Аналіз функцій та застосовних галузей обробних центрів
I. Вступ
Обробні центри, як ключове обладнання в сучасному виробництві, відомі своєю високою точністю, високою ефективністю та багатофункціональністю. Вони інтегрують різні процеси обробки та здатні виконувати багатопроцесорну обробку складних деталей за один раз, значно скорочуючи час обробки заготовок між різними верстатами та похибки затискання, а також значно підвищуючи точність обробки та ефективність виробництва. Різні типи обробних центрів, такі як вертикальні обробні центри, горизонтальні обробні центри, багатостолові обробні центри та складні обробні центри, мають свої унікальні структурні характеристики та функціональні переваги, які підходять для обробки різних типів деталей та вимог різних виробничих сценаріїв. Глибоке розуміння функціональних характеристик цих обробних центрів має велике значення для раціонального вибору та застосування обробних центрів для підвищення рівня виробництва та якості продукції в обробній промисловості.
Обробні центри, як ключове обладнання в сучасному виробництві, відомі своєю високою точністю, високою ефективністю та багатофункціональністю. Вони інтегрують різні процеси обробки та здатні виконувати багатопроцесорну обробку складних деталей за один раз, значно скорочуючи час обробки заготовок між різними верстатами та похибки затискання, а також значно підвищуючи точність обробки та ефективність виробництва. Різні типи обробних центрів, такі як вертикальні обробні центри, горизонтальні обробні центри, багатостолові обробні центри та складні обробні центри, мають свої унікальні структурні характеристики та функціональні переваги, які підходять для обробки різних типів деталей та вимог різних виробничих сценаріїв. Глибоке розуміння функціональних характеристик цих обробних центрів має велике значення для раціонального вибору та застосування обробних центрів для підвищення рівня виробництва та якості продукції в обробній промисловості.
II. Вертикальні обробні центри
(A) Функціональні характеристики
- Можливість багатопроцесної обробки
Шпиндель розташований вертикально та може виконувати різні процеси обробки, такі як фрезерування, розточування, свердління, нарізання різьби та нарізання різьби. Він має щонайменше тривісне двозв'язне з'єднання, і загалом може досягати тривісного тризв'язного з'єднання. Деякі моделі високого класу можуть навіть виконувати п'ятиосьове та шестиосьове керування, що може задовольнити вимоги обробки відносно складних криволінійних поверхонь та контурів. Наприклад, у виробництві прес-форм, під час процесу фрезерування порожнини прес-форми, високоточне формування криволінійної поверхні може бути досягнуто завдяки багатовісному з'єднанню. - Переваги затискання та налагодження
- Зручне затискання: Заготовки можна легко затискати та позиціонувати, а також використовувати звичайні пристосування, такі як плоскогубці, притискні пластини, ділильні головки та поворотні столи. Для невеликих деталей правильної або неправильної форми плоскогубці можуть швидко фіксувати їх, що полегшує пакетну обробку.
- Інтуїтивне налагодження: Траєкторію руху різального інструменту легко спостерігати. Під час налагодження програми оператори можуть інтуїтивно бачити шлях руху різального інструменту, що зручно для своєчасної перевірки та вимірювання. Якщо виявлено будь-які проблеми, верстат можна негайно зупинити для обробки або змінити програму. Наприклад, під час обробки нового контуру деталі помилки можна швидко виявити, візуально спостерігаючи, чи відповідає шлях різального інструменту заданому шляху.
- Гарне охолодження та видалення стружки
- Ефективне охолодження: Умови охолодження легко встановити, а охолоджувальна рідина може безпосередньо досягати ріжучого інструменту та оброблюваної поверхні, що ефективно знижує знос інструменту та температуру обробки заготовки, а також покращує якість обробки поверхні. Під час різання металевих матеріалів достатня подача охолоджувальної рідини може зменшити теплову деформацію ріжучого інструменту та забезпечити точність обробки.
- Плавне видалення стружки: Стружка легко видаляється та відпадає. Завдяки дії сили тяжіння стружка падає природним чином, уникаючи ситуації, коли стружка дряпає оброблену поверхню. Це особливо підходить для обробки м'якших металевих матеріалів, таких як алюміній та мідь, запобігаючи впливу залишків стружки на якість поверхні.
