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Os processos subtrativos desempenham um papel central e indispensável no mundo da fabricação, onde os projetos de design são transformados em partes sólidas. Eles atuam como precisão "facas de escultura", removendo sistematicamente o material para fornecer metais, plásticos e outras matérias -primas, formas precisas, tamanhos e características da superfície. Se você é novo no mundo do edifício de máquinas ou um engenheiro experiente que procura otimizar sua produção, é essencial é essencial uma profunda compreensão de girar, fresar, perfurar, moer, chato, brache, serrar, EDM e corte a laser. O corte de EDM e laser são nove processos fundamentais e críticos que são os pedras angulares das capacidades de fabricação do núcleo e os caminhos ideais de produção. Vamos explorar essas lâminas de processo que moldaram a face da indústria moderna e aprender sobre seus princípios, benefícios e aplicações.
Virando
1. Definição do núcleo
Virar é um processo de usinagem no qual a peça é giradae uma ferramenta fixa é usada para corte, principalmente para usinagem de peças rotativas (face cilíndrica, cônica, face final, fios, etc.).
2. Cenários de aplicação típicos
Indústria automotiva: peças rotativas, como eixos de acionamento, pistões, cubos de rodas, etc.
Fabricação de máquinas: eixos de máquina -ferramenta, parafusos, anéis de rolamento
Indústria de energia: eixos de turbina, barris de cilindro hidráulico
Aeroespacial: eixos de motor, componentes do trem de pouso
3. Vantagens principais
- Alta eficiência: Adequado para a produção em massa, o aperto único pode completar vários processos (por exemplo, cilíndrico, face final, ranhura, rosqueamento).
- Alta precisão: precisão que aumentam o grau de IT6 (tolerância ± 0,01 mm), RA 0,4-1,6μm.
- Baixo custo: Comparado com a moagem/moagem, o custo da ferramenta de giro é menor, adequado para usinagem econômica.
- Adaptável: pode processar metais (aço, alumínio, titânio), plásticos, materiais compostos, etc.
4. Classificação de girar
| Classificação | Tipo | Características |
|---|---|---|
| Recursos de processamento | Virada externa | Processando a superfície externa das peças do eixo |
| Turning interno (chato) | Mangas de processamento e furos de cilindro | |
| Virando no rosto | Processando a face final (plano) da peça de trabalho | |
| Giro de thread | Processando fios como parafusos e parafusos | |
| Nível de automação | Torno comum | Operação manual, adequada para pequenos lotes |
| Torno cnc | Alta precisão, automação, adequada para produção em massa | |
| Centro de transformação e moagem | Turning integrado + moagem para reduzir os erros de fixação |
5. Parâmetros de processo -chave
Velocidade de corte (VC): Ferramenta de carboneto Turnando peças de aço geralmente 100-300m/min
Alimentação (f): girando áspera 0,2-0,4 mm/r, giro fino 0,05-0,1mm/r
Profundidade de corte (AP): Girando aproximado de 1 a 5 mm, termine girando 0,1-0,5mm
6. Tendências de desenvolvimento
Turno de alta velocidade (HST): velocidade do eixo 10.000-20.000 rpm para melhorar a eficiência
Turnação difícil: alternativa à moagem, usinagem direta de aço endurecido (HRC 60+)
Turnagem inteligente: monitoramento integrado de desgaste da ferramenta de IA (por exemplo, Sandvik Coroplus®)
Exemplo: Os eixos de transmissão automotivos são virados CNC com desbaste (IT10, RA 3,2μm) e depois acabamento (IT7, RA 0,8μm), com um tempo de usinagem de cerca de 5 minutos por peça, que é um aumento de 30% na eficiência em relação à moagem convencional.
Moagem
A moagem é um processo de fabricação para cortare usinagem de peças de trabalho girando ferramentas multiflute, que é amplamente utilizada para usinagem de precisão de superfícies planas, superfícies curvas, ranhuras e outros recursos. A seguir, é apresentada uma explicação de seus principais pontos:
(1) Definição do núcleo
Utiliza uma ferramenta multi-flute rotativa (cortador de moagem) para cortar o dente da peça de trabalho, removendo o material através do movimento relativo da ferramenta e da peça de trabalho e permite a usinagem de superfícies planas, superfícies curvas, engrenagens, fios e outras formas geométricas complexas. Ao contrário de girar, ao mover, a ferramenta gira enquanto a peça de trabalho geralmente é estacionária ou em movimento de alimentação.
