Kaj je CNC rezkanje?

Kaj je CNC rezkanje?

CNC rezkanje, polno ime je Computer Numerical Control Milling, je obdelovalni proces, ki uporablja računalniško vodena in vrteča se večtočkovna rezalna orodja za postopno odstranjevanje materiala iz obdelovanca in izdelavo po meri oblikovanega dela ali izdelka. Postopek je primeren za obdelavo različnih materialov, kot so kovina, plastika, les, in izdelavo različnih delov in izdelkov po meri.
Pod okriljem storitev natančne CNC obdelave je na voljo več zmogljivosti, vključno z mehansko, kemično, električno in toplotno obdelavo. CNC rezkanje je mehanski postopek, ki vključuje vrtanje, struženje in različne druge obdelovalne postopke, kar pomeni, da se material z obdelovanca odstrani z mehanskimi sredstvi, kot je delovanje rezkalnega orodja rezkalnega stroja.
Ta članek se osredotoča na CNC proces rezkanja, ki opisuje osnove postopka, pa tudi komponente in orodja CNC rezkalnega stroja. Poleg tega ta članek raziskuje različne operacije rezkanja in ponuja alternative procesu CNC rezkanja.

Millingova definicija

Kaj je mletje? To je vrsta obdelave, ki uporablja orodje za oblikovanje obdelovanca na mizi, ki je običajno premična, čeprav imajo nekateri rezkalni stroji tudi premična orodja. Rezkanje je bilo prvotno ročna operacija, ki so jo izvajali delavci, danes pa večino rezkanja opravijo CNC rezkalni stroji, ki uporabljajo računalnike za nadzor postopka rezkanja. CNC rezkanje lahko zagotovi večjo natančnost, natančnost in produktivnost, vendar obstajajo situacije, v katerih je lahko ročno rezkanje uporabno. Ročno rezkanje zahteva veliko tehničnih veščin in izkušenj, s čimer se skrajša čas obratovanja. Dodatna prednost ima tudi to, da so ročni mlini cenejši in uporabnikom ni treba skrbeti za programiranje stroja.

Pregled CNC rezkanja

Kot večina tradicionalnih mehanskih CNC obdelovalnih procesov tudi CNC rezkalni procesi uporabljajo računalniške kontrole za upravljanje in manipulacijo obdelovalnih strojev, ki režejo in oblikujejo surovce. Poleg tega postopek sledi enakim osnovnim proizvodnim fazam kot vsi CNC obdelovalni procesi, vključno z:

• Oblikujte CAD modele
• Pretvorite CAD modele v CNC programe
• Postavitev CNC rezkalnega stroja
• Izvedite operacijo rezkanja

Kaj je CNC rezkanje?

O CNC rezkanje proces se začne z izdelavo 2D ali 3D načrta CAD dela. Celoten dizajn se nato izvozi v format datoteke, ki je združljiv s CNC, in ga programska oprema CAM pretvori v CNC strojni program, ki narekuje gibanje stroja in gibanje orodja po obdelovancu. Preden operater zažene CNC program, pripravi CNC rezkalni stroj tako, da obdelovanec pritrdi na delovno površino obdelovalnega stroja (tj. mize) ali na držalo obdelovanca (kot je primež) in rezkalno orodje namesti na stroj. vreteno orodja. Proces CNC rezkanja uporablja vodoravne ali navpične CNC zmogljive rezkalne stroje – odvisno od specifikacij in zahtev rezkalne aplikacije – ter vrteča se večtočkovna (tj. večzobna) rezalna orodja, kot so rezkalniki in svedri. Ko je stroj pripravljen, upravljavec prek vmesnika stroja zažene program, ki pozove stroj, da izvede operacijo rezkanja.

Ko se začne postopek CNC rezkanja, stroj začne vrteti rezalno orodje s hitrostjo do nekaj tisoč vrtljajev na minuto. Odvisno od vrste uporabljenega rezkalnega stroja in zahtev aplikacije za rezkanje, ko se orodje potopi v obdelovanec, bo stroj naredil nekaj od naslednjega, da naredi potrebne reze na obdelovancu:

1. Obdelovanec počasi vstavite v mirujoče vrtljivo orodje
2. Premikanje orodja na mirujočem obdelovancu
3. Relativno premikanje orodja in obdelovanca

