Mitä on CNC-jyrsintä?

Mikä on CNC-jyrsintä?

CNC-jyrsintä, koko nimi on Computer Numerical Control Milling, on koneistusprosessi, jossa käytetään tietokoneohjattuja ja pyöriviä monipisteleikkaustyökaluja materiaalin asteittaiseen poistamiseen työkappaleesta ja räätälöidyn osan tai tuotteen valmistamiseksi. Prosessi soveltuu erilaisten materiaalien, kuten metallin, muovin, puun, työstämiseen sekä erilaisten räätälöityjen osien ja tuotteiden valmistukseen.
Tarkkojen CNC-työstöpalveluiden alta on saatavilla useita ominaisuuksia, mukaan lukien mekaaninen, kemiallinen, sähköinen ja lämpötyöstö. CNC-jyrsintä on mekaaninen prosessi, joka sisältää porauksen, sorvauksen ja erilaisia ​​muita työstöprosesseja, mikä tarkoittaa, että materiaali poistetaan työkappaleesta mekaanisin keinoin, kuten jyrsinkoneen leikkaustyökalun vaikutuksesta.
Tämä artikkeli keskittyy CNC-jyrsintäprosessiin, hahmottelee prosessin perusteet sekä CNC-jyrsinkoneen komponentit ja työkalut. Lisäksi tässä artikkelissa tarkastellaan erilaisia ​​jyrsintätoimintoja ja tarjotaan vaihtoehtoja CNC-jyrsintäprosessille.

Millingin määritelmä

Mitä on jyrsintä? Tämä on eräänlainen koneistus, jossa työkappaleen muotoiluun käytetään työkalua pöydälle, joka on yleensä liikuteltava, vaikka joissakin jyrsinkoneissa on myös liikkuvia työkaluja. Jyrsintä oli alun perin työntekijöiden suorittamaa manuaalista toimintoa, mutta nykyään suurin osa jyrsimisestä tehdään CNC-jyrsinkoneilla, jotka käyttävät tietokoneita valvomaan jyrsintäprosessia. CNC-jyrsintä voi parantaa tarkkuutta, tarkkuutta ja tuottavuutta, mutta on tilanteita, joissa manuaalinen jyrsintä voi olla hyödyllistä. Manuaalinen jyrsintä vaatii paljon teknisiä taitoja ja kokemusta, mikä lyhentää läpimenoaikaa. Sen lisäetuna on myös se, että manuaaliset jyrsimet ovat halvempia ja käyttäjien ei tarvitse huolehtia koneen ohjelmoinnista.

Yleiskatsaus CNC-jyrsimiseen

Kuten useimmat perinteiset mekaaniset CNC-työstöprosessit, CNC-jyrsintäprosessit käyttävät tietokoneohjauksia aihioita leikkaavien ja muodostavien työstökoneiden ohjaamiseen ja käsittelemiseen. Lisäksi prosessi noudattaa samoja perustuotantovaiheita kuin kaikki CNC-työstöprosessit, mukaan lukien:

• Suunnittele CAD-malleja
• Muunna CAD-malleja CNC-ohjelmiksi
• CNC-jyrsinkoneen asennus
• Suorita jyrsintä

Mikä on CNC-jyrsintä?

- CNC-jyrsintä prosessi alkaa 2D- tai 3D-CAD-osasuunnittelun luomisella. Koko malli viedään sitten CNC-yhteensopivaan tiedostomuotoon ja muunnetaan CAM-ohjelmistolla CNC-koneohjelmaksi, joka sanelee koneen liikkeen ja työkalun liikkeen työkappaleen poikki. Ennen kuin käyttäjä suorittaa CNC-ohjelman, hän valmistelee CNC-jyrsinkoneen kiinnittämällä työkappaleen työstökoneen työpintaan (eli pöytään) tai työkappaleen pidikkeeseen (esim. ruuvipuristimeen) ja asentamalla jyrsinkoneen koneeseen. työkalun kara. CNC-jyrsintäprosessissa käytetään tehokkaita vaaka- tai pystysuuntaisia ​​CNC-jyrsimiä – jyrsintäsovelluksen spesifikaatioista ja vaatimuksista riippuen – sekä pyöriviä monipiste- (eli monihampaisia) leikkaustyökaluja, kuten jyrsimiä ja poraa. Kun kone on valmis, käyttäjä käynnistää koneen rajapinnan kautta ohjelman, joka kehottaa konetta suorittamaan jyrsintätoimenpiteen.

