Duše EDC - od obráběcích strojů k CNC

 

I Pozadí

Pokud existuje nějaký odborný termín, který většina lidí slyší jako první, když vstoupí do komunity EDC (Everyday Carry), je to bezpochyby CNC. Následují různé high-tech termíny jako tříosé, čtyřosé, pětiosé a precizní carving. Tento článek si klade za cíl poskytnout komplexní, ale dostupné pochopení toho, co CNC, duše EDC, skutečně je (především představuje CNC obráběcí centra a CNC drátové řezání; další CNC stroje budou představeny později).

 

II Původ

Než se ponoříme do CNC, pojďme nejprve pochopit dva tradiční obráběcí stroje v obráběcím průmyslu - soustruh a frézku.

 

▲ Ruční provoz soustruhu

 

Princip činnosti soustruhu:Obrobek se upne mezi dva středy a řezání se provádí otáčením obrobku a pohybem nástroje.

 

▲Manuální obsluha frézky

 

Pracovní princip frézky: Nástroj se otáčí vysokou rychlostí, aby obráběl povrch obrobku. Prostřednictvím video ukázek můžeme vidět, že ruční frézka ovládá tři směry pohybu otáčením rukojetí: pohyb pracovního stolu vodorovně nebo svisle (osy X a Y) a svislý pohyb pracovního stolu (osa Z). Pohyb obrobku umožňuje rotujícímu nástroji obrábět povrch a hloubku obrobku.

 

 

Tradiční obrábění zahrnuje ruční ovládání konvenčních obráběcích strojů, přičemž kov se řeže ručním otáčením rukojetí a měřením přesnosti pomocí posuvných měřítek a dalších nástrojů. Přidáním technologie počítačového numerického řízení k těmto konvenčním strojům vznikají CNC stroje. CNC je zkratka pro „Computer Numerical Control“, což znamená automatizované obráběcí stroje řízené počítačem. Počítač automaticky obrábí produkty a díly na základě předem naprogramovaných instrukcí, běžně známých jako CNC obrábění.

 

III Hlava Řemeslné zpracování

V tomto bodě by čtenáři měli pochopit, jak funguje tříosé obrábění: tři směry ovládání frézky jsou řízeny počítačem. Protože se obrobek pohybuje vzhledem k nástroji pouze ve směrech X, Y a Z, každé nastavení může dokončit obrábění pouze jedné plochy. Pokud je třeba opracovat další čelo, musí být obrobek znovu upnut a znovu obroben.

 

▲ Ukázka tříosého obrábění Ukázka frézovacího obrábění

 

Implementace čtyřosého obrábění je zcela jednoduchá: pro obrobek je zajištěn další směr pohybu (osa A). Nejběžnějším strojem pro dosažení čtyřosého obrábění je frézo-soustružnický stroj. Řízením otáčení obrobku kolem středu soustruhu (osa A) a tříosým pohybem frézy (X, Y, Z) stroj dokončí obrábění obrobku v plném kruhu. Rozdíl mezi standardním čtyřosým strojem a frézou-soustružníkem spočívá v jejich zaměření: frézo-soustružnické stroje kladou důraz na funkci „soustružení“, přičemž sklíčidlo v ose A poskytuje dostatečný výkon pro obrábění, zatímco standardní čtyřosé stroje využívají osa A primárně pro změnu orientace obrobku bez poskytování obráběcího výkonu.

 

▲Ukázka Ukázka frézovacího obrábění

 

Následuje nejpokročilejší znějící pětiosé obrábění, které je ve své implementaci zcela jasné: přidání dalšího stupně volnosti, běžně označovaného jako C-osa. V závislosti na modelu toho lze dosáhnout pomocí dvou otočných hlav, dvou otočných stolů nebo kombinací jednoho otočného a jednoho otočného mechanismu.

 

▲ Pětiosé simultánní obrábění oběžného kola

 

▲Pět os v pětiosém obrábění

 

Často však slýcháme výrazy jako „pseudo pětiosé“ a „3+2“. co to znamená? Schopnost dosáhnout pěti stupňů volnosti nemusí nutně znamenat skutečné „pětosé simultánní obrábění“. Většina obráběcích center je navržena s možností dovybavení dalšími osami, což je takzvané nastavení „3+2“. Klíčovým znakem, který je odlišuje od skutečných pětiosých simultánních obráběcích center, je „RTCP (Rotational Tool Center Point). Principem „3+2“ je v podstatě dosažení tříosé funkčnosti při určitých úhlech (tj. „polohování“), což znamená, že poté, co se stroj natočí do určitého úhlu, stále funguje jako standardní tříosý stroj. . Cenový rozdíl mezi těmito dvěma typy obrábění je také značný.

