שאלות נפוצות

עיבוד דיוק הוא תהליך להסרת חומר מחומר העבודה במהלך גימור סובלנות הדוק. למכונת הדיוק סוגים רבים, כולל כרסום, סיבוב ועיבוד פריקה חשמלית. מכונת דיוק כיום נשלטת בדרך כלל באמצעות פקדים מספריים ממוחשבים (CNC).

כמעט כל מוצרי המתכת משתמשים בעיבוד דיוק, וכך גם בחומרים רבים אחרים כמו פלסטיק ועץ. מכונות אלה מופעלות על ידי מכונאים מיוחדים ומיומנים. על מנת שכלי החיתוך יעשה את עבודתו, יש להעביר אותו לכיוונים שצוינו כדי לבצע את החיתוך הנכון. התנועה העיקרית הזו נקראת "מהירות החיתוך". ניתן להזיז גם את חומר העבודה, המכונה התנועה המשנית של "הזנה". יחד, תנועות אלה וחדותו של כלי החיתוך מאפשרים למכונת הדיוק לפעול.

עיבוד דיוק איכותי דורש יכולת לעקוב אחר שרטוטים ספציפיים במיוחד שנעשו על ידי תוכניות CAD (עיצוב בעזרת מחשב) או CAM (ייצור בעזרת מחשב) כמו AutoCAD ו- TurboCAD. התוכנה יכולה לסייע בייצור התרשימים או קווי המתאר המורכבים בתלת מימד הדרושים על מנת לייצר כלי, מכונה או אובייקט. יש להקפיד על שרטוטים אלה בפירוט רב כדי להבטיח שמוצר ישמור על תקינותו. בעוד שרוב חברות עיבוד הדיוק עובדות עם תוכניות CAD/CAM כלשהן, הן עדיין עובדות לעתים קרובות עם סקיצות מצוירות ביד בשלבים הראשונים של עיצוב.

עיבוד דיוק משמש במספר חומרים כולל פלדה, ברונזה, גרפיט, זכוכית ופלסטיק עד כמה שם. בהתאם לגודל הפרויקט והחומרים שיש להשתמש בהם, ישמשו כלים שונים לעיבוד דיוק. ניתן להשתמש בכל שילוב של מחרטות, מכונות כרסום, מכונות מקדחה, מסורים וטוחנים ואפילו רובוטיקה מהירה. התעשייה האווירית עשויה להשתמש בעיבוד במהירות גבוהה, בעוד שתעשייה לייצור כלי עץ עשויה להשתמש בתהליכי תחריט וכרייה פוטו-כימיים. הוצאת ריצה, או כמות ספציפית של כל פריט מסוים, יכולה לספור באלפים, או להיות רק כמה. עיבוד דיוק דורש לעתים קרובות תכנות של מכשירי CNC, כלומר הם נשלטים מספרית ממוחשבת. מכשיר ה- CNC מאפשר לעקוב אחר מידות מדויקות לאורך כל הפעלת המוצר.

כרסום הוא תהליך העיבוד של שימוש בחותכים סיבוביים להסרת חומר מחומר עבודה על ידי התקדמות (או הזנה) של החותך לתוך החומר בכיוון מסוים. החותך עשוי להיות מוחזק גם בזווית ביחס לציר הכלי. כרסום מכסה מגוון רחב של פעולות ומכונות שונות, במאזנים החל מחלקים בודדים קטנים ועד פעולות כרסום כנופיות גדולות וכבדות. זהו אחד התהליכים הנפוצים ביותר לעיבוד חלקים מותאמים אישית לסובלנות מדויקת.

ניתן לבצע כרסום בעזרת מגוון רחב של כלי מכונה. המחלקה המקורית של כלי מכונות לכרייה הייתה מכונת הטחינה (המכונה לעתים קרובות טחנה). לאחר הופעת הבקרה המספרית הממוחשבת (CNC), מכונות כרסום התפתחו למרכזי עיבוד: מכונות כרסום המוגברות על ידי מחליפי כלים אוטומטיים, מגזינים או קרוסלות כלים, יכולת CNC, מערכות נוזל קירור ומארזים. מרכזי כרסום מסווגים בדרך כלל כמרכזי עיבוד אנכיים (VMC) או מרכזי עיבוד אופקי (HMC).

