9 типов процессов обработки, о которых нужно знать

Когда я впервые оказался в настоящей механической мастерской, первым делом меня поразил запах — резкий, чистый, металлический запах смазочно-охлаждающей жидкости и раскаленной стали, который остаётся с тобой навсегда. Мой наставник, старый седой механик по имени Фрэнк, вручил мне цельный шестидюймовый куб из алюминия марки 6061. Он был тяжёлым, идеально квадратным и совершенно бесполезным.

«Твоя работа, — сказал он, и его голос прозвучал глухо, перекрывая вой далекого токарного станка, — превратить этот кусок металла в то». Он указал на сложную скобу на верстаке — компонент пневматического пресса с взаимозаменяемыми элементами, точными отверстиями и гладкой, сатинированной поверхностью. «Этот кусок — потенциальный блок. Твоя работа — удалить всё, что не является деталью. В этом и заключается механическая обработка. Речь идёт не о добавлении, а об отнятии. Это скульптура, но с допусками, измеряемыми тысячными долями дюйма».

Эта идея легла в основу моей 25-летней карьеры. Механическая обработка — это не создание чего-то из ничего, как 3D-печать. Это искусство и наука вычитаемый производство: контролируемое удаление материала для придания желаемой формы. Каждый процесс, от простейшего сверления отверстия в куске дерева до самых сложных комплексный 5-осевой Фрезерование турбинной лопатки — это всего лишь другой метод удаления лишнего. И в основе всего этого множества процессов лежат три фундаментальных столпа — три основных метода, которые составляют подавляющее большинство всех обработанные детали В мире. Они — отец, сын и святой дух механического цеха: токарного, фрезерного и сверлильного.

Что является основным принципом обработки?

Прежде чем мы сможем понять разницу виды механической обработки, мы должны понять единую концепцию, которая объединяет их все. По своей сути, механическая обработка – это процесс использования резки инструмент для создания чип. Этот крошечный кусочек металла, будь то длинная, извивающаяся синяя лента, сходящая с токарного станка, или мелкий порошок из шлифовальной машины, является основной единицей удаления материала.

Вся наука о механической обработке — от геометрии инструмента и материаловедения до скоростей и подач — направлена ​​на создание этой микросхемы с максимально возможной эффективностью и точностью. работает, заставляя резать Инструмент, который твёрже обрабатываемого материала, врезается в заготовку. Это создаёт огромное локальное напряжение, приводящее к сколу материала в виде стружки.

Это противоположность Аддитивные производства (например, 3D-печать), которая создает детали слой за слоем, или формирующее производство (например, ковка или штамповка), которая изменяет форму материала без его удаления. Механическая обработка уникальна вычитаемый. Вы начинаете с большего материала, чем вам нужно, и методично Отрежьте его. Этот процесс ценится за возможность производить детали с невероятной точностью, превосходной отделка поверхностии превосходные свойства материала, поскольку он работает с цельным, однородным блоком металла, а не с расплавленным набором порошков или нитей. Фрэнк был прав: это скульптура, подчиняющаяся законам физики.

Что такое поворот и почему он так важен?

Представьте себе гончара за прялкой. Его руки — неподвижный инструмент, а вращающаяся глина — заготовка. В этом суть поворотЭто процесс механической обработки, используемый для создания цилиндрических или конических деталей. детали путем вращения заготовки против одноточечного режущего инструмента Инструмент. Станок, выполняющий эту операцию, — бесспорный король в механическом цехе: токарный станок.

В токарном станке заготовка надёжно фиксируется во вращающемся патроне и вращается с высокой скоростью. Режущий инструмент установлен на жёсткой стойке, которая линейно перемещается оператором (или компьютером в Токарный станок с ЧПУ).

• Когда инструмент движется параллельно относительно оси вращения, он создает постоянный диаметр, процесс, называемый «поворотом».
• Когда инструмент движется перпендикуляр относительно оси вращения, на конце детали создается плоская поверхность, процесс называется «торцевание».
• Перемещая инструмент под углом, можно создавать конусы или фаски. Используя инструменты специальной формы, можно прорезать канавки, резьбу и сложные профили.

