Ang Precision Machining ay isang proseso upang alisin ang materyal mula sa isang workpiece habang hawak ang malapit na tolerance finish.Ang precision machine ay may maraming uri, kabilang ang milling, turning at electrical discharge machining.Ang isang precision machine ngayon ay karaniwang kinokontrol gamit ang Computer Numerical Controls (CNC).
Halos lahat ng produktong metal ay gumagamit ng precision machining, gaya ng maraming iba pang materyales gaya ng plastic at kahoy.Ang mga makinang ito ay pinatatakbo ng mga dalubhasa at sinanay na mga machinist.Upang magawa ng cutting tool ang trabaho nito, dapat itong ilipat sa mga direksyon na tinukoy upang gawin ang tamang hiwa.Ang pangunahing paggalaw na ito ay tinatawag na "bilis ng pagputol."Ang workpiece ay maaari ding ilipat, na kilala bilang pangalawang paggalaw ng "feed."Magkasama, ang mga galaw na ito at ang talas ng cutting tool ay nagpapahintulot sa precision machine na gumana.
Ang de-kalidad na precision machining ay nangangailangan ng kakayahang sumunod sa mga partikular na blueprint na ginawa ng CAD (computer aided design) o CAM (computer aided manufacturing) na mga programa tulad ng AutoCAD at TurboCAD.Ang software ay maaaring makatulong sa paggawa ng kumplikado, 3-dimensional na mga diagram o mga balangkas na kailangan upang gumawa ng isang tool, makina o bagay.Ang mga blueprint na ito ay dapat na sundin nang may mahusay na detalye upang matiyak na napapanatili ng isang produkto ang integridad nito.Habang ang karamihan sa mga kumpanya ng precision machining ay gumagana sa ilang anyo ng mga programang CAD/CAM, madalas pa rin silang gumagana sa mga sketch na iginuhit ng kamay sa mga unang yugto ng isang disenyo.
Ang precision machining ay ginagamit sa isang bilang ng mga materyales kabilang ang bakal, tanso, grapayt, salamin at plastik upang pangalanan ang ilan.Depende sa laki ng proyekto at mga materyales na gagamitin, iba't ibang precision machining tool ang gagamitin.Maaaring gamitin ang anumang kumbinasyon ng mga lathe, milling machine, drill press, saws at grinder, at maging ang high-speed robotics.Ang industriya ng aerospace ay maaaring gumamit ng high velocity machining, habang ang isang woodwork tool-making industry ay maaaring gumamit ng photo-chemical etching at mga proseso ng paggiling.Ang paglabas ng isang run, o isang partikular na dami ng anumang partikular na item, ay maaaring maging libo-libo, o iilan lamang.Ang precision machining ay madalas na nangangailangan ng programming ng mga CNC device na nangangahulugan na ang mga ito ay kinokontrol ng computer ayon sa numero.Ang CNC device ay nagbibigay-daan para sa mga eksaktong sukat na sundan sa buong pagpapatakbo ng isang produkto.
Ang paggiling ay ang proseso ng machining ng paggamit ng mga rotary cutter upang alisin ang materyal mula sa isang workpiece sa pamamagitan ng pagsulong (o pagpapakain) ng cutter sa workpiece sa isang tiyak na direksyon.Ang pamutol ay maaari ding hawakan sa isang anggulo na may kaugnayan sa axis ng tool.Sinasaklaw ng paggiling ang isang malawak na iba't ibang mga operasyon at makina, sa mga kaliskis mula sa maliliit na indibidwal na bahagi hanggang sa malalaki, mabigat na gawaing pagpapatakbo ng gang milling.Ito ay isa sa mga pinakakaraniwang ginagamit na proseso para sa pagmachining ng mga custom na bahagi sa mga tiyak na pagpapaubaya.
Maaaring gawin ang paggiling gamit ang malawak na hanay ng mga kagamitan sa makina.Ang orihinal na klase ng mga kagamitan sa makina para sa paggiling ay ang milling machine (madalas na tinatawag na mill).Matapos ang pagdating ng computer numerical control (CNC), ang mga milling machine ay nagbago sa mga machining center: mga milling machine na dinagdagan ng mga awtomatikong tool changer, tool magazine o carousels, CNC capability, coolant system, at enclosures.Ang mga milling center ay karaniwang inuri bilang vertical machining centers (VMCs) o horizontal machining centers (HMCs).
