Precision Machining adalah proses untuk mengeluarkan bahan dari benda kerja semasa memegang kemasan toleransi yang dekat. Mesin ketepatan mempunyai banyak jenis, termasuk mesin penggilingan, putaran dan pelepasan elektrik. Mesin ketepatan hari ini umumnya dikendalikan menggunakan Computer Numerical Controls (CNC).
Hampir semua produk logam menggunakan mesin tepat, seperti banyak bahan lain seperti plastik dan kayu. Mesin-mesin ini dikendalikan oleh juruteknik khusus dan terlatih. Agar alat pemotong dapat melakukan tugasnya, alat ini mesti dipindahkan mengikut arah yang ditentukan untuk membuat potongan yang betul. Gerakan utama ini disebut "kelajuan pemotongan." Bahan kerja juga boleh dipindahkan, yang dikenali sebagai gerakan sekunder "umpan." Bersama-sama, gerakan dan ketajaman alat pemotong ini membolehkan mesin ketepatan beroperasi.
Pemesinan ketepatan yang berkualiti memerlukan kemampuan untuk mengikuti cetak biru yang sangat spesifik yang dibuat oleh program CAD (reka bentuk bantuan komputer) atau CAM (pembuatan berbantukan komputer) seperti AutoCAD dan TurboCAD. Perisian ini dapat membantu menghasilkan gambarajah 3 dimensi yang kompleks atau garis besar yang diperlukan untuk membuat alat, mesin atau objek. Pelan cetak ini mesti dipatuhi dengan terperinci untuk memastikan bahawa produk mengekalkan integriti. Walaupun kebanyakan syarikat pemesinan ketepatan bekerja dengan beberapa bentuk program CAD / CAM, mereka masih sering menggunakan lakaran yang dilukis dengan tangan pada fasa awal reka bentuk.
Pemesinan tepat digunakan pada sebilangan bahan termasuk keluli, gangsa, grafit, kaca dan plastik untuk beberapa nama. Bergantung pada ukuran projek dan bahan yang akan digunakan, pelbagai alat pemesinan tepat akan digunakan. Sebarang kombinasi mesin bubut, mesin penggilingan, mesin gerudi, gergaji dan penggiling, dan juga robotik berkelajuan tinggi boleh digunakan. Industri aeroangkasa mungkin menggunakan pemesinan kecepatan tinggi, sementara industri pembuatan alat kerja kayu mungkin menggunakan proses pengilangan dan penggilingan foto-kimia. Pengulangan, atau kuantiti tertentu dari item tertentu, dapat berjumlah ribuan, atau hanya beberapa. Pemesinan ketepatan sering memerlukan pengaturcaraan peranti CNC yang bermaksud komputer dikendalikan secara berangka. Peranti CNC membolehkan dimensi yang tepat diikuti sepanjang produk dijalankan.
Pengilangan adalah proses pemesinan menggunakan pemotong putar untuk mengeluarkan bahan dari benda kerja dengan memajukan (atau memberi makan) pemotong ke dalam benda kerja pada arah tertentu. Pemotong juga boleh dipegang pada sudut relatif dengan paksi alat. Pengilangan meliputi pelbagai jenis operasi dan mesin yang berbeza-beza, dari skala dari bahagian individu kecil hingga operasi penggilingan tugas berat yang besar. Ini adalah salah satu proses yang paling biasa digunakan untuk pemesinan bahagian-bahagian khusus hingga toleransi yang tepat.
Pengilangan boleh dilakukan dengan pelbagai jenis alat mesin. Kelas asli alat mesin untuk penggilingan adalah mesin penggilingan (sering disebut kilang). Setelah munculnya kawalan berangka komputer (CNC), mesin penggilingan berkembang menjadi pusat pemesinan: mesin penggilingan yang ditambah oleh penukar alat automatik, majalah alat atau karusel, kemampuan CNC, sistem penyejuk, dan penutup. Pusat pengilangan biasanya dikelaskan sebagai pusat pemesinan menegak (VMC) atau pusat pemesinan mendatar (HMC).
