Tekinimo ir frezavimo staklių supratimas: frezavimo{0}}tekinimo pagrindai

Įvadas
Dešimtmečius tradicinės mašinų dirbtuvės buvo griežtai padalintos į dvi atskiras zonas. Vienoje pusėje stovėjo eilės tekinimo staklių, skirtų išskirtinai cilindriniams ruošiniams sukti prieš stacionarius pjovimo įrankius. Kitoje pusėje stovėjo didelio galingumo-frezavimo centrai, skirti stacionariems medžiagos blokams praleisti po greitai besisukančiomis rotacinėmis pjaustyklėmis. Šios tradicinės tekinimo ir frezavimo staklės veikė kaip visiškai atskiri subjektai. Gaminant itin sudėtingą detalę, kuriai reikėjo tiek apvalių tekinimo funkcijų, tiek plokščių, frezuotų profilių, dalių partijos buvo išvežiotos keliuose mašinų skyriuose, todėl reikėjo daug darbo ir pailgėjo pristatymo laikas.

Tačiau šiuolaikinė gamybos aplinka reikalauja didesnio judrumo, griežtesnių paklaidų ir minimalių gamybos sąnaudų. Šis spaudimas paskatino Mill{1}}Turn technologijos plėtrą. Frezavimo-tekinimo staklės yra hibridinis kelių{4}}užduočių centras, kuriame integruotos tekinimo ir frezavimo galimybės vienoje uždaroje apdirbimo aplinkoje. Sujungus šias dvi skirtingas disciplinas, Mill{6}}Turn technologija visiškai iš naujo apibrėžė komponentų gamybą. Šiame išsamiame vadove nagrinėjama pagrindinė šių pažangių staklių mechanika, vidinė konfigūracija, strateginė verslo nauda ir pramonės šakos, kurias jie keičia.

Pagrindinės paradigmos: tekinimo ir frezavimo principai
Norint suprasti Mill{0}}Turn sistemų inžineriją, pirmiausia reikia pažvelgti į pagrindinę tradicinio medžiagų pašalinimo fiziką. Tradicinė atimtinė gamyba remiasi santykiniu judesiu tarp pjovimo briaunos ir ruošinio, kad būtų nukirptos metalo drožlės.

Tradiciniame tekinimo centre ruošinys įspaudžiamas į griebtuvą ir sukasi dideliu greičiu. Tada labai standus, stacionarus pjovimo įrankis įspaudžiamas į besisukantį metalą. Ši sąranka yra labai efektyvi kuriant koncentrines, simetriškas formas, pvz., velenus, kaiščius, cilindrus ir vidines angas.

Ir atvirkščiai, tradiciniame frezavimo centre žaliavos blokas laikomas nejudančiu, o velenas suka daugiabriaunį pjovimo įrankį, pvz., galinį frezą ar grąžtą. Mašina judina šį sukimo įrankį išilgai kelių ašių (X, Y ir Z), kad iškirptų sudėtingas plyšius, kišenes, plokščius paviršius ir organines trijų{2}}dimensijų formas.

Kai gamybos įmonėje naudojami atskiri,{0}}vienos paskirties tekinimo ir frezavimo staklės, sudėtingos dalies užbaigimas reikalauja kelių{1}}pakopų darbo eigos. Pabaigus tekinimo darbus, mašina turi būti sustabdyta, o operatorius rankiniu būdu perkelia detalę į atskirą frezavimo staklę. Šis rankinis perkėlimas yra eksploatacinis iššūkis: kiekvieną kartą, kai pusė -baigto komponento išimama iš pradinio griebtuvo ir prispaudžiama prie naujo frezavimo įtaiso, mechaninė atskaitos sistema sugenda. Dėl to atsiranda nedidelių lygiavimo ir padėties nustatymo klaidų, žinomų kaip sudėjimo tolerancijos. Dėl šių sudėtinių klaidų nepaprastai sunku išlaikyti griežtus geometrinius ryšius-, pvz., tikrąjį statmenumą arba absoliutų koncentriškumą- tarp tekinimo skersmenų ir frezuotų plyšių, todėl laužo kiekis yra didesnis.

Malūno{0}}tekinimo mašinos architektūra
Frezavimo{0}}tekinimo staklės išsprendžia šias išlygiavimo problemas, sujungdamos mechaninius tekinimo ir frezavimo elementus į vieną mašinos rėmą. Užuot priverčiant dalį judėti tarp atskirų staklių, frezavimo{2}}tekinimo centras priveda pjovimo įrankius prie dalies.

