды автоматтандыру үшін қолданылатын компьютерлік сандық басқаруды (CNC) пайдалану арқылы артады.
Дәл өңдеудегі «CNC» рөлі
Кодталған бағдарламалау нұсқауларын қолдана отырып, дәл CNC өңдеуі дайындаманы машина операторының қолмен араласуынсыз сипаттамаларға сәйкес кесуге және пішіндеуге мүмкіндік береді.
Тапсырыс беруші ұсынған компьютерлік көмекші жобалау (CAD) моделін алып, сарапшы механик бөлшекті өңдеу нұсқауларын жасау үшін компьютерлік көмекші өндірістік бағдарламалық жасақтаманы (CAM) пайдаланады. CAD моделіне сүйене отырып, бағдарламалық жасақтама қандай құрал жолдары қажет екенін анықтайды және машинаға мынаны айтатын бағдарламалау кодын жасайды:
■ Дұрыс айналымдар мен беру жиіліктері қандай
■ Құралды және/немесе дайындаманы қашан және қайда жылжыту керек
■ Қаншалықты терең кесу керек
■ Салқындатқышты қашан қолдану керек
■ Жылдамдыққа, беру жылдамдығына және үйлестіруге қатысты кез келген басқа факторлар
Содан кейін CNC контроллері машинаның қозғалыстарын басқару, автоматтандыру және бақылау үшін бағдарламалау кодын пайдаланады.
Бүгінгі таңда CNC токарлық станоктардан, фрезерлік станоктардан және фрезерлік станоктардан бастап сымдық EDM (электр разрядты өңдеу), лазерлік және плазмалық кесу станоктарына дейінгі кең ауқымды жабдықтардың кіріктірілген функциясы болып табылады. Өңдеу процесін автоматтандырумен және дәлдікті арттырумен қатар, CNC қолмен орындалатын тапсырмаларды болдырмайды және машинистерді бір уақытта жұмыс істейтін бірнеше станокты басқаруға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, құрал жолы жобаланып, машина бағдарламаланғаннан кейін, ол бөлшекті кез келген рет іске қоса алады. Бұл жоғары деңгейдегі дәлдік пен қайталанымдылықты қамтамасыз етеді, бұл өз кезегінде процесті өте тиімді және масштабталатын етеді.
Өңделген материалдар
Әдетте өңделетін кейбір металдарға алюминий, жез, қола, мыс, болат, титан және мырыш жатады. Сонымен қатар, ағаш, көбік, шыны талшық және полипропилен сияқты пластмассалар да өңделуі мүмкін.
Шын мәнінде, кез келген материалды дәл CNC өңдеуімен пайдалануға болады — әрине, қолдану саласына және оның талаптарына байланысты.
Дәл CNC өңдеудің кейбір артықшылықтары
Өндірілетін өнімдердің кең ауқымында қолданылатын көптеген ұсақ бөлшектер мен компоненттер үшін дәл CNC өңдеу көбінесе таңдаулы өндіріс әдісі болып табылады.
Барлық дерлік кесу және өңдеу әдістеріндегідей, әртүрлі материалдар әртүрлі әрекет етеді, және компоненттің өлшемі мен пішіні де процеске үлкен әсер етеді. Дегенмен, жалпы алғанда, дәл CNC өңдеу процесі басқа өңдеу әдістерімен салыстырғанда артықшылықтарға ие.
Себебі CNC өңдеу келесі мүмкіндіктерді қамтамасыз ете алады:
■ Бөлшектердің күрделілігінің жоғары деңгейі
■ Тығыз төзімділік, әдетте ±0,0002" (±0,00508 мм) бастап ±0,0005" (±0,0127 мм) аралығында болады
■ Ерекше тегіс беткі әрлеу, соның ішінде тапсырыс бойынша әрлеу
■ Қайталанымдылық, тіпті жоғары көлемде де
Білікті механик қолмен токарлық станогын пайдаланып 10 немесе 100 дана сапалы бөлшек жасай алса, 1000, 10000, 10000 немесе миллион бөлшек қажет болғанда не болады?
Дәл CNC өңдеу арқылы сіз осы типтегі жоғары көлемді өндіріс үшін қажетті масштабталу мен жылдамдыққа қол жеткізе аласыз. Сонымен қатар, дәл CNC өңдеудің жоғары қайталанымдылығы сізге қанша бөлшек шығарсаңыз да, басынан аяғына дейін бірдей бөлшектерді береді.