(2) cenários de aplicação típicos
Eletrônica de consumo:Usinagem de precisão do CNCde caixas de metal para telefones celulares, exigindo alta qualidade superficial (AR 0,8μm ou menos).
Fabricação de mofo e matriz: usinagem de superfície de cavidades (por exemplo, moldes de injeção, moldes de fundição), confiando em moagem simultânea de vários eixos
Aeroespacial: moagem eficiente de peças estruturais de aeronaves (vigas de asa de titânio)
Indústria automotiva: moagem da superfície do bloco do motor, processamento de engrenagem da caixa de engrenagens
3. Precisão e qualidade da superfície
Precisão dimensional: grau IT7-IT10 (tolerância IT7 em torno de ± 0,015mm, IT10 cerca de ± 0,1 mm)
Rugosidade da superfície: RA 0,8-3,2μm, moagem de precisão de alta velocidade até RA 0,4μm
Fatores de influência: desvio da ferramenta (<0,005 mm), rigidez da máquina, otimização de parâmetros de corte
4. Tipo de subdivisão do processo
| Classificação | Exemplo de tipo | Características |
|---|---|---|
| Características da superfície | Moagem de avião | Use cortador de moagem de rosto, alta eficiência |
| Moagem de contorno | Formas complexas de perfil | |
| Direção da alimentação | Escalar moagem | Boa qualidade da superfície, vida longa da ferramenta |
| Fresagem convencional | Corte estável, adequado para materiais duros | |
| Movimento da ferramenta | Moagem de três eixos | Processamento básico, baixo custo |
| Fresagem de ligação de cinco eixos | Pode processar superfícies complexas, como impulsores |
5. Parâmetros técnicos -chave
Velocidade de corte (VC):Liga de usinagem de ferramentas de carbonetoAté 300-800m/min
Alimentação por dente (fz): acabamento geralmente 0,01-0,05mm/dente
Profundidade axial de corte (AP): desbaste de 5 a 10% de diâmetro da ferramenta, terminando 0,1-0,5mm
6. Tendências da indústria
Moagem de alta velocidade(HSM): Velocidade do eixo de 20.000 a 60.000 rpm, aumentando a eficiência em 3-5 vezes
Micro-Milling: Para dispositivos médicos de precisão, diâmetro da ferramenta <0,1mm
Usinagem inteligente: sensores de força integrados monitoram o desgaste da ferramenta em tempo real (por exemplo, sistema marposss)
CASO: O quadro central de titânio do iPhone 14 Pro foi moído usandoMilling CNC de 5 eixos, passando por três processos: moagem áspera (IT10), moagem semi-final (IT9) e moagem de acabamento (IT7) e, finalmente, realizando uma superfície semelhante a um espelho com RA 0,6μm, com um tempo de usinagem de peça única de cerca de 25 minutos.
Perfuração
1. Definição central e características do processo
A perfuração é um processo de fabricação que usa uma ferramenta de corte rotativa(Twist Brill, Etap Brill, etc.) Para usinar um orifício circular em um material sólido. É um processo subtrativo. Suas características principais são:
Corte axial: a força de corte principal é ao longo do eixo da broca
Remoção limitada de chips: os chips precisam ser descarregados através da ranhura da broca, o que é fácil de causar bloqueio
Difícil dissipação de calor: cerca de 50% do calor é retirado pelos chips, e o restante é transferido para a peça/ferramenta
2. Aplicações industriais típicas
| Indústria | Caso de aplicação | Requisitos especiais |
|---|---|---|
| Fabricação de automóveis | Orifício de óleo do cilindro do motor (φ3-10 mm) | Hole profundo (l/d = 15-20) de alta reta |
| Indústria eletrônica | Microhole PCB (φ0.1-0,3mm) | Tolerância ao diâmetro do orifício ± 0,01mm |
| Aeroespacial | Orifício de redução de peso da asa de aeronaves (φ5-20mm) | Processamento de liga de titânio, sem requisitos de rebarbas |
| Equipamento de energia | ErRa de resfriamento de tubo principal de energia nuclear (φ50-100mm) | Processamento de orifícios profundos de aço inoxidável |
3. Limitações de tecnologia -chave e programas inovadores
Limitações:
Limitações na proporção de profundidade/diâmetro: broca de torção convencional l/d ≤ 10 (excedendo o limite levará à deflexão, vibração da ferramenta)
Defeitos de qualidade do orifício: EXIT BURRS (BURR), Marca das conversas na parede do orifício (marca de conversa)