Malūno{0}}tekinimo centro dizainas prasideda nuo didelio-apkrovos, vibraciją-slopinančios tekinimo staklės. Tačiau vietoj standartinio įrankio stulpelio, kuriame laikomi tik statiniai tekinimo įdėklai, mašina turi labai pažangią įrankių sistemą. Įeinant į-į-vidutinio-lygio frezavimo-tekinimo stakles, tai yra tiesioginio įrankio bokštelio forma. Šis bokštelis turi vidines mechanines pavaras ir variklius, kurie gali varyti besisukančius grąžtus, čiaupus ir mažas galines frezas.

Aukštos kokybės-daugiafunkciniuose{1}}užduočių centruose tradicinis įrankio bokštelis visiškai pakeičiamas nepriklausoma, pilnai sujungiama frezavimo veleno galvute, sumontuota ant viršutinio cilindro. Į šį frezavimo veleną įrankiai tiekiami automatiškai iš tam skirtos įrankių dėtuvės, lygiai taip pat, kaip į atskirą vertikalaus apdirbimo centrą.

Norėdami koordinuoti šias sudėtingas galimybes, malūno{0}}tekinimo staklės pristato išplėstą judėjimo ašių matricą:
Z-Ašis:Eina lygiagrečiai pagrindiniam velenui, valdydamas išilginį pjūvio ilgį.

X-Ašis:Juda statmenai velenui, valdydamas pasuktų elementų skersmenį.

C-Ašis:Valdo tikslų pagrindinio veleno sukimosi indeksavimą. Užuot tiesiog nuolat besisukantis, velenas gali veikti kaip labai-tiksli, programuojama sukimosi ašis, fiksuojanti ruošinį tikslioje kampinėje padėtyje iki laipsnio dalių.

Y-ašis:Juda vertikaliai, statmenai X ir Z ašims. Tai leidžia frezavimo įrankiui judėti nuo-centro, o tai leidžia apdirbti tikrus plokščius, griovelius ir sudėtingus šoninius{2}}kišeninius profilius cilindrinės dalies paviršiuje.

B-Ašis:Ši ašis, esanti pažangiose frezavimo galvutėse, leidžia dinamiškai pakreipti visą viršutinį frezavimo veleną, todėl galima vienu metu atlikti visas 5 ašių kontūras ir gręžti skyles tiksliais sudėties kampais.

Be to, šiose mašinose dažnai yra dviejų{0}}suklio konfigūracija. Tiesiai priešais pagrindinį veleną yra vidinis antrinis velenas arba sub-suklis. Šis sub-suklys juda išilgai Z-ašies, kad automatiškai sugriebtų pusę-baigtos dalies ciklo viduryje-, todėl įrenginys gali atlikti sinchronizuotą perdavimą, kai abu velenai sukasi. Tai leidžia automatiškai apdirbti tiek priekinį, tiek galinį komponento galą be operatoriaus įsikišimo.

Eksploataciniai ir strateginiai Mill{0}}Turn technologijos pranašumai
Tekinimo ir frezavimo pajėgumų integravimas į vieną mašiną suteikia didelių strateginių pranašumų šiuolaikinėms gamybos įmonėms. Pagrindinis pranašumas apibendrintas pramonės filosofijoje „Atlikta-viename“. Šis metodas reiškia, kad neapdorotas strypo gabalas patenka į vieną mašinos pusę, yra tekinamas, kryžminis-gręžiamas, frezuojamas paviršius-ir galinė-galinė apdaila, ir išeina iš mašinos korpuso kaip visiškai sukomplektuotas komponentas.

Sujungdama kelis gamybos etapus į vieną nepertraukiamą ciklą, Mill{0}}Turn technologija visiškai pašalina logistines papildomas antrinių operacijų vykdymo išlaidas. Tradicinėje gamyboje dalys dažnai praleidžia dienas ar savaites sėdėdamos saugyklose tarp sąrankų, pririšdamos apyvartinį kapitalą ir sunaudodamos aukščiausios kokybės gamyklos plotą. Malūn-Tekinimo mašinos labai sumažina šį{4}}nebaigto darbo-(WIP) atsargas, pagreitina gamybos ciklus ir leidžia parduotuvėms daug greičiau pristatyti dalis klientams.

