Razumevanje orodij za struženje in rezkanje: Osnove struženja-

Uvod
Tradicionalna strojna delavnica je bila desetletja strogo razdeljena na dve različni coni. Na eni strani so stale vrste stružnic, namenjenih izključno vrtečim se cilindričnim obdelovancem proti mirujočim rezalnim orodjem. Na drugi strani so bili rezkalni centri za težke-obremenitve, zasnovani tako, da prevažajo nepremične bloke materiala pod hitro vrtečimi se rotacijskimi rezalniki. Ti tradicionalni stroji za struženje in rezkanje so delovali kot popolnoma ločeni entiteti. Izdelava zelo zapletenega dela, ki je zahteval tako okrogle stružene elemente kot ravne, rezkane profile, je pomenila usmerjanje serije delov v več strojnih oddelkih, kar je zahtevalo veliko delovne sile in povzročilo podaljšane dobavne roke.

Vendar sodobna proizvodna pokrajina zahteva večjo agilnost, strožje tolerance in minimizirane proizvodne stroške. Ta pritisk je spodbudil razvoj tehnologije Mill{1}}Turn. Rezkal-Stružni stroj je hibridni več-opravilni center, ki združuje zmogljivosti struženja in rezkanja v enem samem zaprtem obdelovalnem okolju. Z združitvijo teh dveh različnih disciplin je tehnologija Mill{6}}Turn popolnoma na novo definirala proizvodnjo komponent. Ta obsežen vodnik raziskuje temeljno mehaniko teh naprednih strojnih orodij, njihove notranje konfiguracije, njihove strateške poslovne koristi in panoge, ki jih spreminjajo.

Temeljne paradigme: načela struženja in rezkanja
Da bi razumeli inženiring za sistemi Mill{0}}Turn, si moramo najprej ogledati osnovno fiziko tradicionalnega odstranjevanja materiala. Tradicionalna subtraktivna proizvodnja temelji na relativnem gibanju med rezalnim robom in obdelovancem za odrezovanje kovinskih ostružkov.

V tradicionalnem stružnem centru je obdelovanec vpet v vpenjalno glavo in se vrti pri visokih hitrostih. Zelo togo, mirujoče rezalno orodje se nato vtisne v vrtečo se kovino. Ta nastavitev je zelo učinkovita za ustvarjanje koncentričnih, simetričnih oblik, kot so gredi, zatiči, valji in notranje izvrtine.

Nasprotno pa tradicionalno rezkalno središče drži surov blok materiala pri miru, medtem ko vreteno vrti rezalno orodje z več robovi, kot je čelni rezkar ali sveder. Stroj premika to vrteče se orodje vzdolž več osi ​​(X, Y in Z), da izrezuje zapletene reže, žepe, ravne površine in organske tri-dimenzionalne oblike.

Kadar proizvodni obrat uporablja ločene eno-namenske stružne in rezkalne stroje, dokončanje kompleksnega dela zahteva več-potek dela. Ko so operacije struženja končane, je treba stroj ustaviti, operater pa mora ročno prenesti del na ločen rezkalni stroj. Ta ročni prenos predstavlja operativni izziv: vsakič, ko se napol-dokončana komponenta odstrani iz prvotne vpenjalne glave in vpne v novo rezkalno vpenjalo, se mehanski referenčni sistem pokvari. To uvaja majhne napake pri poravnavi in ​​pozicioniranju, znane kot tolerance zlaganja. Zaradi teh napak pri sestavljanju je izjemno težko vzdrževati stroga geometrijska razmerja-kot je prava pravokotnost ali absolutna koncentričnost-med struženimi premeri in rezkanimi utori, kar ima za posledico višje stopnje odpadkov.

Arhitektura mlinsko-stružnega stroja
Rezkal-stružni stroj rešuje te težave s poravnavo tako, da združuje mehanske elemente tako struženja kot rezkanja v en okvir stroja. Namesto da bi del prisilil, da potuje med ločenimi stroji, središče za rezkanje-struženje pripelje rezalna orodja k delu.