V nasprotju s postopkom ročnega rezkanja pri CNC rezkanju stroj običajno napaja premični obdelovanec z vrtenjem rezalnega orodja in ne z vrtenjem rezalnega orodja. Postopki rezkanja, ki se držijo te konvencije, se imenujejo operacije rezkanja s vzpenjanjem, medtem ko se nasprotna operacija imenuje običajne operacije rezkanja.
Na splošno je rezkanje najprimernejše kot dodatek ali končni postopek k obdelanemu obdelovancu, da se zagotovi opredelitev značilnosti dela, kot so luknje, reže in navoji, ali za izdelavo značilnosti dela. Vendar pa se postopek lahko uporablja tudi za oblikovanje osnovnega materiala od začetka do konca. V obeh primerih postopek rezkanja postopoma odstrani material, da ustvari želeno obliko in obliko dela. Najprej orodje izreže majhne koščke ali odrezke iz obdelovanca, da ustvari približno obliko. Obdelovanec se nato rezka po višjem urniku in z večjo natančnostjo, da dokonča del z natančnimi lastnostmi in specifikacijami. Pogosto je treba končni del večkrat obdelati, da dosežemo želeno natančnost in tolerance. Za dele s kompleksnejšo geometrijo, ko je operacija rezkanja končana in je del izdelan po prilagojenih specifikacijah, gre rezkalni del v končno in naknadno fazo proizvodnje.
CNC rezkanje

CNC rezkanje je obdelovalni postopek, primeren za izdelavo visoko preciznih delov z visoko toleranco v prototipnih, enkratnih in majhnih do srednjih proizvodnih serijah. Medtem ko so deli običajno izdelani s tolerancami v razponu od +/- 2 filamentov do +/- 10 filamentov, lahko nekateri rezkalni stroji dosežejo tolerance do +/- 1 filamenta ali celo višje. Vsestranskost postopka rezkanja omogoča uporabo v številnih panogah in za različne značilnosti in dizajne delov, vključno z režami, posnetki, navoji in žepi. Najpogostejše operacije CNC rezkanja vključujejo:

• Čelno rezkanje
• Ravno rezkanje
• Kotno rezkanje
• Rezkanje obrazca

čelno rezkanje

Čelno rezkanje, pri katerem je os vrtenja rezalnega orodja pravokotna na površino obdelovanca. Ta metoda uporablja čelni rezkar, ki ima zobe tako na obodu kot na čelni strani orodja, pri čemer se obodni zobje uporabljajo predvsem za rezanje, čelni zobje pa se uporabljajo za končne aplikacije. Običajno se čelno rezkanje uporablja za ustvarjanje ravnih površin in kontur na končnem delu in je sposobno izdelati bolj kakovostno končno obdelavo kot drugi postopki rezkanja. Ta proces podpirajo tako vertikalni kot horizontalni rezkalni stroji.
Vrste čelnega rezkanja vključujejo končne in stranske rezke, ki uporabljajo končne in stranske rezke.

Ravno rezkanje

Čelno rezkanje, znano tudi kot čelno rezkanje ali rezkanje plošč, pri katerem je os vrtenja rezalnega orodja vzporedna s površino obdelovanca. Postopek uporablja navadne zobe rezkalnika za izvajanje rezalnih operacij na obodu. Glede na specifikacije uporabe rezkanja, kot so globina reza in velikost obdelovanca, so na voljo ozki in široki rezalniki. Ozki noži omogočajo globlje reze, široke pa lahko uporabite za rezanje večjih površin. Če aplikacija za čelno rezkanje zahteva odstranitev velike količine materiala z obdelovanca, operater začne z uporabo rezalnika z grobimi zobmi, počasnimi rezalnimi hitrostmi in hitrimi pomiki, da ustvari približno geometrijo po meri oblikovanega dela. Operaterji nato uvedejo rezila z drobnimi zobmi, hitrejše rezalne hitrosti in počasnejši pomik za izdelavo podrobnosti končnega dela.

Kotno rezkanje

Kotno rezkanje je, kjer je os vrtenja rezalnega orodja pod kotom glede na površino obdelovanca. Postopek uporablja rezkalnike z enim kotom (nagnjene glede na specifično zasnovo, ki se obdeluje) za ustvarjanje kotnih elementov, kot so posnetki, nazobčani in utori. Pogosta uporaba kotnega rezkanja je izdelava lastovičjih repov, pri katerih se uporabljajo rezila za 45°, 50°, 55° ali 60°, odvisno od zasnove lastovičjega repa.

