Duša izobraževanja za demokratično državljanstvo - od obdelovalnih strojev do CNC-ja

 

I Ozadje

Če obstaja en strokovni izraz, ki ga večina ljudi najprej sliši, ko vstopi v skupnost EDC (Everyday Carry), je to nedvomno CNC. Temu sledijo različni visokotehnološki izrazi, kot so triosno, štiriosno, petosno in natančno rezbarjenje. Namen tega članka je zagotoviti celovito, a dostopno razumevanje tega, kaj CNC, duša EDC, v resnici je (predvsem predstavlja CNC obdelovalne centre in CNC rezanje žice; več CNC strojev bo predstavljenih kasneje).

 

II Izvor

Preden se poglobimo v CNC, najprej razumemo dva tradicionalna strojna orodja v strojni industriji – stružnico in rezkalni stroj.

 

▲ Ročno delovanje stružnice

 

Načelo delovanja stružnice:Obdelovanec je vpet med dve središči, rezanje pa poteka z vrtenjem obdelovanca in premikanjem orodja.

 

▲ Ročno delovanje rezkalnega stroja

 

Načelo delovanja rezkalnega stroja: Orodje se vrti z veliko hitrostjo, da reže površino obdelovanca. Z video demonstracijami lahko vidimo, da ročni rezkalni stroj z vrtenjem ročajev krmili tri smeri gibanja: premikanje delovne mize vodoravno ali navpično (osi X in Y) in premikanje delovne mize navpično (os Z). Gibanje obdelovanca omogoča vrtečemu se orodju obdelavo površine in globine obdelovanca.

 

 

Tradicionalna strojna obdelava vključuje ročno upravljanje običajnih strojnih orodij, pri čemer se kovina reže z ročnim obračanjem ročajev in meri natančnost s čeljustmi in drugimi orodji. Dodajanje tehnologije računalniškega numeričnega krmiljenja tem običajnim strojem ustvari CNC stroje. CNC pomeni "računalniško numerično krmiljenje", kar pomeni avtomatizirana strojna orodja, ki jih krmili računalnik. Računalnik samodejno obdeluje izdelke in dele na podlagi vnaprej programiranih navodil, splošno znanih kot CNC obdelava.

 

III Naslov Rokodelstvo

Na tej točki bi morali bralci razumeti, kako deluje triosna obdelava: tri smeri krmiljenja rezkalnega stroja upravlja računalnik. Ker se obdelovanec premika glede na orodje le v smereh X, Y in Z, lahko vsaka nastavitev dokonča obdelavo samo ene ploskve. Če je potrebna obdelava druge površine, je treba obdelovanec ponovno vpeti in ponovno obdelati.

 

▲Demonstracija triosne obdelave, predstavitev rezkalno-stružne obdelave

 

Izvedba štiriosne obdelave je povsem enostavna: za obdelovanec je zagotovljena dodatna smer gibanja (A-os). Najpogostejši stroj za doseganje štiriosne obdelave je rezkalno-stružni stroj. S krmiljenjem vrtenja obdelovanca okoli središča stružnice (A-os) in triosnega gibanja rezkarja (X, Y, Z) stroj zaključi obdelavo obdelovanca v polnem krogu. Razlika med standardnim štiriosnim strojem in rezkalno-stružnim strojem je v njihovem fokusu: rezkalno-stružni stroji poudarjajo funkcijo "struženja", pri čemer vpenjalna glava na osi A zagotavlja zadostno moč za obdelavo, medtem ko standardni štiriosni stroji uporabljajo os A predvsem za spreminjanje orientacije obdelovanca brez zagotavljanja obdelovalne moči.

 

▲Demonstracija Predstavitev rezkalno-stružne obdelave

 

Sledi petosna obdelava z najnaprednejšim zvokom, ki je povsem jasna pri izvajanju: dodajanje druge stopnje svobode, ki se običajno imenuje C-os. Odvisno od modela je to mogoče doseči z dvojnimi vrtljivimi glavami, dvojnimi vrtljivimi mizami ali kombinacijo enega vrtljivega in enega vrtljivega mehanizma.

 

▲ Petosna simultana obdelava rotorja

 

▲Pet osi pri petosni obdelavi

 

Vendar pa pogosto slišimo izraze, kot sta "psevdo petosni" in "3+2." Kaj to pomeni? Zmožnost doseganja petih prostostnih stopenj ne pomeni nujno prave "petosne hkratne obdelave". Večina obdelovalnih centrov je zasnovanih z možnostjo naknadne vgradnje dodatnih osi, kar je tako imenovana nastavitev "3+2". Ključna značilnost, ki jih razlikuje od pravih petosnih simultanih obdelovalnih centrov, je "RTCP (Rotational Tool Center Point)." Načelo "3+2" je v bistvu doseganje triosne funkcionalnosti pod določenimi koti (tj. "pozicioniranje"), kar pomeni, da po tem, ko se stroj obrne na določen kot, še vedno deluje kot standardni triosni stroj . Tudi cenovna razlika med tema dvema vrstama obdelave je precejšnja.