Desgaste da ferramenta: baixa centralização devido ao desgaste da lâmina cruzada
Soluções avançadas:
Tecnologia de usinagem de buracos profundos:
Perfuração de armas (l/d ≤ 100): design assimétrico com ponta única, resfriamento de óleo de alta pressão (7-20 MPa)
Perfuração BTA (l/d≤250): remoção de chips do tipo de carcaça, eficiência de usinagem aumentada em 3 vezes
Tecnologia de processamento de micro-buracos:
Perfuração a laser (φ0.01-0,5mm): Para um buraco de PCB (laser co₂)
Perfuração EDM (φ0.3-3mm): orifícios de resfriamento para moldes de carboneto
4. Otimização dos parâmetros do processo de perfuração
| Parâmetros | Perfuração normal | Perfuração de alta velocidade | Micro perfuração |
|---|---|---|---|
| Velocidade de corte vc | 20-50m/min （HSS） | 80-150m/min (carboneto) | 30-60m/min (carboneto) |
| Feed por revolução f | 0,1-0,3mm/r | 0,05-0,15mm/r | 0,01-0,05mm/r |
| Método de resfriamento | Resfriamento externo (emulsão) | Resfriamento interno (8MPA) | Resfriamento de névoa (MQL) |
5. Tecnologia de melhoria de precisão e qualidade
Tecnologia de orientação:
Orientação de manga de perfuração (precisão da posição ± 0,02 mm)
Sistema de configuração de ferramentas a laser (erro de pré-posicionamento <0,005 mm)
Processo de pós-processamento:
GRAVIDADE (GRADE IT7, RA 0,8μM)
Extrusão aprimorando (debustando, melhoria de RA de 50%)
O processo está se desenvolvendo para orifícios ultra-profundos (L/D ＞ 300), microporos em nanoescala e processamento adaptativo inteligente, e possui aplicações inovadoras no processamento de peças de pólo de bateria de novas energia, embalagem de chips e outros campos.
Moagem
1. Definição central e características do processo
A moagem é um processo de usinagem de ultra-precisão que utiliza uma roda de moagem rotativa de alta velocidade(Grits Abrasive + Bond) Para fazer micro-fortes em peças de trabalho, e suas características principais incluem:
Corte multifluto: Cada grão é equivalente a uma borda de micro-corte (tamanho da grão #80- #3000)
Profundidade extremamente fina de corte: 0,1-10 μm de profundidade de corte com uma única grão.
Corte frio: 60% do calor é levado pelas fichas (melhor dissipação de calor do que girar).
2. Aplicações industriais típicas
| Campos de aplicação | Casos típicos | Indicadores -chave |
|---|---|---|
| Rolamentos de precisão | Rolando Raceway Retinging (HRC62) | Redondeza ≤ 0,5μm, RA 0,05μm |
| Equipamento médico | Moagem de espelho de lâmina cirúrgica | Raio da lâmina ≤ 0,01μm, sem rebarbas |
| Componentes ópticos | Lente de vidro para formação de superfície curva | Precisão da forma da superfície λ/4 (λ = 632,8nm) |
| Aeroespacial | Turbine Blade Tenon Groove Precision | Tolerância ao perfil ± 0,003 mm |
3. Classificação do processo de moagem
| Dimensão de classificação | Tipo de processo | Características |
|---|---|---|
| Processando características da superfície | Moagem de superfície | Roda de moagem em forma de vibração eletromagnética (RA 0,1μm) |
| Rotagem cilíndrica externa | Posicionamento central, pode processar eixos delgados (φ0,1mm) | |
| Rotagem cilíndrica interna | Roda de moagem pequena (φ3-20mm), movimento planetário | |
| Tipo de roda de moagem | Roda de moagem de corundum (Al₂o₃) | Tipo geral, processamento de peças de aço |
| Roda de moagem CBN (nitreto de boro cúbico) | Processamento de material duro (HRC ＞ 55), 10 vezes mais vida | |
| Roda de moagem de diamantes | Processamento de cerâmica/carboneto, tamanho de partícula até #8000 |
4. Parâmetros de processo -chave
Velocidade da linha da roda de moagem:
Rotagem comum: 30-45m/s
Rotagem de alta velocidade (HSG): 80-200m/s (roda especial necessária)
Velocidade da peça de trabalho:
Rotagem de precisão: 0,1-1M/min
Rotagem profunda de alta eficiência (HEDG): até 100m/min
Profundidade do controle de corte:
Moagem áspera: 5-20μm/AVC
Rotagem fina: 0,1-1 μm/AVC
5. Controle da qualidade da superfície
Faixa de rugosidade:
Rotagem comum: RA 0,4-0,8μm
Moagem de precisão: RA 0,1-0,4μm (superfície do espelho)
