Rodzaje procesów obróbczych

Wstęp

Procesy obróbki są ważne przy wytwarzaniu elementów o małej tolerancji, ponieważ obejmują usuwanie materiału z przedmiotu obrabianego. Odgrywają znaczącą rolę w definiowaniu, wytwarzaniu i wykańczaniu komponentów wytwarzanych w różnych gałęziach przemysłu.

Począwszy od najstarszych technik, takich jak frezowanie i toczenie, aż po nowoczesne metody, takie jak EDM, a nawet produkcja przyrostowa, każda metoda jest przydatna w określony sposób. Znajomość tych procesów ma kluczowe znaczenie przy wyborze najodpowiedniejszej techniki w zależności od materiału, trudności problemu i wymagań dotyczących dokładności. W artykule omówimy najbardziej rozpowszechnione kategorie procesów obróbki skrawaniem oraz ich zastosowanie we współczesnej produkcji.

Co to jest obróbka skrawaniem?

Obróbka skrawaniem to proces produkcyjny polegający na wycinaniu materiału z przedmiotu obrabianego w celu uzyskania pożądanego profilu. Odbywa się to za pomocą sprzętu, takiego jak tokarki, młyny, wiertarki, takie instrumenty, które dokładnie tną, szlifują lub kształtują materiał. Umożliwia tworzenie elementów o cienkich ściankach, a z drugiej strony grubych i solidnych, bardzo często stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, a nawet medycznym.

Obróbka skrawaniem odbywa się na metalach, tworzywach sztucznych i innych materiałach i jest bardzo ważna przy produkcji części, których nie można wytworzyć innymi metodami. Często kończy się to użyciem narzędzi takich jak cięcie, szlifowanie lub toczenie w celu wyeliminowania materiału w celu utworzenia komponentu o określonym rozmiarze, kształcie i wykończeniu powierzchni.

Toczenie, frezowanie i wiercenie to typowe procesy obróbki, które są wybierane na podstawie docelowej geometrii konkretnej części. Procesy te umożliwiają producentom tworzenie z dużą dokładnością wszystkiego, od podstawowych kształtów geometrycznych po projekty o zwiększonej złożoności geometrycznej.

12 objaśnień procesów obróbki

Obróbka skrawaniem jest jedną z najważniejszych czynności w produkcji, ponieważ polega na kształtowaniu komponentów z surowców. Do różnych zastosowań wymagane są różne rodzaje obróbki w zależności od rodzaju materiału, kształtu części i wielkości produkcji. Omówmy informacje na temat dwunastu podstawowych operacji obróbki skrawaniem, ich odmian, zalet i zastosowań.

Obrócenie

Toczenie to proces, podczas którego obrabiany przedmiot obraca się, podczas gdy narzędzie tnące biegnie wzdłuż obwodu w celu odcięcia materiału. Częściej jest to wykorzystywane do formowania cylindrycznych przedmiotów. W zależności od kąta narzędzia i miejsca jego trzymania, w programie można uzyskać różne kształty.

Typowe typy:

Toczenie CNC: Toczenie wykorzystujące skomputeryzowane, sterowane numerycznie toczenie w celu zapewnienia dokładności.

Oprzyrządowanie na żywo: nadaje się do jednoczesnego toczenia i frezowania.

Tokarki rewolwerowe: Można ich używać do produkcji dużej liczby części i komponentów o skomplikowanych kształtach.

Kluczowe korzyści:

Nadaje się do okrągłych, cylindrycznych zadań i projektów wymagających znacznego poziomu precyzji.

Wysoka dokładność, szczególnie w przypadku długich prostych części.

Ekonomiczny zarówno przy produkcji nisko-, jak i wysokonakładowej.

Typowe zastosowania:

Wały, tuleje, śruby i koła pasowe.

Przemiał

Obróbka polega na wycinaniu materiału z przedmiotu obrabianego ostrymi narzędziami. Frezowanie to proces, w którym za pomocą obrotowego noża odcina się materiał od przedmiotu obrabianego. Nóż przesuwa się i obraca w kilku kierunkach, tworząc płaskie, zakrzywione lub niestandardowe kształty.Frezarkisą bardzo elastyczne i można wykonać części o skomplikowanych konturach.