Какие виды деталей изготавливаются методом токарной обработки?

Точение — это стандартный процесс для любой детали, имеющей изначально круглую форму. В мире их полно:

• Валы и оси: Вращающиеся компоненты, которые передают мощность в все от автомобильного двигателя к ветряной турбине.
• Штифты и дюбели: Используется для высокоточного позиционирования и выравнивания компонентов.
• Болты и винты: Нарезание резьбы на крепежной детали представляет собой классическую токарную операцию.
• Шкивы и фланцы: Колеса рифленые для ремней и плоские диски для соединительных труб.
• Насадки и фитинги: Конический и резьбовые части для управления потоком жидкости.

Токарный станок — один из старейших станков, его принцип работы прост, но он невероятно эффективен. Это основной способ создания вращающихся деталей.

Что такое фрезерование и чем оно отличается от токарной обработки?

Если вращение – это гончарный круг, фрезерование – это резец скульптора. При фрезеровании роли меняются: режущий инструмент вращается, а заготовка удерживается неподвижно на подвижном столе. Используемый станок – это фрезерование машина, часто называемый «мельницей».

Режущий инструмент, известный как конец мельница or торцевая фреза, как правило, имеет несколько режущих кромок (канавки). Вращаясь с высокой скоростью, он подаёт заготовку. Перемещая стол для заготовки по осям X, Y и Z, оператор может создавать широкий спектр форм.

• Торцевое фрезерование: Использует фрезу большого диаметра для создания идеально ровной поверхности на верхней части детали.
• Периферийное фрезерование (или концевое фрезерование): Использует боковую часть вращающегося резака для создания вертикальных стенок, пазов и уступов.
• Карманы: Обработка углубления или полости на поверхности детали.
• Контурная: Использование фрезы для создания сложных 2D или 3D траекторий с целью создания изогнутых поверхностей и органических форм.

Какие виды деталей изготавливаются фрезерованием?

Фрезерование используется для создания призматических (нецилиндрических) форм. Это «рабочая лошадка» для создания базовых блоков большинства машин:

• Блоки двигателя: Все сложные внутренние и внешние детали фрезерованы.
• Кронштейны и корпуса: Компоненты, удерживающие другие детали на месте.
• Пресс-формы и штампы:  Для пакетов инъекция формование и штамповка, требующие сложных трехмерных полостей.
• Коллекторы: Металлические блоки со сложными взаимосвязанными каналами для жидкости.

Основное различие между точением и фрезерованием заключается в том, что именно движется. При токарном обработке вращается деталь; при фрезеровании вращается инструмент. Это простое различие создаёт два совершенно разных мира возможных форм. Фактически, для большинства сложных деталей требуются оба процесса: вал может быть обточен на токарном станке для придания ему круглой формы, а затем перемещен на фрезерный станок для вырезания в нём лыски или шпоночного паза.

Почему сверление считается основным процессом обработки?

Третий столп – самый простой и знакомый: бурениеЭто процесс создания круглого отверстия в заготовке. Как и при фрезеровании, здесь используется вращающийся режущий инструмент, но есть одно ключевое отличие: инструмент, называемый сверло, движется только вдоль своей оси (оси Z), погружаясь непосредственно в материал.

В то время как ручная дрель является обычным домашним инструментом, в механическом цехе сверление производится на сверлильный станок Для точного сверления или как операция на фрезерном или токарном станке. Сверлильный станок обеспечивает идеальную перпендикулярность отверстия к поверхности и позволяет оператору применять контролируемое и равномерное давление.

Сверление часто является первым шагом перед другими операциями. Например, необходимо просверлить отверстие, прежде чем нарезать в нём резьбу, или прежде чем использовать расточной инструмент для увеличения диаметра отверстия и повышения его точности.

Бурение применяется повсеместно. Оно используется для:

• Создание отверстий под болты и винты.
• Бурение пилотных скважин для более крупных буровых работ.
• Сверление каналов для жидкостей или электропроводки.
• Уменьшение веса компонента.