שילוב הטחינה בסביבות הפנייה, ולהיפך, החל בכלי עבודה חיה למחרטות ושימוש מדי פעם בטחנות להפעלת פעולות. זה הוביל לסוג חדש של כלי מכונה, מכונות ריבוי משימות (MTMs), שנועדו במיוחד להקל על הטחינה והפנייה בתוך אותה מעטפת עבודה.

עבור מהנדסי עיצוב, צוותי מו"פ ויצרנים התלויים במקורות חלקים, עיבוד CNC מדויק מאפשר יצירת חלקים מורכבים ללא עיבוד נוסף. למעשה, עיבוד CNC מדויק מאפשר לעתים קרובות לבצע חלקים מוגמרים במכונה אחת.
תהליך העיבוד מסיר חומרים ומשתמש במגוון רחב של כלי חיתוך ליצירת העיצוב הסופי, ולעיתים המורכב ביותר, של חלק. רמת הדיוק משופרת באמצעות שימוש בבקרה מספרית ממוחשבת (CNC), המשמשת לאוטומציה של השליטה בכלי העיבוד.

תפקידו של "CNC" בעיבוד דיוק
באמצעות הוראות תכנות מקודדות, עיבוד CNC מדויק מאפשר לחתוך ולעצב חתיכת עבודה לפי מפרט ללא התערבות ידנית של מפעיל מכונה.
על ידי לקיחת דגם עיצוב בעזרת מחשב (CAD) המסופק על ידי לקוח, מכונאי מומחה משתמש בתוכנת ייצור בעזרת מחשב (CAM) כדי ליצור את ההוראות לעיבוד החלק. בהתבסס על מודל ה- CAD, התוכנה קובעת אילו נתיבי כלים נחוצים ויוצרת את קוד התכנות שאומר למכונה:
■ מהם מהירות הסל"ד ושיעורי ההזנה הנכונים
■ מתי והיכן להזיז את הכלי ו/או את חומר העבודה
■ כמה עמוק לחתוך
■ מתי למרוח נוזל קירור
■ כל גורם אחר הקשור למהירות, קצב הזנה ותיאום
בקר CNC משתמש אז בקוד התכנות לשליטה, אוטומציה ומעקב אחר תנועות המכונה.
כיום, CNC הוא תכונה מובנית של מגוון רחב של ציוד, החל ממחרטות, טחנות ונתבים וכלה במכשירי חיתוך EDM (עיבוד פריקה חשמלית), לייזר ופלזמה. בנוסף לאוטומציה של תהליך העיבוד ושיפור הדיוק, CNC מבטל משימות ידניות ומשחרר מכונאים לפקח על מספר מכונות הפועלות בו זמנית.
בנוסף, לאחר שתוכנן נתיב כלים ותוכנת מכונה, הוא יכול להריץ חלק בכל מספר פעמים. זה מספק רמת דיוק וחוזרות חוזרות, מה שבתורו הופך את התהליך לחסכוני ביותר וניתן להרחבה.

חומרים מעובדים
חלק מהמתכות שבדרך כלל כוללות אלומיניום, פליז, ארד, נחושת, פלדה, טיטניום ואבץ. בנוסף, ניתן לעבד גם עץ, קצף, פיברגלס ופלסטיק כגון פוליפרופילן.
למעשה, ניתן להשתמש כמעט בכל חומר בעיבוד CNC מדויק - כמובן, בהתאם ליישום ולדרישותיו.