Ang pagsasama ng milling sa mga lumiliko na kapaligiran, at kabaliktaran, ay nagsimula sa live na tooling para sa mga lathe at ang paminsan-minsang paggamit ng mga mill para sa mga operasyon ng pagliko.Ito ay humantong sa isang bagong klase ng mga kagamitan sa makina, mga multitasking machine (MTM), na ginawa para mapadali ang paggiling at pag-ikot sa loob ng parehong sobre ng trabaho.
Para sa mga design engineer, R&D team, at manufacturer na umaasa sa part sourcing, ang precision CNC machining ay nagbibigay-daan para sa paglikha ng mga kumplikadong bahagi nang walang karagdagang pagproseso.Sa katunayan, ang precision CNC machining ay kadalasang ginagawang posible para sa mga natapos na bahagi na gawin sa isang makina.
Ang proseso ng machining ay nag-aalis ng materyal at gumagamit ng malawak na hanay ng mga tool sa paggupit upang lumikha ng pangwakas, at kadalasang napakasalimuot, na disenyo ng isang bahagi.Ang antas ng katumpakan ay pinahusay sa pamamagitan ng paggamit ng computer numerical control (CNC), na ginagamit upang i-automate ang kontrol ng mga tool sa machining.
Ang papel ng "CNC" sa precision machining
Gamit ang naka-code na mga tagubilin sa programming, ang precision CNC machining ay nagbibigay-daan sa isang workpiece na gupitin at hubugin sa mga detalye nang walang manu-manong interbensyon ng isang machine operator.
Ang pagkuha ng isang computer aided design (CAD) na modelo na ibinigay ng isang customer, ang isang dalubhasang machinist ay gumagamit ng computer aided manufacturing software (CAM) upang lumikha ng mga tagubilin para sa pagmachining ng bahagi.Batay sa modelong CAD, tinutukoy ng software kung anong mga path ng tool ang kailangan at bumubuo ng programming code na nagsasabi sa makina:
■ Ano ang mga tamang RPM at rate ng feed
■ Kailan at saan ililipat ang tool at/o workpiece
■ Gaano kalalim ang pagputol
■ Kailan maglalagay ng coolant
■ Anumang iba pang mga kadahilanan na nauugnay sa bilis, rate ng feed, at koordinasyon
Pagkatapos ay ginagamit ng isang CNC controller ang programming code upang kontrolin, i-automate, at subaybayan ang mga paggalaw ng makina.
Ngayon, ang CNC ay isang built-in na tampok ng isang malawak na hanay ng mga kagamitan, mula sa lathes, mill, at routers hanggang sa wire EDM (electrical discharge machining), laser, at plasma cutting machine.Bilang karagdagan sa pag-automate ng proseso ng machining at pagpapahusay ng katumpakan, inaalis ng CNC ang mga manu-manong gawain at pinapalaya ang mga machinist na pangasiwaan ang maraming makina na tumatakbo nang sabay.
Bilang karagdagan, kapag ang isang tool path ay na-disenyo at ang isang makina ay na-program, maaari itong magpatakbo ng isang bahagi anumang bilang ng mga beses.Nagbibigay ito ng mataas na antas ng katumpakan at pag-uulit, na kung saan ay ginagawang lubos na epektibo at nasusukat ang proseso.
Mga materyales na ginawang makina
Ang ilang mga metal na karaniwang ginagawa ay ang aluminyo, tanso, tanso, tanso, bakal, titanium, at sink.Bilang karagdagan, ang kahoy, foam, fiberglass, at mga plastik tulad ng polypropylene ay maaari ding makina.
Sa katunayan, halos anumang materyal ang maaaring gamitin nang may tumpak na CNC machining — siyempre, depende sa aplikasyon at mga kinakailangan nito.
Ang ilang mga pakinabang ng precision CNC machining
Para sa marami sa mga maliliit na bahagi at mga bahagi na ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga gawang produkto, ang precision CNC machining ay madalas na ang paraan ng paggawa ng pagpili.
Tulad ng totoo sa halos lahat ng mga pamamaraan ng pagputol at pagmachining, iba't ibang mga materyales ang kumikilos nang iba, at ang laki at hugis ng isang bahagi ay mayroon ding malaking epekto sa proseso.Gayunpaman, sa pangkalahatan ang proseso ng precision CNC machining ay nag-aalok ng mga pakinabang sa iba pang mga pamamaraan ng machining.