Rotagem de ultra-precisão: RA <0,05μm (necessidade das rodas de moagem eletroliticamente afiadas)
Controle de camada metamórfica:
Espessura da camada branca <2μm (queimaduras evitadas por resfriamento otimizado)
6. Desenvolvimentos tecnológicos avançados
Moagem de ultra-precisão:
Eixo aerostático (redução radial <0,05μm)
Tecnologia de vestir on -line (precisão do curativo a laser ± 1μm)
Moagem inteligente:
Sistemas anti-colisão de monitoramento de energia (por exemplo, sistema de monitoramento do Studer)
Parâmetros de otimização de gêmeos digitais (previsão da vida útil da roda)
Usinagem composta:
Usinagem eletrolítica de moagem combinada (usinagem sem rachaduras de materiais rígidos e quebradiços)
7. Exemplo de usinagem típica
Rating de usinagem de pista:
Usando rodas de moagem CBN (#800 Grit)
Velocidade linear 60m/s, velocidade da peça de trabalho 500rpm
Alcançado RA 0,05μm, redondeza 0,3μm
Rotagem esférica da articulação artificial:
Máquina de moagem de ligação de 5 eixos
Precisão do contorno ± 0,005 mm, polimento estéril da superfície estéril
A tecnologia de moagem está se desenvolvendo em direção à precisão de nível nano, controle adaptativo inteligente e processamento verde e continua a romper os limites de precisão em áreas como bolachas de semicondutores e sistemas micro-eletromecânicos (MEMS).
Tedioso
O chato é um processo de usinagem que usa uma ferramenta chata rotativa para aparar com precisão os orifícios pré -fabricados. É usado principalmente para melhorar a precisão dimensional (até ± 0,005 mm) e a tolerância de formas de orifícios. É tipicamente usado no processamento de orifícios de precisão do corpo da válvula hidráulica, correção de rifle de barril de artilharia, etc. Esse processo pode efetivamente corrigir os desvios da posição do orifício, obter alta redondeza (<0,002 mm) e baixa rugosidade (RA 0,4μm) e é um dos números de acabamento especial, especialmente para as necessidades de acabamento.
Broaching
O Broaching é uma tecnologia de processamento eficiente que usa um broche de vários dentes para formar diretamente contornos internos complexos em um único golpe linear. Normalmente, é usado no processamento em lote de estruturas em forma de especial, como eixos de spline automotivo e slots de gatilho. Sua vantagem central está em sua capacidade de formação única, que pode garantir simultaneamente a precisão do nível de TI7 (± 0,02 mm) e a qualidade da superfície de RA 1.6μm. Embora o custo das ferramentas personalizadas seja relativamente alto, o custo de processamento de peça única é significativamente menor do que os processos de montagem/engrenagem quando a produção em massa excede 5.000 peças, o que é particularmente adequado para as necessidades de processamento de ranhuras em formato especial de precisão em larga escala.
Serra
A serra é um processo que usa uma ferramenta de corte com dentes de serra para dividir materiais. É usado principalmente para cortar perfis de metal (como perfis de alumínio) e divisão de estoque de aço. Comparado com o corte circular de serra, o corte de serra de banda tem vantagens significativas de economia de energia, o que pode reduzir o consumo de energia em 40%, mantendo alta eficiência de corte. É especialmente adequado para processamento áspero e pré -tratamento de grandes quantidades de materiais metálicos.
Usinagem de descarga elétrica
A usinagem eletroesparca (EDM) é uma tecnologia de processamento especial sem contato que usa descarga de pulso para corroer materiais condutores. É particularmente adequado para processar materiais de super -hard (como carboneto cimentado) e cavidades complexas (como texturas de moldes de injeção) que são difíceis de processar com o corte tradicional. Esse processo pode atingir uma precisão extremamente alta de ± 0,005 mm (fio lento) controlando com precisão a energia de descarga e não é limitado pela dureza do material. É insubstituível no processamento de componentes -chave nos campos da fabricação de moldes, aeroespacial etc.
