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I processi sottrattivi svolgono un ruolo centrale e indispensabile nel mondo della produzione, dove i progetti di progettazione vengono trasformati in parti solide. Agiscono come "coltelli intagliati" di precisione, rimuovendo sistematicamente il materiale per fornire metalli, materie plastiche e altre forme precise, dimensioni e caratteristiche di superficie. Sia che tu sia nuovo nel mondo dell'edilizia di macchine o in un ingegnere esperto che cerca di ottimizzare la tua produzione, una comprensione approfondita della svolta, della fresatura, della perforazione, della macinatura, della noiosa, del browning, del segatura, dell'EDM e del taglio laser. Il taglio EDM e laser sono nove processi fondamentali e critici che sono i cardini delle capacità di produzione di base e percorsi di produzione ottimali. Esploriamo queste lame di processo che hanno plasmato il volto dell'industria moderna e apprendiamo i loro principi, benefici e applicazioni.
Rotazione
1. Definizione principale
La svolta è un processo di lavorazione in cui è ruotato il pezzoe uno strumento fisso viene utilizzato per il taglio, principalmente per la lavorazione di parti rotanti (cilindriche, coniche, faccia fine, fili, ecc.).
2. Scenari di applicazione tipici
Industria automobilistica: parti rotanti come alberi di trasmissione, pistoni, mozzi delle ruote, ecc.
Produzione di macchinari: finestre per macchine utensili, viti, anelli dei cuscinetti
Industria energetica: alberi di turbina, botti di cilindro idraulico
Aerospace: alberi del motore, componenti del cambio di atterraggio
3. Vantaggi del core
- Alta efficienza: adatto alla produzione di massa, il blocco singolo può completare più processi (ad es. Cilindrico, faccia finale, scanalatura, filo).
- Elevata precisione: precisione che si rivolge al grado IT6 (tolleranza ± 0,01 mm), RA 0,4-1,6 μm.
- A basso costo: rispetto alla fresatura/macinazione, il costo dello strumento di rotazione è inferiore, adatto alla lavorazione economica.
- Adattabile: può elaborare metalli (acciaio, alluminio, titanio), materie plastiche, materiali compositi, ecc.
4. Classificazione della svolta
| Classificazione | Tipo | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Funzionalità di elaborazione | Svolta esterna | Elaborazione della superficie esterna delle parti dell'albero |
| Turning interno (noioso) | Maniche di elaborazione e fori di cilindri | |
| Volto girare | Elaborazione della faccia finale (piano) del pezzo | |
| Discussione | Fili di elaborazione come bulloni e viti | |
| Livello di automazione | Tornio ordinario | Operazione manuale, adatto a piccoli lotti |
| Tornio CNC | Alta precisione, automazione, adatta alla produzione di massa | |
| Centro di svolta e fresatura | Turnatore integrato + fresatura per ridurre gli errori di serraggio |
5. Parametri di processo chiave
Velocità di taglio (VC): parti di acciaio della rotazione dello strumento in carburo di solito 100-300 m/min
Feed (F): rotazione ruvida 0,2-0,4 mm/r, rotazione fine 0,05-0,1 mm/r
Profondità del taglio (AP): rotazione ruvida 1-5 mm, finitura di finitura 0,1-0,5 mm
6. Tendenze di sviluppo
Turning ad alta velocità (HST): velocità del mandrino 10.000-20.000 giri / min per migliorare l'efficienza
Turna dura: alternativa alla macinatura e alla lavorazione diretta dell'acciaio indurito (HRC 60+)
Turna intelligente: monitoraggio integrato di usura degli strumenti AI (ad es. Sandvik Coroplus®)
Esempio: gli alberi di trasmissione automobilistici vengono girati CNC con la rought (IT10, RA 3,2 μm) e quindi la finitura (IT7, RA 0,8 μm), con un tempo di lavorazione di circa 5 minuti per pezzo, che è un aumento del 30% di efficienza rispetto alla macinatura convenzionale.