Typowe typy:

Frezowanie pionowe: Narzędzie tnące poprzez swój ruch znajduje się w płaszczyźnie pionowej.

Frezowanie poziome: Frez porusza się poziomo i najlepiej nadaje się do większych części materiału.

Frezowanie CNC: operacje zautomatyzowane i frezarki sterowane komputerowo.

Kluczowe korzyści:

Wysoka przydatność w tworzeniu wielu kształtów.

Wymusza możliwość obróbki powierzchni płaskich, kątowych i zakrzywionych.

Nadaje się do małych i dużych elementów.

Typowe zastosowania:

Formy, matryce, elementy i osprzęt samochodowy.

Wiercenie

Wiercenieto jeden z procesów wykonywania otworów w przedmiocie obrabianym za pomocą wiertła będącego narzędziem obrotowym. Jest to jedna z najczęściej stosowanych operacji w praktyce obróbki materiałów i można ją łączyć z innymi operacjami takimi jak toczenie czy frezowanie.

Typowe typy:

Wiercenie CNC: Wyższy poziom dokładności wytaczania za pomocą urządzeń automatycznych.

Wiercenie głębokich otworów: Służy do wykonywania głębokich i smukłych otworów dostępowych.

Wiercenie pistoletowe: Zaprojektowane specjalnie do wykonywania głębokich, prostych i wytrzymałych otworów w ciężkich przekrojach.

Kluczowe korzyści:

Stosunkowo szybsze i tańsze w wykonywaniu otworów.

Nadaje się do stosowania z większością typów materiałów.

Doskonała stabilność podczas wyrównywania otworu, a także pod względem głębokości.

Typowe zastosowania:

Może być stosowany między innymi do produkcji bloków silników, samolotów i konstrukcji.

Szlifowanie

Szlifowanie polega na wykorzystaniu tarczy ściernej do wykorzystania szybko poruszających się ziaren ściernych tarczy w celu stopniowego usuwania niewielkich ilości naddatku – albo w celu uzyskania gładszego wykończenia produktu, albo w celu zapewnienia mu dokładnych wymiarów geometrycznych. Jest często stosowany przy wykańczaniu i tworzeniu małych prześwitów.

Typowe typy:

Szlifowanie powierzchni: Jak wypoziomować płaskie powierzchnie po ich spłaszczeniu poprzez doprowadzenie ich do gładkiego poziomu.

Szlifowanie cylindryczne: Fremont produkuje i dystrybuuje precyzyjne szlifierki do cylindrycznych detali o średnicy zewnętrznej (OD).

Szlifowanie bezkłowe: Szlifowanie bez konieczności mocowania przedmiotu obrabianego.

Kluczowe korzyści:

Idealny do projektów wymagających gładkiego wykończenia i małego prześwitu w przypadku twardego i kruchego materiału.

Nadaje się do stosowania na materiałach o wysokiej wytrzymałości lub podczas obróbki trudnych materiałów.

Proces ten jest idealny do tworzenia bardzo gładkiej skóry na części bez zmiany jej wymiarów.

Typowe zastosowania:

Łożyska, koła zębate, narzędzia tnące i te drobne części.

Obróbka elektroerozyjna (EDM)

EDM to niekonwencjonalny proces obróbki, który wykorzystuje wyładowania elektryczne do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego. Jest bardzo odpowiedni do twardych metali i skomplikowanych kształtów i jest preferowany w stosunku do wielu innych procesów, które nie mogą zapewnić wymaganej wydajności.

Typowe typy:

Drut EDM: W przypadku skomplikowanych kształtów stosuje się płyny do wykrawania lub cięcia cienkich drutów.

Sinker EDM: Elektroda kształtowa jest stosowana do wycinania głębokich lub drobnych detali.

Small Hole EDM: Ekonomiczne rozwiązanie do dokładnego wykonywania otworów w twardych materiałach.

Kluczowe korzyści:

Nadaje się do trudnych materiałów i profili o skomplikowanych kształtach.

Posiada dużą elastyczność z możliwością tworzenia geometrii o znacznej złożoności i gęstości.

