עיבוד דיוק הוא תהליך להסרת חומר מחומר עבודה במהלך קיום גימורי סובלנות קרובים. במכונת הדיוק סוגים רבים, כולל כרסום, סיבוב ופריקה חשמלית. מכונת דיוק כיום נשלטת בדרך כלל באמצעות פקדים מספריים ממוחשבים (CNC).
כמעט כל מוצרי המתכת משתמשים בעבודת עיבוד דיוק, כמו גם חומרים רבים אחרים כמו פלסטיק ועץ. מכונות אלה מופעלות על ידי מכונאים מתמחים ומיומנים. על מנת שכלי החיתוך יעשה את עבודתו, יש להעביר אותו לכיוונים שצוינו כדי להפוך את החיתוך הנכון. תנועה ראשונית זו נקראת "מהירות החיתוך". ניתן להזיז את חומר העבודה, המכונה תנועה משנית של "הזנה". יחד, תנועות אלה והחדות של כלי החיתוך מאפשרים למכונת הדיוק לפעול.
עיבוד דיוק איכותי מחייב את היכולת לעקוב אחר הדפסים ספציפיים במיוחד המיוצרים על ידי CAD (Desired Assing Design) או תוכניות CAM (ייצור בעזרת מחשב) כמו AutoCAD ו- TurboCAD. התוכנה יכולה לעזור לייצר את הדיאגרמות המורכבות, התלת מימדיות או המתארות הדרושות על מנת לייצר כלי, מכונה או אובייקט. יש להקפיד על הדפסים אלה בפירוט רב כדי להבטיח שמוצר ישמור על שלמותו. בעוד שרוב חברות העיבוד הדיוק עובדות עם סוג כלשהו של תוכניות CAD/CAM, הן עדיין עובדות לעתים קרובות עם רישומים מצוירים ביד בשלבים הראשוניים של עיצוב.
עיבוד דיוק משמש במספר חומרים הכוללים פלדה, ברונזה, גרפיט, זכוכית ופלסטיק כדי להזכיר כמה. תלוי בגודל הפרויקט ובחומרים שיש להשתמש בהם, ישמשו כלי עיבוד דיוק שונים. ניתן להשתמש בכל שילוב של מחרטות, מכונות כרסום, מכבשי תרגיל, מסורים ומטחנות ואפילו רובוטיקה במהירות גבוהה. תעשיית התעופה והחלל עשויה להשתמש בעבודת עיבוד מהירות גבוהה, ואילו תעשיית ייצור כלי עץ עשויה להשתמש בתהליכי תחריט וריסוק פוטו-כימי. הניתוק מתוך ריצה, או כמות ספציפית של כל פריט מסוים, יכול למספר באלפים, או להיות רק מעטים. עיבוד דיוק מחייב לעיתים קרובות תכנות של התקני CNC, מה שאומר שהם נשלטים על ידי מחשב. מכשיר ה- CNC מאפשר לעקוב אחר מידות מדויקות לאורך כל ניהול מוצר.
טחינה היא תהליך העיבוד שבבי של שימוש בחותכי סיבוב כדי להסיר חומר מחומר עבודה על ידי קידום (או הזנת) את החותך לחומר העבודה בכיוון מסוים. החותך עשוי להיות מוחזק גם בזווית ביחס לציר הכלי. טחינה מכסה מגוון רחב של פעולות ומכונות שונות, על סולמות מחלקים בודדים קטנים ועד פעולות כרסום כנופיות גדולות וכבדות. זהו אחד התהליכים הנפוצים ביותר לעיבוד חלקים מותאמים אישית לגידול מדויק.
טחינה יכולה להיעשות באמצעות מגוון רחב של כלי מכונה. המחלקה המקורית של כלי מכונה לטחינה הייתה מכונת הטחינה (נקראת לעתים קרובות טחנה). לאחר כניסתו של בקרה מספרית ממוחשבת (CNC), מכונות טחינה התפתחו למרכזי עיבוד שבבי: מכונות כרסום הוגברו על ידי מחליפי כלים אוטומטיים, מגזיני כלים או קרוסלות, יכולת CNC, מערכות נוזל קירור ומארזים. מרכזי טחינה מסווגים בדרך כלל כמרכזי עיבוד אנכי (VMCs) או מרכזי עיבוד אופקיים (HMCs).