Эти три процесса — точение, фрезерование и сверление — составляют основу субтрактивного производства. Они являются основными инструментами для обработки металла. Однако это не единственные инструменты. Что делать, когда нужно идеально квадратное отверстие, зеркальная поверхность или нужно разрезать материал настолько твёрдый, что обычный инструмент не сможет его даже поцарапать? Для этого нам нужны специалисты.

Мы познакомились с тремя титанами механического цеха: токарным, фрезерным и сверлильным. Это землеройные машины, тяжёлые грузчики, ответственные за черновую обработку основных форм большинства деталей. Они берут цельную заготовку и придают ей общую форму кронштейна, вала или корпуса. Но что происходит, когда «общая форма» оказывается недостаточной? Как насчёт последней тысячной доли дюйма, которая определяет разницу между неаккуратной посадкой и точной опорной поверхностью? Как насчёт форм, которые не может создать ни один вращающийся инструмент? Для решения таких задач приходится обращаться к специалистам.

Фрэнк называл это «разницей между плотниками и краснодеревщиками». Плотники (токарщики и фрезеровщики) создают каркас дома — он прочный, функциональный и придаёт ему правильную форму. Но краснодеревщики создают безупречную отделку, идеальные соединения и сложные детали, которые превращают конструкцию в произведение искусства. В машинной обработке наши краснодеревщики — это шлифовка, распиловка и протягивание. И когда мы сталкиваемся с проблемой, которую даже самый искусный мастер не может решить обычным инструментом, мы обращаемся к волшебникам — нетрадиционным процессам, таким как электроэрозионная обработка.

Когда шлифование является лучшим выбором, чем фрезерование или точение?

Представьте, что вы пытаетесь разрезать кусок гранита стальным ножом. Нож, будучи мягче, просто затупится и будет скользить по поверхности. Именно с этой проблемой сталкиваются механики при работе с закаленными материалами. стали или когда им нужна отделка поверхности настолько гладкая, что блестит как зеркало. Решение в том, измельчениия.

Шлифование — это процесс механической обработки, при котором вращающийся абразивный круг снимает очень небольшое количество материала. Это можно представить как высокоскоростную, сверхточную версию шлифования. Вместо одной режущей кромки шлифовальный круг состоит из миллионов микроскопических сверхтвёрдых абразивных зёрен (например, оксида алюминия или кубического бора). нитрид). Каждое крошечное зерно действует как микроскопический режущий инструмент, срезая крошечную стружку.

Почему стоит выбрать шлифовку?

Вы прибегаете к шлифовке по двум основным причинам:

1. Работа с твердыми материалами: После термической обработки стальной детали для повышения её твёрдости и износостойкости (например, шарикоподшипника или режущего инструмента) её часто становится слишком сложно эффективно резать на традиционном токарном или фрезерном станке. Шлифование — один из немногих способов придать форму этим закалённым материалам.
2. Достижение высокой точности и изящества Поверхностная обработка: шлифование позволяет изготавливать детали с размерными допусками и качеством поверхности на порядок лучше, чем при фрезеровании или точении. Хорошая фреза может выдерживать допуск в пределах +/- 0.001 дюйма (одна тысячная дюйма), а шлифовальный станок легко может достичь +/- 0.0001 дюйма (одна десятитысячная дюйма). Получаемая поверхность получается невероятно гладкой и часто отражающей.

Шлифовальные машины бывают разных видов, например: плоскошлифовальные станки, высокоточные заточные станки и многое другое. (для создания идеально ровных поверхностей), цилиндрические шлифовальные машины (для отделки наружной поверхности валов) и внутренние шлифовальные станки (для чистовой обработки внутренней поверхности отверстий). Это почти всегда финишная операция, выполняемая после удаления большей части материала точением или фрезерованием. Это последний, точный штрих, который приносит часть к ее финалу измерение.

Почему распиловка считается процессом механической обработки?

Может показаться странным ставить простую пилу в один ряд с многомиллионным фрезерный станок с ЧПУ, но распиловка — это законный и необходимый процесс механической обработки. Как и любая другая обработка, она использует режущий инструмент (зубчатое полотно) для удаления материала в виде стружки, создавая тем самым определенный элемент (рез).