CNC өңдеудің кейбір өте мамандандырылған әдістері бар, соның ішінде сымдық EDM (электрлік разрядты өңдеу), қосымша өңдеу және 3D лазерлік басып шығару. Мысалы, сымдық EDM дайындаманы күрделі пішіндерге айналдыру үшін өткізгіш материалдарды - әдетте металдарды - және электрлік разрядтарды пайдаланады.
Дегенмен, мұнда біз фрезерлеу және токарлық процестерге тоқталамыз — кеңінен қолжетімді және дәл CNC өңдеу үшін жиі қолданылатын екі субтрактивті әдіс.
Фрезерлеу және токарлық өңдеу
Фрезерлеу – материалды алып тастау және пішіндер жасау үшін айналмалы, цилиндрлік кескіш құралды пайдаланатын өңдеу процесі. Фрезерлеу жабдығы, фрезер немесе өңдеу орталығы деп аталады, өңделген металлдың ең ірі нысандарында күрделі бөлшектер геометриясының әлемін жасайды.
Фрезерлеудің маңызды сипаттамасы - кескіш құрал айналған кезде дайындама қозғалмайтын күйде қалады. Басқаша айтқанда, фрезерде айналмалы кескіш құрал дайындама айналасында қозғалады, ал дайындама төсекте бекітілген күйінде қалады.
Токарлық өңдеу – токарлық станок деп аталатын жабдықта дайындаманы кесу немесе пішіндеу процесі. Әдетте, токарлық станок дайындаманы тік немесе көлденең ось бойынша айналдырады, ал бекітілген кескіш құрал (айналып тұруы немесе айналмауы мүмкін) бағдарламаланған ось бойымен қозғалады.
Құрал бөлшекті физикалық түрде айналып өте алмайды. Материал айналады, бұл құралға бағдарламаланған операцияларды орындауға мүмкіндік береді. (Алайда, құралдар катушкамен қоректенетін сымның айналасында айналатын токарлық станоктардың бір бөлігі бар, ол мұнда қарастырылмайды.)
Токарлық өңдеу кезінде, фрезерлеуден айырмашылығы, дайындама айналады. Бөлшек қоры токарлық станоктың шпинделін айналдырады және кескіш құрал дайындамаға жанасады.
Қолмен және CNC өңдеу
Фрезер де, токарлық станоктар да қолмен басқарылатын модельдерде қолжетімді болғанымен, CNC станоктары ұсақ бөлшектерді өндіру мақсаттары үшін қолайлырақ, бұл тығыз төзімді бөлшектердің көп көлемде өндірісін қажет ететін қолданбалар үшін масштабталу мен қайталануды ұсынады.
Құрал X және Z осьтері бойынша қозғалатын қарапайым 2 осьті станоктарды ұсынумен қатар, дәл CNC жабдықтары дайындама да қозғала алатын көп осьті модельдерді қамтиды. Бұл дайындама айналдырумен шектелген және құралдар қажетті геометрияны жасау үшін қозғалатын токарлық станоктан айырмашылығы.
Бұл көп осьті конфигурациялар машина операторының қосымша жұмысын қажет етпей, бір операцияда күрделірек геометрияларды жасауға мүмкіндік береді. Бұл күрделі бөлшектерді өндіруді жеңілдетіп қана қоймай, сонымен қатар оператордың қателік жіберу мүмкіндігін азайтады немесе жояды.
Сонымен қатар, дәл CNC өңдеуімен жоғары қысымды салқындатқышты пайдалану, тіпті тігінен бағытталған шпинделі бар машинаны пайдаланған кезде де, чиптердің жұмысқа түсуіне жол бермейді.
CNC фрезерлері
Әртүрлі фрезерлік станоктар өлшемдері, ось конфигурациялары, беру жылдамдығы, кесу жылдамдығы, фрезерлеу беру бағыты және басқа да сипаттамалары бойынша ерекшеленеді.
Дегенмен, жалпы алғанда, CNC фрезерлерінің барлығы қажетсіз материалдарды кесу үшін айналмалы шпиндельді пайдаланады. Олар болат және титан сияқты қатты металдарды кесу үшін қолданылады, бірақ оларды пластик және алюминий сияқты материалдармен де пайдалануға болады.