שילוב הטחינה בסביבות סיבוב, ולהיפך, החל בכלי חי למחרטות והשימוש מדי פעם בטחנות להפעלת פעולות. זה הוביל למחלקה חדשה של כלי מכונה, מכונות ריבוי משימות (MTMS), אשר בנויים למטרה כדי להקל על כרסום ולהסתובב באותה מעטפת עבודה.
עבור מהנדסי תכנון, צוותי מו"פ ויצרנים התלויים במיקור חלק, דיוק CNC עיבוד שבבי CNC מאפשר יצירת חלקים מורכבים ללא עיבוד נוסף. למעשה, עיבוד CNC Precision מאפשר לעיתים קרובות לייצור חלקים מוגמרים במכונה יחידה.
תהליך העיבוד מסיר חומר ומשתמש במגוון רחב של כלי חיתוך כדי ליצור את העיצוב הסופי, ולעתים קרובות מורכב ביותר, של חלק. רמת הדיוק משופרת באמצעות שימוש במספרי מחשב (CNC) המשמשת לאוטומציה של השליטה בכלי העיבוד.
התפקיד של "CNC" בעיבוד דיוק
בעזרת הוראות תכנות מקודדות, עיבוד CNC מדויק מאפשר לחתוך ולעצב את חומר העבודה למפרט ללא התערבות ידנית על ידי מפעיל מכונה.
לקיחת מודל בעיצוב מחשב (CAD) המסופק על ידי לקוח, מכונאי מומחה משתמש בתוכנת ייצור בעזרת מחשב (CAM) כדי ליצור את ההוראות לעיבוד החלק. בהתבסס על מודל CAD, התוכנה קובעת אילו נתיבי כלים נחוצים ומייצרת את קוד התכנות המספר את המכונה:
■ מה הם RPMs ונערי ההזנה הנכונים
■ מתי ואיפה להזיז את הכלי ו/או חומר העבודה
■ כמה עמוק לחתוך
■ מתי למרוח נוזל קירור
■ כל הגורמים האחרים הקשורים למהירות, קצב הזנה ותיאום
לאחר מכן בקר CNC משתמש בקוד התכנות כדי לשלוט, אוטומציה ולפקח על תנועות המכונה.
כיום, CNC הוא תכונה מובנית של מגוון רחב של ציוד, החל מחרטות, טחנות ונתבים וכלה ב- EDM (עיבוד פריקה חשמלי), לייזר ומכונות חיתוך פלזמה. בנוסף לאוטומציה של תהליך העיבוד ושיפור הדיוק, CNC מבטל משימות ידניות ומכונאים משחררים כדי לפקח על מכונות מרובות הפועלות בו זמנית.
בנוסף, לאחר שתוכנן נתיב כלים ותוכנת מכונה, היא יכולה להריץ חלק בכל מספר פעמים. זה מספק רמה גבוהה של דיוק וחוזרות דירות, מה שהופך את התהליך לחסכוני ביותר ומדרגי.
חומרים שעובדים במכונה
כמה מתכות המונחות בדרך כלל כוללות אלומיניום, פליז, ברונזה, נחושת, פלדה, טיטניום ואבץ. בנוסף, ניתן לעצב גם מעץ, קצף, פיברגלס ופלסטיק כמו פוליפרופילן.
למעשה, ניתן להשתמש כמעט בכל חומר עם עיבוד CNC מדויק - כמובן, תלוי ביישום ובדרישותיו.
יתרונות מסוימים של עיבוד CNC מדויק
עבור רבים מהחלקים והרכיבים הקטנים המשמשים במגוון רחב של מוצרים מיוצרים, עיבוד CNC מדויק הוא לרוב שיטת הייצור שבחרת.
כפי שנכון כמעט לכל שיטות החיתוך והעיבוד, חומרים שונים מתנהגים אחרת, וגודל וצורתו של רכיב משפיעים גם הם על התהליך. עם זאת, באופן כללי תהליך עיבוד ה- CNC המדויק מציע יתרונות על פני שיטות עיבוד אחרות.