Наиболее распространенным промышленный пильный станок это ленточная пила, которая использует длинное, непрерывное полотно, движущееся в одном направлении. Это гораздо эффективнее, чем возвратно-поступательная ножовка. Промышленные пилы также используют постоянный поток охлаждающей жидкости, чтобы предотвратить перегрев полотна и смыть стружку, что обеспечивает удивительно быструю и точную резку.

Какова роль пиления в механическом цехе?

У пиления есть одна основная, незаменимая задача: резка сырья до управляемого размераПрежде чем можно будет приступить к какой-либо обработке, например, токарному станку или фрезерованию, этот 20-футовый стальной пруток или пластина размером 4 на 8 футов алюминий нужно резать В заготовку — кусок материала, немного большего размера, чем готовая деталь. Инструментом для этой работы служит пила.

Хотя современная промышленная пила не так точна, как другие виды обработки, она всё же может выдерживать допуски в несколько сотых дюйма, чего более чем достаточно для создания исходных заготовок. Без пилы все механические цеха в мире остановились бы. Это первая операция в жизни практически каждой обработанной детали.

Как обработать квадратное отверстие?

Это классическая загадка слесаря. Сверло по своей природе создаёт круглое отверстие. Концевая фреза может создать углубление с плоским дном, но, поскольку это круглый вращающийся инструмент, она всегда оставляет радиусы на углах. Итак, как же получить идеально острый, прямой внутренний угол? Ответ — это умный и эффективный процесс, называемый протягивание.

A протяжка — это длинный инструмент с рядом режущих зубьев, расположенных по возрастанию высоты. По мере того, как протяжка протягивается через предварительно просверленное круглое отверстие, каждый последующий зубец делает чуть более глубокий надрез. Резьба протяжки точно соответствует форме желаемого элемента. Процесс невероятно быстрый (достаточно одного прохода) и чрезвычайно воспроизводимый.

Для чего используется протяжка?

Протягивание — это основной метод создания особых некруглых внутренних форм:

• Внутренние шпоночные пазы: Квадратный или прямоугольный паз внутри отверстия шестерни или шкива, который входит в зацепление со шпонкой на валу, предотвращая его проскальзывание. Это наиболее распространённое применение протяжки.
• Сплайны: Серия шпоночных пазов, расположенных вокруг внутренней части отверстия, используемых в устройствах с высоким крутящим моментом, например, в автомобильных трансмиссиях.
• Квадратные, шестиугольные или двойные D-образные отверстия: Для специальных креплений или интерфейсов инструментов.

Основным ограничением протягивания является то, что инструмент предназначен только для одной формы и размера, что делает его наиболее подходящим для крупносерийное производство, где стоимость индивидуального заказа Протяжка может быть оправдана. Для единичной детали мастер, скорее всего, применит другой метод, например, электроэрозионную обработку.

Как можно использовать электричество для обработки металла?

У Фрэнка был набор для извлечения сломанного крана, состоящий всего лишь из набора маленьких металлических стержней и мощного блока питания. Однажды новичок сломал закалённый стальной кран глубоко внутри бесценного… алюминиевый двигатель Блок. Никакая дрель не могла дотянуться до крана, а попытка выкрутить его испортила бы резьбу. Фрэнк спокойно подключил свой набор. Он использовал латунный стержень в качестве электрода, погрузил это место в диэлектрическую жидкость и начал пропускать высокочастотный электрический ток. В течение следующего часа, с тихим жужжащим звуком, кран просто рассыпался в пыль, оставив алюминиевую резьбу совершенно нетронутой. Это было настоящее волшебство.

Это волшебство Электроэрозионная обработка (EDM). Это нетрадиционный процесс обработки, при котором удаляется материал Сварка осуществляется с помощью серии быстрых повторяющихся электрических разрядов (искр) между электродом (инструментом) и заготовкой. Заготовка и электрод погружаются в диэлектрическую жидкость, которая действует как изолятор до тех пор, пока не будет подано напряжение, достаточное для возникновения искры. Каждая искра создаёт крошечный очаг интенсивного нагрева (от 8,000 до 12 000 °C), плавя и испаряя микроскопическую частицу заготовки, которая затем вымывается жидкостью.