(B) Застосовувані галузі
- Прецизійна машинобудівна промисловість: така як виробництво невеликих прецизійних компонентів, включаючи деталі годинників, мініатюрні структурні деталі електронних пристроїв тощо. Її високоточна обробка та зручні характеристики затискання та налагодження можуть задовольнити складні вимоги до обробки цих крихітних деталей та забезпечити точність розмірів та якість поверхні.
- Виробництво прес-форм: Для обробки порожнин та стрижнів невеликих прес-форм вертикальні обробні центри можуть гнучко виконувати такі операції, як фрезерування та свердління. За допомогою функції багатоосьового зв'язку можна реалізувати обробку складних криволінійних поверхонь прес-форм, підвищуючи точність виготовлення та ефективність виробництва прес-форм, а також знижуючи виробничі витрати.
- Галузь освіти та наукових досліджень: У лабораторіях студентів-механіків коледжів та університетів або науково-дослідних установ вертикальні обробні центри часто використовуються для навчальних демонстрацій та експериментів з обробки деталей у науково-дослідних проектах завдяки їх відносно інтуїтивно зрозумілому управлінню та відносно простій структурі, що допомагає студентам та науковцям ознайомитися з роботою та процесами обробки обробних центрів.
III. Горизонтальні обробні центри
(A) Функціональні характеристики
- Багатоосьова обробка та висока точність
Шпиндель розташований горизонтально та зазвичай має від трьох до п'яти координатних осей, часто оснащений поворотною віссю або поворотним столом, що дозволяє виконувати багатогранну обробку. Наприклад, під час обробки коробчастих деталей за допомогою поворотного столу можна послідовно виконувати фрезерування, розточування, свердління, нарізання різьби тощо на чотирьох бічних гранях, забезпечуючи точність позиціонування між кожною гранлю. Точність позиціонування може досягати 10 мкм – 20 мкм, швидкість шпинделя знаходиться в межах 10 – 10000 об/хв, а мінімальна роздільна здатність зазвичай становить 1 мкм, що відповідає вимогам обробки високоточних деталей. - Магазин інструментів великої місткості
Місткість інструментального магазину, як правило, велика, і деякі з них можуть зберігати сотні ріжучих інструментів. Це дозволяє обробляти складні деталі без частої зміни інструментів, зменшуючи допоміжний час обробки та підвищуючи ефективність виробництва. Наприклад, при обробці аерокосмічних компонентів можуть знадобитися різні типи та специфікації ріжучих інструментів, і інструментальний магазин великої місткості може забезпечити безперервність процесу обробки. - Переваги пакетної обробки
Для деталей коробчастого типу, що виготовляються партіями, якщо вони один раз закріплені на поворотному столі, можна обробити кілька граней, а у випадках, коли вимоги до допуску положення, такі як паралельність між системами отворів, перпендикулярність між отворами та торцевими гранями, є відносно високими, легко забезпечити точність обробки. Завдяки відносно складному налагодженню програми, чим більша кількість оброблюваних деталей, тим менше середнього часу, який кожна деталь займає на верстаті, тому він підходить для пакетної обробки. Наприклад, у виробництві блоків двигунів автомобілів використання горизонтальних обробних центрів може значно підвищити ефективність виробництва, забезпечуючи при цьому якість.
(B) Застосовувані галузі
- Автомобільна промисловість: Обробка коробчастих деталей, таких як блоки двигунів та головки блоку циліндрів, є типовим застосуванням горизонтальних обробних центрів. Ці деталі мають складні структури, численні системи отворів та площини, що підлягають обробці, а також надзвичайно високі вимоги до точності положення. Здатність до багатогранної обробки та високоточні характеристики горизонтальних обробних центрів можуть добре задовольнити виробничі вимоги та забезпечити продуктивність і надійність автомобільних двигунів.
- Аерокосмічна промисловість: Такі компоненти, як корпус двигуна та шасі аерокосмічних двигунів, мають складні форми та суворі вимоги до швидкості видалення матеріалу, точності обробки та якості поверхні. Великий магазин інструментів та високоточна обробка горизонтальних обробних центрів дозволяють вирішувати проблеми обробки різних матеріалів (таких як титанові сплави, алюмінієві сплави тощо), гарантуючи, що якість та продуктивність аерокосмічних компонентів відповідають високим стандартам.