הסיבה לכך היא שעיבוי CNC מסוגל לספק:
■ מידה גבוהה של מורכבות חלקית
■ סובלנות הדוקה, בדרך כלל בין ± 0.0002 "(± 0.00508 מ"מ) ל- ± 0.0005" (± 0.0127 מ"מ)
■ גימורי משטח חלקים במיוחד, כולל גימורים מותאמים אישית
■ יכולת החזרה, אפילו בנפחים גבוהים
בעוד שמכונאי מיומן יכול להשתמש במחרטה ידנית כדי להפוך חלק איכותי בכמויות של 10 או 100, מה קורה כשאתה זקוק ל -1,000 חלקים? 10,000 חלקים? 100,000 או מיליון חלקים?
עם עיבוד CNC מדויק, אתה יכול לקבל את המדרגיות והמהירות הדרושים לסוג זה של ייצור בנפח גבוה. בנוסף, החזרתיות הגבוהה של עיבוד CNC מדויק מעניקה לך חלקים שהם זהים מתחילתו ועד סופו, לא משנה כמה חלקים אתה מייצר.
ישנן כמה שיטות מתמחות מאוד לעיבוד שבבי CNC, כולל EDM תיל (עיבוד פריקה חשמלי), עיבוד תוסף והדפסת לייזר תלת -ממדי. לדוגמה, Wire EDM משתמש בחומרים מוליכים -בדרך כלל מתכות -ופריקה חשמלית כדי לשחוק חומר עבודה בצורות מורכבות.
עם זאת, כאן נתמקד בתהליכי הטחינה והפנייה - שתי שיטות חיסוניות הזמינות באופן נרחב ומשמשות לעיתים קרובות לעיבוד דיוק של CNC.
טחינה לעומת סיבוב
טחינה היא תהליך שבבי המשתמש בכלי חיתוך גלילי ומסתובב להסרת חומר וליצור צורות. ציוד כרסום, המכונה טחנה או מרכז עיבוד שבובה, משיג יקום של גיאומטריות חלקיות מורכבות על כמה מהאובייקטים הגדולים ביותר שעובדו מתכת.
מאפיין חשוב של כרסום הוא שחומר העבודה נשאר נייח בזמן שכלי החיתוך מסתובב. במילים אחרות, על טחנה, כלי החיתוך המסתובב נע סביב חומר העבודה, שנשאר קבוע במקום על מיטה.
פנייה היא תהליך חיתוך או עיצוב חומר עבודה על ציוד הנקרא מחרטה. בדרך כלל, המחרטה מסתובבת על חומר העבודה על ציר אנכי או אופקי ואילו כלי חיתוך קבוע (שעשוי או לא מסתובב) נע לאורך הציר המתוכנת.
הכלי לא יכול להסתובב פיזית בחלק. החומר מסתובב, ומאפשר לכלי לבצע את הפעולות המתוכנתות. (יש תת קבוצה של מחרטות בהן הכלים מסתובבים סביב חוט המזון סליל, עם זאת, שאינו מכוסה כאן.)
בסיבוב, בניגוד לטחינה, חומר העבודה מסתובב. מלאי החלק מדליק את ציר המחרטה וכלי החיתוך מובא במגע עם חומר העבודה.
עיבוד ידני לעומת CNC
אמנם טחנות וגם מחרטות זמינות במודלים ידניים, אך מכונות CNC מתאימות יותר למטרות של ייצור חלקים קטנים - מציעות מדרגיות וחוזרות על ידי יישומים הדורשים ייצור נפח גבוה של חלקי סובלנות הדוקים.
בנוסף להציע מכונות פשוטות של שני צירים בהן הכלי נע בצירי X ו- Z, ציוד CNC מדויק כולל דגמים מרובי ציר בהם גם חומר העבודה יכול לנוע. זאת בניגוד למחרטה בה חומר העבודה מוגבל לסיבוב והכלים יעברו ליצור את הגיאומטריה הרצויה.
תצורות מרובות ציר אלה מאפשרות ייצור של גיאומטריות מורכבות יותר בפעולה יחידה, מבלי לדרוש עבודה נוספת על ידי מפעיל המכונה. זה לא רק מקל על ייצור חלקים מורכבים, אלא גם מפחית או מבטל את הסיכוי לשגיאת מפעיל.