Почему EDM настолько эффективна?

Уникальный механизм EDM дает ему несколько невероятных преимуществ:

• Он может обрабатывать любой токопроводящий материал, независимо от его твердости. В этом и заключается его суперспособность. Он используется для обработки закалённых инструментальных сталей, твёрдых сплавов и экзотических суперсплавов, которые невозможно обработать традиционным способом.
• Он не создает режущих сил. Поскольку электрод физически не касается заготовки, давление инструмента отсутствует, что позволяет создавать чрезвычайно хрупкие, тонкостенные элементы без искажений.
• Он может создавать сложные формы. Электроду можно придать любую форму, что позволяет создавать сложные полости и детали, которые невозможно создать с помощью вращающихся инструментов, включая острые внутренние углы.

Есть два основных типа: Электроэрозионная резка Die Denker (который использует сформированный электрод для «вдавливания» формы в деталь, как при создании полости формы) и Проволока EDM (при котором в качестве электрода используется тонкая, непрерывно наматывающаяся латунная проволока для выполнения точных двухмерных резов, подобно высокотехнологичной ленточной пиле). Электроэрозионная обработка медленнее и дороже традиционной обработки, но для соответствующих задач это не просто лучший, а единственный вариант.

Теперь у нас есть полный набор инструментов: от неукротимой мощи токарного станка до хирургической точности электроэрозионного станка. Но как выбрать подходящий инструмент? В заключительном разделе мы создадим идеальный контрольный список проектирования для технологичностиЯ дам вам пять заповедей для проектирования деталей машинной обработки и объяснить, как простое решение по чертежу может означать разница между деталью стоимостью 10 долларов и деталью стоимостью 1,000 долларов.

Мы осмотрели весь цех: от мощных токарных станков, снимающих огромную стружку, до неземной искры электроэрозионного станка машина, которая испаряет металл даже не прикасаясь к нему. Мы видели его грубую мощь, точность и магию. Но механик не просто знает, это управлять этими машинами; великий машинист знает, почему и когда использовать каждый из них. И отличный инженер проектирует детали таким образом, чтобы сделать этот выбор простым, эффективным и дешевым.

Этот мост между проектированием и производством называется Дизайн для технологичности (DFM). У Фрэнка был жестокий, но эффективный способ обучения этому. Если молодой инженер приносил ему чертёж с «невозможной» особенностью — например, идеально острым внутренним углом на фрезерованном кармане — он не просто говорил «нет». Он говорил: «Конечно, я могу это сделать. Это займёт у меня четыре часа на электроэрозионном станке, и это обойдётся вам в 800 долларов». Затем он останавливался, доставал красную ручку, рисовал небольшой радиус в углу и говорил: «Или вы можете позволить мне использовать концевую фрезу на четверть дюйма, я сделаю это за пять минут, и это будет стоить вам 20 долларов. Ваш выбор». Это был урок, который нужно было усвоить только один раз. Стоимость детали определяется не в цехе, а на этапе проектирования.

Как спроектировать деталь, которую будет легко обрабатывать?

Самый фундаментальный принцип DFM для обработки — это учёт особенностей инструмента. Подавляющее большинство операций обработки выполняется вращающимися резцами. Этот простой факты приводят пяти заповедям проектирования экономически эффективных деталей, обработанных на станках. Следуя им, вы станете героем для своих механиков и сэкономите своей компании целое состояние. Игнорирование их — самый быстрый способ спроектировать неоправданно дорогую или вообще невыполнимую деталь.

Заповедь 1: Возлюби радиусы во внутренних углах

Как показал нам урок Фрэнка, вращающаяся концевая фреза не может создать острый внутренний угол. Она всегда оставляет радиус, равный радиусу инструмента. Требование острого угла («нулевого радиуса») вынуждает использовать вторичный, гораздо более дорогой процесс, такой как электроэрозионная обработка.

• Хороший дизайн: Скруглите все внутренние вертикальные углы с большим радиусом. Рекомендуемый радиус — не менее 3 мм (1/8 дюйма) или больше. Ещё лучше указать радиус «Max R0.125», что даст мастеру возможность использовать любой инструмент диаметром до четверти дюйма.
• Плохой дизайн: Вызов острого угла с помощью R0 или очень маленький радиус, для которого требуется маленькая, хрупкая и дорогая концевая фреза.

