Duša EDC-a - od alatnih mašina do CNC-a

 

I Pozadina

Ako postoji jedan profesionalni termin koji većina ljudi prvi čuje kada uđu u EDC (Everyday Carry) zajednicu, to je nesumnjivo CNC. Nakon toga slijede različiti termini visoke tehnologije kao što su troosni, četveroosni, petoosni i precizni rezbarenje. Ovaj članak ima za cilj pružiti sveobuhvatno, ali pristupačno razumijevanje onoga što CNC, duša EDC-a, zapravo jeste (uglavnom predstavlja CNC obradne centre i CNC rezanje žice; više CNC mašina će biti predstavljeno kasnije).

 

II Porijeklo

Prije nego što uđemo u CNC, hajde da prvo shvatimo dvije tradicionalne alatne mašine u mašinskoj industriji - strug i glodalicu.

 

▲Ručni rad na strugu

 

Princip rada tokarilice:Radni predmet je stegnut između dva centra, a rezanje se vrši rotacijom radnog predmeta i pomicanjem alata.

 

▲Ručni rad glodalice

 

Princip rada glodalice: Alat se rotira velikom brzinom kako bi sekao površinu radnog komada. Kroz video demonstracije, možemo vidjeti da ručna glodalica kontrolira tri smjera kretanja okretanjem ručki: pomicanje radnog stola vodoravno ili okomito (X i Y osa) i pomicanje radnog stola okomito (Z osa). Kretanje radnog komada omogućava rotirajućem alatu da obradi površinu i dubinu obratka.

 

 

Tradicionalna obrada uključuje ručno upravljanje konvencionalnim alatnim mašinama, pri čemu se metal seče ručnim okretanjem ručki i precizno merenje čeljustima i drugim alatima. Dodavanje kompjuterske numeričke tehnologije upravljanja ovim konvencionalnim mašinama stvara CNC mašine. CNC je skraćenica za "kompjutersko numeričko upravljanje", što znači automatizovane alatne mašine kojima upravlja kompjuter. Računar automatski obrađuje proizvode i dijelove na osnovu unaprijed programiranih uputstava, poznatih kao CNC obrada.

 

III Naslov Zanatstvo

U ovom trenutku, čitaoci bi trebalo da razumeju kako funkcioniše obrada sa tri ose: tri kontrolna smera glodalice upravlja kompjuter. Budući da se radni komad pomiče u odnosu na alat samo u smjeru X, Y i Z, svaka postavka može dovršiti obradu samo jednog lica. Ako je potrebna obrada drugog lica, radni komad se mora ponovo stegnuti i ponovo obraditi.

 

▲Demonstracija obrade s tri osi Demonstracija strojne obrade s okretanjem

 

Implementacija četveroosne obrade je prilično jednostavna: dodatni smjer kretanja je predviđen za radni komad (A-osa). Najčešća mašina za postizanje četvoroosne obrade je glodalo-okrena mašina. Kontrolom rotacije obratka oko centra struga (A-osa) i troosnog kretanja glodala (X, Y, Z), mašina završava obradu radnog komada u punom krugu. Razlika između standardne četvoroosne mašine i mašine za okretanje glodala leži u njihovom fokusu: mašine za struganje glodalice naglašavaju funkciju "okrećenja", pri čemu stezna glava A-ose daje dovoljnu snagu za obradu, dok standardne mašine sa četiri ose koriste A-osa prvenstveno za promjenu orijentacije obratka bez pružanja snage obrade.

 

▲ Demonstracija Mill-Turn Machining Demonstracija

 

Sljedeća je petoosna obrada koja zvuče najnaprednije, koja je prilično jasna u svojoj implementaciji: dodavanje još jednog stupnja slobode, koji se obično naziva C-osa. Ovisno o modelu, to se može postići dvostrukim okretnim glavama, dvostrukim rotirajućim stolovima ili kombinacijom jednog rotacionog i jednog okretnog mehanizma.

 

▲Istovremena obrada radnog kola u pet osa

 

▲Pet osi u petoosnoj obradi

 

Međutim, često čujemo izraze kao što su "pseudo pet osa" i "3+2." Šta ovo znače? Sposobnost postizanja pet stupnjeva slobode ne mora nužno značiti pravu "petosnu istovremenu obradu". Većina obradnih centara je dizajnirana s mogućnošću naknadne ugradnje dodatnih osi, što je takozvana "3+2" postavka. Ključna karakteristika koja ih razlikuje od pravih centara za simultanu obradu sa pet osa je "RTCP (Rotational Tool Center Point)". Princip "3+2" je u suštini postizanje funkcionalnosti tri ose pod određenim uglovima (tj. "pozicioniranje"), što znači da nakon što se mašina okrene pod određenim uglom, ona i dalje radi kao standardna mašina sa tri ose . Razlika u cijeni između ove dvije vrste strojne obrade je također značajna.

