The Soul of EDC - Fra værktøjsmaskiner til CNC

 

I Baggrund

Hvis der er et professionelt udtryk, som de fleste hører først, når de går ind i EDC (Everyday Carry)-fællesskabet, er det uden tvivl CNC. Dette efterfølges af forskellige højteknologiske udtryk såsom tre-akser, fireakser, femakser og præcisionsudskæring. Denne artikel har til formål at give en omfattende, men tilgængelig forståelse af, hvad CNC, EDC's sjæl, virkelig er (primært introduktion af CNC-bearbejdningscentre og CNC-trådskæring; flere CNC-maskiner vil blive introduceret senere).

 

II Oprindelse

Før vi dykker ned i CNC, lad os først forstå to traditionelle værktøjsmaskiner i bearbejdningsindustrien - drejebænken og fræsemaskinen.

 

▲Manuel drejebænk

 

Arbejdsprincippet for drejebænken:Emnet klemmes fast mellem to centre, og skæringen udføres ved at dreje emnet og flytte værktøjet.

 

▲Manuel betjening af fræsemaskine

 

Fræsemaskinens arbejdsprincip: Værktøjet roterer med høj hastighed for at skære overfladen af ​​emnet. Gennem videodemonstrationer kan vi se, at en manuel fræsemaskine styrer tre bevægelsesretninger ved at dreje håndtagene: Bevægelse af arbejdsbordet vandret eller lodret (X- og Y-akser) og bevægelse af arbejdsbordet lodret (Z-akse). Bevægelsen af ​​emnet gør det muligt for det roterende værktøj at bearbejde emnets overflade og dybde.

 

 

Traditionel bearbejdning involverer manuel betjening af konventionelle værktøjsmaskiner, hvor metal skæres ved manuelt at dreje håndtagene og måle præcision med skydelære og andre værktøjer. Tilføjelse af computer numerisk kontrolteknologi til disse konventionelle maskiner skaber CNC-maskiner. CNC står for "Computer Numerical Control", hvilket betyder automatiserede værktøjsmaskiner styret af en computer. Computeren bearbejder automatisk produkter og dele baseret på forprogrammerede instruktioner, almindeligvis kendt som CNC-bearbejdning.

 

III Titel Håndværk

På dette tidspunkt bør læserne forstå, hvordan tre-akset bearbejdning fungerer: De tre styreretninger af fræsemaskinen styres af en computer. Da arbejdsemnet kun bevæger sig i forhold til værktøjet i X-, Y- og Z-retningerne, kan hver opsætning kun fuldføre bearbejdningen af ​​en flade. Hvis en anden flade skal bearbejdes, skal emnet spændes igen og bearbejdes igen.

 

▲Treakset bearbejdningsdemonstrationMill-Turn bearbejdningsdemonstration

 

Implementeringen af ​​4-akset bearbejdning er ret ligetil: en yderligere bevægelsesretning er tilvejebragt for emnet (A-aksen). Den mest almindelige maskine til at opnå fire-akset bearbejdning er mølle-dreje-maskinen. Ved at styre arbejdsemnets rotation omkring drejebænkens centrum (A-aksen) og fræserens tre-akse bevægelse (X, Y, Z), fuldender maskinen bearbejdningen af ​​emnet i en hel cirkel. Forskellen mellem en standard 4-akset maskine og en mølle-dreje maskine ligger i deres fokus: mølle-dreje maskiner fremhæver "dreje"-funktionen, hvor A-akse patronen giver tilstrækkelig kraft til bearbejdning, mens standard fire-aksede maskiner bruger A-aksen primært til at ændre arbejdsemnets orientering uden at levere bearbejdningskraft.

 

▲DemonstrationMill-Turn bearbejdningsdemonstration

 

Dernæst kommer den mest avancerede klingende fem-akse bearbejdning, som er helt klar i sin implementering: tilføjelse af en anden grad af frihed, almindeligvis omtalt som C-aksen. Afhængigt af modellen kan dette opnås gennem dobbelte drejehoveder, dobbelte roterende borde eller en kombination af en roterende og en drejemekanisme.

 

▲ Fem-akset samtidig bearbejdning af et pumpehjul

 

▲ Fem akser i femakset bearbejdning

 

Vi hører dog ofte udtryk som "pseudo fem-akser" og "3+2." Hvad betyder disse? Evnen til at opnå fem frihedsgrader betyder ikke nødvendigvis ægte "fem-akset samtidig bearbejdning." De fleste bearbejdningscentre er designet med mulighed for at eftermontere yderligere akser, hvilket er den såkaldte "3+2" opsætning. Nøglefunktionen, der adskiller disse fra ægte fem-aksede samtidige bearbejdningscentre, er "RTCP (Rotational Tool Center Point)." Princippet om "3+2" er i det væsentlige at opnå tre-akset funktionalitet i bestemte vinkler (dvs. "positionering"), hvilket betyder, at efter at maskinen har drejet til en bestemt vinkel, fungerer den stadig som en standard tre-akset maskine . Prisforskellen mellem disse to typer bearbejdning er også betydelig.