Corte a laser
O corte a laser é um processo avançado que usa vigas a laser de alta energia para realizar corte de precisão sem contato de materiais. É particularmente adequado para inchaço de alta eficiência de peças de chapas automotivas (como corte de contorno de porta) e escavação fina de jóias e outros cenários de processamento de precisão. Com sua alta densidade de energia, esse processo pode atingir uma velocidade de 10m/min ao cortar placas de aço inoxidável de 3 mm, mantendo uma precisão de processamento de ± 0,1 mm. Tem as vantagens de alta eficiência e alta flexibilidade e se tornou um dos métodos de processamento principal da fabricação moderna de precisão.
Resumo
Da arte rotativa de transformar tradicional à lâmina de energia leve do corte a laser, esses nove processos de usinagem formam o esqueleto tecnológico central da fabricação moderna. Cada processo é como uma ferramenta exclusiva em uma caixa de ferramentas de precisão - transformando -se em formas de forma eficiente, a moagem conquista de superfícies complexas com flexibilidade, o EDM supera suavemente a rigidez e as esculturas de corte a laser sem contato - cada uma delas tem seu próprio papel e inovação colaborativa. Com o desenvolvimento da tecnologia de usinagem composta e da fabricação digital inteligente, os limites desses processos estão desbotados e fundindo (por exemplo, os centros compostos de turn-turn podem sincronizar 80% dos processos).
Compreender suas diferenças essenciais e cenários de aplicação não apenas ajuda os engenheiros a escolher o programa ideal de usinagem, mas também promove a inovação de processos e os avanços nos limites de fabricação. No futuro, esses processos clássicos continuarão sendo profundamente combinados com novos materiais e tecnologia de IA e serão revitalizados em campos de ponta, como fabricação de micro-nano e peças espaciais.
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Perguntas frequentes
1. Para quais peças estão se tornando adequadas? Por que é a primeira escolha para peças rotativas?
A torneamento é a usinagem eficiente de peças simétricas rotacionalmente, como eixos, discos e buchas (por exemplo, fios, afunilamentos) por meio de rotação da peça de trabalho + alimentação linear da ferramenta. Sua vantagem está na conclusão da usinagem de várias características (círculo externo, face final, ranhura) em um único aperto, e a precisão dimensional pode atingir ± 0,01 mm, rugosidade da superfície RA 1.6μm, especialmente adequada para eixos de acionamento automotivo, acessórios hidráulicos e outras produção de massa.
2. Qual é a diferença central entre moagem e girar? Quando escolher a moagem?
A moagem é a rotação da ferramenta + movimento da peça de trabalho, adequado para planos de usinagem, superfícies curvas, contornos em forma (como cavidades de molde); enquanto girar é a rotação da peça de trabalho, especializada em corpo rotativo. A vantagem da moagem é a ligação de vários eixos (como o impulsor do complexo de moagem de cinco eixos), mas a eficiência é menor que a giro. Base de seleção: peças assimétricas Escolha a moagem, corpo rotativo Escolha a torneamento.
3. Por que chato (chato) do que perfuração (perfuração) é mais adequado para o processamento de orifícios de precisão?
A perfuração só pode garantir IT10 ~ IT12 Nível de precisão (± 0,1 mm), enquanto entedia a ferramenta de perfuração ajustável para corrigir o tamanho dos orifícios pré -fabricados, redondeza, grau posicional, a precisão do nível de IT6 (± 0,005 mm). Por exemplo, os orifícios do corpo da válvula hidráulica precisam estar entediados para garantir a coaxialidade de cada sistema de orifícios, enquanto a perfuração é usada apenas para desbaste.
4. Corte a laser (corte a laser) em comparação com o processo de corte tradicional que vantagens subversivas?
Cortes a laser corta metal/não-metal sem contato ou tensão mecânica, com uma largura Kerf de apenas 0,1 mm (corte de plasma é de cerca de 1 mm) e em velocidades muito altas (10m/min para aço inoxidável de 3 mm). Sua flexibilidade suporta contornos complexos (por exemplo, orifícios moldados em chapas automotivas), mas o alto custo do equipamento o torna adequado para produtos de alto valor agregado.