Zasnova rezkalno-stružnega središča se začne s-zdržljivo stružnico,-ki duši vibracije. Vendar namesto standardnega stojala za orodje, ki drži samo statične ploščice za struženje, stroj vključuje zelo napreden sistem orodij. Na vstopnih-do-srednjih-strojih za rezkarje-Struženje je to v obliki kupole z aktivnim orodjem. Ta kupola ima notranje mehanske prestave in motorje, ki lahko poganjajo vrtljive svedre, navojne navoje in majhne končne rezkare.

V visoko-centrih za več-opravilnost je tradicionalna revolverska glava popolnoma nadomeščena z neodvisno, popolnoma zgibno glavo rezkalnega vretena, nameščeno na nadzemni baten. To rezkalno vreteno samodejno dovaja orodja iz namenskega zalogovnika orodij, natanko tako kot samostojni vertikalni obdelovalni center.

Za usklajevanje teh zapletenih zmožnosti rezkalni-stružni stroji uvajajo razširjeno matriko osi premikanja:
Z-os:Poteka vzporedno z glavnim vretenom in nadzoruje vzdolžno dolžino reza.

Os -X:Premika se pravokotno na vreteno in nadzoruje premer struženih elementov.

C-os:Nadzoruje natančno rotacijsko indeksiranje glavnega vretena. Namesto neprekinjenega vrtenja lahko vreteno deluje kot visoko{1}}natančna, programabilna rotacijska os, ki blokira obdelovanec v natančnem kotnem položaju do delcev stopinje.

Os Y-:Premika se navpično, pravokotno na obe osi X in Z. To omogoča rezkalnemu orodju, da se premakne-iz središča, kar omogoča strojno obdelavo pravih ploskov, utorov za ključe in zapletenih profilov stranskih-žepov po ploskvi cilindričnega dela.

B -Os:Ta os, ki jo najdemo na naprednih strojih z rezkalno glavo, omogoča dinamično nagibanje celotnega rezkalnega vretena, kar omogoča polno 5-osno hkratno konturiranje in vrtanje lukenj pod natančnimi sestavljenimi koti.

Poleg tega imajo ti stroji pogosto konfiguracijo z dvojnim-vretenom. Neposredno nasproti glavnega vretena je vgrajeno sekundarno vreteno ali pod-vreteno. To pod-vreteno se premika vzdolž Z-osi, da samodejno prime napol-končni del sredi-cikla, kar omogoča stroju, da izvede sinhroniziran prenos, medtem ko se obe vreteni vrtita. To omogoča avtomatizirano obdelavo na sprednjem in zadnjem koncu komponente brez posredovanja operaterja.

Operativne in strateške prednosti tehnologije struženja-
Integracija zmogljivosti struženja in rezkanja v enem samem stroju zagotavlja pomembne strateške prednosti za sodobne proizvodne obrate. Glavna prednost je povzeta po filozofiji industrije »Done{1}}in-One«. Ta pristop pomeni, da neobdelan kos paličastega materiala vstopi na eno stran stroja, je podvržen struženju, križnemu-vrtanju, čelnemu-rezkanju in -končni obdelavi zadnjega dela ter izstopi iz ohišja stroja kot popolnoma dokončana komponenta.

S stiskanjem več proizvodnih stopenj v en sam neprekinjen cikel tehnologija Mill{0}}Turn popolnoma odpravi logistične stroške izvedbe sekundarnih operacij. V tradicionalni proizvodnji deli pogosto preživijo dneve ali tedne v skladiščnih zabojih med namestitvami, pri čemer vežejo obratni kapital in porabijo vrhunsko tovarniško površino. Rezkar-stružni stroji dramatično zmanjšajo ta--inventar nedokončanega dela (WIP), s čimer pospešijo proizvodne cikle in trgovinam omogočajo veliko hitrejšo dostavo delov strankam.