 

 

 

 

 

▲ Fem-akset bearbejdning med værktøjscenterpunkt (TCP) kontrol

 

IV Fælles problem

 

Spørgsmål: Er flere akser i CNC-bearbejdning altid bedre?

A: I praksis afhænger valget af akser af arbejdsemnets faktiske behov. Som vist på illustrationen kan flere frihedsgrader udnytte værktøjet bedre, forbedre bearbejdningseffektiviteten og reducere antallet af fastspændingstider, hvilket fører til færre fejl. Det er dog ikke alle emner, der egner sig til fireakset eller femakset bearbejdning. Især ved daglig EDC-bearbejdning kræver intet design de meget komplekse overflader, konkave områder eller relativt tynde overflader som turbinevinger. Derfor kan tre-akset og fire-akset bearbejdning opfylde de fleste EDC-bearbejdningsbehov. Forbedringen i den buede overfladekvalitet med 3+2 er minimal, og omkostningerne og fordelene ved at bruge ægte fem-akset samtidig bearbejdning i industriel kvalitet med RTCP-systemer er ikke proportionale. Det er usandsynligt, at nogen designer ville vælge denne metode.

 

 

 

 

Q: Hvilken slags design medfører højere CNC-omkostninger?

A: For det første er det vigtigt at præcisere, at CNC-omkostninger er baseret på bearbejdningstid. Ved EDC-bearbejdning er overfladens kompleksitet den vigtigste faktor, der påvirker bearbejdningstiden. I modsætning til flade overflader kræver bearbejdning af buede overflader langsom "klatring" med kuglefræsere. Hvis to forskellige buede overflader skærer hinanden skarpt, kræves langsommere og mere omhyggelig bearbejdning for at sikre klare kanter (affasninger og fileter kræver ikke kuglefræsere).

 

 

 

 

Q: Hvor betydelige er præcisionsforskellene mellem forskellige maskiner?

A: Præcision i bearbejdning kvantificeres ved "tolerance". Toleranceintervallerne for almindelige fræseoperationer i EDC-bearbejdning er som følger:

 

 

 

 

 

 

Fræsenøjagtigheden varierer generelt fra IT8 til IT7. For grovfræsning er forarbejdningsnøjagtigheden IT11-IT13 med en overfladeruhed på 5-20μm. For halvfærdig fræsning er nøjagtigheden IT8-IT11, med en overfladeruhed på 2.5-10μm. For finfræsning er nøjagtigheden IT{{10}}IT8 med en overfladeruhed på 0,63-5μm.

 

Så hvad er præcisionsområdet for vores EDC-behandling? Faktisk kræver de fleste EDC-produkter kun "halvbearbejdning", hvor produkttolerancen er omkring IT8-IT7 og overfladeruheden er ca. R 3.2-1.6. Dette præcisionsniveau er tilstrækkeligt til EDC's monteringskrav, såsom montering af lejer, magneter og kugleriller. Efter polering kan overfladeruheden nå R 0.8. Således kan bearbejdningspræcisionen observeres visuelt i nogle rillede toppe, og de specifikke præcisionsværdier kan bestemmes ved at sammenligne "overfladeruhedsprøver". Det er værd at nævne, at processer som stenvask og sandblæsning vil ændre arbejdsemnets overfladeruhed. Disse behandlinger kan øge overfladens ruhed og samtidig bevare nok kanter. Det specifikke valg af overfladebehandling bør baseres på produktets egenskaber.

 

 

 

 

IVOmkostninger og priser

Hovedårsagen til, at EDC-fællesskabet er forblevet niche, skyldes de høje priser som følge af CNC-omkostninger. Men skal CNC-omkostninger selv omdannes til et salgsargument? Efter min mening skal håndværk altid tjene produktet. Et godt produkt kræver en balance mellem omkostninger og design. Mens komplekst håndværk kan føre til en bedre præsentation, giver det også høje priser og lange produktionstider. Nogle gange kan det afskrække potentielle købere at gøre tingene alt for komplicerede for dets skyld. Et produkts omdømme afhænger naturligvis af mange faktorer, og et fremragende design kan tænde markedets entusiasme, hvilket gør prisen til en mindre kritisk faktor. Hvad angår jer, kære læsere, tror jeg, at efter at have læst denne artikel, vil du have dit eget svar.