- Важке машинобудування: таке як обробка великих коробчастих деталей, таких як редуктори та станини верстатів. Ці деталі мають великий об'єм та вагу. Горизонтальне розташування шпинделя та потужна різальна здатність горизонтальних обробних центрів дозволяють стабільно їх обробляти, забезпечуючи точність розмірів та якість поверхні деталей, що відповідає вимогам складання та використання важкого машинобудування.
IV. Багатостолові обробні центри
(A) Функціональні характеристики
- Багатостолове онлайн-затискання та обробка
Він має більше двох змінних робочих столів, а заміна робочих столів здійснюється за допомогою транспортних колій. Під час процесу обробки може бути реалізовано онлайн-затиск, тобто обробка та завантаження й розвантаження заготовок виконуються одночасно. Наприклад, під час обробки партії однакових або різних деталей, коли заготовка обробляється на одному робочому столі, інші робочі столи можуть виконувати завантаження та розвантаження заготовок та підготовчі роботи, що значно підвищує коефіцієнт використання верстата та ефективність виробництва. - Удосконалена система керування та магазин інструментів великої місткості
Він використовує вдосконалену систему ЧПК з високою обчислювальною швидкістю та великим обсягом пам'яті, яка може обробляти складні завдання обробки та логіку керування кількома столами. Водночас, інструментальний магазин має велику місткість, щоб задовольнити різноманітні вимоги до інструментів під час обробки різних заготовок. Його структура складна, і верстат займає велику площу для розміщення кількох робочих столів та відповідних механізмів переміщення.
(B) Застосовувані галузі
- Електроніка та електроприлади: Для серійного виробництва корпусів та конструкційних деталей деяких невеликих електронних виробів багатостолові обробні центри можуть швидко перемикатися між різними завданнями обробки, щоб задовольнити вимоги до обробки різних моделей виробів. Наприклад, при обробці корпусів мобільних телефонів, радіаторів комп'ютерів та інших компонентів, завдяки скоординованій роботі багатостолових обробних центрів, ефективність виробництва підвищується для задоволення ринкового попиту на швидке оновлення електронної продукції.
- Виробництво медичного обладнання: Компоненти медичних пристроїв часто мають велику різноманітність та високі вимоги до точності. Багатостолові обробні центри можуть обробляти різні типи деталей медичних пристроїв на одному пристрої, такі як ручки та шарнірні частини хірургічних інструментів. Завдяки онлайн-затисканню та вдосконаленій системі керування забезпечується точність обробки та узгодженість деталей, що покращує якість виробництва та ефективність медичних пристроїв.
- Індустрія обробки машин на замовлення: Для дрібносерійного виробництва деяких виробів на замовлення багатостолові обробні центри можуть гнучко реагувати. Наприклад, для механічно налаштованих деталей відповідно до спеціальних вимог замовника кожне замовлення може мати не велику кількість, але різноманітний асортимент. Багатостолові обробні центри можуть швидко налаштувати процес обробки та метод затискання, зменшуючи виробничі витрати та скорочуючи виробничий цикл, забезпечуючи при цьому якість.
V. Складені обробні центри
(A) Функціональні характеристики
- Багатогранна обробка та гарантія високої точності
Після одного затискання заготовки можна обробити кілька граней. Звичайний п'ятигральний обробний центр може виконати обробку п'яти граней, крім нижньої монтажної грані, після одного затискання, маючи функції як вертикальних, так і горизонтальних обробних центрів. Під час процесу обробки можна ефективно гарантувати допуск положення заготовки, уникаючи накопичення похибок, спричинених багаторазовим затисканням. Наприклад, під час обробки деяких аерокосмічних компонентів складної форми з кількома оброблюваними гранями, комплексний обробний центр може виконувати кілька процесів обробки, таких як фрезерування, розточування, свердління на кількох гранях за одне затискання, забезпечуючи відносну точність положення між кожною гранню. - Багатофункціональна реалізація шляхом обертання шпинделя або столу
Одна з форм полягає в тому, що шпиндель обертається на відповідний кут, перетворюючись на вертикальний або горизонтальний обробний центр; інша полягає в тому, що стіл обертається разом із заготовкою, при цьому шпиндель не змінює свого напрямку, що забезпечує п'ятигранну обробку. Ця багатофункціональна конструкція дозволяє комплексній обробці 中心 адаптуватися до заготовок різної форми та вимог до обробки, але це також призводить до складної конструкції та високої вартості.