Kun CNC-jyrsintäprosessi on aloitettu, työstökone alkaa pyörittää leikkuutyökalua jopa useiden tuhansien kierrosten minuutissa. Riippuen käytetyn jyrsinkoneen tyypistä ja jyrsintäsovelluksen vaatimuksista, kun työkalu uppoaa työkappaleeseen, kone tekee jonkin seuraavista tehdäkseen tarvittavat leikkaukset työkappaleeseen:

1. Syötä työkappale hitaasti kiinteään pyörivään työkaluun
2. Työkalun siirtäminen paikallaan olevalla työkappaleella
3. Työkalun ja työkappaleen suhteellinen liike

Toisin kuin manuaalisessa jyrsintäprosessissa, CNC-jyrsinnässä työstökone yleensä syöttää liikkuvaa työkappaletta leikkaustyökalun pyörimisen avulla leikkaustyökalun pyörimisen sijaan. Jyrsintäoperaatioita, jotka noudattavat tätä sopimusta, kutsutaan nousujyrsintäoperaatioiksi, kun taas päinvastaista toimintaa kutsutaan tavanomaiseksi jyrsintäoperaatioksi.
Yleensä jyrsintä soveltuu parhaiten työstetyn työkappaleen lisä- tai viimeistelyprosessiksi osien ominaisuuksien, kuten reikien, urien ja kierteiden, määrittelyyn tai kappaleominaisuuksien tuottamiseen. Prosessia voidaan kuitenkin käyttää myös raaka-aineen muotoiluun alusta loppuun. Molemmissa tapauksissa jyrsintäprosessi poistaa materiaalia asteittain halutun muodon ja osamuodon luomiseksi. Ensin työkalu leikkaa pieniä paloja tai lastuja työkappaleesta likimääräisen muodon luomiseksi. Tämän jälkeen työkappale jyrsitään suuremmalla aikataululla ja suuremmalla tarkkuudella viimeistelemään kappaleen tarkat ominaisuudet ja tekniset tiedot. Usein valmis osa on työstettävä useita kertoja halutun tarkkuuden ja toleranssien saavuttamiseksi. Monimutkaisemman geometrian omaaville osille, kun jyrsintä on valmis ja osa on valmistettu mittatilaustyönä suunniteltujen vaatimusten mukaisesti, jyrsitty osa siirtyy tuotannon viimeistely- ja jälkikäsittelyvaiheeseen.
CNC-jyrsintätoiminto

CNC-jyrsintä on työstöprosessi, joka soveltuu erittäin tarkkojen ja erittäin toleranssien osien tuottamiseen prototyyppi-, kerta- ja pienissä ja keskisuurissa tuotantosarjoissa. Vaikka osat valmistetaan yleensä toleransseihin, jotka vaihtelevat +/- 2 filamentista +/- 10 filamenttiin, jotkut jyrsinkoneet voivat saavuttaa jopa +/- 1 filamentin toleransseja tai jopa suurempia. Jyrsintäprosessin monipuolisuus mahdollistaa sen käytön useilla eri aloilla ja erilaisissa osien ominaisuuksissa ja malleissa, mukaan lukien urat, viisteet, kierteet ja taskut. Yleisimmät CNC-jyrsintätoimenpiteet ovat:

• Jyrsintä
• Tasojyrsintä
• Kulmajyrsintä
• Muotojyrsintä

kasvojyrsintä

Tasojyrsintä, jossa leikkaustyökalun pyörimisakseli on kohtisuorassa työkappaleen pintaan nähden. Tässä menetelmässä käytetään tasojyrsintä, jossa on hampaat sekä kehällä että työkalun pinnalla, jossa kehähampaita käytetään ensisijaisesti leikkaamiseen ja pintahampaita käytetään viimeistelytöihin. Tyypillisesti tasojyrsintää käytetään tasaisten pintojen ja ääriviivojen luomiseen valmiille kappaleelle, ja sillä voidaan tuottaa laadukkaampi viimeistely kuin muilla jyrsintäprosesseilla. Sekä pysty- että vaakajyrsinkoneet tukevat tätä prosessia.
Tasojyrsintätyyppejä ovat päätyjyrsimet ja sivujyrsimet, joissa käytetään vastaavasti päätyjyrsimiä ja sivujyrsimiä.