 

 

 

 

 

▲Pet-osovinska obrada s kontrolom središnje točke alata (TCP).

 

IV Uobičajeni problem

 

P: Da li je više osa u CNC obradi uvijek bolje?

O: U praksi, izbor osi zavisi od stvarnih potreba radnog komada. Kao što je prikazano na ilustraciji, više stupnjeva slobode može bolje iskoristiti alat, poboljšati efikasnost obrade i smanjiti broj vremena stezanja, što dovodi do manje greške. Međutim, nisu svi radni komadi prikladni za četveroosnu ili petoosnu obradu. Naročito u svakodnevnoj EDC obradi, nijedan dizajn ne zahtijeva vrlo složene površine, konkavne površine ili relativno tanke površine poput lopatica turbine. Stoga, obrada s tri i četiri ose može zadovoljiti većinu potreba EDC obrade. Poboljšanje kvaliteta zakrivljene površine sa 3+2 je minimalno, a trošak i koristi od korištenja prave petoosne simultane obrade industrijske kvalitete sa RTCP sistemima nisu proporcionalni. Malo je vjerovatno da bi neki dizajner izabrao ovu metodu.

 

 

 

 

P: Koja vrsta dizajna uzrokuje veće CNC troškove?

O: Prvo, važno je pojasniti da su CNC troškovi zasnovani na vremenu obrade. U EDC obradi, najznačajniji faktor koji utječe na vrijeme obrade je složenost površine. Za razliku od ravnih površina, obrada zakrivljenih površina zahtijeva sporo "penjanje" s kugličnim mlinovima. Ako se dvije različite zakrivljene površine oštro ukrštaju, potrebna je sporija i pedantnija obrada kako bi se osigurale jasne ivice (zakošene i ugaonice ne zahtijevaju kuglične glodalice).

 

 

 

 

P: Koliko su značajne razlike u preciznosti između različitih mašina?

O: Preciznost u mašinskoj obradi je kvantifikovana "tolerancijom". Opseg tolerancije za uobičajene operacije glodanja u EDC obradi je sljedeći:

 

 

 

 

 

 

Preciznost glodanja se uglavnom kreće od IT8 do IT7. Za grubo glodanje, tačnost obrade je IT11-IT13, sa hrapavošću površine od 5-20μm. Za poluzavršno glodanje, tačnost je IT8-IT11, sa hrapavošću površine od 2.5-10μm. Za završno glodanje, tačnost je IT{{10}}IT8, sa hrapavošću površine od 0.63-5μm.

 

Dakle, koji je raspon preciznosti za našu EDC obradu? U stvari, većina EDC proizvoda zahtijeva samo "polufinišnu obradu", gdje je tolerancija proizvoda oko IT8-IT7, a hrapavost površine je približno R 3.2-1.6. Ovaj nivo preciznosti je dovoljan za potrebe montaže EDC-a, kao što je ugradnja ležajeva, magneta i žljebova za kuglice. Nakon poliranja, hrapavost površine može doseći R 0.8. Tako se preciznost obrade može vizualno uočiti u nekim žljebovima, a specifične vrijednosti preciznosti mogu se odrediti poređenjem "uzoraka hrapavosti površine". Vrijedi napomenuti da će procesi poput pranja kamena i pjeskarenja promijeniti hrapavost površine radnog komada. Ovi tretmani mogu povećati hrapavost površine uz očuvanje dovoljno rubova. Izbor specifične površinske obrade trebao bi se temeljiti na karakteristikama proizvoda.

 

 

 

 

IVTroškovi i cijene

Glavni razlog zašto je EDC zajednica ostala niša je zbog visokih cijena koje su rezultat CNC troškova. Ali da li se CNC troškovi sami pretvaraju u prodajnu tačku? Po mom mišljenju, zanatsko umijeće uvijek treba poslužiti proizvodu. Dobar proizvod zahtijeva ravnotežu između cijene i dizajna. Iako složena izrada može dovesti do bolje prezentacije, ona također donosi visoke cijene i dugo vrijeme proizvodnje. Ponekad, previše komplikovanje stvari zbog toga može odvratiti potencijalne kupce. Naravno, reputacija proizvoda ovisi o mnogim faktorima, a odličan dizajn može izazvati entuzijazam na tržištu, čineći cijenu manje kritičnim faktorom. Što se vas tiče, dragi čitatelji, vjerujem da ćete nakon čitanja ovog članka imati svoj odgovor.