Всяка успешна машинна част започва с правилния процес на обработка. Изберете грешния и може да се окажете с по-високи производствени разходи, по-дълги времена на цикъла, лошо покритие на повърхността или части, които не отговарят на изискванията за толеранс.
Независимо дали обработвате алуминий, стомана, титан или чугун, няма един процес, който да отговаря на всяко приложение. Струговане, фрезоване, пробиване, шлайфане и други методи на обработка имат своите силни страни и изборът на правилния зависи от геометрията на детайла, материала, изискванията за точност и производствения обем.
Това ръководство обяснява най-често срещаните процеси на обработка, използвани в машиностроенето, сравнява техните приложения и ви помага да определите кой процес е най-подходящ за вашите производствени нужди.
Какво представлява процесът на обработка в машиностроенето?
Процесът на обработка е метод на производство, който премахва материала от детайла, за да създаде необходимата форма, размер и повърхностно покритие. Използванережещи инструменти, абразивни инструменти или други специализирани технологии, машинната обработка трансформира суровините в прецизни компоненти, които отговарят на инженерните спецификации.
В машиностроенето машинната обработка се използва в целия производствен процес, от производството на прости валове и скоби до сложни форми, компоненти на двигатели и аерокосмически части. В зависимост от дизайна на частта може да е достатъчна една операция на обработка, но повечето компоненти изискват комбинация от процеси като струговане, фрезоване, пробиване, пробиване и шлайфане за постигане на крайния резултат.
Правилният процес на обработка зависи от няколко фактора, включително материала на детайла, геометрията на детайла, изискванията за толеранс, повърхностното покритие и производствения обем. Разбирането на силните страни на всеки процес помага на инженерите и производителите да подобрят ефективността на машинната обработка, да намалят производствените разходи и да постигнат постоянно качество на частите.
Как се класифицират процесите на обработка?
Процесите на обработка могат да бъдат класифицирани по различни начини, но в машиностроенето те обикновено се групират в три основни категории въз основа на това как материалът се отстранява от детайла. Всяка категория е предназначена за различни материали, изисквания за точност и производствени приложения.
Конвенционални процеси на обработка
Конвенционалната машинна обработка премахва материала чрез директен контакт между режещия инструмент и детайла. Това е най-широко използваната категория в производството, тъй като предлага висока ефективност, отлична точност на размерите и е подходяща за производството на повечето метални и пластмасови компоненти.
Обичайните конвенционални процеси на обработка включват:
- Обръщане
- Фрезоване
- Пробиване
- скучно
- Разширяване
- Протягане
- Рязане
Тези процеси обикновено се извършват на CNC стругове, обработващи центри и пробивни машини, което ги прави основата на съвременното машиностроене.
Процеси на абразивна обработка
Абразивната механична обработка премахва малки количества материал, използвайки абразивни зърна, а не традиционните режещи ръбове. Използва се главно, когато се изисква висока точност на размерите или превъзходно покритие на повърхността.
Типичните процеси на абразивна обработка включват:
- Смилане
- Хонинговане
- Лапинг
Тези процеси често се използват като довършителни операции след конвенционална машинна обработка за подобряване на прецизността и качеството на повърхността.
Не-традиционни процеси на обработка
Не-традиционната машинна обработка премахва материала, без да се разчита на конвенционални режещи инструменти. Вместо това той използва електрическа енергия, топлинна енергия, химически реакции или течности под високо-налягане, което го прави подходящ за твърди, чупливи или трудни-за-обработване материали.
Често срещаните примери включват:
- Електроерозионна обработка (EDM)
- Лазерна обработка
- Рязане с водна струя
- Електрохимична обработка (ECM)
- Ултразвукова обработка
Тези процеси се използват широко за сложни геометрии, деликатни характеристики и усъвършенствани инженерни материали, които са трудни за обработка с помощта на традиционните методи на рязане.
Общи процеси на обработка, използвани в машиностроенето
Обръщане
Струговането е един от най-разпространените процеси на обработка за производство на цилиндрични или ротационни части. По време на струговане детайлът се върти, докато неподвижен режещ инструмент премахва материала, за да създаде необходимия диаметър, профил или повърхност.