Kokybės požiūriu, metodas „Atlikta-viename“ pašalina geometrines klaidas, atsirandančias dėl rankinio dalių perkėlimo. Kadangi perjungimo tarp velenų metu komponentas išlieka saugiai laikomas mašinos automatinėje darbo vietoje, pagrindinė skaitmeninių koordinačių sistema išlieka nepažeista. Tai leidžia mašinai pasiekti išskirtinį tikslumą, lengvai išlaikant itin griežtus koncentriškumo, lygiagretumo ir tikrosios padėties nuokrypius visose tekinimo ir frezavimo srityse.

Be to, ši technologija optimizuoja gamyklos plotą ir darbo išteklius. Vienas-daugiafunkcinis malūnas-tekinimo centras gali pakeisti elementą, sudarytą iš standartinės CNC tekinimo staklių ir vienos ar dviejų atskirų frezavimo staklių, atlaisvindamas vertingos parduotuvės grindų ploto. Taip pat pertvarkomas darbo jėgos panaudojimas; užuot reikalavęs, kad keli operatoriai pakrautų ir iškrautų dalis keliose mašinose, vienas operatorius gali prižiūrėti automatizuotą malūno{4}}tekinimo elementą, pakrauti žaliavinio strypo atsargas ir stebėti įrankių nusidėvėjimo diagnostiką, kol mašina vykdo gamybą.

Techninis įgyvendinimas: programavimo ir įrankių strategijos
Didžiulės Mill{0}}Turn aparatinės įrangos galimybės reikalauja didelio programavimo ir įrankių diegimo sudėtingumo. Norint vienu metu valdyti kelias nepriklausomas ašis, du velenus ir vieną ar daugiau įrankių bokštelių, reikia labai pažangios kompiuterinės -gamybos (CAM) programinės įrangos ir patyrusių CNC programuotojų.

G-kodo programos, valdančios malūno-tekinimo centrą, turi valdyti kelis vykdymo kanalus vienu metu. Norėdami saugiai koordinuoti judesius, programuotojai naudoja specializuotus sinchronizavimo kodus, dažnai vadinamus laukimo žymomis. Pavyzdžiui, laukimo kodas užtikrina, kad viršutinė frezavimo galvutė nenusileidžia į šoninį plyšį, kol apatinis bokštelis visiškai nebaigs grubaus sukimosi ir neatsitrauks į saugaus atstumo zoną.

Kadangi malūno{0}}tekinimo staklių viduje yra daug judančių komponentų,-pavyzdžiui, dvigubų verpsčių, įrankių nustatymo įtaisų ir šarnyrinių frezavimo galvučių-, staklių gedimo rizika yra daug didesnė nei paprastose tekinimo staklėse ar frezose. Siekdamos išvengti brangios įrangos sugadinimo, parduotuvės labai pasikliauja 3D skaitmenine{5}}dvynių modeliavimo programine įranga. Prieš įkeliant programą į fizinę mašiną, ji paleidžiama per virtualų modeliavimą, kuris patvirtina kiekvieną ašies kelią, patikrina tarpus ir saugiai pažymi bet kokius galimus įrankių ar konstrukcijų susidūrimus inžinerijos biure.

Įrankių strategija taip pat labai svarbi siekiant maksimaliai padidinti frezavimo{0}}tekinimo našumą. Norint apdirbti tvirtus lydinius, pvz., nerūdijantį plieną ar titaną, reikia kruopščiai suderinti standžius statinius tekinimo įrankius ir didelės spartos{2}}įtampos frezavimo įrankius. Programuotojai turi kruopščiai subalansuoti apdirbimo ciklų laiką tarp pirminio ir antrinio suklio. Jei pagrindinės veleno operacijos reikalauja keturių minučių, o po-suklio apdaila užtrunka tik vieną minutę, didžiąją ciklo dalį sub-suklys nedirbs. Siekdami maksimaliai padidinti pralaidumą, programuotojai subalansuoja šį darbo krūvį perkeldami konkrečias užduotis, -pvz., galutinį šlifavimą, nuožulnumą ar vidinius gręžimo veiksmus-į sub{10}}špindelio pusę, užtikrindami, kad abu velenai darbą baigtų maždaug tuo pačiu metu.