Nie jest stosowana żadna siła mechaniczna, co zmniejsza odkształcenie części.

Typowe zastosowania:

Formy, części lotnicze i narzędzia.

Cięcie laserowe

Cięcie laserowe wykorzystuje wiązkę lasera do zmiękczania lub odparowywania materiału z przedmiotu obrabianego. Proces jest kontrolowany za pomocą komputerowego sterowania numerycznego w celu lepszego cięcia i zapewnienia, że ​​jest odpowiedni dla części o wysokiej dokładności.

Typowe typy:

Cięcie laserem CO2: Polega na cięciu tworzyw sztucznych, metalu i drewna.

Cięcie laserem światłowodowym: Nadaje się do cięcia metalu z większą prędkością, skutecznie tnąc stal i inne metale żelazne.

Grawerowanie laserem światłowodowym: Można go również używać do grawerowania i cięcia metali za pomocą lasera.

Kluczowe korzyści:

Wysoki stopień dokładności, który współgra z niskim odsetkiem złomów.

Możliwość cięcia wielu rodzajów materiałów, a także metali i tworzyw sztucznych.

Ostre krawędzie i redukcja w obszarach niedoświadczonych pod względem ciepła.

Typowe zastosowania:

Cienkie cięcie metalu, oznakowanie, prototypowanie i precyzyjne części metalowe.

Cięcie strumieniem wody

Cięcie strumieniem wody to zasadniczo technika cięcia wykorzystująca wodę pod wysokim ciśnieniem, czasami z dodatkami. Odlewanie jest dobre w przypadku materiałów, które mogą reagować z ciepłem, ponieważ nie powoduje odkształcenia cieplnego.

Typowe typy:

Cięcie strumieniem wody ze ścierniwem: Są oni zatrudnieni do obróbki grubszych materiałów, takich jak metale i kamień.

Cięcie strumieniem czystej wody: Do cięcia materiałów indukcyjnych, takich jak guma lub dobre plony, np. ziemniaki.

Kluczowe korzyści:

Strefa wpływu ciepła jest zminimalizowana, dzięki czemu unika się zniekształceń materiału.

Może przecinać różne rodzaje materiałów.

Dokładny i może pracować na bardzo grubych kawałkach skóry.

Typowe zastosowania:

Komponenty lotnicze, cięcie kamienia i kompozyty.

Szlifowanie powierzchni

Specyfiką procesu wiązania jest to, że szlifowanie powierzchni jest rodzajem procesu szlifowania, który koncentruje się na zapewnieniu płaskiej powierzchni. Wykorzystuje tarczę ścierną do przecinania materiału i. kształtować lub wykończyć do określonego poziomu.

Typowe typy:

Szlifowanie powierzchni poziomych: Stosowane do szlifowania materiałów o dużych rozmiarach przeznaczonych do obróbki.

Szlifowanie powierzchni pionowych: Zainteresowany wykańczaniem gładkich i płaskich powierzchni produktu.

Szlifowanie wgłębne: służy do głębokiego cięcia wąskich obszarów.

Kluczowe korzyści:

Doskonale nadaje się do wykończeń końcowych i tam, gdzie wymagane jest ścisłe dopasowanie.

Możliwość obróbki materiałów żelaznych i nieżelaznych.

Nadaje się do stosowania, gdy pożądane jest wyrównanie i wykończenie powierzchni.

Typowe zastosowania:

Części dokładne, wytwarzanie narzędzi i komponenty poziomu.

Drut EDM

Drut EDM to wyrafinowany rodzaj EDM, w którym do przecięcia materiału wykorzystuje się cienki drut. Jest bardzo dokładny i najlepiej nadaje się do generowania skomplikowanych i drobnych komponentów, szczególnie w przypadku sztywnych materiałów.

Typowe typy:

EDM z cienkim drutem: Zaprojektowany do precyzyjnego rzeźbienia i wykonywania stosunkowo małych nacięć.

Drut EDM o dużej wytrzymałości: Wytrzymały do ​​stosowania na grubych materiałach.

Kluczowe korzyści:

Tam, gdzie wymagane są specjalne wymiary i szczegóły obróbki w mniejszej skali, możliwa jest wysoka precyzja.