Tasojyrsintä

Tasojyrsintä, joka tunnetaan myös nimellä tasojyrsintä tai laatan jyrsintä, jossa leikkaustyökalun pyörimisakseli on samansuuntainen työkappaleen pinnan kanssa. Prosessi käyttää tavallisia jyrsinhampaita leikkausoperaatioiden suorittamiseen reunalla. Jyrsintäsovelluksen spesifikaatioista, kuten leikkaussyvyydestä ja työkappaleen koosta riippuen, on saatavana kapeat ja leveät jyrsimet. Kapeat veitset mahdollistavat syvemmät leikkaukset, kun taas leveillä veitsillä voidaan leikata suurempia pinta-aloja. Jos tasojyrsintäsovellus vaatii suuren materiaalimäärän poistamista työkappaleesta, käyttäjä aloittaa käyttämällä karkeahampaista leikkuria, hitaita leikkausnopeuksia ja suuria syöttönopeuksia tuottaakseen likimääräisen mittatilaustyönä suunnitellun osan geometrian. Tämän jälkeen käyttäjät ottavat käyttöön hienohampaisemmat leikkurit, nopeammat leikkausnopeudet ja hitaammat syöttönopeudet valmiin osan yksityiskohtien tuottamiseksi.

Kulmajyrsintä

Kulmajyrsinnässä leikkaustyökalun pyörimisakseli on kulmassa työkappaleen pintaan nähden. Prosessissa käytetään yksikulmaisia ​​jyrsimiä (kulmitettuja työstettävän rakenteen mukaan) kulmapiirteiden, kuten viisteiden, sahalaitojen ja urien, luomiseen. Kulmajyrsinnässä yleinen käyttökohde on lohenpyrstöjen valmistus, joissa käytetään 45°, 50°, 55° tai 60° lohenpyrstöjyrsimiä lohenpyrstön rakenteesta riippuen.

Muotojyrsintä

Profiilin jyrsintä tarkoittaa jyrsintäoperaatioita, joissa on epäsäännöllisiä pintoja, muotoja ja profiileja, kuten osia, joissa on kaarevat ja tasaiset pinnat tai täysin kaarevat pinnat. Prosessissa käytetään tiettyihin sovelluksiin suunniteltuja profiili- tai perholeikkureita, kuten kuperia, koveraa ja kulmafileleikkuria. Joitakin yleisiä muotojyrsinnän sovelluksia ovat puolipallon ja puoliympyrän muotoisten onteloiden, helmien ja profiilien sekä monimutkaisten mallien ja monimutkaisten osien tuotanto yhdestä koneesta.

Muut jyrsintätoimenpiteet

Edellä mainittujen toimintojen lisäksi jyrsinkoneilla voidaan suorittaa muitakin erityisiä jyrsintä- ja koneistustoimenpiteitä. Esimerkkejä muun tyyppisistä jyrsintäoperaatioista ovat:

Vaihe jyrsintä: Vaihejyrsintä tarkoittaa jyrsintäoperaatiota, jossa työstökone työstää kahta tai useampaa yhdensuuntaista työkappaleen pintaa yhdellä leikkauksella. Prosessissa käytetään kahta terää samalla koneen karalla, jotka on järjestetty siten, että jyrsimet ovat työkappaleen molemmilla puolilla ja voivat jyrsiä molempia puolia samanaikaisesti

Yhdistetty jyrsintä: Mitä on yhdistetty jyrsintä? Yhdistetty jyrsintä on jyrsintä, joka suoritetaan kahdella tai useammalla työkalulla (yleensä erikokoisilla, -muotoisilla tai -leveyksillä) samassa koneen karassa. Jokainen leikkuri voi suorittaa saman leikkausoperaation samanaikaisesti tai eri leikkausoperaatioita samanaikaisesti, mikä mahdollistaa monimutkaisempien osien valmistuksen lyhyemmässä tuotantoajassa.

Ääriviivajyrsintä: Muotojyrsinnässä työstökone luo leikkausradan työkappaleeseen pystysuoraa tai kaltevaa pintaa pitkin. Prosessissa käytetään profiilijyrsintälaitteita ja leikkaustyökaluja, jotka voivat olla yhdensuuntaisia ​​tai kohtisuorassa työkappaleen pintaan nähden.