בנוסף, השימוש בנוזל קירור בלחץ גבוה עם עיבוד CNC מדויק מבטיח כי השבבים לא ייכנסו ליצירות, אפילו בעת שימוש במכונה עם ציר מכוון אנכית.
טחנות CNC
מכונות טחינה שונות משתנות בגדלים, תצורות ציר, שיעורי הזנה, מהירות חיתוך, כיוון הזנת הטחינה ומאפיינים אחרים.
עם זאת, באופן כללי, טחנות CNC משתמשות בציר מסתובב כדי לחתוך חומר לא רצוי. הם משמשים לחתוך מתכות קשות כמו פלדה וטיטניום אך ניתן להשתמש בהן גם עם חומרים כמו פלסטיק ואלומיניום.
טחנות CNC בנויות לצורך יכולת החזרה וניתן להשתמש בהן לכל דבר, החל מאבות -טיפוס לייצור נפח גבוה. טחנות CNC דיוק מתקדמות משמשות לרוב לעבודות סובלנות הדוקות כמו כרסוס מתים עדינים ותבניות.
בעוד שטענת CNC יכולה לספק תפנית מהירה, גימור טווח כמו טווח יוצר חלקים עם סימני כלים גלויים. זה עשוי גם לייצר חלקים עם כמה קצוות חדים וקצוצים, ולכן יתכן ויהיה צורך בתהליכים נוספים אם הקצוות והקורות אינם מקובלים לתכונות אלה.
כמובן שכלים מתוכננים המתוכנתים לרצף יתפנו, אם כי בדרך כלל ישמשו 90% מהדרישה המוגמרת לכל היותר, וישאירו כמה תכונות לגימור ידיים סופי.
באשר לגימור פני השטח, ישנם כלים שיניבו לא רק גימור פני השטח המקובל, אלא גם גימור דמוי מראה על חלקים של מוצר העבודה.
סוגי טחנות CNC
שני הסוגים הבסיסיים של מכונות הטחינה מכונים מרכזי עיבוד אנכי ומרכזי עיבוד אופקיים, כאשר ההבדל העיקרי הוא בכיוון של ציר המכונה.
מרכז עיבוד אנכי הוא טחנה בה ציר הציר מיושר בכיוון ציר Z. ניתן לחלק עוד יותר מכונות אנכיות אלה לשני סוגים:
■ טחנות מיטה, בהן הציר נע במקביל לציר משלו ואילו הטבלה נעה בניצב לציר הציר
■ טחנות צריח, בהן הציר נייח והטבלה מועברת כך שתמיד הוא בניצב ומקביל לציר הציר במהלך פעולת החיתוך
במרכז עיבוד אופקי, ציר הציר של הטחנה מיושר לכיוון ציר Y. המבנה האופקי פירושו שטחנות אלה נוטות לתפוס מקום רב יותר בקומת חנות המכונות; בדרך כלל הם גם כבדים יותר במשקל וחזקים יותר ממכונות אנכיות.
לרוב משתמשים בטחנה אופקית כאשר נדרש גימור משטח טוב יותר; הסיבה לכך היא שהכיוון של הציר פירושו שבבי החיתוך נופלים באופן טבעי ומוסרים בקלות. (כיתרון נוסף, הסרת שבבים יעילה עוזרת להגדיל את חיי הכלים.)
באופן כללי, מרכזי עיבוד אנכיים נפוצים יותר מכיוון שהם יכולים להיות חזקים כמו מרכזי עיבוד אופקיים ויכולים להתמודד עם חלקים קטנים מאוד. בנוסף, למרכזים אנכיים טביעת רגל קטנה יותר מאשר מרכזי עיבוד אופקיים.
טחנות CNC רב-ציר
מרכזי טחנת CNC מדויקים זמינים עם צירים מרובים. טחנת 3 צירים מנצלת את צירי ה- X, Y ו- Z למגוון רחב של עבודה. עם טחנת 4 צירים, המכונה יכולה להסתובב על ציר אנכי ואופקי ולהזיז את חומר העבודה כדי לאפשר עיבוד רציף יותר.