Fresatura
La fresatura è un processo di produzione per il taglioe i pettini di lavorazione ruotando strumenti multi-fluta, ampiamente utilizzati per la lavorazione di precisione di superfici piane, superfici curve, scanalature e altre caratteristiche. Quello che segue è una spiegazione dei suoi punti chiave:
(1) Definizione principale
Utilizza uno strumento multi-fluuto rotante (fresatrice) per tagliare il dente del pezzo per dente, rimuovendo il materiale attraverso il movimento relativo dello strumento e del pezzo e consente la lavorazione di superfici piatte, superfici curve, ingranaggi, fili e altre forme geometriche complesse. A differenza della svolta, nella macinazione, lo strumento ruota mentre il pezzo è generalmente stazionario o in movimento di alimentazione.
(2) Scenari di applicazione tipici
Elettronica di consumo:CNC Precision Machiningdi alloggiamenti metallici per telefoni cellulari, che richiedono un'alta qualità della superficie (RA 0,8 μm o meno).
Manufattura della muffa e stampo: lavorazione superficiale delle cavità (ad es. Stampi per iniezione, stampi per la fusione), basandosi su fresatura simultanea multi-asse
Aerospace: fresatura efficiente delle parti strutturali dell'aeromobile (travi di ala in titanio)
Industria automobilistica: Macurizzazione della superficie del blocco motore, elaborazione degli ingranaggi del cambio
3. Precisione e qualità della superficie
Accuratezza dimensionale: grado IT7-IT10 (tolleranza IT7 circa ± 0,015 mm, IT10 circa ± 0,1 mm)
Rugosità superficiale: RA 0,8-3,2 μm, macinazione di precisione ad alta velocità fino a RA 0,4 μm
Fattori di influenza: runout degli strumenti (<0,005 mm), rigidità della macchina, ottimizzazione dei parametri di taglio
4. Tipo di suddivisione del processo
| Classificazione | Digitare l'esempio | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Caratteristiche della superficie | Fresatura piane | Usa taglierina per fresatura, alta efficienza |
| Macinazione dei contorni | Profilando forme complesse | |
| Direzione di alimentazione | Macinazione arrampicata | Buona qualità della superficie, lunga durata degli strumenti |
| Fresatura convenzionale | Taglio stabile, adatto a materiali duri | |
| Movimento per gli utensili | Macinazione a tre assi | Elaborazione di base, basso costo |
| Macinazione di collegamento a cinque assi | Possono elaborare superfici complesse come le giranti |
5. Parametri tecnici chiave
Calcinare la velocità (VC):Lega in alluminio di lavorazione degli strumenti in carburofino a 300-800 m/min
Alimentazione per dente (FZ): finitura di solito 0,01-0,05 mm/dente
Profondità assiale del taglio (AP): maltrattatura del 5-10% di diametro dello strumento, terminando 0,1-0,5 mm
6. Tendenze del settore
Fresatura ad alta velocità(HSM): velocità del mandrino di 20.000-60.000 giri / min, aumentando l'efficienza di 3-5 volte
Micro-macelling: per dispositivi medici di precisione, diametro dello strumento <0,1 mm
Smart Machining: Sensori di forza integrata Monitora l'usura dello strumento in tempo reale (ad es. Sistema Marposs)
Caso: il telaio centrale del titanio dell'iPhone 14 Pro è stato macinato utilizzandoMacinazione CNC a 5 assi, passando attraverso tre processi: fresatura ruvida (IT10), fresatura semi-finish (IT9) e fresatura di finitura (IT7) e alla fine realizzando una superficie simile a uno specchio con RA 0,6 μm, con un tempo di lavorazione a singolo pezzo di circa 25 minuti.