 

 

 

 

 

▲ Pětiosé obrábění s řízením středu nástroje (TCP).

 

IV Společný problém

 

Otázka: Je více os v CNC obrábění vždy lepší?

A: V praxi závisí výběr os na skutečných potřebách obrobku. Jak je znázorněno na obrázku, více stupňů volnosti může lépe využít nástroj, zlepšit efektivitu obrábění a snížit počet upínacích časů, což vede k menším chybám. Ne všechny obrobky jsou však vhodné pro čtyřosé nebo pětiosé obrábění. Zejména při každodenním obrábění EDC žádný design nevyžaduje vysoce složité povrchy, konkávní oblasti nebo relativně tenké povrchy, jako jsou lopatky turbíny. Proto tříosé a čtyřosé obrábění může splnit většinu potřeb EDC obrábění. Zlepšení kvality zakřiveného povrchu pomocí 3+2 je minimální a náklady a výhody použití skutečného pětiosého simultánního obrábění na průmyslové úrovni se systémy RTCP nejsou úměrné. Je nepravděpodobné, že by tuto metodu zvolil nějaký návrhář.

 

 

 

 

Otázka: Jaké typy návrhů vyžadují vyšší náklady na CNC?

Odpověď: Nejprve je důležité objasnit, že náklady na CNC jsou založeny na době obrábění. Při EDC obrábění je nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím dobu obrábění složitost povrchu. Na rozdíl od plochých ploch vyžaduje obrábění zakřivených ploch pomalé „šplhání“ pomocí kulových fréz. Pokud se dva různé zakřivené povrchy ostře protínají, je pro zajištění čistých hran nutné pomalejší a pečlivější obrábění (zkosení a zaoblení nevyžadují kulové frézy).

 

 

 

 

Otázka: Jak významné jsou rozdíly v přesnosti mezi různými stroji?

A: Přesnost při obrábění je kvantifikována "tolerancí". Toleranční rozsahy pro běžné frézovací operace při obrábění EDC jsou následující:

 

 

 

 

 

 

Přesnost frézování se obecně pohybuje od IT8 do IT7. Pro hrubé frézování je přesnost zpracování IT11-IT13 s drsností povrchu 5-20μm. Pro polodokončovací frézování je přesnost IT8-IT11 s drsností povrchu 2.5-10μm. Pro dokončovací frézování je přesnost IT{{10}}}IT8 s drsností povrchu 0.63-5μm.

 

Jaký je tedy rozsah přesnosti pro naše EDC zpracování? Ve skutečnosti většina produktů EDC vyžaduje pouze „polodokončovací obrábění“, kde se tolerance produktu pohybuje kolem IT8-IT7 a drsnost povrchu je přibližně R 3.2-1.6. Tato úroveň přesnosti je dostatečná pro montážní požadavky EDC, jako je instalace ložisek, magnetů a kuliček. Po vyleštění může drsnost povrchu dosáhnout R 0.8. Přesnost obrábění tak může být vizuálně pozorována u některých drážkovaných vršků a specifické hodnoty přesnosti mohou být určeny porovnáním "vzorků drsnosti povrchu". Stojí za zmínku, že procesy jako mytí kamene a pískování změní drsnost povrchu obrobku. Tyto úpravy mohou zvýšit drsnost povrchu při zachování dostatečného množství hran. Konkrétní výběr povrchové úpravy by měl být založen na vlastnostech produktu.

 

 

 

 

IVNáklady a ceny

Hlavním důvodem, proč komunita EDC zůstala okrajová, jsou vysoké ceny vyplývající z nákladů na CNC. Měly by se však náklady na CNC samy proměnit v prodejní místo? Dle mého názoru by řemeslo mělo vždy sloužit produktu. Dobrý produkt vyžaduje rovnováhu mezi cenou a designem. Komplexní řemeslné zpracování sice může vést k lepší prezentaci, přináší však také vysoké ceny a dlouhé výrobní časy. Někdy může příliš složité vytváření věcí kvůli tomu odradit potenciální kupce. Reputace produktu samozřejmě závisí na mnoha faktorech a vynikající design může podnítit nadšení trhu, takže cena není tak kritickým faktorem. Pokud jde o vás, milí čtenáři, věřím, že po přečtení tohoto článku budete mít svou vlastní odpověď.