CNC фрезерлері қайталанатындық үшін жасалған және прототиптеуден бастап үлкен көлемді өндіріске дейін барлық нәрсе үшін пайдаланылуы мүмкін. Жоғары сапалы дәлдіктегі CNC фрезерлері көбінесе ұсақ қалыптар мен қалыптарды фрезерлеу сияқты тығыз төзімділік жұмыстары үшін қолданылады.
CNC фрезерлеу жылдам өңдеуді қамтамасыз ете алса, фрезерлеу кезінде көрінетін құрал белгілері бар бөлшектер жасалады. Сондай-ақ, ол кейбір өткір жиектері мен қылшықтары бар бөлшектерді шығаруы мүмкін, сондықтан жиектері мен қылшықтары бұл ерекшеліктер үшін қолайсыз болса, қосымша өңдеу қажет болуы мүмкін.
Әрине, тізбекке бағдарламаланған қауырсынды кетіру құралдары қауырсынды кетіреді, дегенмен әдетте дайындық талабының ең көбі 90%-ына жетеді, бұл қолмен өңдеуге арналған кейбір мүмкіндіктерді қалдырады.
Беткі өңдеуге келетін болсақ, тек қолайлы беткі өңдеуді ғана емес, сонымен қатар жұмыс өнімінің бөліктерінде айна тәрізді өңдеуді де қамтамасыз ететін құралдар бар.
CNC фрезерлерінің түрлері
Фрезерлік станоктардың екі негізгі түрі тік өңдеу орталықтары және көлденең өңдеу орталықтары деп аталады, мұндағы негізгі айырмашылық станок шпиндельінің бағытында болады.
Тік өңдеу орталығы - шпиндель осі Z осі бағытында орналасқан диірмен. Бұл тік машиналарды екі түрге бөлуге болады:
■Шпиндель өз осіне параллель қозғалатын, ал үстел шпиндель осіне перпендикуляр қозғалатын төсек диірмендері
■Мұнара фрезерлері, онда шпиндель қозғалмайтын күйде болады, ал үстел кесу операциясы кезінде шпиндель осіне әрқашан перпендикуляр және параллель болатындай етіп қозғалады
Көлденең өңдеу орталығында диірменнің шпиндель осі Y осі бағытында тураланған. Көлденең құрылым бұл диірмендердің механикалық цех еденінде көбірек орын алатынын білдіреді; олар әдетте салмағы бойынша ауыр және тік станоктарға қарағанда қуаттырақ.
Көлденең фреза көбінесе беткі қабатты жақсарту қажет болған кезде қолданылады; себебі шпиндельдің бағыты кескіш жаңқалардың табиғи түрде түсіп, оңай алынып тасталатынын білдіреді. (Қосымша артықшылық ретінде, жаңқаларды тиімді алып тастау құралдың қызмет ету мерзімін ұзартуға көмектеседі.)
Жалпы алғанда, тік өңдеу орталықтары көлденең өңдеу орталықтары сияқты қуатты болуы мүмкін және өте ұсақ бөлшектерді өңдей алатындықтан кең таралған. Сонымен қатар, тік орталықтар көлденең өңдеу орталықтарына қарағанда аз орын алады.
Көп осьті CNC фрезерлері
Дәлме-дәл CNC фрезерлік орталықтары бірнеше осьпен қолжетімді. 3 осьті фрезер X, Y және Z осьтерін әртүрлі жұмыстар үшін пайдаланады. 4 осьті фрезерлік машинада машина тік және көлденең осьтер бойымен айнала алады және дайындаманы жылжыта алады, бұл үздіксіз өңдеуді қамтамасыз етеді.
5 осьті фрезерде үш дәстүрлі ось және екі қосымша айналмалы ось бар, бұл шпиндель басы айналасында қозғалған кезде дайындаманы айналдыруға мүмкіндік береді. Бұл дайындаманы алып тастамай және машинаны қайта орнатпай, дайындаманың бес жағын өңдеуге мүмкіндік береді.