Vaihteen leikkaus: Hammasleikkaus on jyrsintä, jossa hammaspyörän hampaiden luomiseen käytetään evoluutioterää. Nämä jyrsimet ovat profiilijyrsimiä, ja niitä on saatavana eri muotoisina ja erikokoisina tietyn hammaspyörämallin edellyttämän hampaiden lukumäärän mukaan. Tässä prosessissa voidaan käyttää myös erikoissorvaustyökaluja hammaspyörän hampaiden valmistukseen.

Muut koneistusprosessit: Koska jyrsinkoneet tukevat muiden työstökoneiden kuin jyrsintätyökalujen käyttöä, niitä voidaan käyttää muihin työstöprosesseihin kuin jyrsintään, kuten poraukseen, poraukseen, kalvaukseen ja kierteitykseen.
Kuten useimmat CNC-työstöprosessit, CNC-jyrsintäprosessi käyttää CAD-ohjelmistoa alkuperäisen osan suunnittelun luomiseen ja CAM-ohjelmistoa CNC-ohjelman luomiseen, joka tarjoaa koneistusohjeet osan valmistamiseksi. CNC-ohjelma ladataan sitten valittuun CNC-koneeseen jyrsintäprosessin aloittamiseksi ja suorittamiseksi.

Jyrsinkoneen varotoimet

Yleensä jyrsinkoneet jaetaan vaaka- ja pystysuuntaisiin konekokoonpanoihin, ja ne erotetaan liikeakselien lukumäärän mukaan.

Pystyjyrsinkoneessa koneen kara on pystysuorassa asennossa, kun taas vaakasuorassa asennossa jyrsinkoneen kara on asetettu vaakasuoraan. Vaakasuuntaisissa koneissa on myös karat jyrsinnässä lisätuen ja vakauden takaamiseksi sekä kyky tukea monenlaisia ​​leikkaustyökaluja, kuten pyörä- ja konttijyrsintää.

Sekä pysty- että vaakajyrsinkoneiden ohjaus riippuu käytetystä konetyypistä. Jotkut koneet voivat esimerkiksi nostaa ja laskea karaa ja siirtää pöytää sivusuunnassa, kun taas toisissa koneissa on kiinteä kara ja pöytä, jotka voivat liikkua vaaka-, pysty- ja pyörimissuuntaan. Pysty- ja vaakajyrsimiä valitessaan valmistajien ja liikkeiden tulee ottaa huomioon jyrsintäsovelluksen vaatimukset, kuten jyrsittävien pintojen määrä sekä kappaleen koko ja muoto. Esimerkiksi raskaat työkappaleet sopivat paremmin vaakasuoraan jyrsintään, kun taas upotussovellukset sopivat paremmin pystyjyrsintään. Saatavilla on myös apulaitteita, joilla pysty- tai vaakasuuntaisia ​​koneita voidaan asentaa jälkikäteen päinvastaisen prosessin tukemiseksi.

Useimmat CNC-jyrsimet voivat käyttää 3–5-akselia – tyypillisesti suorituskykyä pitkin XYZ-akselia ja (jos mahdollista) pyörimisakselin ympäri. X- ja Y-akseli edustavat vaakasuuntaista liikettä (liikkuminen vasemmalle ja oikealle sekä edestakaisin tasossa), kun taas Z-akseli edustaa pystysuuntaista liikettä (liikkuminen ylös ja alas) ja W edustaa vaakasuuntaista liikettä. – Akseli edustaa diagonaalista liikettä pystytasossa. Perus-CNC-jyrsinkoneissa vaakasuuntainen liike on mahdollista kahdella akselilla (XY), kun taas uudemmat mallit mahdollistavat lisäliikeakselin, kuten 3-, 4- ja 5-akseliset CNC-koneet. Alla on yleiskatsaus joihinkin jyrsinkoneiden ominaisuuksiin, jotka on luokiteltu liikeakselien lukumäärän mukaan.