Iyon ay dahil ang CNC machining ay may kakayahang maghatid ng:
■ Isang mataas na antas ng pagiging kumplikado ng bahagi
■ Mahigpit na pagpapaubaya, karaniwang mula ±0.0002" (±0.00508 mm) hanggang ±0.0005" (±0.0127 mm)
■ Pambihirang makinis na mga pagtatapos sa ibabaw, kabilang ang mga pasadyang pagtatapos
■ Repeatability, kahit na sa mataas na volume
Habang ang isang bihasang machinist ay maaaring gumamit ng manu-manong lathe upang makagawa ng isang de-kalidad na bahagi sa dami ng 10 o 100, ano ang mangyayari kapag kailangan mo ng 1,000 na bahagi?10,000 bahagi?100,000 o isang milyong bahagi?
Sa precision CNC machining, maaari mong makuha ang scalability at bilis na kailangan para sa ganitong uri ng high-volume production.Bilang karagdagan, ang mataas na repeatability ng precision CNC machining ay nagbibigay sa iyo ng mga bahagi na pareho mula simula hanggang matapos, gaano man karaming bahagi ang iyong ginagawa.
Mayroong ilang napaka-espesyal na paraan ng CNC machining, kabilang ang wire EDM (electrical discharge machining), additive machining, at 3D laser printing.Halimbawa, ang wire EDM ay gumagamit ng mga conductive na materyales — karaniwang mga metal -— at mga discharge na elektrikal upang sirain ang isang workpiece sa mga masalimuot na hugis.
Gayunpaman, dito tayo magtutuon sa mga proseso ng paggiling at pagliko — dalawang subtractive na pamamaraan na malawak na magagamit at madalas na ginagamit para sa precision CNC machining.
Paggiling kumpara sa pagliko
Ang paggiling ay isang proseso ng machining na gumagamit ng umiikot, cylindrical na cutting tool upang alisin ang materyal at lumikha ng mga hugis.Ang mga kagamitan sa paggiling, na kilala bilang isang gilingan o isang sentro ng machining, ay nagagawa ang isang uniberso ng mga kumplikadong bahagi ng geometries sa ilan sa mga pinakamalaking bagay na machined metal.
Ang isang mahalagang katangian ng paggiling ay ang workpiece ay nananatiling nakatigil habang umiikot ang cutting tool.Sa madaling salita, sa isang gilingan, ang umiikot na tool sa pagputol ay gumagalaw sa paligid ng workpiece, na nananatiling naayos sa lugar sa isang kama.
Ang pagpihit ay ang proseso ng pagputol o paghubog ng isang workpiece sa kagamitan na tinatawag na lathe.Karaniwan, ang lathe ay umiikot sa workpiece sa isang patayo o pahalang na axis habang ang isang nakapirming tool sa paggupit (na maaaring umiikot o hindi) ay gumagalaw kasama ang naka-program na axis.
Ang tool ay hindi maaaring pisikal na lumibot sa bahagi.Ang materyal ay umiikot, na nagpapahintulot sa tool na gawin ang mga naka-program na operasyon.(May isang subset ng mga lathe kung saan umiikot ang mga tool sa paligid ng isang spool-fed wire, gayunpaman, hindi iyon saklaw dito.)
Sa pagliko, hindi tulad ng paggiling, ang workpiece ay umiikot.Ang bahagi ng stock ay lumiliko sa spindle ng lathe at ang cutting tool ay dinadala sa contact sa workpiece.
Manu-mano kumpara sa CNC machining
Bagama't parehong available ang mga mill at lathe sa mga manu-manong modelo, ang mga CNC machine ay mas angkop para sa mga layunin ng paggawa ng maliliit na bahagi — nag-aalok ng scalability at repeatability para sa mga application na nangangailangan ng mataas na volume ng produksyon ng mga masikip na bahagi ng pagpapaubaya.
Bilang karagdagan sa pag-aalok ng mga simpleng 2-axis machine kung saan gumagalaw ang tool sa X at Z axes, ang precision CNC equipment ay kinabibilangan ng mga multi-axis na modelo kung saan ang workpiece ay maaari ding gumalaw.Ito ay kaibahan sa isang lathe kung saan ang workpiece ay limitado sa pag-ikot at ang mga tool ay lilipat upang lumikha ng nais na geometry.
Ang mga multi-axis na pagsasaayos na ito ay nagbibigay-daan para sa paggawa ng mas kumplikadong mga geometries sa isang operasyon, nang hindi nangangailangan ng karagdagang trabaho ng operator ng makina.Hindi lamang nito ginagawang mas madali ang paggawa ng mga kumplikadong bahagi, ngunit binabawasan o inaalis din ang pagkakataon ng error sa operator.