CNC токарлық станоктары
Токарлық станок — сондай-ақ токарлық орталық деп аталады — бір немесе бірнеше шпиндельге және X және Z осьтеріне ие. Станок дайындаманы өз осі бойынша айналдыру үшін әртүрлі кесу және пішіндеу операцияларын орындау үшін қолданылады, дайындамаға әртүрлі құралдарды қолданады.
CNC токарлық станоктары, сондай-ақ тірі әрекетті құрал-саймандар токарлық станоктары деп аталады, симметриялы цилиндрлік немесе сфералық бөлшектерді жасау үшін өте қолайлы. CNC фрезерлері сияқты, CNC токарлық станоктары прототиптеу сияқты кішігірім операцияларды орындай алады, бірақ сонымен қатар жоғары көлемді өндірісті қолдайтын жоғары қайталану мүмкіндігіне орнатылуы мүмкін.
CNC токарлық станоктарын салыстырмалы түрде қолсыз өндіріс үшін де орнатуға болады, бұл оларды автомобиль, электроника, аэроғарыш, робототехника және медициналық құрылғылар салаларында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
CNC токарлық станок қалай жұмыс істейді
CNC токарлық станогында токарлық станогтың шпиндель патронына шикізат материалының бос шыбығы салынады. Бұл патрон шпиндель айналған кезде дайындаманы орнында ұстап тұрады. Шпиндель қажетті жылдамдыққа жеткенде, материалды алып тастау және дұрыс геометрияға қол жеткізу үшін қозғалмайтын кескіш құрал дайындамамен жанасады.
CNC токарлық станогы бұрғылау, бұранда ою, тесу, қырқу, қаптау және конус тәрізді токарлық сияқты бірқатар операцияларды орындай алады. Әртүрлі операциялар құралды ауыстыруды қажет етеді және құны мен орнату уақытын арттыруы мүмкін.
Барлық қажетті өңдеу операциялары аяқталғаннан кейін, қажет болған жағдайда одан әрі өңдеу үшін бөлшек қоймадан кесіледі. Содан кейін CNC токарлық станогы операцияны қайталауға дайын болады, әдетте аралықта қосымша орнату уақыты қажет емес немесе аз.
CNC токарлық станоктары сонымен қатар әртүрлі автоматты штангалық бергіштерді орналастыра алады, бұл шикізатты қолмен өңдеу көлемін азайтады және келесідей артықшылықтарды береді:
■ Машина операторына қажетті уақыт пен күш-жігерді азайтыңыз
■ Дәлдікке кері әсер етуі мүмкін дірілді азайту үшін штанганы тіреңіз
■ Станок құралының оңтайлы шпиндель жылдамдықтарында жұмыс істеуіне мүмкіндік беріңіз
■ Ауыстыру уақытын барынша азайтыңыз
■ Материалдық қалдықтарды азайту
CNC токарлық станоктарының түрлері
Токарлық станоктардың бірнеше түрі бар, бірақ ең көп таралғандары - 2 осьті CNC токарлық станоктары және Қытай стиліндегі автоматты токарлық станоктар.
Қытайдың CNC токарлық станоктарының көпшілігінде бір немесе екі негізгі шпиндель және бір немесе екі артқы (немесе қосымша) шпиндель қолданылады, ал біріншісі айналмалы беріліспен қамтамасыз етіледі. Негізгі шпиндель бағыттаушы втулканың көмегімен бастапқы өңдеу операциясын орындайды.
Сонымен қатар, кейбір қытай стиліндегі токарлық станоктар CNC фрезері ретінде жұмыс істейтін екінші құрал басымен жабдықталған.
CNC Қытай стиліндегі автоматты токарлық станогында негізгі материал сырғымалы бас шпиндель арқылы бағыттаушы втулкаға беріледі. Бұл құралға материалды материал тірелген нүктеге жақын кесуге мүмкіндік береді, бұл Қытай станокын ұзын, жіңішке бұралған бөлшектер мен микроөңдеу үшін әсіресе тиімді етеді.
Көп осьті CNC токарлық орталықтары мен қытай стиліндегі токарлық станоктар бір станокты пайдаланып бірнеше өңдеу операцияларын орындай алады. Бұл оларды дәстүрлі CNC фрезері сияқты жабдықты пайдаланып бірнеше станокты немесе құралды ауыстыруды қажет ететін күрделі геометриялар үшін тиімді нұсқа етеді.