Rezkanje obrazca

Rezkanje profilov se nanaša na postopke rezkanja, ki vključujejo nepravilne površine, konture in profile, kot so deli z ukrivljenimi in ravnimi površinami ali popolnoma ukrivljene površine. V postopku so uporabljeni profili ali rezalniki za letenje, zasnovani za posebne aplikacije, kot so konveksni, konkavni in vogalni rezalniki. Nekatere običajne aplikacije za mletje oblik vključujejo izdelavo polkrožnih in polkrožnih votlin, kroglic in profilov, pa tudi kompleksne zasnove in zapletene dele iz enega samega stroja.

Druge operacije mletja

Poleg zgornjih operacij se lahko rezkalni stroji uporabljajo za izvajanje drugih specializiranih rezkalnih in obdelovalnih operacij. Primeri drugih vrst rezkalnih operacij, ki so na voljo, vključujejo:

Stopniško rezkanje: Stopniško rezkanje se nanaša na operacijo rezkanja, pri kateri strojno orodje obdeluje dve ali več vzporednih površin obdelovanca v enem rezu. Postopek uporablja dva rezila na istem strojnem vretenu, razporejena tako, da so rezila na obeh straneh obdelovanca in lahko rezkajo obe strani hkrati

Kombinirano rezkanje: Kaj je kombinirano rezkanje? Kombinirano rezkanje je operacija rezkanja, ki se izvaja z dvema ali več orodji (običajno različnih velikosti, oblik ali širin) na istem stroju. Vsak rezalnik lahko hkrati izvaja isto operacijo rezanja ali različne operacije rezanja, kar omogoča izdelavo bolj zapletenih delov v krajših proizvodnih časih.

Konturno rezkanje: Konturno rezkanje je, kjer strojno orodje ustvari rezalno pot na obdelovancu vzdolž navpične ali nagnjene površine. Pri postopku se uporablja oprema za rezkanje profilov in rezalna orodja, ki so lahko vzporedna ali pravokotna na površino obdelovanca.

Rezanje zobnikov: Rezanje zobnikov je operacija rezkanja, pri kateri se za ustvarjanje zob zobnikov uporablja evolventni rezalnik zobnikov. Ti rezkarji so vrsta profilnih rezkalnikov in so na voljo v različnih oblikah in velikostih korakov, odvisno od števila zob, potrebnih za določeno zasnovo zobnika. Pri tem postopku se lahko uporabljajo tudi posebni nastavki za struženje za izdelavo zob zobnikov.

Drugi obdelovalni procesi: Ker rezkalni stroji podpirajo uporabo drugih obdelovalnih strojev kot rezkalnih orodij, jih je mogoče uporabiti za obdelovalne postopke, ki niso rezkanje, kot so vrtanje, vrtanje, povrtanje in narezovanje.
Kot večina CNC obdelovalnih procesov, tudi proces CNC rezkanja uporablja programsko opremo CAD za generiranje začetnega načrta dela in programsko opremo CAM za generiranje CNC programa, ki zagotavlja navodila za obdelavo za izdelavo dela. CNC program se nato naloži na izbrani CNC stroj, da začne in izvede postopek rezkanja.

Previdnostni ukrepi za rezkalni stroj

Na splošno so rezkalni stroji razdeljeni na vodoravne in navpične konfiguracije strojev in se razlikujejo po številu osi gibanja.

Pri navpičnem rezkalnem stroju je vreteno stroja usmerjeno navpično, medtem ko je v vodoravni usmeritvi vreteno rezkalnega stroja vodoravno. Horizontalni stroji vključujejo tudi vretena med rezkanjem za dodatno oporo in stabilnost ter možnost podpiranja široke palete rezalnih orodij, kot je pri rezkanju s kolesi in razcepom.

Upravljanje tako vertikalnih kot horizontalnih rezkalnih strojev je odvisno od vrste uporabljenega stroja. Nekateri stroji lahko na primer dvigajo in spuščajo vreteno ter premikajo mizo bočno, medtem ko imajo drugi stroji fiksno vreteno in mizo, ki se lahko premikata vodoravno, navpično in vrtljivo. Pri izbiri vertikalnih in horizontalnih rezkalnih strojev morajo proizvajalci in trgovine upoštevati zahteve rezkalne aplikacije, kot so število površin, ki jih je treba rezkati, ter velikost in oblika dela. Na primer, težki obdelovanci so bolj primerni za operacije vodoravnega rezkanja, medtem ko so aplikacije pogrezanja primernejše za navpične operacije rezkanja. Na voljo je tudi pomožna oprema, ki lahko naknadno vgradi navpične ali vodoravne stroje za podporo nasprotnemu procesu.