3 akseli

• Pystyy vastaamaan useimpiin koneistustarpeisiin
• Koneen asennus on yksinkertaista.
• Tarvitaan vain yksi työasema
• Operaattoreille korkeammat tietovaatimukset
• huonompi tehokkuus ja laatu

4 akseli

• Paremmat ominaisuudet kuin 3-akseliset koneet
• Korkeampi tarkkuus ja tarkkuus kuin 3-akseliset koneet
• Koneen asennus on monimutkaisempaa kuin 3-akseliset koneet
• Kalliimpi kuin kolmiakselinen kone

5 akseli

• Voidaan konfiguroida usealla akselilla (esim. 4+1, 3+2 tai 5)
• voimakkaampi
• Konfiguraatiosta riippuen nopeampia näppäimiä on helpompi käyttää kuin kolmi- ja neliakselisia koneita
• Korkeampi laatu ja tarkkuus
• Konfiguroinnista riippuen se toimii hitaammin kuin 3-akselinen ja 4-akselinen koneistus
• Kalliimpia kuin 3- ja 4-akseliset koneet

Käytetyn jyrsinkoneen tyypistä riippuen kone, konepöytä tai molemmat komponentit voivat olla dynaamisia. Tyypillisesti dynaamiset taulukot liikkuvat XY-akselia pitkin, mutta ne voivat myös liikkua ylös ja alas säätääkseen leikkaussyvyyttä ja pyörimällä pysty- tai vaaka-akselia pitkin leikkauksen laajentamiseksi. Dynaamisia työkaluja vaativissa jyrsintäsovelluksissa työstökone liikkuu sen luontaisen pyörivän liikkeen lisäksi pystysuunnassa useita akseleita pitkin, jolloin työkalun ympärysmitta (eikä vain sen kärki) voi leikata työkappaleeseen. Suuremman vapausasteen omaavat CNC-jyrsinkoneet mahdollistavat valmistettujen jyrsittyjen osien monipuolisuuden ja monimutkaisuuden.

Jyrsinkoneen tyyppi

Useita erityyppisiä jyrsinkoneita on saatavana erilaisiin työstösovelluksiin. Sen lisäksi, että jyrsinkoneet luokitellaan pelkästään koneen konfiguraation tai liikeakselien lukumäärän perusteella, ne voidaan luokitella myös niiden erityisominaisuuksien mukaan. Jotkut yleisimmistä jyrsinkoneiden tyypeistä ovat:

• polvityyppi
• Ram tyyppi
• Sänkytyyppi (tai valmistustyyppi)
• Höylä

Polvityyppi: Polvityyppisissä jyrsinkoneissa on kiinteä kara ja pystysuunnassa säädettävä pöytä, joka lepää polven tukeman satulan päällä. Koneen asennosta riippuen polvi voidaan laskea ja nostaa pylvään päällä. Joitakin esimerkkejä polvimyllyistä ovat lattialla seisovat ja pöydällä olevat vaakasuuntaiset myllyt.

Mäntätyyppi: Puskurityyppisissä jyrsinkoneissa on kara, joka on kiinnitetty pylvääseen, mikä mahdollistaa koneen liikkumisen XY-akselia pitkin liikkuvalla kotelolla (eli RAM:lla). Kaksi yleisintä pystyjyrsinkonetyyppiä ovat lattialla seisovat yleiskäyttöiset vaakasuuntaiset ja pyörivät jyrsinkoneet.

Petityyppi: Petityyppisessä jyrsinkoneessa käytetään suoraan koneeseen kiinnitettyä pöytää, joka estää työkappaleen liikkumisen Y- ja Z-akselia pitkin. Työkappale sijaitsee leikkuutyökalun alla, joka koneesta riippuen voi liikkua XYZ-akselia pitkin. Jotkut saatavilla olevista sänkytyyppisistä jyrsinkoneista sisältävät yksipuolisia, kaksipuolisia ja kolmipuolisia jyrsimiä. Yksipuoliset koneet käyttävät yhtä karaa, joka liikkuu X- tai Y-akselia pitkin, kun taas kaksipuoliset koneet käyttävät kahta karaa, kun taas kolmipuoliset koneet käyttävät kolmea karaa (kaksi vaaka- ja yksi pystysuora) koneistukseen XY- ja XYZ-akselia pitkin, vastaavasti.