Idealios programos visose{0}}tiksliosiose pramonės šakose
Dėl mišrių Mill{0}}Turn technologijos galimybių ji yra geriausias pasirinkimas gaminant sudėtingus, daug{1}}ypatumus turinčius komponentus didelio-tikslumo pramonės šakose, kur kokybės kontrolė ir geometrinis tikslumas yra labai svarbūs.

Orlaivių ir gynybos aparatinė įranga
Aviacijos ir kosmoso sektorius apibrėžiamas griežtomis saugos taisyklėmis ir sunkiai{0}}apdirbamomis-medžiagomis, tokiomis kaip titanas, Inconel ir didelio-stiprumo aliuminio lydiniai. Tokie komponentai kaip reaktyvinių variklių korpusai, važiuoklės komponentai, hidraulinių vožtuvų kolektoriai ir sudėtingi paleidimo kaiščiai turi sudėtingas cilindrines formas, suporuotas su ne{4}}ašies frezavimo paviršiais ir kampuotomis skylėmis. Gaminant šias dalis naudojant atskiras tekinimo ir frezavimo stakles, kyla didelė sekimo klaidų rizika. Malimas-Tekinimo centrai leidžia šiuos svarbius komponentus apdoroti viena sąranka, užtikrinant nepriekaištingą išlygiavimą ir konstrukcijos vientisumą.

Didelės{0}}automobilių sistemos
Automobilių tiekimo grandinei reikalingi didžiuliai gamybos kiekiai, nedidelės pelno maržos ir griežtas geometrinis nuoseklumas. Kelių-ašių malūno-posūkių centrai plačiai naudojami gaminant variklio, transmisijos ir vairo komponentus, tokius kaip skirstomieji velenai, turbokompresoriaus sparnuotės, kintamo vožtuvo paskirstymo korpusai ir transmisijos įvesties velenai. Sujungus tekinimo stakles su automatiniu strypo tiektuvu ir dalių{4}}gaudymo konvejeriu, šios sistemos veikia kaip visiškai automatizuotos ląstelės, nuolat išpumpuojančios gatavus komponentus su minimaliu žmogaus įsikišimu.

Mikro-tikslieji medicinos prietaisai
Medicinos prietaisų laukas demonstruoja tikrąjį mažo-skersmens malūno-tekinimo sistemų, dažnai konfigūruojamų kaip šveicariško-tipo tekinimo staklės, universalumą. Šios specializuotos mašinos nuolatos formuoja sudėtingus kaulinius varžtus, ortopedinius implantus, dantų abstrakcijas ir sudėtingus chirurginius instrumentus iš biologiškai suderinamo titano arba specializuotos plastikos. Šios dalys dažnai yra mažos ir labai detalios, todėl reikia mikroskopinių vidinių sriegių, kryžminių{5}} skylių ir sudėtingų abiejų galų įpjovų. Kelių-ašių vertikalaus ir horizontalaus frezavimo malūn-tekinimo centro galimybės leidžia sukomplektuoti šiuos sudėtingus medicininius prietaisus vienu paleidimu, nuo žaliavinio strypo atsargų iki galutinio valymo.

Išvada
„Mill{0}}Turn“ technologijos plėtra yra esminė staklių dizaino raida. Sėkmingai užpildydamos atotrūkį tarp tradicinių tekinimo ir frezavimo galimybių, šios hibridinės staklės yra elegantiškas sprendimas seniems -rankinio dalių tvarkymo, krovimo leistinų nuokrypių ir suskaidytos parduotuvės grindų logistikos iššūkiams.

Nors pradinės kapitalo investicijos į kelių{0}}ašių malūno-tekinimo centrą ir jo pažangią programavimo programinę įrangą yra didesnės nei įprastos-vienos paskirties tekinimo staklės ar frezavimo staklės, ilgalaikė-nauda yra akivaizdi. Visiškas antrinių mašinų konfigūracijų pašalinimas, bendro gamybos ciklo laiko sutrumpinimas, gamyklos ploto optimizavimas ir laužo kiekio sumažinimas sukuria neabejotiną kelią į pelningumą. Kadangi pasaulinės pramonės šakos ir toliau plečia mechaninio dizaino ribas, -reikalaujama sudėtingesnių komponentų, griežtesnių leistinų nuokrypių ir greitesnių pristatymo grafikų-, hibridinių tekinimo ir frezavimo staklių integravimas išliks gyvybiškai svarbia pažangių gamybos įrenginių strategija visame pasaulyje.