Typy obráběcích procesů

Zavedení

Procesy obrábění jsou důležité při výrobě součástí s jemnou tolerancí, protože zahrnují odstraňování materiálu z obrobku. Hrají významnou roli při definování, výrobě a dokončování součástí vyráběných v průmyslových odvětvích.

Počínaje některými z nejstarších technik, jako je frézování a soustružení, až po moderní metody, jako je EDM a dokonce aditivní výroba, každá metoda je určitým způsobem užitečná. Znalost těchto procesů je rozhodující pro výběr nejvhodnější techniky v závislosti na materiálu, obtížnosti problému a požadavcích na přesnost. V tomto článku probereme nejrozšířenější kategorie obráběcích procesů a jejich použití v současné výrobě.

Co je obrábění?

Obrábění je výrobní proces zahrnující odřezávání materiálu z obrobku za účelem získání požadovaného profilu. To se provádí pomocí zařízení, jako jsou soustruhy, frézy, vrtačky, takové nástroje, které přesně řežou, brousí nebo tvarují materiál. Umožňuje vytvářet prvky s tenkými stěnami a na druhé straně tlusté, robustní, velmi často používané v automobilovém, leteckém a dokonce i lékařském průmyslu.

Obrábění se provádí na kovech, plastech a dalších materiálech a je velmi důležité při výrobě dílů, které nelze vyrobit jinými metodami. Často to končí použitím nástrojů, jako je řezání, broušení nebo soustružení, aby se odstranil materiál, aby se vytvořila součást konkrétní velikosti, tvaru a povrchové úpravy.

Soustružení, frézování a vrtání jsou běžné obráběcí procesy, které se vybírají na základě cílených geometrií konkrétní součásti. Tyto procesy umožňují výrobcům vytvářet vše od základních geometrických tvarů až po návrhy se zvýšenou geometrickou složitostí s velkou přesností.

12 Vysvětlení procesů obrábění

Obrábění je jednou z nejdůležitějších činností ve výrobě, protože zahrnuje tvarování součástí ze surovin. Pro různé aplikace jsou vyžadovány různé druhy obrábění v závislosti na typu materiálu, tvaru součásti a objemu výroby. Pojďme si probrat informace o dvanácti základních obráběcích operacích, jejich variantách, výhodách a použití.

Soustružení

Soustružení je proces, při kterém se obrobek otáčí, zatímco řezný nástroj běží po obvodu a odřezává materiál. Častěji se to používá pro tváření válcových obrobků. V závislosti na úhlu nástroje a místě jeho držení jsou v programu dosažitelné různé tvary.

Běžné typy:

CNC soustružení: Soustružení pro využití počítačově řízeného soustružení pro přesnost.

Živé nástroje: Toto je vhodné pro soustružení a frézování současně.

Revolverové soustruhy: Lze je použít k výrobě velkého objemu složitě tvarovaných dílů a součástí.

Klíčové výhody:

To je vhodné pro kulaté válcové práce a konstrukce vyžadující značnou úroveň přesnosti.

Vysoká přesnost zejména u dlouhých rovných dílů.

Ekonomické pro malosériovou i velkoobjemovou výrobu.

Běžná použití:

Hřídele, pouzdra, šrouby a řemenice.

Frézování

Obrábění zahrnuje řezání materiálu z obrobku ostrými nástroji. Frézování je proces, při kterém se pomocí rotační frézy odřezává materiál z obrobku. Řezačka se posouvá a otáčí v několika směrech, aby vytvořila ploché, zakřivené nebo přizpůsobené tvary.Frézkyjsou velmi flexibilní a lze z nich vyrobit díly s komplikovanými obrysy.

Běžné typy:

Vertikální frézování: Řezný nástroj je svým pohybem ve vertikální rovině.

Horizontální frézování: Fréza se pohybuje vodorovně a je nejvhodnější pro větší části materiálu.

CNC frézování: Automatizované operace a počítačem řízené frézky.

Klíčové výhody:

Vysoká vhodnost při výrobě více tvarů.

Umožňuje obrábění plochých, hranatých a zakřivených povrchů.

Vhodné pro malé i velké komponenty.

Běžná použití:

Formy, zápustky pro automobilové komponenty a přípravky.

Vrtání

Vrtáníje jedním z procesů vytváření otvorů v obrobku pomocí vrtáku, což je rotační nástroj. Jedná se o jednu z nejčastěji používaných operací v praxi zpracování materiálů a lze ji kombinovat s dalšími operacemi jako je soustružení nebo frézování.

Běžné typy:

CNC vrtání: Vyšší úroveň přesnosti při vyvrtávání pomocí automatických zařízení.

Vrtání hlubokých děr: Používá se pro vytváření hlubokých a tenkých přístupových děr.