Този процес е идеален за обработка на валове, втулки, втулки, фланци, части с резба и други кръгли компоненти. Освен външно струговане,CNC струговеможе също така да извършва облицовка, нарязване, нарязване на резба, пробиване и пробиване в една настройка, подобрявайки ефективността на машинната обработка и намалявайки грешките при препозициониране.
Съвременните стругове и стругови центрове с ЦПУ се използват широко както за производство на малки-серии, така и за производство на големи{1}}обеми, осигурявайки отлична точност на размерите и повърхностно покритие за ротационни части.
Фрезоване
Фрезоването премахва материал с помощта на въртящ се -точков режещ инструмент, докато детайлът остава фиксиран или се движи по няколко оси. Това е един от най-универсалните процеси на обработка, защото може да произвежда плоски повърхности, прорези, джобове, контури и сложни 3D форми.
Фрезоването се използва широко за обработка на компоненти на матрици, машинни основи, скоби, алуминиеви части, корпуси и прецизни механични компоненти. В зависимост от размера и сложността на детайла, производителите могат да използват вертикални обработващи центри,хоризонтални обработващи центрове, портални обработващи центрове, или5-осни CNC машини.
В сравнение със струговането, фрезоването предлага по-голяма гъвкавост за обработка на призматични и неправилни{0}}оформени части.
Обработка на отвори
Обработката на дупки включва няколко операции, използвани за създаване или подобряване на дупки, като пробиването, пробиването и разширяването са най-често срещаните.
Пробиването се използва за създаване на нов отвор от твърд материал и обикновено е първата стъпка в процеса.
Пробиването увеличава съществуващ отвор, като същевременно подобрява неговата праволинейност, закръгленост и точност на размерите, което го прави подходящ за прецизни корпуси и легла на лагери.
Разширяването премахва много малко количество материал, за да се постигне по-строга толерантност и по-гладка повърхност след пробиване или пробиване.
Тези операции се използват широко в двигателни блокове, корпуси на скоростни кутии, хидравлични компоненти, форми и други механични части, където качеството на отворите пряко влияе върху точността на сглобяване.
Смилане
Шлифоването е довършителен процес, който премахва много малко количество материал с помощта на въртящо се абразивно колело. За разлика от конвенционалното рязане, шлайфането се фокусира върху постигането на висока точност на размерите и превъзходно качество на повърхността, вместо да премахва големи количества материал.
Обикновено се използва за закалена стомана, лагерни повърхности, прецизни валове, форми и други компоненти със строги изисквания за толеранс. Шлайфането може също така да коригира незначителни грешки в размерите, оставени от предишни операции на обработка и значително да подобри повърхностното покритие.
Когато се изисква точност на ниво -микрони или отлична устойчивост на износване, шлайфането често е последната стъпка на обработка преди проверка или сглобяване.
Други процеси на обработка
В допълнение към основните методи на обработка по-горе, няколко специализирани процеса се използват широко в машиностроенето.
Протягането е идеално за обработка на вътрешни шпонкови канали, шлици и други сложни профили с висока производителност.
Рязането се използва главно за рязане на суров материал до необходимия размер преди по-нататъшна обработка.
Нарязването на резби създава вътрешни или външни резби за крепежни елементи, тръбни фитинги и механични възли с помощта на метчици, матрици или CNC цикли на резба.
Въпреки че тези операции не се използват толкова често, колкото струговането или фрезоването, те играят важна роля при завършването на много прецизни механични компоненти.
Как да изберем правилния процес на обработка
Изборът на правилния процес на обработка не е просто избор на струговане, фрезоване или шлайфане. Добре-планираната стратегия за машинна обработка подобрява производителността, намалява производствените разходи и гарантира, че завършената част отговаря на вашите изисквания за качество. Преди да вземете решение за метод на обработка, помислете за следните фактори.
Част Геометрия
Формата на детайла обикновено е първият фактор, който трябва да се вземе предвид.
За въртящи се части като валове, втулки и фланци струговането обикновено е най-ефективното решение. Плоските повърхности, прорезите, джобовете и сложните контури са по-подходящи за фрезоване, докато прецизните отвори често изискват комбинация от пробиване, пробиване и разстъргване. Ако една част съдържа множество елементи на различни повърхности, хоризонтален или 5-осов обработващ център често може да завърши работата с по-малко настройки.