Höylät: Höylät ovat samanlaisia ​​kuin alustajyrsimet, koska niissä on Y- ja Z-akselia pitkin kiinnitetty pöytä ja kara, joka voi liikkua XYZ-akselia pitkin. Höylät voivat kuitenkin tukea samanaikaisesti useita koneita (yleensä jopa neljää), mikä lyhentää monimutkaisten osien läpimenoaikoja.

Joitakin saatavilla olevia erikoisjyrsimiä ovat pyörivä pöytä, rumpu ja planeettajyrsinkoneet. Pyöriväpöytäjyrsinkoneissa on pyöreä pöytä, joka pyörii pystyakselin ympäri ja jossa käytetään eri korkeuksilla olevia koneita rouhintaan ja viimeistelyyn. Rumpujyrsinkone on samanlainen kuin pyörivä pöytäkone, paitsi että pöytää kutsutaan "rummuksi" ja se pyörii vaaka-akselin ympäri. Planeettakoneessa pöytä on kiinteä ja työkappale on lieriömäinen. Pyörivä kone liikkuu työkappaleen pinnalla leikkaaen sekä sisäisiä että ulkoisia piirteitä, kuten kierteitä.

Jalostusmateriaalit

CNC-jyrsintäprosessia käytetään parhaiten toissijaisena työstöprosessina räätälöityjen osien viimeistelyominaisuuksien tarjoamiseksi, mutta sitä voidaan käyttää myös räätälöityjen ja erikoisosien valmistukseen alusta loppuun. CNC-jyrsintätekniikka mahdollistaa osien koneistuksen useista eri materiaaleista, mukaan lukien:

• Metallit (mukaan lukien seokset, erikoismetallit, raskasmetallit jne.)
• Muovit (mukaan lukien kertamuovit ja kestomuovit)
• elastomeeri
• komposiittimateriaalista
• puu

Kuten kaikissa koneistusprosesseissa, jyrsintäsovelluksiin materiaalia valittaessa on otettava huomioon useita tekijöitä, kuten materiaalin ominaisuudet (eli kovuus, veto- ja leikkauslujuus sekä kemikaalien ja korkeiden lämpötilojen kestävyys) ja materiaalin kustannustehokkuus. käsittely materiaalia. Nämä kriteerit määrittävät vastaavasti materiaalin soveltuvuuden jauhatusprosessiin ja jauhatussovelluksen budjettirajoitteet. Valittu materiaali määrää käytetyn konetyypin ja sen rakenteen sekä optimaaliset koneen asetukset, mukaan lukien leikkausnopeus, syöttönopeus ja leikkaussyvyys.

Joten mitä on CNC-jyrsintä?

CNC-jyrsintä on koneistusprosessi, joka soveltuu erilaisten materiaalien työstämiseen ja erilaisten räätälöityjen osien valmistukseen. Vaikka tällä prosessilla voi olla etuja muihin koneistusprosesseihin verrattuna, se ei välttämättä sovellu kaikkiin valmistussovelluksiin, ja muut prosessit voivat osoittautua sopivammiksi ja kustannustehokkaammiksi.

Joitakin muita tavanomaisempia työstöprosesseja ovat poraus ja sorvaus. Kuten jyrsinnässä, poraus tehdään yleensä monipistetyökalulla (eli poralla), kun taas sorvaus tehdään yksipistetyökalulla. Pyöriessään työkappale voi kuitenkin liikkua ja pyöriä kuten jotkin jyrsintäsovellukset, kun taas porauksen aikana työkappale on paikallaan koko porausprosessin ajan.

Joitakin epätavanomaisia ​​työstöprosesseja (eli ilman työstökoneita, mutta silti mekaanisilla materiaalinpoistoprosesseilla) ovat ultraäänityöstö, vesisuihkuleikkaus ja hiontasuihkukoneistus. Epätavanomaiset, ei-työstöprosessit (eli kemialliset, sähköiset ja lämpötyöstöprosessit) tarjoavat muita vaihtoehtoja materiaalin poistamiseen työkappaleista, joissa ei käytetä työstökoneita tai mekaanisia materiaalinpoistoprosesseja, mukaan lukien kemiallinen jyrsintä, sähkökemiallinen purseenpoisto, laserleikkaus ja plasmakaarileikkaus . Nämä epätavanomaiset työstömenetelmät tukevat monimutkaisempien, vaativampien ja erikoistuneiden osien tuotantoa, jotka eivät usein ole mahdollisia perinteisellä koneistuksella.