Bilang karagdagan, ang paggamit ng high-pressure coolant na may precision CNC machining ay nagsisiguro na ang mga chips ay hindi nakapasok sa trabaho, kahit na gumagamit ng isang makina na may vertically oriented na spindle.
CNC mill
Ang iba't ibang milling machine ay nag-iiba sa kanilang mga laki, axis configuration, feed rate, cutting speed, direksyon ng milling feed, at iba pang mga katangian.
Gayunpaman, sa pangkalahatan, lahat ng CNC mill ay gumagamit ng umiikot na spindle upang putulin ang hindi gustong materyal.Ginagamit ang mga ito sa pagputol ng matitigas na metal tulad ng bakal at titanium ngunit maaari ding gamitin sa mga materyales tulad ng plastik at aluminyo.
Ang mga CNC mill ay binuo para sa repeatability at maaaring gamitin para sa lahat mula sa prototyping hanggang sa high volume production.Ang high-end precision CNC mill ay kadalasang ginagamit para sa mahigpit na pagpapaubaya sa trabaho tulad ng paggiling ng mga fine dies at molds.
Habang ang CNC milling ay maaaring maghatid ng mabilis na pag-ikot, ang as-milled finishing ay lumilikha ng mga bahagi na may nakikitang marka ng tool.Maaari rin itong gumawa ng mga bahagi na may ilang matutulis na gilid at burr, kaya maaaring kailanganin ang mga karagdagang proseso kung hindi katanggap-tanggap ang mga gilid at burr para sa mga feature na iyon.
Siyempre, ang mga tool sa pag-deburring na naka-program sa pagkakasunud-sunod ay magde-deburr, bagama't kadalasan ay nakakamit ang 90% ng natapos na kinakailangan sa karamihan, na nag-iiwan ng ilang mga tampok para sa panghuling pagtatapos ng kamay.
Tulad ng para sa surface finish, may mga tool na gagawa hindi lamang ng katanggap-tanggap na surface finish, kundi pati na rin ng mirror-like finish sa mga bahagi ng work product.
Mga uri ng CNC mill
Ang dalawang pangunahing uri ng milling machine ay kilala bilang vertical machining centers at horizontal machining centers, kung saan ang pangunahing pagkakaiba ay nasa orientation ng machine spindle.
Ang vertical machining center ay isang gilingan kung saan ang spindle axis ay nakahanay sa Z-axis na direksyon.Ang mga vertical machine na ito ay maaaring nahahati pa sa dalawang uri:
■Mga bed mill, kung saan ang spindle ay gumagalaw parallel sa sarili nitong axis habang ang table ay gumagalaw patayo sa axis ng spindle
■Mga turret mill, kung saan ang spindle ay nakatigil at ang mesa ay ginagalaw upang ito ay laging patayo at parallel sa axis ng spindle sa panahon ng pagputol.
Sa isang horizontal machining center, ang spindle axis ng mill ay nakahanay sa direksyon ng Y-axis.Ang pahalang na istraktura ay nangangahulugan na ang mga mill na ito ay may posibilidad na kumuha ng mas maraming espasyo sa sahig ng machine shop;sa pangkalahatan ay mas mabigat din ang mga ito at mas malakas kaysa sa mga vertical na makina.
Ang isang pahalang na gilingan ay kadalasang ginagamit kapag ang isang mas mahusay na pagtatapos sa ibabaw ay kinakailangan;iyan ay dahil ang orientation ng spindle ay nangangahulugan na ang cutting chips ay natural na nahuhulog at madaling matanggal.(Bilang karagdagang benepisyo, ang mahusay na pag-alis ng chip ay nakakatulong upang mapataas ang buhay ng tool.)
Sa pangkalahatan, mas laganap ang mga vertical machining center dahil maaari silang maging kasing lakas ng mga horizontal machining center at kayang hawakan ang napakaliit na bahagi.Bilang karagdagan, ang mga vertical center ay may mas maliit na bakas ng paa kaysa sa mga pahalang na sentro ng machining.
Multi-axis CNC mill
Available ang mga precision CNC mill center na may maraming mga palakol.Ginagamit ng 3-axis mill ang X, Y, at Z axes para sa iba't ibang uri ng trabaho.Sa pamamagitan ng 4-axis mill, ang makina ay maaaring umikot sa isang patayo at pahalang na axis at ilipat ang workpiece upang bigyang-daan ang mas tuluy-tuloy na machining.
Ang isang 5-axis mill ay may tatlong tradisyonal na axes at dalawang karagdagang rotary axes, na nagpapagana sa workpiece na paikutin habang ang spindle head ay gumagalaw sa paligid nito.Nagbibigay-daan ito sa limang gilid ng workpiece na ma-machine nang hindi inaalis ang workpiece at nire-reset ang makina.