(B) Застосовувані галузі
- Високоякісне виробництво прес-форм: Для деяких великих, складних прес-форм для автомобільних панелей або прецизійних ливарних форм, комплексний обробний центр може виконати високоточну обробку кількох граней форми за один затискач, включаючи обробку порожнин, стрижнів та різних елементів на боках, покращуючи точність виготовлення та загальну якість форми, зменшуючи роботу з налаштування під час складання форми та скорочуючи цикл виготовлення форми.
- Галузь точного виробництва в аерокосмічній галузі: ключові компоненти, такі як лопаті та робочі колеса аерокосмічних двигунів, мають складні форми та надзвичайно високі вимоги до точності та якості поверхні. Багатостороння обробка та можливості гарантії високої точності комплексного обробного центру можуть задовольнити вимоги до обробки цих компонентів, забезпечуючи їхню продуктивність та надійність в екстремальних умовах роботи, таких як висока температура та високий тиск.
- Виробництво високоякісного обладнання: Для обробки ключових компонентів високоточних верстатів з ЧПК, таких як обробка ліжок та колон верстатів, комплексний обробний центр може виконувати багатогранну обробку цих компонентів, забезпечуючи перпендикулярність, паралельність та інші точність положення між кожною гранню, покращуючи загальну точність складання та продуктивність верстатів з ЧПК, а також сприяючи технологічному прогресу в галузі виробництва високоякісного обладнання.
VI. Висновок
Вертикальні обробні центри відіграють важливу роль у таких галузях, як виробництво дрібних прецизійних деталей та прес-форм, завдяки своїм перевагам зручного затискання та інтуїтивного налагодження; горизонтальні обробні центри широко використовуються в таких галузях, як автомобільна та аерокосмічна промисловість, завдяки своїм перевагам багатоосьової обробки, великогабаритного інструментального магазину та пакетної обробки; багатостолові обробні центри підходять для пакетного або індивідуального виробництва в таких галузях, як електроніка та електроприлади, медичні вироби, завдяки своїм можливостям онлайн-затискання та багатозадачної обробки; комплексні обробні центри займають важливе місце у високопродуктивних галузях виробництва, таких як високопродуктивні прес-форми, аерокосмічне прецизійне виробництво, завдяки своїм багатогранним обробкам та гарантованим характеристикам високої точності. У сучасному виробництві, відповідно до різних вимог до обробки деталей та виробничих сценаріїв, раціональний вибір та застосування різних типів обробних центрів може повною мірою реалізувати їхні функціональні переваги, підвищити ефективність виробництва та якість продукції, а також сприяти розвитку обробної промисловості в напрямку інтелекту, високої точності та високої ефективності. Тим часом, з постійним прогресом науки і техніки, функції обробних центрів будуть продовжувати вдосконалюватися та розширюватися, забезпечуючи потужнішу технічну підтримку для інновацій та модернізації обробної промисловості.
Вертикальні обробні центри відіграють важливу роль у таких галузях, як виробництво дрібних прецизійних деталей та прес-форм, завдяки своїм перевагам зручного затискання та інтуїтивного налагодження; горизонтальні обробні центри широко використовуються в таких галузях, як автомобільна та аерокосмічна промисловість, завдяки своїм перевагам багатоосьової обробки, великогабаритного інструментального магазину та пакетної обробки; багатостолові обробні центри підходять для пакетного або індивідуального виробництва в таких галузях, як електроніка та електроприлади, медичні вироби, завдяки своїм можливостям онлайн-затискання та багатозадачної обробки; комплексні обробні центри займають важливе місце у високопродуктивних галузях виробництва, таких як високопродуктивні прес-форми, аерокосмічне прецизійне виробництво, завдяки своїм багатогранним обробкам та гарантованим характеристикам високої точності. У сучасному виробництві, відповідно до різних вимог до обробки деталей та виробничих сценаріїв, раціональний вибір та застосування різних типів обробних центрів може повною мірою реалізувати їхні функціональні переваги, підвищити ефективність виробництва та якість продукції, а також сприяти розвитку обробної промисловості в напрямку інтелекту, високої точності та високої ефективності. Тим часом, з постійним прогресом науки і техніки, функції обробних центрів будуть продовжувати вдосконалюватися та розширюватися, забезпечуючи потужнішу технічну підтримку для інновацій та модернізації обробної промисловості.