Perforazione
1. Definizione principale e caratteristiche del processo
La perforazione è un processo di produzione che utilizza uno strumento di taglio rotante(Twist Drill, Step Drill, ecc.) Per macchina un foro circolare in un materiale solido. È un processo sottrattivo. Le sue caratteristiche fondamentali sono:
Tagliamento assiale: la forza di taglio principale è lungo l'asse del trapano
Rimozione del chip limitato: i chip devono essere scaricati attraverso la scanalatura, il che è facile causare il blocco
Difficile dissipazione del calore: circa il 50% del calore viene portato via dai chip e il resto viene trasferito al pezzo/strumento
2. Applicazioni industriali tipiche
| Industria | Caso di applicazione | Requisiti speciali |
|---|---|---|
| Produzione automobilistica | Foro dell'olio cilindro del motore (φ3-10mm) | Foro profondo (l/d = 15-20) alta rettilinea |
| Industria elettronica | PCB Microhole (φ0.1-0.3mm) | Tolleranza del diametro del foro ± 0,01 mm |
| Aerospaziale | Foro di riduzione del peso dell'ala del velivolo (φ5-20mm) | Elaborazione in lega di titanio, nessun requisito di Burr |
| Attrezzatura energetica | Foro di raffreddamento del tubo principale dell'energia nucleare (φ50-100 mm) | Elaborazione del foro profondo in acciaio inossidabile |
3. Limitazioni della tecnologia chiave e programmi Breakthrough
Limitazioni:
Limitazioni sul rapporto di profondità-diametro: trapano convenzionale L/D ≤ 10 (superando il limite porterà a deflessione, vibrazione dello strumento)
Difetti della qualità del foro: uscita Burr (BURR), segno di chiacchiere del foro (marchio di chiacchiere)
Abbigliamento per utensili: scarso centraggio dovuto all'usura della lama incrociata
Soluzioni avanzate:
Tecnologia di lavorazione del buco profondo:
Drilling per armi (L/D ≤ 100): design asimmetrico con singolo tagliente, raffreddamento dell'olio ad alta pressione (7-20 MPa)
Drilling BTA (l/d≤250): rimozione del chip del tipo di involucro, efficienza di lavorazione è aumentata di 3 volte
Tecnologia di elaborazione di micro-buco:
Drilling laser (φ0.01-0.5mm): per il foro attraverso il pcb (laser CO₂)
Drilling EDM (φ0.3-3mm): fori di raffreddamento per stampi in carburo
4. Ottimizzazione dei parametri del processo di perforazione
| Parametri | Perforazione normale | Perforazione ad alta velocità | Micro perforazione |
|---|---|---|---|
| Taglio velocità vc | 20-50 m/min （HSS） | 80-150 m/min (carburo) | 30-60 m/min (carburo) |
| Mangime per rivoluzione f | 0,1-0,3 mm/r | 0,05-0,15 mm/r | 0,01-0,05 mm/r |
| Metodo di raffreddamento | Raffreddamento esterno (emulsione) | Raffreddamento interno (8mp) | Mish Cooling (MQL) |
5. Tecnologia di precisione e miglioramento della qualità
Tecnologia di orientamento:
Guida alla manica del trapano (precisione di posizione ± 0,02 mm)
Sistema di impostazione dello strumento laser (errore di pre-posizionamento <0,005 mm)
Processo di post-elaborazione:
Rinocciatura (grado IT7, RA 0,8 μm)
Riding di estrusione (debuster, miglioramento dell'AR del 50%)
Il processo si sta sviluppando verso buchi ultra-profondi (L/D ＞ 300), micropori in nanoscala e elaborazione adattativa intelligente e ha applicazioni innovative nella nuova elaborazione del polo a batteria di energia, l'imballaggio dei chip e altri campi.
Macinazione
1. Definizione principale e caratteristiche del processo
La macinazione è un processo di lavorazione ultra precisione che utilizza una ruota a rotazione ad alta velocità(Grite abrasive + legame) Per fare micro-tagli sui pezzi e le sue caratteristiche di base includono:
Tagliato multi-fluuto: ogni grinta è equivalente a un bordo micro-taglio (dimensione della grinta #80- #3000)
Profondità estremamente sottile di taglio: profondità di taglio 0,1-10 μm con una singola grana.