Заповедь 2: Глубина ямы должна быть разумной.

Сверление глубоких отверстий малого диаметра — одна из самых сложных операций в механическом цехе. Чем глубже отверстие, тем сложнее стружке выйти и охлаждающей жидкости добраться до инструмента. передний крайСверло может засориться, перегреться и сломаться глубоко внутри детали. катастрофическое разрушение.

• Хороший дизайн: По возможности избегайте отверстий с соотношением глубины к диаметру более 4:1. Если вам необходимо глубокое отверстие, будьте готовы к значительному увеличению стоимости, поскольку станочнику придётся использовать специальные циклы «сверления с периодическим толчком» (небольшое сверление, отвод инструмента для удаления стружки и повтор), что занимает гораздо больше времени.
• Плохой дизайн: Указание отверстия диаметром 1/8 дюйма и глубиной 2 дюйма в куске нержавеющая сталь без очень, очень веской причины.

Соотношение толщины заготовки и толщины стенки. Это может привести к вибрации («треску») во время обработки, что, в свою очередь, приводит к ухудшению качества поверхности и даже к поломке режущего инструмента.

• Хороший дизайн: Стенки должны быть толстыми и прочными. При обработке корпуса или кармана убедитесь, что толщина стенок составляет не менее 1/16 дюйма (1.5 мм) для алюминия и 1/32 дюйма (0.8 мм) для стали, а по возможности и больше.
• Плохой дизайн: Проектирование детали с длинными, не имеющими опор стенками, тонкими, как бумага.

Заповедь 4: Сведи к минимуму количество настроек

Каждый раз машинист должен разжать деталь, поворачивать его и повторно закреплять в новой ориентации для доступа к различным функциям, это требует времени и повышает вероятность ошибки. Это называется «настройкой». Деталь, которую можно полностью обработан с одной стороны (одна установка) всегда дешевле, чем деталь, которую нужно переворачивать пять раз.

• Хороший дизайн: Постарайтесь проектировать элементы так, чтобы они располагались в одной плоскости или были доступны с одного направления. Если элементы должны располагаться на противоположных сторонах, убедитесь, что имеются хорошие параллельные поверхности, за которые оператор сможет закрепить деталь во время второй установки.
• Плохой дизайн: Куб со сложными, точными элементами на всех шести гранях, требующий шести отдельных настроек и тщательной повторной настройки каждый раз.

Заповедь 5: Стандартизируй

У станочников всегда есть в наличии стандартные инструменты (свёрла, концевые фрезы, метчики). Проектирование детали, требующей нестандартного инструмента, — это всё равно что просить плотника построить дом с винтами, для которых нужна специальная, изготовленная на заказ отвёртка. Это возможно, но медленно и дорого.

• Хороший дизайн: Используйте стандартные размеры отверстий, соответствующие стандартным свёрлам. Используйте стандартные размеры резьбы, например, 1/4″-20 или M6. Радиусы углов должны соответствовать стандартным размерам концевых фрез (например, радиус 0.25″ для концевой фрезы 0.5″).
• Плохой дизайн: Указание диаметра отверстия 0.317 дюйма или резьбой 7/16″-18. Механику придётся заказывать специальный инструмент, что увеличит стоимость и время выполнения работы.

Как выбрать правильный процесс обработки?

Теперь, когда у нас есть заповеди DFM, как связать проект с правильным процессом? Это логическое дерево, которое часто сводится к четырём ключевым вопросам: материал, точность, геометрия и количество.

Пример: простая скобка

Представим, что нам нужно сделать простой Г-образный кронштейн из алюминиевого бруска. Он имеет два сквозных отверстия и одно резьбовое.