Z vidika kakovosti pristop »Done{0}}in-One« odpravlja geometrijske napake, ki jih povzročajo ročni prenosi delov. Ker ostane komponenta varno pritrjena v avtomatiziranem delovnem prostoru stroja med predajo med vreteni, osnovni digitalni koordinatni sistem ostane nepoškodovan. To omogoča stroju, da doseže izjemno natančnost, z lahkoto vzdržuje ultra-ozke tolerance za koncentričnost, vzporednost in dejanski položaj za vse stružene in rezkane elemente.

Poleg tega ta tehnologija optimizira tovarniški prostor in delovne vire. En več{1}}rezkalni-stružni center lahko nadomesti celico, sestavljeno iz standardne CNC stružnice in enega ali dveh samostojnih rezkalnih strojev, s čimer sprosti dragoceno kvadraturo v trgovini. Prav tako prestrukturira izkoriščenost delovne sile; namesto da bi morali več operaterjev nalagati in razkladati dele na več strojih, lahko en sam operater nadzira avtomatizirano rezkalno-stružno celico, nalaganje surovega materiala palic in spremljanje diagnostike obrabe orodja, medtem ko stroj skrbi za proizvodnjo.

Tehnična izvedba: strategije programiranja in orodja
Ogromne zmogljivosti strojne opreme za struženje rezkanja zahtevajo visoko stopnjo prefinjenosti pri programiranju in izvajanju orodij. Hkratno krmiljenje več neodvisnih osi, dveh vreten in enega ali več revolverskih orodij zahteva zelo napredno programsko opremo za-računalniško podprto proizvodnjo (CAM) in izkušene programerje CNC.

Programi s kodo G-, ki poganjajo središče za struženje, morajo upravljati več kanalov izvajanja hkrati. Programerji uporabljajo posebne sinhronizacijske kode, ki se pogosto imenujejo čakalne oznake, za varno usklajevanje gibov. Na primer, čakalna koda zagotavlja, da se zgornja rezkalna glava ne spusti, da bi obdelala stransko režo, dokler spodnja revolverska glava popolnoma ne konča grobega struženja in se umakne v varno varno območje.

Ker je notranjost rezkalno-stružnega stroja natrpana z gibljivimi komponentami-, kot so dvojna vretena, nastavitve orodij in zgibne rezkalne glave-, je fizično tveganje za zrušitev stroja znatno večje kot pri običajni stružnici ali mlinu. Da bi preprečili drage poškodbe opreme, se trgovine močno zanašajo na programsko opremo za 3D digitalno-dvojno simulacijo. Preden se program sploh naloži na fizični stroj, se izvaja skozi virtualno simulacijo, ki potrdi pot vsake osi, preveri razmike in varno v inženirski pisarni označi vsa morebitna kolizije orodij ali struktur.

Strategija orodja je prav tako ključnega pomena za povečanje produktivnosti stružnih-rezkov. Obdelava močnih zlitin, kot sta nerjavno jeklo ali titan, zahteva skrbno ravnotežje med togimi statičnimi orodji za struženje in visoko{2}}hitrostnimi rezkalnimi orodji. Programerji morajo skrbno uravnotežiti čase obdelovalnih ciklov med primarnim in sekundarnim vretenom. Če operacije glavnega vretena zahtevajo štiri minute, medtem ko končna obdelava pod-vretena traja le eno minuto, bo pod-vreteno večino cikla mirovalo. Da bi povečali prepustnost, programerji uravnotežijo to delovno obremenitev s preusmeritvijo določenih opravil-kot so končno odstranjevanje robov, posnemanje robov ali prehodi notranjega vrtanja-na pod-stran vretena, s čimer zagotovijo, da obe vreteni končata svoje delo ob približno istem času.