כמה יתרונות של עיבוד CNC דיוק
עבור רבים מהחלקים והרכיבים הקטנים המשמשים במגוון רחב של מוצרים מיוצרים, עיבוד CNC דיוק הוא לרוב שיטת הייצור המועדפת עליך.
כפי שאכן נכון לכל שיטות החיתוך והעיבוד, חומרים שונים מתנהגים באופן שונה, ולגודל וצורה של רכיב יש גם השפעה רבה על התהליך. עם זאת, באופן כללי תהליך של עיבוד CNC מדויק מציע יתרונות על פני שיטות עיבוד אחרות.
הסיבה לכך היא כי עיבוד CNC מסוגל לספק:
■ רמת מורכבות גבוהה של חלקים
■ סובלנות הדוקה, בדרך כלל הנעים בין ± 0.0002 אינץ '(± 0.00508 מ"מ) ל ± 0,0005 אינץ' (± 0,0127 מ"מ)
■ גימורי משטח חלקים במיוחד, כולל גימורים מותאמים אישית
■ יכולת חזרה, אפילו בעוצמות גבוהות
בעוד מכונאי מיומן יכול להשתמש במחרטה ידנית כדי ליצור חלק איכותי בכמויות של 10 או 100, מה קורה כשצריך 1,000 חלקים? 10,000 חלקים? 100,000 או מיליון חלקים?
בעזרת עיבוד CNC מדויק, אתה יכול לקבל את המדרגיות והמהירות הדרושים לייצור מסוג זה בנפח גבוה. בנוסף, החזרות הגבוהה של עיבוד CNC מדויק נותנת לך חלקים שווים כולם מההתחלה ועד הסוף, לא משנה כמה חלקים אתה מייצר.

ישנן כמה שיטות מיוחדות מאוד לעיבוד CNC, כולל חוט EDM (עיבוד פריקה חשמלית), עיבוד תוספי והדפסת לייזר תלת מימדי. לדוגמה, EDM תיל משתמש בחומרים מוליכים -בדרך כלל מתכות -ופריקות חשמל כדי לשחוק חתיכה לצורות מורכבות.
עם זאת, כאן נתמקד בתהליכי הטחינה והפנייה - שתי שיטות חיסור הזמינות באופן נרחב ומשמשות לעתים קרובות לעיבוד CNC דיוק.

כרסום מול סיבוב
כרסום הוא תהליך עיבוד העושה שימוש בכלי חיתוך מסתובב גלילי כדי להסיר חומר וליצור צורות. ציוד כרסום, המכונה טחנה או מרכז עיבוד שבבי, משיג יקום של גיאומטריות מורכבות בחלק על כמה מהאובייקטים הגדולים ביותר במתכת.
מאפיין חשוב של כרסום הוא שחומר העבודה נשאר נייח בזמן שכלי החיתוך מסתובב. במילים אחרות, על טחנה, כלי החיתוך המסתובב נע סביב חומר העבודה, שנותר קבוע במקומו על מיטה.
סיבוב הוא תהליך של חיתוך או עיצוב של חומר על ציוד שנקרא מחרטה. בדרך כלל, המחרטה מסובבת את החומר על ציר אנכי או אופקי בעוד שכלי חיתוך קבוע (שאולי מסתובב ונעשה) נע לאורך הציר המתוכנת.
הכלי לא יכול לעקוף פיזית את החלק. החומר מסתובב ומאפשר לכלי לבצע את הפעולות המתוכנתות. (יש קבוצת משנה של מחרטות שבהן הכלים מסתובבים סביב חוט שהוזן באמצעות סליל, אך הוא אינו מכוסה כאן.)  
בסיבוב, בניגוד לטחינה, החומר מסתובב. מלאי החלקים מפעיל את ציר המחרטה וכלי החיתוך בא במגע עם חומר העבודה.

עיבוד ידני מול CNC
למרות שטחנות ומחרטות זמינות בדגמים ידניים, מכונות CNC מתאימות יותר לצרכי ייצור חלקים קטנים - ומציעות מדרגיות וחוזרות על יישומים הדורשים ייצור בנפח גבוה של חלקי סובלנות הדוקים.
בנוסף להציע מכונות פשוטות דו-ציר בהן הכלי נע בצירים X ו- Z, ציוד CNC מדויק כולל דגמים מרובי צירים בהם גם החומר יכול לנוע. זאת בניגוד למחרטה שבה היצירה מוגבלת לספינינג והכלים יזוזו ליצירת הגיאומטריה הרצויה. 
תצורות מרובות צירים אלה מאפשרות ייצור של גיאומטריות מורכבות יותר בפעולה אחת, מבלי לדרוש עבודה נוספת של מפעיל המכונה. זה לא רק מקל על ייצור חלקים מורכבים, אלא גם מקטין או מבטל את הסיכוי לשגיאת מפעיל.
בנוסף, השימוש בנוזל קירור בלחץ גבוה עם עיבוד CNC מדויק מבטיח כי שבבים לא ייכנסו לעבודה, גם כאשר משתמשים במכונה בעלת ציר אנכי.