1. Материал? Алюминий. Он мягкий и легко режется. Все стандартные процессы (пиление, фрезерование, сверление, нарезание резьбы) доступны на столе.
2. Точность? Стандартные допуски +/- 0.005 дюйма. Для стандарта это не проблема. фрезерный станок с ЧПУ. Не требует шлифования.
3. Геометрия? Простая призматическая форма с отверстиями. Это основа фрезерования и сверления. Никаких сложных изгибов или внутренних углов, требующих электроэрозионной обработки или протяжки.
4. Количество? Нам нужно 500 штук.

План производства:

1. Распиловка: Вырежьте 500 заготовок из длинного прутка алюминиевой стали.
2. Фрезерование (Установка 1): Закрепите заготовку в тисках. Обработайте верхнюю поверхность торцевой фрезой с большим диаметром. Внешний профиль Г-образной формы обработайте концевой фрезой.
3. Бурение: С помощью сверла сделайте два сквозных отверстия и направляющее отверстие для резьбы.
4. Нажатие: С помощью метчика нарежьте резьбу в третьем отверстии.
5. Фрезерование (Установка 2): Переверните деталь, выложите ее другой стороной до достижения нужной толщины.
6. Удаление заусенцев: Постучите по деталям, чтобы удалить острые края.

Это простой и экономически эффективный план, основанный на «большой тройке» процессов.

Пример исследования: полость формы из закаленной стали

Теперь давайте спроектируем полость для Литьевая пресс-форма. Он будет использован для производства миллионов пластиковые детали.

1. Материал: инструментальная сталь А2, закалённый до твёрдости 60 HRC. Этот материал невероятно твёрдый и износостойкий. Традиционное фрезерование и сверление теперь не подходят для финишной обработки.
2. Точность? Чрезвычайно высокая. Допуски +/- 0.0002 дюйма и зеркальный блеск. требуется поверхностная обработка, чтобы обеспечить пластиковым деталям освободить чисто.
3. Геометрия? Сложная органическая форма с несколькими небольшими острыми внутренними углами.
4. Количество? Только один.

План производства:

1. Распиловка: Вырежьте одну заготовку из блока отожженной (мягкой) инструментальной стали А2.
2. Фрезерование: Пока сталь еще мягкая, используйте Фрезерный станок с ЧПУ  общая форма полости, оставляя около 0.010 дюйма дополнительного материала на всех критических поверхностях. Это называется «черновой обработкой».
3. Термообработка: Отправьте обработанный блок на термическую обработку, чтобы закалить его до твердости 60 HRC.
4. Помол: Используйте плоскошлифовальный станок, чтобы довести внешние поверхности блока до окончательных точных размеров.
5. ЭДМ: Это ключевой шаг. Создайте графитовый или медный электрод, форма которого будет точной противоположностью форме окончательной полости. Используйте электроэрозионный копировально-прошивочный станок, чтобы медленно и точно выжечь окончательную форму в закаленном стальном блоке, создавая острые углы и мелкие детали, которые невозможно получить при фрезеровании.
6. Полировка: Отполируйте полость вручную до достижения необходимого зеркального блеска.

В данном случае процесс обработки определяется твёрдостью материала и сложностью геометрии, что вынуждает нас использовать специализированные методы шлифования и электроэрозионной обработки. Стоимость одной этой детали составит тысячи долларов, что оправдано её ролью в производстве миллионов дешёвых пластиковых деталей.

Заключение: Симфония вычитания

Мир механической обработки – это симфония вычитания. Каждый из девяти рассмотренных нами процессов – это инструмент с уникальным голосом и особой ролью. Необузданная сила токарной и фрезерной обработки – это ударные и басовые инструменты, задающие основной ритм детали. Сверление добавляет чёткие, точные ноты. Финишная обработка – шлифовка, пиление и протягивание – это деревянные духовые и струнные инструменты, добавляющие изысканные мелодии и гармонии, оживляющие изделие. А нетрадиционные методы, такие как электроэрозионная обработка (EDM), – это солисты, способные творить захватывающие дух трюки, недоступные никакому другому инструменту.

Дизайнер, разбирающийся в этих инструментах, может создать элегантную, эффективную и экономичную деталь. Дизайнер, не владеющий ими, подобен композитору, пишущему соло для трубы, которое звучит ниже, чем инструмент может сыграть: результат разочаровывает, требует больших затрат и, в конечном итоге, приводит к провалу. Принимая принципы DFM и учитывая возможности каждого процесса, вы не просто проектируете деталь; вы создаёте план успеха, гарантируя, что ваши идеи будут воплощены в жизнь мастерами-механиками красиво и недорого.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

Какой вид обработки наиболее распространен?