Tagliamento a freddo: il 60% del calore viene portato via dai chips (migliore dissipazione del calore rispetto alla svolta).
2. Applicazioni industriali tipiche
| Campi di applicazione | Casi tipici | Indicatori chiave |
|---|---|---|
| Cuscinetti di precisione | Cuscinetto raceway macelling (HRC62) | Rotondità ≤ 0,5 μm, RA 0,05μm |
| Attrezzatura medica | Macinatura dello specchio della lama chirurgica | Raggio di lama ≤ 0,01μm, nessuna bara |
| Componenti ottici | Superficie curva di lenti in vetro che forma macinatura | Accuratezza della forma della superficie λ/4 (λ = 632,8nm) |
| Aerospaziale | Turbine Blade Tenone Groove Precision Macting | Tolleranza del profilo ± 0,003 mm |
3. Classificazione del processo di macinazione
| Dimensione di classificazione | Tipo di processo | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Caratteristiche della superficie di elaborazione | Macinazione superficiale | Bracciatura elettromagnetica del mandrino, ruota di macinazione a forma di V (RA 0,1μm) |
| Macinazione cilindrica esterna | Posizionamento centrale, Can elaborare alberi snelli (φ0,1 mm) | |
| Macinazione cilindrica interna | Piccola ruota di macinazione (φ3-20mm), movimento planetario | |
| Tipo di ruota di macinazione | Ruota di macinazione corindone (al₂o₃) | Tipo generale, elaborazione di parti in acciaio |
| Ruota di macinazione CBN (nitruro di boro cubico) | Elaborazione del materiale duro (HRC ＞ 55), 10 volte più a lungo vita | |
| Ruota di macinazione diamantato | Elaborazione in ceramica/carburo, dimensioni delle particelle fino a #8000 |
4. Parametri del processo chiave
Speed della linea della ruota di macinazione:
Macinatura ordinaria: 30-45m/s
Macinatura ad alta velocità (HSG): 80-200m/s (ruota speciale richiesta)
Velocità del pezzo:
Macinatura di precisione: 0,1-1m/min
Articolo profondo ad alta efficienza (HEDG): fino a 100 m/min
Profondità del controllo del taglio:
Macinatura ruvida: 5-20μm/corsa
Macinatura fine: 0,1-1 μm/corsa
5. Controllo della qualità della superficie
Rughess Range:
Macinatura ordinaria: RA 0,4-0,8 μm
Macinatura di precisione: RA 0,1-0,4μm (superficie speculare)
Macinatura ultra-precisione: RA <0,05 μm (ruote di macinazione ad affitto elettroliticamente richiesto)
Controllo dello strato metamorfico:
Spessore dello strato bianco <2μm (ustioni evitate dal raffreddamento ottimizzato)
6. Sviluppi tecnologici avanzati
Macinazione ultra-precisione:
Mandrino aerostatico (runout radiale <0,05μm)
Tecnologia di medicazione online (precisione di medicazione laser ± 1μm)
Macinazione intelligente:
Sistemi di monitoraggio di monitoraggio dell'alimentazione (ad es. Sistema di monitoraggio Studer)
Parametri di ottimizzazione dei gemelli digitali (previsione della vita delle ruote)
MACCHININE COMPOSITO:
Massicucina combinata elettrolitica (lavorazione senza crepe di materiali duri e fragili)
7. Esempio di lavorazione tipico
Cuscinetto Machining Raceway:
Usando ruote con macinazione CBN (n. 800 grana)
Velocità lineare 60m/s, velocità del pezzo 500rpm
Raggiunto RA 0,05μm, rotondità 0,3μm
Macinatura sferica articolare artificiale:
Macchina di macinazione del collegamento a 5 assi
Accuratezza del contorno ± 0,005 mm, lucidatura di grado sterile di superficie
La tecnologia di macinazione si sta sviluppando verso la precisione di nano-livello, il controllo adattivo intelligente e l'elaborazione verde e continua a sfondare i limiti di precisione in aree come i wafer a semiconduttore e i sistemi microelettromeccanici (MEMS).