טחנות CNC
מכונות כרסום שונות משתנות בגודלן, תצורות הציר, קצבי ההזנה, מהירות החיתוך, כיוון הזנת הטחינה ומאפיינים אחרים.
עם זאת, באופן כללי, טחנות CNC כולן משתמשות בציר מסתובב כדי לחתוך חומר לא רצוי. הם משמשים לחיתוך מתכות קשות כגון פלדה וטיטניום אך ניתן להשתמש בהם גם עם חומרים כמו פלסטיק ואלומיניום.
טחנות CNC בנויות לשחזור וניתן להשתמש בהן לכל דבר, החל מאבות טיפוס ועד ייצור בנפח גבוה. טחנות CNC דיוק ברמה גבוהה משמשות לעתים קרובות לעבודות סובלנות הדוקות כגון כרסום קוביות ותבניות עדינות.
בעוד שחיתוך CNC יכול לספק תפנית מהירה, גימור בעת טחינה יוצר חלקים עם סימני כלים גלויים. הוא עשוי גם לייצר חלקים עם כמה קצוות וחדות חדים, ולכן ייתכן שיהיה צורך בתהליכים נוספים אם קצוות וקוצים אינם מקובלים על תכונות אלה.
כמובן, כלים להפשיר המתוכנתים ברצף יתפרקו, אם כי בדרך כלל משיגים 90% מהדרישה המוגמרת לכל היותר, ומשאירים כמה תכונות לסיום יד סופי.
באשר לגימור משטח, ישנם כלים שיפיקו לא רק גימור משטח מקובל, אלא גם גימור דמוי מראה על חלקים ממוצר העבודה.

סוגי טחנות CNC
שני הסוגים הבסיסיים של מכונות כרסום ידועים כמרכזי עיבוד אנכיים ומרכזי עיבוד אופקי, כאשר ההבדל העיקרי הוא בכיוון של ציר המכונה.
מרכז עיבוד אנכי הוא טחנה שבה ציר הציר מיושר לכיוון ציר Z. ניתן לחלק מכונות אנכיות אלה לשני סוגים:
■ טחנות מיטה, בהן הציר נע במקביל לציר שלו בעוד הטבלה נעה בניצב לציר הציר
■ טחנות צריח, בהן הציר נייח והשולחן מועבר כך שהוא תמיד ניצב ומקביל לציר הציר במהלך פעולת החיתוך
במרכז עיבוד אופקי, ציר הציר של הטחנה מיושר לכיוון ציר Y. המבנה האופקי אומר שהטחנות האלה נוטות לתפוס יותר מקום על רצפת החנות; הם גם בדרך כלל כבדים יותר במשקל וחזקים יותר ממכונות אנכיות.
לעתים קרובות משתמשים בטחנה אופקית כאשר יש צורך בגימור משטח טוב יותר; הסיבה לכך היא כיוון שכיוון הציר פירושו שבבי החיתוך נופלים באופן טבעי ומוסרים בקלות. (כתוספת נוספת, הסרת שבבים יעילה מסייעת להאריך את חיי הכלים.)
באופן כללי, מרכזי עיבוד אנכיים נפוצים יותר מכיוון שהם יכולים להיות חזקים כמו מרכזי עיבוד אופקי ויכולים להתמודד עם חלקים קטנים מאוד. בנוסף, למרכזים אנכיים יש טביעת רגל קטנה יותר ממרכזי עיבוד אופקי.

טחנות CNC מרובות צירים
ניתן להשיג מרכזי טחנות CNC מדויקים עם מספר צירים. טחנת 3 צירים משתמשת בצירים X, Y ו- Z למגוון רחב של עבודות. בעזרת טחנה בעלת 4 צירים, המכונה יכולה להסתובב על ציר אנכי ואופקי ולהזיז את חומר העבודה כדי לאפשר עיבוד רציף יותר.
לטחנה בעלת 5 צירים יש שלושה צירים מסורתיים ושני צירים סיבוביים נוספים, המאפשרים לסובב את חומר העבודה כאשר ראש הציר נע סביבו. זה מאפשר לעבד חמישה צדדים של חומר העבודה מבלי להסיר את חומר העבודה ולאפס את המכונה.