Idealne aplikacije v visoko-preciznih panogah
Zaradi hibridnih zmožnosti tehnologije Mill{0}}Turn je najboljša izbira za proizvodnjo kompleksnih komponent z več-funkcijami v panogah visoke-natančnosti, kjer sta nadzor kakovosti in geometrijska natančnost kritični.

Letalska in vesoljska in obrambna strojna oprema
Letalski in vesoljski sektor opredeljujejo strogi varnostni predpisi in materiali,-{1}}ki jih je težko obdelovati, kot so titan, inconel in-aluminijeve zlitine visoke trdnosti. Komponente, kot so ohišja reaktivnih motorjev, komponente podvozja, razdelilniki hidravličnih ventilov in zapleteni aktivacijski zatiči, imajo zapletene cilindrične oblike v kombinaciji z rezkanimi površinami zunaj osi in poševnimi luknjami. Izdelava teh delov z ločenimi strojnimi orodji za struženje in rezkanje prinaša visoko tveganje napak pri sledenju. Rezkal-centri za struženje omogočajo obdelavo teh kritičnih komponent v eni nastavitvi, kar zagotavlja brezhibno poravnavo in strukturno celovitost.

Veliko{0}}avtomobilski sistemi
Avtomobilska dobavna veriga zahteva ogromne količine proizvodnje, nizke stopnje dobička in strogo geometrično doslednost. Več{1}}osni rezkalni-stružni centri so široko uporabljeni za izdelavo komponent motorja, menjalnika in krmiljenja, kot so odmične gredi, rotorji turbopolnilnikov, ohišja s spremenljivim krmiljenjem ventilov in vhodne gredi menjalnika. S kombinacijo stružnice z avtomatiziranim podajalnikom palic in-tekočim lovilcem delov ti sistemi delujejo kot popolnoma avtomatizirane celice in neprekinjeno črpajo končne komponente z minimalnim človeškim posredovanjem.

Mikro-precizne medicinske naprave
Področje medicinskih pripomočkov prikazuje resnično vsestranskost stružnih sistemov z majhnim-premerom,-ki so pogosto konfigurirani kot stružnice švicarskega-tipa. Ti specializirani stroji delujejo neprekinjeno in oblikujejo kompleksne kostne vijake, ortopedske vsadke, zobne abstrakcije in zapletene kirurške instrumente iz biokompatibilnega titana ali posebne plastike. Ti deli so pogosto majhni in zelo podrobni ter zahtevajo mikroskopske notranje navoje, navzkrižno izvrtane luknje in zapletene reže na obeh koncih. Zmogljivosti več-navpičnega in vodoravnega rezkanja rezkalno{-stružnega centra omogočajo dokončanje teh zapletenih medicinskih pripomočkov v eni sami vožnji, naravnost od surovega materiala palice do končnega čiščenja.

Zaključek
Razvoj tehnologije rezkalnega-struženja predstavlja velik razvoj v oblikovanju obdelovalnih strojev. Z uspešnim premostitvijo vrzeli med tradicionalnimi zmogljivostmi struženja in rezkanja ti hibridni stroji zagotavljajo elegantno rešitev za dolgoletne-izzive ročnega ravnanja z deli, toleranc zlaganja in razdrobljene logistike v delavnici.

Medtem ko je začetni kapitalski vložek za več-osni rezkalno-stružni center in njegovo napredno programsko programsko opremo višji kot pri standardni-enonamenski stružnici ali rezkarju, so dolgoročne-operativne koristi očitne. Popolna odprava sekundarnih nastavitev strojev, stiskanje celotnega proizvodnega cikla, optimizacija tovarniškega prostora in zmanjšanje stopenj odpadkov skupaj ustvarijo nesporno pot do dobičkonosnosti. Medtem ko svetovne industrije še naprej premikajo meje mehanskega oblikovanja-in zahtevajo bolj zapletene komponente, strožje tolerance in hitrejše dobavne razporede-bo integracija hibridnih orodij za struženje in rezkanje ostala ključna strategija za napredne proizvodne obrate po vsem svetu.