Noioso
La noiosa è un processo di lavorazione che utilizza uno strumento noioso rotante per tagliare con precisione fori prefabbricati. Viene utilizzato principalmente per migliorare l'accuratezza dimensionale (fino a ± 0,005 mm) e la tolleranza alla forma dei fori. Viene in genere utilizzato nell'elaborazione del foro di precisione del corpo della valvola idraulica, nella correzione della ridacchiatura della canna di artiglieria, ecc. Questo processo può efficacemente correggere le deviazioni della posizione del foro, ottenere una rotondità elevata (<0,002 mm) e una bassa rugosità (RA 0,4 μm), ed è uno dei mezzi fondamentali della finitura del foro, particolarmente idoneo per le esigenze di finitura di buchi profondi a grande dimora.
Brocciando
Il broaching è una tecnologia di elaborazione efficiente che utilizza un boccia multi-doganale per formare direttamente contorni interni complessi in un unico colpo lineare. Viene in genere utilizzato nell'elaborazione batch di strutture di forma speciale come alberi di spline automobilistica e slot di grilletto delle armi. Il suo vantaggio fondamentale risiede nella sua capacità di formazione una tantum, che può contemporaneamente garantire l'accuratezza di livello IT7 (± 0,02 mm) e la qualità della superficie di RA 1,6 μm. Sebbene il costo degli strumenti personalizzati sia relativamente elevato, il costo di elaborazione a singolo pezzo è significativamente inferiore rispetto ai processi di modellatura/modellatura quando la produzione di massa supera i 5.000 pezzi, il che è particolarmente adatto alle esigenze della elaborazione della scanalatura a forma speciale di precisione su larga scala.
Sega
Il segatura è un processo che utilizza uno strumento di taglio con denti segati per dividere i materiali. Viene utilizzato principalmente per il taglio dei profili dei metalli (come i profili di alluminio) e la divisione delle scorte di acciaio. Rispetto al taglio circolare, il taglio della sega a banda presenta significativi vantaggi di risparmio energetico, che possono ridurre il consumo di energia del 40% mantenendo un'elevata efficienza di taglio. È particolarmente adatto per la lavorazione approssimativa e il pretrattamento di grandi quantità di materiali metallici.
Lavorazione a scarica elettrica
Electrospark Machining (EDM) è una tecnologia di elaborazione speciale senza contatto che utilizza la scarica degli impulsi per corrodere i materiali conduttivi. È particolarmente adatto per l'elaborazione di materiali di superhard (come carburo cementato) e cavità complesse (come trame di stampo a iniezione) che sono difficili da elaborare con il taglio tradizionale. Questo processo può ottenere una precisione estremamente elevata di ± 0,005 mm (filo lento) controllando con precisione l'energia di scarica e non è limitato dalla durezza del materiale. È insostituibile nella lavorazione di componenti chiave nei campi della produzione di muffe, aerospaziale, ecc.
Taglio laser
Il taglio laser è un processo avanzato che utilizza travi laser ad alta energia per eseguire il taglio di precisione senza contatto dei materiali. È particolarmente adatto per l'uscita ad alta efficienza delle parti in lamiera automobilistica (come il taglio del contorno delle porte) e la cavità fine di gioielli e altri scenari di elaborazione di precisione. Con la sua alta densità di energia, questo processo può raggiungere una velocità di 10 m/min quando si tagliano piastre in acciaio inossidabile da 3 mm pur mantenendo una precisione di elaborazione di ± 0,1 mm. Ha i vantaggi dell'alta efficienza e dell'alta flessibilità ed è diventato uno dei metodi di elaborazione fondamentali della moderna produzione di precisione.