Vrtání pistolí: Navrženo speciálně pro vytváření hlubokých, rovných a těžkých děr v těžkých sekcích.

Klíčové výhody:

Relativně rychlejší a levnější na výrobu děr.

Vhodné pro použití s ​​většinou typů zásob.

Vynikající stabilita při vyrovnávání otvoru a také s ohledem na hloubku.

Běžná použití:

Může být použit mimo jiné při výrobě bloků motorů, letadel a konstrukcí.

Broušení

Broušení je použití brusného kotouče k využití rychle se pohybujících brusných zrn kotouče k postupnému odstraňování malého množství materiálu – buď k vytvoření hladšího povrchu výrobku, nebo k zajištění přesných geometrických rozměrů. Často se používá při dokončování a vytváření malých vůlí.

Běžné typy:

Povrchové broušení: Jak vyrovnat rovné povrchy po jejich zploštění tím, že je uvedete na hladkou úroveň.

Válcové broušení: Fremont vyrábí a distribuuje přesné brusky pro OD (vnější průměr) válcových obrobků.

Bezhroté broušení: Broušení bez nutnosti upnutí obrobku.

Klíčové výhody:

Ideální pro projekty, které vyžadují hladké povrchové úpravy a těsnou vůli s tvrdým a křehkým materiálem.

Vhodné pro použití na vysoce pevné materiály nebo při obrábění obtížných materiálů.

Tento proces je ideální pro vytvoření velmi hladkého povrchu na součásti bez změny rozměrů součásti.

Běžná použití:

Ložiska, ozubená kola, řezné nástroje a tyto jemné díly.

Elektroerozivní obrábění (EDM)

EDM je nekonvenční obráběcí proces, který využívá elektrický výboj k odstranění materiálu z obrobku. Je velmi vhodný pro tvrdé kovy a komplikované tvary a je upřednostňován před mnoha jinými procesy, které nemohou poskytnout požadovaný výstup.

Běžné typy:

EDM drátu: Pro složité tvary se používají kapaliny pro řezání nebo řezání tenkých drátů.

Sinker EDM: Tvarovaná elektroda se aplikuje na řezání hlubokých nebo jemných detailů.

EDM malých děr: Nákladově efektivní řešení pro přesné vytváření děr do tvrdých materiálů.

Klíčové výhody:

Vhodné pro obtížné materiály i tvarově složité profily.

Má vysokou flexibilitu se schopností vytvářet geometrie značné složitosti a hustoty.

Není aplikována žádná mechanická síla, čímž se snižuje deformace součásti.

Běžná použití:

Formy, letecké díly a nástroje.

Řezání laserem

Laserové řezání využívá laserový paprsek ke změkčení nebo odpaření materiálu z kusu práce. Proces je řízen pomocí počítačového numerického řízení pro lepší řezání, aby bylo zajištěno, že je vhodný pro vysoce přesné díly.

Běžné typy:

Řezání CO2 laserem: Zahrnuje řezání plastů, kovu a dřeva.

Řezání vláknovým laserem: Hodí se pro řezání kovu vyšší rychlostí a efektivní řezání oceli a jiných železných kovů.

Gravírování vláknovým laserem: Lze také použít pro gravírování a řezání kovů pomocí laseru.

Klíčové výhody:

Vysoký stupeň přesnosti, který se hodí k nízkému zmetkovitosti.

Schopný řezat mnoho druhů materiálů, stejně jako kovy a plasty.

Ostré hrany a redukce na tepelně nezkušených místech.

Běžná použití:

Řezání tenkých kovů, značení, prototypování a přesné kovové díly.

Řezání vodním paprskem

Řezání vodním paprskem je v podstatě řezací technika, která využívá vodu pod vysokým tlakem a někdy s přísadami. Odlévání je dobré pro materiály, které mohou reagovat s teplem, protože nevyvolává tepelné deformace.

Běžné typy:

Řezání abrazivním vodním paprskem: Používají se k opracování silnějších materiálů, jako jsou kovy a kámen.

Řezání čistým vodním paprskem: Pro řezání indukčních materiálů, jako je pryž nebo dobré plodiny, například brambory.

Klíčové výhody:

Tepelně ovlivněná zóna je minimalizována, takže je zabráněno deformaci materiálu.

Dokáže oddělit různé druhy materiálů.

Přesný a může pracovat na velmi silných kusech kůže.

Běžná použití:

Letecké komponenty, řezání kamene a směsice.

Povrchové broušení

Specifické pro proces vázání je, že povrchové broušení je druh procesu broušení, který se soustředí na zploštění povrchu. Využívá brusný kotouč k řezání materiálu a. tvarovat nebo dotvářet na určitou úroveň.