 

 

 

 

 

▲Petosna obdelava z nadzorom središčne točke orodja (TCP).

 

IV Pogosta težava

 

V: Ali je več osi ​​pri CNC obdelavi vedno boljše?

O: V praksi je izbira osi odvisna od dejanskih potreb obdelovanca. Kot je prikazano na sliki, lahko več stopenj svobode bolje izkoristi orodje, izboljša učinkovitost obdelave in zmanjša število vpenjalnih časov, kar vodi do manj napak. Niso pa vsi obdelovanci primerni za štiriosno ali petosno obdelavo. Zlasti pri vsakodnevni obdelavi EDC nobena zasnova ne zahteva zelo kompleksnih površin, konkavnih površin ali relativno tankih površin, kot so turbinske lopatice. Zato lahko triosna in štiriosna obdelava zadosti večini potreb po obdelavi EDC. Izboljšanje kakovosti ukrivljene površine z 3+2 je minimalno, stroški in koristi uporabe prave petosne sočasne obdelave industrijskega razreda s sistemi RTCP pa niso sorazmerni. Malo verjetno je, da bi kateri oblikovalec izbral to metodo.

 

 

 

 

V: Kakšne vrste modelov povzročajo višje stroške CNC?

O: Najprej je pomembno pojasniti, da CNC stroški temeljijo na času obdelave. Pri obdelavi EDC je najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na čas obdelave, kompleksnost površine. Za razliko od ravnih površin obdelava ukrivljenih površin zahteva počasno "plezanje" s krogličnimi rezkarji. Če se dve različni ukrivljeni površini ostro sekata, je potrebna počasnejša in natančnejša obdelava, da se zagotovijo jasni robovi (posnemanja robov in zaokrožitve ne zahtevajo krogličnih rezkarjev).

 

 

 

 

V: Kako pomembne so razlike v natančnosti med različnimi stroji?

O: Natančnost pri obdelavi je kvantificirana z "toleranco". Območja tolerance za običajne operacije rezkanja pri obdelavi EDC so naslednja:

 

 

 

 

 

 

Natančnost rezkanja se običajno giblje od IT8 do IT7. Za grobo rezkanje je natančnost obdelave IT11-IT13, s površinsko hrapavostjo 5-20μm. Za polkončno rezkanje je natančnost IT8-IT11, s površinsko hrapavostjo 2.5-10μm. Za končno rezkanje je natančnost IT{{10}}IT8, s površinsko hrapavostjo 0.63-5μm.

 

Kakšno je torej območje natančnosti za našo obdelavo EDC? Pravzaprav večina izdelkov EDC zahteva samo "polkončno obdelavo," kjer je toleranca izdelka okoli IT8-IT7 in hrapavost površine približno R 3.2-1.6. Ta raven natančnosti zadostuje za zahteve sestavljanja EDC, kot je namestitev ležajev, magnetov in krogličnih utorov. Po poliranju lahko površinska hrapavost doseže R 0.8. Tako je mogoče natančnost obdelave vizualno opazovati pri nekaterih vrhovih z utori, specifične vrednosti natančnosti pa je mogoče določiti s primerjavo "vzorcev površinske hrapavosti". Treba je omeniti, da bodo postopki, kot sta pranje kamna in peskanje, spremenili hrapavost površine obdelovanca. Te obdelave lahko povečajo hrapavost površine, hkrati pa ohranijo dovolj robov. Posebna izbira površinske obdelave mora temeljiti na značilnostih izdelka.

 

 

 

 

IVStroški in cene

Glavni razlog, da je skupnost EDC ostala nišna, so visoke cene, ki izhajajo iz stroškov CNC. Toda ali bi morali stroške CNC spremeniti v prodajno prednost? Po mojem mnenju mora rokodelstvo vedno služiti izdelku. Dober izdelek zahteva ravnotežje med ceno in dizajnom. Čeprav lahko zapletena izdelava vodi do boljše predstavitve, prinaša tudi visoke cene in dolge proizvodne čase. Včasih lahko pretirano kompliciranje zaradi tega odvrne potencialne kupce. Seveda je ugled izdelka odvisen od številnih dejavnikov in odličen dizajn lahko vzbudi navdušenje na trgu, zaradi česar je cena manj kritičen dejavnik. Kar se tiče vas, dragi bralci, verjamem, da boste po branju tega članka dobili svoj odgovor.