Riepilogo
Dall'arte rotativa della svolta tradizionale alla lama di energia leggera del taglio laser, questi nove processi di lavorazione formano lo scheletro tecnologico principale della produzione moderna. Ogni processo è come uno strumento esclusivo in una cassetta degli attrezzi di precisione - trasformando in modo efficiente corpi rotanti, macinazione conquista in modo flessibile superfici complesse, EDM supera dolcemente la rigidità e le sculture di taglio laser senza contatto - ognuno di essi ha il suo ruolo e l'innovazione collaborativa. Con lo sviluppo della tecnologia di lavorazione composita e della produzione intelligente digitale, i confini di questi processi sono sfocati e fusioni (ad esempio, i centri compositi a turni mulini possono sincronizzare l'80% dei processi).
Comprendere le loro differenze essenziali e scenari di applicazione non solo aiuta gli ingegneri a scegliere il programma di lavorazione ottimale, ma promuove anche l'innovazione dei processi e le scoperte nei limiti di produzione. In futuro, questi processi classici continueranno a essere profondamente combinati con nuovi materiali e tecnologia AI e saranno rivitalizzati in campi all'avanguardia come la produzione di micro-nano e le parti spaziali.
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FAQ
1. Per quali parti diventano adatte? Perché è la prima scelta per le parti rotanti?
La svolta è la lavorazione efficiente delle parti simmetriche rotazionalmente come alberi, dischi e boccole (ad esempio fili, conti) mediante rotazione del pezzo + alimentazione lineare dello strumento. Il suo vantaggio risiede nel completamento della lavorazione multi-caratteristica (cerchio esterno, della faccia finale, della scanalatura) in un singolo serraggio e l'accuratezza dimensionale può raggiungere ± 0,01 mm, rugosità superficiale RA 1,6 μm, particolarmente adatto per alberi di trasmissione automobilistica, raccordi idraulici e altre produzione di massa.
2. Qual è la differenza fondamentale tra fresatura e svolta? Quando scegliere la fresatura?
La fresatura è rotazione degli utensili + movimento del pezzo, adatto per i piani di lavorazione, superfici curve, contorni a forma di (come cavità di stampo); Mentre la rotazione è la rotazione del pezzo, specializzato nel corpo rotativo. Il vantaggio della fresatura è il collegamento multi-asse (come la girante del complesso di macinazione a cinque assi), ma l'efficienza è inferiore alla rotazione. Base di selezione: parti asimmetriche Scegliere la fresatura, il corpo rotante selezionare la rotazione.
3. Perché noioso (noioso) che la perforazione (perforazione) è più adatta per l'elaborazione dei fori di precisione?
La perforazione può garantire solo il livello di accuratezza di IT10 ~ IT12 (± 0,1 mm), mentre è noiosa attraverso lo strumento noioso regolabile per correggere la dimensione dei fori prefabbricati, la rotondità, il grado di posizione, l'accuratezza fino a livello fino a IT6 (± 0,005 mm). Ad esempio, i fori del corpo della valvola idraulica devono essere annoiati per garantire la coassialità di ciascun sistema di fori, mentre la perforazione viene utilizzata solo per laalgamento.
4. Tagliamento laser (taglio laser) rispetto al tradizionale processo di taglio quali vantaggi sovversivi?
Taglia il taglio laser Metal/non metal senza contatto o sollecitazione meccanica, con una larghezza del kerf di soli 0,1 mm (il taglio del plasma è di circa 1 mm) e a velocità molto elevate (10 m/min per acciaio inossidabile da 3 mm). La sua flessibilità supporta contorni complessi (ad esempio, fori a forma di lamiera automobilistica), ma il costo elevato dell'attrezzatura lo rende adatto a prodotti ad alto valore aggiunto.