Běžné typy:

Horizontální povrchové broušení: Používá se pro broušení materiálů velkých rozměrů, které se mají zpracovávat.

Vertikální povrchové broušení: Zájem o dokončování hladkých a plochých povrchů produktu.

Ponorné broušení: Používá se pro hluboké řezání úzkých ploch.

Klíčové výhody:

Super pro finální úpravy a tam, kde je vyžadováno těsné lícování.

Schopný pracovat na železných i neželezných materiálech.

Vhodné pro použití, když je žádoucí vyrovnání a povrchová úprava.

Běžná použití:

Přesné díly, výroba nástrojů a komponenty úrovně.

Drátové EDM

Drátové EDM je rafinovaný druh EDM, ve kterém se k řezání materiálu používá tenký drát. Je vysoce přesný a přednostně vhodný pro generování složitých a jemných součástí, zejména v tuhých materiálech.

Běžné typy:

Fine Wire EDM: Navrženo pro jemné vyřezávání detailů a pro vytváření relativně malých řezů.

Heavy Duty Wire EDM: Robustní pro použití na silných materiálech.

Klíčové výhody:

Tam, kde jsou vyžadovány speciální rozměry a pracovní detaily v menším měřítku, je možná vysoká přesnost.

Vynikající volba pro geometrie, které vyžadují úzké tolerance.

Vyhněte se jakýmkoli formám mechanických sil působících na součást.

Běžná použití:

Formy, precizní kovovýroba a další drobné předměty.

Odlévání

Lití je proces, při kterém se tekutý materiál umístí nebo nalije do formy do požadovaného tvaru. Po ochlazení je dokončena tvorba materiálu v požadovaném tvaru. Je široce používán pro formy, které vytvářejí velké a komplikované tvary.

Běžné typy:

Lití do písku: Lití do písku se používá při výrobě kovových dílů.

Tlakové lití: Forma je naplněna tekutým kovem pod vysokým tlakem.

Investiční lití: Také nazývané lití do ztraceného vosku, které se používá, když je potřeba velmi přesné a vysoce hotové díly.

Klíčové výhody:

Nejvhodnější pro složité a velké produkty.

Ekonomické při použití pro hromadnou výrobu různých dílů požadovaných na výrobní lince.

Má schopnost vytvářet velmi podrobné prvky.

Běžná použití:

Autodíly a strojní díly pro montážní aplikace

Lisování

Lisování je proces tváření za studena, který se provádí pomocí matrice k lisování, řezání nebo ohýbání plechu. Je rychlý a efektivní a je dobře použitelný v případech hromadné výroby.

Běžné typy:

Progresivní lisování: Formuje díly pomocí sekvence raznic, které mají progresivní povahu.

Hluboké tažení: Používá se pro výrobu dílů se složitým podříznutím.

Děrování: Druh ražení, které dělá otvory v plechu.

Klíčové výhody:

Vysoká rychlost výroby, která je vhodná pro hromadnou výrobu.

Zvláště užitečné pro vytváření plochých a rovných dílů stejné tloušťky.

Minimální odpad materiálu.

Běžná použití:

Komponenty karoserie, elektrické skříně a díly sporáků.

3D tisk

Selektivní laserové spékání nebo přímé laserové spékání kovu například selektivně spojuje částice materiálu a vytváří součást z digitálního modelu. Tato technika je vysoce flexibilní a může vytvářet geometrie, které je obtížné dosáhnout konvenčními technikami.

Běžné typy:

Fused Deposition Modeling (FDM): Konstruuje objekty z termoplastických materiálů ve formě vláken.

Selektivní laserové slinování (SLS): Přenosné a používá laser k tavení práškového materiálu.

Stereolitografie (SLA): Také využívá UV světlo k postupnému ztuhnutí každé vrstvy tekuté pryskyřice.

Klíčové výhody:

Používá se zejména ve složitých a jedinečných designech.

Menší plýtvání materiálem a krátká doba cyklu.

Velmi malé nastavení je dobré pro krátké jízdy.

Běžná použití:

Prototyp, speciální komponenty, ortopedické a dentální pomůcky a formy a jádra.

Porovnání procesu obrábění: Podrobná analýza

Zde je stručný popis každého procesu obrábění:

Závěr

V závěru jsou na základě hodnocených 12 obráběcích procesů prezentována možná řešení pro vytvoření požadovaných přesných a kvalitních součástí. Ilustruje, že soustružení a frézování, aditivní výroba a všechny ostatní procesy jsou vhodné a efektivní pro různé materiály, geometrie a výrobní podmínky. Pochopení těchto procesů umožňuje výrobci vybrat vhodnou metodu, která mu vyhovuje z hlediska účinnosti a efektivity.