מחרטות CNC
למחרטה - המכונה גם מרכז סיבוב - יש ציר אחד או יותר וציר X ו- Z. המכונה משמשת לסיבוב פריט על צירו לביצוע פעולות חיתוך ועיצוב שונות, החלת מגוון רחב של כלים על חומר העבודה.
מחרטות CNC, הנקראות גם מחרטות כלים לפעולה חיה, הן אידיאליות ליצירת חלקים גליליים או כדוריים סימטריים. בדומה לטחנות CNC, מחרטות CNC יכולות להתמודד עם פעולות קטנות יותר כגון אב טיפוס, אך ניתן להגדיר אותן גם ליכולת הדירות גבוהה, התומכות בייצור בנפח גבוה.
ניתן להקים גם מחרטות CNC לייצור דיבורי יחסית, מה שהופך אותן לשימוש נרחב בתעשיות הרכב, האלקטרוניקה, החלל, הרובוטיקה והמכשור הרפואי.

כיצד פועלת מחרטה CNC
עם מחרטה CNC, מוט ריק של חומר מלאי נטען בצ'אק של ציר המחרטה. צ'אק זה מחזיק את חומר העבודה במקומו בזמן שהציר מסתובב. כאשר הציר מגיע למהירות הנדרשת, כלי חיתוך נייח מובא במגע עם חומר העבודה כדי להסיר חומר ולהשיג את הגיאומטריה הנכונה.
מחרטה CNC יכולה לבצע מספר פעולות, כגון קידוח, הברגה, משעמם, חרוז, פונה ופנייה מחודדת. פעולות שונות דורשות שינויים בכלי ויכולות להגדיל את עלות וזמן ההגדרה.
עם סיום כל פעולות העיבוד הנדרשות, החלק נחתך מהמלאי לעיבוד נוסף, במידת הצורך. לאחר מכן מחרטת ה- CNC מוכנה לחזור על הפעולה, כאשר בדרך כלל נדרש זמן התקנה נוסף קטן או לא.
מחרטות CNC יכולות להכיל גם מגוון מזיני בר אוטומטיים, המפחיתים את כמות הטיפול בחומרי גלם ידניים ומספקים יתרונות כגון:
■ צמצם את הזמן והמאמץ הנדרשים ממפעיל המכונה
■ תמכו בסרגל כדי להפחית את הרטט שעלול להשפיע לרעה על הדיוק
■ אפשר לכלי המכונה לפעול במהירות ציר אופטימלית
■ צמצם את זמני ההחלפה
■ צמצום פסולת חומרית

סוגי מחרטות CNC
ישנם מספר סוגים שונים של מחרטות, אך הנפוצים ביותר הם מחרטות CNC דו ציריים ומחרטות אוטומטיות בסגנון סין.
רוב מחרטות הסין בסין משתמשות בציר ראשי אחד או שניים בתוספת ציר אחורי (או משני) אחורי, כאשר ההעברה הסיבובית אחראית לשעבר. הציר הראשי מבצע את פעולת העיבוד העיקרי בעזרת תותב מנחה. 
בנוסף, כמה מחרטות בסגנון סין מצוידות בראש כלי שני הפועל כטחנת CNC.
עם מחרטה אוטומטית בסגנון סין, חומר המניות מוזרם דרך ציר ראש הזזה לתוך תותב מדריך. זה מאפשר לכלי לחתוך את החומר קרוב יותר לנקודה שבה החומר נתמך, מה שהופך את מכונת סין מועילה במיוחד לחלקים ארוכים ודקים, ולמיקרו -עיבוד.
מרכזי סיבוב CNC מרובי צירים ומחרטות בסגנון סין יכולות לבצע פעולות עיבוד מרובות באמצעות מכונה אחת. זה הופך אותם לאופציה חסכונית עבור גיאומטריות מורכבות שאחרת היו דורשות מכונות מרובות או החלפת כלים באמצעות ציוד כגון טחנת CNC מסורתית.