Penggabungan penggilingan ke lingkungan berputar, dan sebaliknya, dimulai dengan alat langsung untuk mesin bubut dan penggunaan kilang sesekali untuk operasi putar. Ini membawa kepada kelas alat mesin baru, mesin multitasking (MTM), yang dibina khusus untuk memudahkan pengilangan dan pemutaran dalam sampul kerja yang sama.
Untuk jurutera reka bentuk, pasukan R&D, dan pengeluar yang bergantung pada sumber bahagian, pemesinan CNC yang tepat membolehkan penciptaan bahagian yang kompleks tanpa pemprosesan tambahan. Sebenarnya, pemesinan CNC ketepatan sering memungkinkan bahagian siap dibuat pada satu mesin.
Proses pemesinan menghilangkan bahan dan menggunakan pelbagai alat pemotong untuk membuat reka bentuk bahagian akhir, dan sering sangat kompleks. Tahap ketepatan ditingkatkan melalui penggunaan kawalan numerik komputer (CNC), yang digunakan untuk mengotomatisasi kawalan alat pemesinan.
Peranan "CNC" dalam pemesinan tepat
Dengan menggunakan arahan pengaturcaraan berkod, pemesinan CNC yang tepat membolehkan bahan kerja dipotong dan dibentuk mengikut spesifikasi tanpa campur tangan manual oleh pengendali mesin.
Mengambil model reka bentuk berbantukan komputer (CAD) yang disediakan oleh pelanggan, seorang juruteknik pakar menggunakan perisian pembuatan berbantukan komputer (CAM) untuk membuat arahan untuk memesin bahagian tersebut. Berdasarkan model CAD, perisian menentukan jalan alat apa yang diperlukan dan menghasilkan kod pengaturcaraan yang memberitahu mesin:
■ Berapa RPM dan kadar suapan yang betul
■ Kapan dan di mana hendak memindahkan alat dan / atau benda kerja
■ Seberapa dalam memotong
■ Bila hendak menggunakan penyejuk
■ Faktor lain yang berkaitan dengan kelajuan, kadar suapan, dan koordinasi
Pengawal CNC kemudian menggunakan kod pengaturcaraan untuk mengawal, mengautomatikkan, dan memantau pergerakan mesin.
Hari ini, CNC adalah ciri terpasang dari pelbagai peralatan, dari mesin bubut, kilang, dan penghala hingga EDM wayar (mesin pelepasan elektrik), laser, dan mesin pemotong plasma. Selain mengautomasikan proses pemesinan dan meningkatkan ketepatan, CNC menghilangkan tugas manual dan membebaskan jurutera untuk mengawasi beberapa mesin yang berjalan pada masa yang sama.
Selain itu, setelah jalur alat telah dirancang dan mesin diprogramkan, alat ini dapat berjalan beberapa kali. Ini memberikan tahap ketepatan dan kebolehulangan yang tinggi, yang seterusnya menjadikan proses ini sangat efektif dan dapat ditingkatkan.
Bahan yang dimesin
Beberapa logam yang biasanya dimesin termasuk aluminium, tembaga, gangsa, tembaga, keluli, titanium, dan zink. Selain itu, kayu, busa, kaca gentian, dan plastik seperti polipropilena juga boleh dimesin.
Sebenarnya, hampir semua bahan boleh digunakan dengan pemesinan CNC yang tepat - tentu saja, bergantung pada aplikasi dan keperluannya.
Beberapa kelebihan pemesinan CNC ketepatan
Bagi banyak bahagian kecil dan komponen yang digunakan dalam pelbagai produk pembuatan, pemesinan CNC ketepatan sering menjadi pilihan kaedah fabrikasi.
Seperti hampir semua kaedah pemotongan dan pemesinan, bahan yang berbeza berperilaku berbeza, dan ukuran dan bentuk komponen juga memberi kesan besar pada proses tersebut. Walau bagaimanapun, secara amnya proses pemesinan CNC tepat memberikan kelebihan berbanding kaedah pemesinan lain.