Изборът на процес, който съответства на геометрията на частта, намалява времето за обработка и подобрява цялостната точност.
Материал на детайла
Различните материали се държат различно по време на обработка, така че процесът на рязане трябва да съответства на свойствата на материала.
Алуминиевите сплави се обработват лесно и поддържат високо{0}}скоростно рязане, което прави фрезоването отличен избор. Въглеродната стомана и легираната стомана обикновено изискват твърди машини и оптимизирани параметри на рязане, за да поддържат живота на инструмента. Твърдите материали като закалена стомана може да се нуждаят от шлайфане или EDM за постигане на необходимата прецизност, докато титанът и други трудни{3}}за-обработване сплави изискват стабилна производителност на машината, ефективно охлаждане и подходящи режещи инструменти.
Съгласуването на процеса на обработка с материала помага за подобряване на производителността, като същевременно намалява износването на инструмента.
Точност и повърхностно покритие
Не всяка част изисква еднакво ниво на прецизност. За общи механични компоненти струговането или фрезоването често е достатъчно, за да се постигнат необходимите размери. Въпреки това, частите, използвани в лагери, форми, аерокосмическо оборудване или прецизни възли, може да изискват по-строги допуски и по-гладка повърхност.
В тези случаи довършителни операции като пробиване, разстъргване или шлифоване често се добавят след груба обработка. Комбинирането на множество процеси на обработка е общ подход за постигане както на производителност, така и на високо качество на обработка.
Обем на производство
Произведеното количество има пряко влияние върху избора на процес.
За прототипи и малки производствени тиражи гъвкавата CNC обработка обикновено е най-икономичният вариант, тъй като минимизира разходите за инструменти и съкращава времето за изпълнение. За производство със среден{1}} и голям-обем, намаляването на времето за настройка и комбинирането на множество операции в една машина може значително да подобри ефективността и да намали цената на част.
Изборът на правилната стратегия за обработка въз основа на производствения обем помага за балансиране на производствените разходи и производителността.
Съпоставете процеса с правилната CNC машина
Дори най-добрият процес на обработка зависи от наличието на правилния машинен инструмент. Различните CNC машини са проектирани за различни задачи за обработка.
- CNC струговеса идеални за валове, втулки, фланци и други въртящи се части.
- Вертикални обработващи центровеса много подходящи за плочи, форми и общи призматични компоненти.
- Хоризонтални обработващи центровеподобряване на ефективността при обработка на много{0}}лицеви части като корпуси на скоростни кутии и тела на клапани.
- Хоризонтални пробивни машиниса предназначени за големи детайли, които изискват прецизно пробиване и тежко рязане-.
- 5-осни обработващи центровеса предпочитаният избор за сложни извити повърхности и високо{0}}прецизни космически или медицински компоненти.
Изборът на правилната комбинация от процес на обработка и машина с ЦПУ не само подобрява качеството на детайлите, но също така намалява времето за производство и производствените разходи, което улеснява постигането на постоянни резултати в дългосрочно -производство.
Приложения на машинни процеси
Процесите на обработка са от съществено значение в почти всяка производствена индустрия. От прости механични компоненти до високо{1}}прецизни аерокосмически части, различни методи на обработка се избират въз основа на изискванията за геометрия, материал и производителност на частта.
Космонавтика
Аерокосмическите компоненти изискват изключителна прецизност, лек дизайн и отлично качество на повърхността. Процеси на обработка като фрезоване, струговане, пробиване и обработка по 5-оси се използват широко за производството на корпуси на двигатели, работни колела, структурни компоненти, скоби и части на колесника. Тези компоненти често използват алуминиеви сплави, титан и високотемпературни сплави, които изискват както висока точност на обработка, така и стабилно рязане.
Автомобилна
Автомобилната индустрия разчита на машинна обработка, за да произвежда големи количества прецизни части с постоянно качество. Обичайните приложения включват двигателни блокове, цилиндрови глави, корпуси на трансмисии, спирачни компоненти, главини на колела и кормилни части. CNC обработката помага на производителите да подобрят ефективността на производството, като същевременно поддържат строги толеранси за надеждна работа на автомобила.
