Analýza procesov obrábania a operácií obrobku

 

I. Vzťah medzi dizajnom a procesom

 

1. Dizajn zohráva rozhodujúcu úlohu v kvalite a cene produktu.

2. Dizajnéri by mali mať základné znalosti o procesoch obrábania a pracovných tokoch.

3. Procesní inžinieri by mali rozumieť princípom návrhu.

4. Návrh a proces musia navzájom spolupracovať, rešpektovať fakty a kontrolovať náklady.

 

Dizajnéri (ktorí nerozumejú obrábaniu):

1. Nevhodný výber materiálu

2. Nesprávny proces tepelného spracovania, ktorý vedie k rizikám

3. Zložité procesy obrábania dielov, zvyšujúce náklady

4. Zlý proces montáže a údržby produktu

 

Procesní inžinieri (ktorí nerozumejú dizajnu):

1. Svojvoľná zmena štruktúry procesu a presnosti dielov

2. Nepochopenie požiadaviek na konečnú presnosť obrábania dielov, čím vznikajú riziká pri vysekávaní

 

Dobrý konštruktér musí najprv porozumieť niektorým bežným znalostiam o obrábaní a mať základné znalosti o bežných zariadeniach, ako sú veľkosti dielov a presnosť. Mali by mať tiež silné zručnosti v oblasti kreslenia a kontroly, mali by mať povedomie o celom procese obrábania a mali by sledovať počas obrábania, pričom by mali udržiavať plnú komunikáciu s technikmi v prvej línii, aby mohli ďalej optimalizovať dizajn. Okrem toho pozorovanie procesov a metód obrábania v priemysle môže rozšíriť ich znalosti a zlepšiť ich zručnosti.

 

 

II. Definícia procesu obrábania

 

• Proces:Vzťahuje sa na zručnosti, metódy a postupy používané pri výrobe produktu.
• Priebeh procesu:Tok, ktorý priamo mení tvar, veľkosť, vzájomnú polohu a vlastnosti dielov, čím sa z nich stávajú hotové výrobky alebo polotovary. Procesy odlievania, kovania, razenia, obrábania, zvárania a tepelného spracovania sa považujú za procesné toky.
• Priebeh procesu obrábania:Proces, ktorý využíva metódy obrábania.

 

▲ Proces obrábania

 

Proces sa primárne zameriava na zmenu tvaru surovín, kde sa odlievaním alebo kovaním vyrábajú liate alebo kované polotovary.

 

Proces využíva rôzne nástroje a zariadenia na opracovanie polotovarov na časti, pričom sa hlavne mení ich tvar a veľkosť.

Proces sa primárne zameriava na určovanie relatívnych polôh dielov, montáž obrábaných dielov do produktov podľa špecifických montážnych požiadaviek.

 

 

III. Bežná terminológia v procesoch obrábania

 

• Prevádzka:Časť procesu obrábania dokončená jedným (alebo skupinou) pracovníkov na rovnakom pracovisku (alebo stroji) na jednej (alebo skupine) dielov.
• Nastavenie:Časť procesu obrábania ukončená jedným upnutím obrobku. Nastavte umiestnenie=+ upínanie.
• Upevnenie:Zariadenie používané na pomoc pri obrábaní.
• Rezanie:Proces odstraňovania prebytočného materiálu z obrobku pomocou rezných nástrojov.
• Rozmery procesu:Rozmery uvedené v procesnej karte alebo na výkrese podľa požiadaviek na obrábanie.

 

▲ Spoločná terminológia v procesoch obrábania

 

▲ Spoločná terminológia v procesoch obrábania

 

▲Bežná terminológia v procesoch obrábania

 

1. Rezanie laserom

 

▲ Vhodné pre tenké dosky (najlepšie pre 1,5 mm-8 mm)

 

2. Sústruženie

Spôsob obrábania, pri ktorom sa obrobok otáča ako hlavný pohyb a nástroj vykonáva posuvné pohyby.

Hlavným pohybom pri sústružení je rotácia dielu a lineárnym pohybom nástroja je posuvný pohyb. Je obzvlášť vhodný na opracovanie rotačných plôch.