CNC lathes
Ang lathe — tinatawag ding turning center — ay may isa o higit pang mga spindle, at X at Z axes.Ginagamit ang makina upang paikutin ang isang workpiece sa axis nito upang magsagawa ng iba't ibang mga operasyon sa paggupit at paghubog, paglalapat ng malawak na hanay ng mga tool sa workpiece.
Ang mga CNC lathes, na tinatawag ding live action tooling lathes, ay perpekto para sa paglikha ng simetriko na cylindrical o spherical na mga bahagi.Tulad ng mga CNC mill, ang CNC lathe ay maaaring humawak ng mas maliliit na operasyon tulad ng prototyping ngunit maaari ding i-set up para sa mataas na repeatability, na sumusuporta sa mataas na volume na produksyon.
Ang mga CNC lathe ay maaari ding i-set up para sa medyo hands-free na produksyon, na ginagawang malawakang ginagamit ang mga ito sa industriya ng automotive, electronics, aerospace, robotics, at medikal na aparato.
Paano gumagana ang isang CNC lathe
Sa pamamagitan ng isang CNC lathe, ang isang blangko na bar ng stock material ay ikinarga sa chuck ng spindle ng lathe.Pinipigilan ng chuck na ito ang workpiece habang umiikot ang spindle.Kapag ang spindle ay umabot sa kinakailangang bilis, ang isang nakatigil na tool sa pagputol ay dinadala sa pakikipag-ugnay sa workpiece upang alisin ang materyal at makamit ang tamang geometry.
Ang isang CNC lathe ay maaaring magsagawa ng ilang mga operasyon, tulad ng pagbabarena, pag-thread, pagbubutas, pag-reaming, pagharap, at pag-taper na pagliko.Ang iba't ibang mga operasyon ay nangangailangan ng mga pagbabago sa tool at maaaring tumaas ang gastos at oras ng pag-setup.
Kapag nakumpleto na ang lahat ng kinakailangang operasyon sa machining, ang bahagi ay pinutol mula sa stock para sa karagdagang pagproseso, kung kinakailangan.Ang CNC lathe ay handa nang ulitin ang operasyon, na may kaunti o walang karagdagang oras ng pag-setup na karaniwang kinakailangan sa pagitan.
Ang mga CNC lathes ay maaari ding tumanggap ng iba't ibang mga awtomatikong bar feeder, na nagpapababa sa dami ng manu-manong paghawak ng hilaw na materyal at nagbibigay ng mga pakinabang tulad ng mga sumusunod:
■ Bawasan ang oras at pagsisikap na kailangan ng operator ng makina
■ Suportahan ang barstock upang mabawasan ang mga vibrations na maaaring negatibong makaapekto sa katumpakan
■ Pahintulutan ang machine tool na gumana sa pinakamabuting bilis ng spindle
■ Bawasan ang mga oras ng pagpapalit
■ Bawasan ang materyal na basura
Mga uri ng CNC lathes
Mayroong ilang iba't ibang uri ng lathes, ngunit ang pinakakaraniwan ay 2-axis CNC lathes at China-style na automatic lathes.
Karamihan sa mga CNC China lathes ay gumagamit ng isa o dalawang pangunahing spindle kasama ang isa o dalawang back (o pangalawang) spindle, na may rotary transfer na responsable para sa dating.Ang pangunahing suliran ay gumaganap ng pangunahing operasyon ng machining, sa tulong ng isang gabay na bushing.
Bilang karagdagan, ang ilang mga lathe na istilo ng China ay nilagyan ng pangalawang ulo ng tool na gumagana bilang isang CNC mill.
Gamit ang isang CNC China-style na awtomatikong lathe, ang stock na materyal ay pinapakain sa pamamagitan ng isang sliding head spindle sa isang guide bushing.Pinapayagan nito ang tool na gupitin ang materyal nang mas malapit sa punto kung saan sinusuportahan ang materyal, na ginagawang mas kapaki-pakinabang ang makina ng China para sa mahaba, payat na mga bahagi at para sa micromachining.
Ang multi-axis CNC turning centers at China-style lathes ay makakagawa ng maramihang machining operations gamit ang isang makina.Ito ay ginagawa silang isang cost-effective na opsyon para sa mga kumplikadong geometries na kung hindi man ay mangangailangan ng maraming makina o mga pagbabago ng tool gamit ang mga kagamitan tulad ng tradisyonal na CNC mill.