На сегодняшний день три наиболее распространенных типа обработки: точение, фрезерование и сверлениеЭти три процесса составляют основу современного производства и отвечают за создание подавляющего большинства характеристик обрабатываемых деталей.

В чем разница между механической обработкой и производством?

Производство – это широкий термин, обозначающий переработку сырья в готовые изделия. Это может включать такие процессы, как литье, формовка, ковка и т.д. сборка. обработка это конкретный подмножество производстваЭто субтрактивный процесс, в котором режущие инструменты используются для удаления материала и придания формы детали, обычно одной. из металла или пластика.

Является ли 3D-печать видом механической обработки?

Нет, 3D-печать — это противоположность машинной обработке. Механическая обработка — это вычитаемый процесс (вы начинаете с блока и удаляете материал), в то время как 3D-печать - это добавка Процесс (вы начинаете с нуля и добавляете материал слой за слоем). Это два принципиально разных подхода к производству.

Почему это называется обработкой с ЧПУ?

Стенды с ЧПУ для Компьютерное числовое управление. Ранние ручные машины требовали квалифицированного оператора, который мог вращать рукоятки и тянуть рычаги, чтобы контролировать положение инструмента. CNC-обработкаДвижения инструмента контролируются компьютерной программой (обычно G-кодом), что обеспечивает невероятную точность, повторяемость и создание сложных форм, которые невозможно было бы создать вручную.

Какой процесс обработки самый дорогой?

Как правило, нетрадиционные процессы являются самыми дорогими в расчете на час. EDM Часто считается одним из самых дорогих из-за низкой скорости удаления материала и высокой стоимости оборудования и расходных материалов (электродов и диэлектрической жидкости). Однако для конкретных задач, которые он выполняет (например, для обработки закалённых материалов), он часто является наиболее подходящим. наиболее экономически эффективным Комплексное решение. Реальная стоимость любой операции зависит от геометрии детали, материала и количества.

Референсы

• Дегармо, Э.П., Блэк, Дж.Т., и Кохсер, Р.А. (2017). Материалы и процессы ДеГармо в производстве. Уайли.
• Грувер, MP (2012). Основы современного производства: материалы, процессы и системы. Джон Уайли и сыновья.
• Справочник по машиностроению. (2020). 31-е издание. Industrial Press Inc.
• Смид, П. (2008). Руководство по программированию ЧПУ. Промышленная пресса Inc.

Условия использования

Информация на этой странице предназначена только для информационных целей. RM Компания не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности или полноты данной информации. Для любых услуг третьих лиц, приобретённых через RM сеть, покупатель несет ответственность за указание и подтверждение параметров производительности, допусков, материалыи качество работы в процессе составления сметы. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.o Свяжитесь с нами.

RM: Ваш партнер в области точного производства

RM является лидером отрасли в индивидуальные производственные решения. Обладая более чем 20-летним богатым опытом, мы стали надежным партнером для более чем 5,000 клиентов по всему миру. Мы специализируемся на широком спектре производственных услуг, включая высокоточную обработку. CNC-обработка, изготовление листового металла, 3D печать, литье под давлением и металлическое тиснение— чтобы предоставить вам истинную опыт комплексного обслуживания.

Наше предприятие мирового класса оснащено более чем 100 современными Обработка по оси 5 центры и работают в строгом соответствии с ISO 9001:2015 Система контроля качестваМы стремимся предоставлять решения, сочетающие в себе скорость, эффективность и исключительное качество, клиентам в более чем 150 странах. Быстрое прототипирование до крупномасштабного производства мы гарантируем доставку в течение 24 часов, помогая вам получить конкурентное преимущество на рынке. Выбор РМ означает выбор эффективного, надежного и профессионального производственного партнера.

Ознакомьтесь с нашими возможностями уже сегодня, посетив наш веб-сайт: www.rapmaf.com