Doskonały wybór w przypadku geometrii wymagających wąskich tolerancji.

Unikaj jakichkolwiek form sił mechanicznych działających na część.

Typowe zastosowania:

Formy, precyzyjna obróbka metali i inne drobne artykuły.

Odlew

Odlewanie to proces, podczas którego ciekły materiał jest umieszczany lub wlewany do formy do wymaganego kształtu. Po ochłodzeniu formowanie materiału o wymaganym kształcie jest zakończone. Jest szeroko stosowany do form wytwarzających duże i skomplikowane kształty.

Typowe typy:

Odlewanie piaskowe: Formowanie piaskowe służy do produkcji części metalowych.

Odlewanie ciśnieniowe: Forma jest wypełniona ciekłym metalem pod wysokim ciśnieniem.

Odlewanie inwestycyjne: Nazywane także odlewaniem metodą traconego wosku, stosowane, gdy potrzebne są bardzo dokładne i wysoce wykończone części.

Kluczowe korzyści:

Najbardziej odpowiedni do skomplikowanych i dużych produktów.

Ekonomiczne w przypadku masowej produkcji różnych części wymaganych na linii produkcyjnej.

Posiada możliwość tworzenia bardzo szczegółowych funkcji.

Typowe zastosowania:

Części samochodowe i części maszyn do zastosowań montażowych

Cechowanie

Tłoczenie to proces obróbki na zimno wykonywany za pomocą matrycy do wyciskania, cięcia lub gięcia blachy. Jest szybki i wydajny i doskonale sprawdza się w przypadku produkcji masowej.

Typowe typy:

Tłoczenie progresywne: Formuje części za pomocą sekwencji matryc o charakterze progresywnym.

Głębokie tłoczenie: stosowane do produkcji elementów ze złożonymi podcięciami.

Wykrawanie: rodzaj tłoczenia, podczas którego powstają dziury w blasze.

Kluczowe korzyści:

Wysoka wydajność, odpowiednia do produkcji masowej.

Szczególnie przydatne do tworzenia płaskich i równych części o jednakowej grubości.

Minimalne straty materiału.

Typowe zastosowania:

Elementy karoserii, skrzynki elektryczne i części pieców.

Druk 3D

Na przykład selektywne spiekanie laserowe lub bezpośrednie spiekanie laserowe metalu polega na selektywnym łączeniu cząstek materiału w celu utworzenia części na podstawie modelu cyfrowego. Technika ta jest bardzo elastyczna i pozwala na uzyskanie geometrii trudnych do osiągnięcia za pomocą technik konwencjonalnych.

Typowe typy:

Fused Deposition Modeling (FDM): Konstruuje obiekty z materiałów termoplastycznych w postaci włókien.

Selektywne spiekanie laserowe (SLS): przenośne i wykorzystuje laser do stapiania sproszkowanego materiału.

Stereolitografia (SLA): Wykorzystuje również światło UV do stopniowego zestalenia każdej warstwy ciekłej żywicy.

Kluczowe korzyści:

Szczególnie stosowany w skomplikowanych i niepowtarzalnych projektach.

Mniejsze straty materiału i krótki czas cyklu.

Bardzo niewielka konfiguracja jest dobra na krótkie przebiegi.

Typowe zastosowania:

Prototypy, komponenty specjalne, aparaty ortopedyczne i stomatologiczne oraz formy i rdzenie.

Porównanie procesu obróbki: szczegółowa analiza

Oto zwięzły opis każdego procesu obróbki:

Wniosek

Podsumowując, na podstawie ocenionych 12 procesów obróbczych przedstawiono możliwe rozwiązania umożliwiające wytworzenie wymaganych dokładnych i wysokiej jakości komponentów. Pokazuje, że toczenie i frezowanie, wytwarzanie przyrostowe i wszystkie inne procesy są odpowiednie i wydajne w przypadku różnych materiałów, geometrii i warunków produkcji. Zrozumienie tych procesów umożliwia producentowi wybranie odpowiedniej metody, która będzie mu odpowiadać pod względem wydajności i skuteczności.