לטחנת 5 צירים יש שלושה צירים מסורתיים ושני צירים סיבוביים נוספים, מה שמאפשר לסובב את חומר העבודה כאשר ראש הציר נע סביבו. זה מאפשר לחמישה צדדים של חומר עבודה במכונה מבלי להסיר את חומר העבודה ולאפס את המכונה.
מחרטות CNC
למחרטה - המכונה גם מרכז מפנה - יש צירים אחד או יותר, וצירי x ו- z. המכונה משמשת לסיבוב חומר עבודה על צירו לביצוע פעולות חיתוך ועיצוב שונות, ויישום מגוון רחב של כלים על חומר העבודה.
מחרטות CNC, המכונות גם מחרטות כלי אקשן חיות, הם אידיאליים ליצירת חלקים גליליים או כדוריים סימטריים. בדומה ל- CNC Mills, מחגרות CNC יכולות להתמודד עם פעולות קטנות יותר אבות -טיפוס כאלה, אך ניתן להגדיר אותם גם לצורך יכולת חוזרת גבוהה, לתמוך בייצור נפח גבוה.
ניתן להקים מחיר של CNC גם לייצור יחסית ללא ידיים, מה שהופך אותם לשימוש נרחב בתעשיות הרכב, האלקטרוניקה, האווירה, הרובוטיקה והמכשירים הרפואיים.
איך עובד מחרטת CNC
עם מחרטה של CNC, סרגל ריק של חומר מלאי נטען בצ'אק של ציר המחרטה. צ'אק זה מחזיק את היצירה במקום בזמן שהציר מסתובב. כאשר הציר מגיע למהירות הנדרשת, כלי חיתוך נייח מובא במגע עם חומר העבודה להסרת חומר ולהשיג את הגיאומטריה הנכונה.
מחרטה של CNC יכולה לבצע מספר פעולות, כמו קידוח, הברגה, משעמם, קיצוני, פונה ומפנה להתחדד. פעולות שונות דורשות שינויי כלים ויכולים להגדיל את זמן העלות וההתקנה.
עם השלמת כל פעולות העיבוד הנדרשות, החלק נחתך מהמלאי לצורך עיבוד נוסף, במידת הצורך. לאחר מכן, מחרטת ה- CNC מוכנה לחזור על הפעולה, עם זמן הגדרה מועט או ללא מעט בדרך כלל נדרש בין לבין.
מחרטות CNC יכולות להתאים גם למגוון מזיני בר אוטומטיים, המפחיתים את כמות הטיפול בחומרי הגלם הידניים ומספקים יתרונות כמו הדברים הבאים:
■ צמצם את הזמן והמאמץ הנדרש ממפעיל המכונה
■ תמכו בברסטוק כדי להפחית את התנודות שיכולות להשפיע לרעה על הדיוק
■ אפשר לכלי המכונה לפעול במהירות אופטימלית של ציר
■ למזער את זמני ההחלפה
■ הפחתת פסולת חומרית
סוגי מחרטות CNC
ישנם מספר סוגים שונים של מחרטות, אך הנפוצים ביותר הם מחרטות CNC דו-ציריות ומחרטות אוטומטיות בסגנון סין.
מרבית מחרולי סין CNC משתמשים בצירים עיקריים אחד או שניים בתוספת צירים גב או שניים (או משניים), כאשר העברה סיבובית אחראית לראשונה. הציר העיקרי מבצע את פעולת העיבוד העיקרית, בעזרת תותב מדריך.
בנוסף, כמה מחרטות בסגנון סין מצוידות בראש כלי שני הפועל כטחנת CNC.
עם מחרטה אוטומטית בסגנון CNC, חומר המניות מוזן דרך ציר ראש הזזה לתותב מדריך. זה מאפשר לכלי לקצץ את החומר קרוב יותר לנקודה בה נתמך החומר, מה שהופך את מכונת סין לטובה במיוחד לחלקים ארוכים ורזים ומפונים ולמיקרו -מכון.
מרכזי מפנה CNC רב-צירים ומחרטות בסגנון סין יכולים לבצע פעולות עיבוד מרובות באמצעות מכונה יחידה. זה הופך אותם לאפשרות חסכונית לגיאומטריות מורכבות שאחרת ידרשו מכונות מרובות או שינויים בכלים באמצעות ציוד כמו טחנת CNC מסורתית.