Ini kerana pemesinan CNC mampu memberikan:
■ Kerumitan bahagian yang tinggi
■ Toleransi ketat, biasanya berkisar antara ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) hingga ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Kemasan permukaan yang sangat halus, termasuk kemasan khas
■ Pengulangan, walaupun pada jumlah yang tinggi
Walaupun juruteknik yang mahir dapat menggunakan mesin bubut manual untuk membuat bahagian yang berkualiti dalam kuantiti 10 atau 100, apa yang akan terjadi apabila anda memerlukan 1,000 bahagian? 10,000 bahagian? 100,000 atau sejuta bahagian?
Dengan pemesinan CNC ketepatan, anda boleh mendapatkan skalabiliti dan kelajuan yang diperlukan untuk jenis pengeluaran dengan jumlah tinggi ini. Di samping itu, pengulangan tinggi pemesinan CNC tepat memberikan anda bahagian yang sama dari awal hingga akhir, tidak kira berapa banyak bahagian yang anda hasilkan.
Terdapat beberapa kaedah pemesinan CNC yang sangat khusus, termasuk wayar EDM (mesin pelepasan elektrik), pemesinan aditif, dan pencetakan laser 3D. Sebagai contoh, wayar EDM menggunakan bahan konduktif - biasanya logam - dan pelepasan elektrik untuk mengikis benda kerja menjadi bentuk yang rumit.
Walau bagaimanapun, di sini kita akan memfokuskan pada proses penggilingan dan pemusingan - dua kaedah penolakan yang banyak terdapat dan sering digunakan untuk pemesinan CNC ketepatan.
Penggilingan vs pusing
Pengilangan adalah proses pemesinan yang menggunakan alat pemotong silinder berputar untuk mengeluarkan bahan dan membuat bentuk. Peralatan penggilingan, yang dikenali sebagai kilang atau pusat pemesinan, mencapai alam semesta bahagian kompleks pada beberapa objek pemesinan logam terbesar.
Ciri penting pengilangan adalah bahawa benda kerja tetap tidak bergerak semasa alat pemotong berputar. Dengan kata lain, di kilang, alat pemotong berputar bergerak di sekitar benda kerja, yang tetap terpaku di tempat tidur.
Memusing adalah proses memotong atau membentuk benda kerja pada peralatan yang disebut pelarik. Biasanya, mesin pelarik memutar benda kerja pada paksi menegak atau mendatar sementara alat pemotong tetap (yang mungkin atau tidak berputar) bergerak di sepanjang paksi yang diprogramkan.
Alat ini tidak dapat bergerak secara fizikal di bahagian tersebut. Bahan berputar, memungkinkan alat untuk melakukan operasi yang diprogramkan. (Terdapat subset mesin bubut di mana alat berputar di sekitar kawat yang diberi tunjang, bagaimanapun, yang tidak dilindungi di sini.)
Sebagai giliran, tidak seperti penggilingan, benda kerja berputar. Stok bahagian menghidupkan gelendong mesin bubut dan alat pemotong akan bersentuhan dengan benda kerja.
Pemesinan manual vs CNC
Walaupun kedua-dua kilang dan mesin bubut tersedia dalam model manual, mesin CNC lebih sesuai untuk tujuan pembuatan alat ganti kecil - menawarkan skalabilitas dan kebolehulangan untuk aplikasi yang memerlukan pengeluaran bahagian yang tinggi dengan toleransi ketat.
Selain menawarkan mesin 2-paksi yang mudah di mana alat ini bergerak pada paksi X dan Z, peralatan CNC ketepatan termasuk model pelbagai paksi di mana benda kerja juga dapat bergerak. Ini berbeza dengan mesin bubut di mana benda kerja terhad untuk berputar dan alat akan bergerak untuk membuat geometri yang diinginkan.
Konfigurasi berbilang paksi ini memungkinkan untuk menghasilkan geometri yang lebih kompleks dalam satu operasi, tanpa memerlukan kerja tambahan oleh operator mesin. Ini bukan sahaja menjadikannya lebih mudah untuk menghasilkan bahagian yang kompleks, tetapi juga mengurangkan atau menghilangkan kemungkinan kesalahan pengendali.