Večina CNC rezkalnikov lahko uporablja 3 do 5 osi – običajno zagotavlja zmogljivost vzdolž osi XYZ in (če je primerno) okoli rotacijske osi. Os X in Y predstavljata vodoravno gibanje (premikanje levo in desno ter naprej in nazaj po ravnini), medtem ko os Z predstavlja navpično gibanje (premikanje navzgor in navzdol), W pa vodoravno gibanje. – Os predstavlja diagonalno gibanje v navpični ravnini. Pri osnovnih CNC rezkalnih strojih je možno horizontalno premikanje v dveh osih (XY), novejši modeli pa omogočajo dodatno os gibanja, kot so 3-, 4- in 5-osni CNC stroji. Spodaj je pregled nekaterih značilnosti rezkalnih strojev, razvrščenih po številu osi gibanja.

3 osi

• Sposoben zadovoljiti večino potreb po strojni obdelavi
• Nastavitev stroja je preprosta.
• Potrebna je samo ena delovna postaja
• Višje zahteve po znanju za operaterje
• nižja učinkovitost in kakovost

4 osi

• Boljše zmogljivosti kot 3-osni stroji
• Večja natančnost in natančnost kot 3-osni stroji
• Nastavitev stroja je bolj zapletena kot 3-osni stroji
• Dražji kot triosni stroj

5 osi

• Lahko se konfigurira z več osmi (npr. 4+1, 3+2 ali 5)
• močnejši
• Odvisno od konfiguracije so hitrejše tipke lažje upravljati kot tri- in štiriosni stroji
• Višja raven kakovosti in natančnosti
• Odvisno od konfiguracije deluje počasneje kot 3-osna in 4-osna obdelava
• Dražji od 3- in 4-osnih strojev

Glede na vrsto uporabljenega rezkalnega stroja so lahko stroj, miza stroja ali obe komponenti dinamični. Običajno se dinamične mize premikajo vzdolž osi XY, lahko pa se premikajo tudi navzgor in navzdol, da prilagodijo globino reza, in se vrtijo vzdolž navpične ali vodoravne osi, da razširijo rez. Za aplikacije rezkanja, ki zahtevajo dinamična orodja, se poleg lastnega rotacijskega gibanja strojno orodje premika navpično vzdolž več osi, kar omogoča, da se v obdelovanec zareže obseg orodja (namesto njegove konice). CNC rezkalni stroji z večjo stopnjo svobode omogočajo večjo vsestranskost in kompleksnost izdelanih rezkanih delov.

Vrsta rezkalnega stroja

Na voljo je več različnih vrst rezkalnih strojev za različne obdelovalne aplikacije. Poleg tega, da so razvrščeni samo na podlagi konfiguracije stroja ali števila osi gibanja, se lahko rezkalni stroji razvrstijo tudi glede na njihove posebne značilnosti. Nekatere najpogostejše vrste rezkalnih strojev vključujejo:

• tip kolena
• Vrsta Ram
• Vrsta postelje (ali proizvodna vrsta)
• planer

Tip kolena: Rezkalni stroji tipa kolena imajo fiksno vreteno in navpično nastavljivo mizo, ki leži na sedlu, ki ga podpira koleno. Glede na položaj stroja lahko koleno na stebru spuščate in dvignete. Nekateri primeri mlinov za kolena vključujejo talne in namizne vodoravne mline.

Tip ram: Rezkalni stroji tipa Ram uporabljajo vreteno, ki je pritrjeno na steber, kar omogoča, da se stroj premika vzdolž osi XY s premičnim ohišjem (tj. RAM). Dve najpogostejši vrsti vertikalnih rezkalnih strojev vključujejo talne vodoravne rezkalne stroje za splošno uporabo in rezkalne stroje z rotacijsko rezalno glavo.

Vrsta postelje: Rezkalni stroj s posteljo uporablja mizo, pritrjeno neposredno na stroj, da prepreči premikanje obdelovanca vzdolž osi Y in Z. Obdelovanec se nahaja pod rezalnim orodjem, ki se lahko glede na stroj premika vzdolž osi XYZ. Nekateri posteljni rezkalni stroji, ki so na voljo, vključujejo enostranske, dvostranske in tristranske rezkalne stroje. Enostranski stroji uporabljajo eno vreteno, ki se premika vzdolž osi X ali Y, medtem ko dvostranski stroji uporabljajo dve vreteni, medtem ko tristranski stroji uporabljajo tri vretena (dve vodoravni in eno navpično) za obdelavo vzdolž osi XY in XYZ, oz.