Mold and Die
Производството на матрици изисква процеси на обработка, способни да произвеждат сложни кухини, дълбоки джобове и високо{0}}качествено покритие на повърхността. Фрезоването е основният процес за оформяне на компонентите на формата, докато пробиването, пробиването и шлайфането се използват за подобряване на точността на отвора и завършване на критични повърхности. Високо{3}}скоростната обработка и 5-осовата обработка също се използват широко за форми със сложна геометрия.
Енергетика и тежко оборудване
Големите механични компоненти, използвани в енергетиката, минното и строителното оборудване, изискват твърди процеси на обработка, за да се справят с тежки детайли и взискателни условия на рязане. Типичните машинно обработени части включват корпуси на скоростни кутии, легла на лагери, тела на помпи, тела на клапани и големи структурни компоненти.Хоризонтално пробивни машини, портални обработващи центрове и тежко-машини с ЦПУ често се използват в тези приложения.
Общо механично производство
Общото механично производство обхваща широка гама от промишлени компоненти, използвани в машини, оборудване за автоматизация, селскостопански машини и промишлени системи. Типичните части включват валове, фланци, скоби, плочи, зъбни колела и машинни рамки. В зависимост от дизайна на частта, производителите често комбинират струговане, фрезоване, пробиване и шлайфане, за да постигнат необходимата точност, ефективност и производствени разходи.
Често задавани въпроси
В: Каква е разликата между процес на обработка и операция на обработка?
О: Процесът на обработка се отнася до цялостния метод на производство, използван за отстраняване на материал от детайла, докато операцията по обработка е специфична стъпка в рамките на този процес. Например, производството на корпус на скоростна кутия може да включва няколко операции, включително фрезоване, пробиване, пробиване и нарязване на резба, всички от които са част от цялостния процес на обработка.
В: Кои са най-често срещаните процеси на обработка в машиностроенето?
О: Най-широко използваните процеси на обработка са струговане, фрезоване, пробиване, пробиване и шлайфане. Струговането е идеално за цилиндрични части, фрезоването се използва за плоски и сложни повърхности, пробиването създава дупки, пробиването подобрява точността на отворите, а шлайфането осигурява висока прецизност и превъзходно покритие на повърхността.
В: Може ли една част да изисква множество процеси на обработка?
A: Да. Повечето прецизни компоненти се произвеждат чрез комбинация от процеси на обработка, а не чрез една операция. Например, вал може да бъде завъртян, за да се създаде основната му форма, да се пробият централни отвори, да се фрезова за шпонкови канали и накрая да се шлайфа, за да се постигне необходимия толеранс и покритие на повърхността.
В: Кой процес на обработка осигурява най-висока прецизност?
О: Шлайфането обикновено се счита за един от най-точните процеси на обработка за постигане на тесни допуски и отлични повърхностни покрития. Прецизността обаче зависи и от твърдостта на машината, режещите инструменти, работното захващане и параметрите на обработка. В много приложения прецизността се постига чрез комбиниране на груба обработка с довършителни операции като пробиване, разстъргване или шлайфане.
Въпрос: Коя CNC машина е подходяща за различни процеси на обработка?
О: Идеалната CNC машина зависи от вида на произвежданата част. Струговете с ЦПУ са най-добри за ротационни компоненти, вертикалните обработващи центри са подходящи за общи фрезови приложения, хоризонталните обработващи центри подобряват ефективността за части с много-лице, хоризонталните бормашини обработват големи детайли, а 5-осните обработващи центри са идеални за сложни, високопрецизни компоненти.
Заключение
Изборът на правилния процес на обработка е ключът към производството на високо{0}}качествени части ефективно и-рентабилно. Всеки процес има своите предимства и най-добрият избор зависи от дизайна на вашата част, материала, изискванията за точност и производствените цели.
Ако търсите правилната CNC машина, която да поддържа вашите проекти за обработка, GreatCNC може да ви помогне. От CNC стругове и обработващи центри до цялостни решения за обработка, нашият екип ще препоръча най-подходящото оборудване въз основа на вашето приложение. Свържете се с нас днес, за да обсъдим вашия проект или да поискате aперсонализирано CNC решение.