Di samping itu, penggunaan penyejuk tekanan tinggi dengan pemesinan CNC yang tepat memastikan bahawa cip tidak masuk ke dalam kerja, walaupun menggunakan mesin dengan gelendong yang berorientasi menegak.
Kilang CNC
Mesin penggilingan berbeza berbeza dari segi ukuran, konfigurasi paksi, kadar suapan, kelajuan pemotongan, arah pengilangan penggilingan, dan ciri lain.
Namun, secara umum, kilang CNC semuanya menggunakan gelendong berputar untuk memotong bahan yang tidak diingini. Mereka digunakan untuk memotong logam keras seperti keluli dan titanium tetapi juga dapat digunakan dengan bahan seperti plastik dan aluminium.
Kilang CNC dibina untuk kebolehulangan dan boleh digunakan untuk segala-galanya dari pembuatan prototaip hingga pengeluaran dengan jumlah yang tinggi. Kilang CNC berketepatan tinggi sering digunakan untuk kerja toleransi yang ketat seperti penggilingan mati dan acuan.
Walaupun penggilingan CNC dapat menghasilkan perubahan yang cepat, kemasan as-milling membuat bahagian dengan tanda alat yang dapat dilihat. Ia juga boleh menghasilkan bahagian dengan beberapa tepi dan burr yang tajam, jadi proses tambahan mungkin diperlukan jika tepi dan burr tidak dapat diterima untuk ciri tersebut.
Sudah tentu, alat deburring yang diprogramkan ke dalam urutan akan turun, walaupun biasanya mencapai 90% dari keperluan selesai, meninggalkan beberapa ciri untuk menyelesaikan tangan akhir.
Bagi kemasan permukaan, ada alat yang menghasilkan bukan hanya kemasan permukaan yang dapat diterima, tetapi juga kemasan seperti cermin pada bahagian produk kerja.
Jenis kilang CNC
Dua jenis mesin penggilingan asas dikenali sebagai pusat pemesinan menegak dan pusat pemesinan mendatar, di mana perbezaan utamanya adalah pada orientasi gelendong mesin.
Pusat pemesinan menegak adalah kilang di mana paksi gelendong diselaraskan dalam arah paksi-Z. Mesin menegak ini boleh dibahagikan kepada dua jenis:
■ Penggiling tempat tidur, di mana gelendong bergerak selari dengan paksinya sendiri sementara meja bergerak tegak lurus dengan paksi gelendong
■ Kilang turet, di mana gelendong tidak bergerak dan meja digerakkan sehingga sentiasa tegak lurus dan selari dengan paksi gelendong semasa operasi pemotongan
Di pusat pemesinan mendatar, paksi gelendong kilang diselaraskan dalam arah paksi-Y. Struktur mendatar bermaksud kilang ini cenderung mengambil lebih banyak ruang di lantai kedai mesin; beratnya pada amnya lebih berat dan lebih kuat daripada mesin menegak.
Kilang mendatar sering digunakan apabila permukaan yang lebih baik diperlukan; itu kerana orientasi gelendong bermaksud serpihan pemotong secara semula jadi jatuh dan mudah ditanggalkan. (Sebagai faedah tambahan, penyingkiran cip yang cekap membantu meningkatkan jangka hayat alat.)
Secara amnya, pusat pemesinan menegak lebih lazim kerana mereka boleh sekuat pusat pemesinan mendatar dan dapat mengendalikan bahagian yang sangat kecil. Di samping itu, pusat menegak mempunyai jejak yang lebih kecil daripada pusat mesin mendatar.
Kilang CNC berbilang paksi
Pusat kilang CNC ketepatan boleh didapati dengan pelbagai paksi. Kilang 3 paksi menggunakan paksi X, Y, dan Z untuk pelbagai jenis kerja. Dengan kilang 4 paksi, mesin dapat memutar pada paksi menegak dan mendatar dan menggerakkan bahan kerja untuk membolehkan pemesinan lebih berterusan.
Kilang 5 paksi mempunyai tiga paksi tradisional dan dua paksi putar tambahan, yang membolehkan benda kerja diputar ketika kepala gelendong bergerak mengelilinginya. Ini membolehkan lima sisi benda kerja dimesin tanpa mengeluarkan benda kerja dan menetapkan semula mesin.