Skobeljni rezkarji: Skobeljni rezkarji so podobni skobeljnikom, saj imajo mizo, ki je pritrjena vzdolž osi Y in Z, in vreteno, ki se lahko premika vzdolž osi XYZ. Vendar pa lahko skobeljniki hkrati podpirajo več strojev (običajno do štiri), s čimer se skrajšajo dobavni časi za zapletene dele.

Nekatere posebne vrste rezkalnih strojev, ki so na voljo, vključujejo vrtljive mize, bobne in planetarne rezkalne stroje. Rezkalni stroji z vrtljivo mizo imajo krožno mizo, ki se vrti okoli navpične osi in uporablja stroje, ki se nahajajo na različnih višinah za grobo in končno obdelavo. Rezkalni stroj z bobnom je podoben stroju z vrtljivo mizo, le da se miza imenuje "boben" in se vrti okoli vodoravne osi. V planetarnem stroju je miza fiksna in obdelovanec je valjast. Rotacijski stroj se premika po površini obdelovanca in reže tako notranje kot zunanje elemente, kot so navoji.

Obdelava materialov

Postopek CNC rezkanja se najbolje uporablja kot sekundarni obdelovalni proces za zagotavljanje končnih zmogljivosti za po meri oblikovane dele, lahko pa se uporablja tudi za izdelavo po meri oblikovanih in posebnih delov od začetka do konca. CNC tehnologija rezkanja omogoča proces obdelave delov v različnih materialih, vključno z:

• Kovine (vključno z zlitinami, posebnimi kovinami, težkimi kovinami itd.)
• Umetne mase (vključno s termoreaktivnimi in termoplasti)
• elastomer
• kompozitni material
• les

Kot pri vseh obdelovalnih postopkih je treba pri izbiri materiala za rezkanje upoštevati več dejavnikov, kot so lastnosti materiala (tj. trdota, natezna in strižna trdnost ter kemična in visoka temperaturna odpornost) ter stroškovna učinkovitost materiala. material za obdelavo. Ta merila določajo, ali je material primeren za postopek mletja, in proračunske omejitve aplikacije za mletje. Izbrani material določa vrsto uporabljenega stroja in njegovo zasnovo ter optimalne nastavitve stroja, vključno s hitrostjo rezanja, pomikom in globino reza.

Kaj je torej CNC rezkanje?

CNC rezkanje je obdelovalni postopek, primeren za obdelavo različnih materialov in izdelavo različnih delov po meri. Čeprav ta postopek lahko kaže prednosti pred drugimi obdelovalnimi procesi, morda ni primeren za vsako proizvodno aplikacijo, drugi postopki pa se lahko izkažejo za primernejše in stroškovno učinkovitejše.

Nekateri drugi bolj običajni postopki obdelave vključujejo vrtanje in struženje. Tako kot rezkanje se tudi vrtanje običajno izvaja z večtočkovnim orodjem (tj. svedrom), medtem ko se struženje izvaja z enotočkovnim orodjem. Vendar pa se ob vrtenju obdelovanec lahko premika in vrti kot pri nekaterih rezkalnih aplikacijah, medtem ko med vrtanjem obdelovanec ves čas vrtanja miruje.

Nekateri nekonvencionalni obdelovalni postopki (tj. brez uporabe strojnih orodij, vendar še vedno s postopki mehanskega odstranjevanja materiala) vključujejo ultrazvočno obdelavo, rezanje z vodnim curkom in obdelavo z abrazivnim curkom. Nekonvencionalni, neobdelovalni postopki (tj. kemični, električni in termični obdelovalni procesi) zagotavljajo druge alternative za odstranjevanje materiala iz obdelovancev, ki ne uporabljajo strojnih orodij ali mehanskih postopkov odstranjevanja materiala, vključno s kemičnim rezkanjem, elektrokemičnim odstranjevanjem iglic, laserskim rezanjem in rezanjem s plazmo. . Te nekonvencionalne obdelovalne metode podpirajo izdelavo kompleksnejših, zahtevnejših in specializiranih delov, ki jih pri običajni obdelavi pogosto ni mogoče.