Pelarik CNC
Mesin bubut - juga disebut pusat pusing - mempunyai satu atau lebih gelendong, dan sumbu X dan Z. Mesin ini digunakan untuk memutar benda kerja pada paksinya untuk melakukan pelbagai operasi pemotongan dan pembentuk, dengan menggunakan berbagai jenis alat pada benda kerja.
Mesin pelarik CNC, yang juga disebut mesin pelarik tindakan langsung, sangat sesuai untuk membuat bahagian silinder atau sfera simetri. Seperti kilang CNC, mesin bubut CNC dapat menangani operasi yang lebih kecil seperti prototaip tetapi juga dapat disiapkan untuk pengulangan yang tinggi, menyokong pengeluaran dengan jumlah yang tinggi.
Mesin pelarik CNC juga dapat disiapkan untuk produksi bebas tangan, yang menjadikannya banyak digunakan dalam industri automotif, elektronik, aeroangkasa, robotik, dan alat perubatan.
Bagaimana mesin bubut CNC berfungsi
Dengan mesin bubut CNC, bar bahan stok kosong dimasukkan ke dalam gelendong gelendong mesin pelarik. Chuck ini memegang benda kerja di tempat semasa gelendong berputar. Apabila gelendong mencapai kelajuan yang diperlukan, alat pemotong pegun bersentuhan dengan benda kerja untuk mengeluarkan bahan dan mencapai geometri yang betul.
Mesin bubut CNC dapat melakukan sejumlah operasi, seperti penggerudian, ulir, membosankan, reaming, menghadap, dan putaran lancip. Operasi yang berbeza memerlukan perubahan alat dan dapat meningkatkan kos dan masa penyediaan.
Apabila semua operasi pemesinan yang diperlukan selesai, bahagiannya dipotong dari stok untuk diproses lebih lanjut, jika diperlukan. Mesin bubut CNC kemudian siap untuk mengulangi operasi, dengan sedikit atau tidak ada masa persediaan tambahan yang biasanya diperlukan di antara.
Mesin bubut CNC juga dapat menampung pelbagai pengumpan bar automatik, yang mengurangkan jumlah pengendalian bahan mentah manual dan memberikan kelebihan seperti berikut:
■ Kurangkan masa dan usaha yang diperlukan oleh pengendali mesin
■ Sokong batang simpanan untuk mengurangkan getaran yang boleh mempengaruhi ketepatan secara negatif
■ Biarkan alat mesin beroperasi pada kelajuan gelendong optimum
■ Meminimumkan masa pertukaran
■ Mengurangkan sisa bahan
Jenis pelarik CNC
Terdapat sebilangan besar jenis mesin bubut, tetapi yang paling biasa adalah mesin bubut CNC 2 paksi dan mesin bubut automatik gaya China.
Sebilangan besar mesin pelarik CNC China menggunakan satu atau dua gelendong utama ditambah satu atau dua gelendong belakang (atau sekunder), dengan pemindahan putar bertanggungjawab untuk bekas. Gelendong utama melakukan operasi pemesinan utama, dengan bantuan bushing pemandu.
Selain itu, beberapa mesin pelarik gaya China dilengkapi dengan kepala alat kedua yang beroperasi sebagai kilang CNC.
Dengan mesin bubut automatik gaya China, bahan stok dimasukkan melalui gelendong kepala gelongsor ke bushing pemandu. Ini membolehkan alat memotong bahan lebih dekat ke titik di mana bahan itu disokong, menjadikan mesin China sangat bermanfaat untuk bahagian yang panjang dan langsing dan untuk pemeliharaan mikro.
Pusat putar CNC pelbagai paksi dan mesin pelarik gaya China dapat melakukan operasi pemesinan berganda menggunakan mesin tunggal. Ini menjadikan mereka pilihan yang jimat untuk geometri kompleks yang memerlukan banyak mesin atau perubahan alat menggunakan peralatan seperti kilang CNC tradisional.