 

2.1 Sústruh

 

▲ Horizontálny konvenčný sústruh (vhodný pre malosériovú výrobu)

 

▲ Horizontálny CNC sústruh (vhodný pre zložité tvary a hromadnú výrobu)

 

2.2 Otáčanie rozsahu aplikácií

 

▲ Otočenie rozsahu použitia

 

▲ Otočenie rozsahu použitia

 

3. Frézovanie

Frézovanie je jednou z hlavných metód obrábania rovin. Fréza sa otáča ako hlavný pohyb a obrobok alebo fréza vykonáva posuvný pohyb.

 

3.1 Frézka

 

▲ Bežná portálová frézka

 

▲ Vertikálna frézka

 

▲ Horizontálna frézka

 

3.2 Stupavé frézovanie a konvenčné frézovanie

V závislosti od vzťahu medzi smerom otáčania frézy a smerom posuvu možno frézovanie rozdeliť na frézovanie stúpaním a konvenčné frézovanie.

 

• Konvenčné frézovanie:Keď je smer otáčania frézy opačný k smeru posuvu, nazýva sa to konvenčné frézovanie.
• StúpaťFrézovanie:Keď je smer otáčania frézy rovnaký ako smer posuvu, nazýva sa to stúpavé frézovanie.

 

▲ Stupavé frézovanie a konvenčné frézovanie

 

3.3 Výhody stúpacieho frézovania

1. Menej pravdepodobné, že spôsobí vibrácie obrobku, čím sa ochráni nástroj

2. Znížené opotrebovanie nástroja

3. Vysoká kvalita povrchu pri stúpavom frézovaní, zvlášť vhodná pre hliníkové zliatiny

 

3.4 Aplikácie frézovania

• Frézovanie sa používa hlavne na obrábanie rovin(vrátane vodorovných, zvislých a naklonených plôch), drážok, tvarovacích plôch a operácií odrezania.
• Kolenové frézky (horizontálne a vertikálne):Široko používaný v malosériovej výrobe na obrábanie malých a stredne veľkých dielov.
• Portálová frézka:Používa sa na obrábanie veľkých a stredne veľkých dielov. Je vybavený frézovacími hlavami 3-4, ktoré môžu pracovať súčasne, je vysoko produktívny a široko používaný v dávkovej a hromadnej výrobe.
• Pri malosériovej výrobe je možné niektoré kotúčové tvarovacie diely spracovávať aj na vertikálnej fréze pomocou vertikálnej frézy.

 

4. Vŕtanie

Vŕtanie je metóda obrábania otvorov vzájomným pohybom nástroja a obrobku, zatiaľ čo nástroj sa axiálne posúva do obrobku. Vŕtanie je najzákladnejšou metódou obrábania otvorov.

 

4.1 Vŕtací lis

 

▲ Radiálna vŕtačka: Len na opracovanie otvorov (vŕtanie, závitovanie)

 

4.2 Použitie vŕtacích lisov

• Stolná vŕtačka:Používa sa na malé otvory (D<13 mm) on small and medium-sized parts in small batch production.
• Vertikálny vrták:Bežne sa používa na väčšie otvory (D<50 mm).
• Radiálny vrták:Používa sa na otvory v stredných a veľkých dieloch.
• V prípade rotačných dielov zvážte použitie sústruhu alebo vyvrtávačky na spracovanie otvorov.

 

 

IV Analýza operácií obrobku

 

1. Analýza operácií obrobku – príklad 1

 

▲ CNC kreslenie obrobku

 

① Zatemnenie:φ25x132 (keďže neexistujú žiadne požiadavky na vonkajší priemer, na zaslepovanie postačuje φ25; ak existujú požiadavky na vonkajší priemer, vyrežte na φ28 a otočte na požadovanú veľkosť).

② Sústruh:Vyvŕtajte stredový otvor a jeden koniec upnite trojčeľusťovým skľučovadlom. Znížte φ25, obrobte krok φ16, vyrežte drážku na veľkosť φ16 a φ13,5, obrobte celkovú dĺžku, vyvŕtajte spodný otvor závitu M8 do hĺbky 25 a skoste.

Upevnite φ16, podoprite druhý koniec stredovým otvorom, opracujte schod na 76,5 a φ16,6 (ponechajte toleranciu 0,3 pre deformáciu tepelným spracovaním) a skoste.

③ Frézka:Frézujte oba konce naplocho, zaistite veľkosť 13 (dá sa to urobiť aj po brúsení, ale jedinou možnosťou je rezanie drôtom).

④ Tepelné spracovanie:Sekciu 76,5 povrchovo vytvrdzujte vysokofrekvenčným kalením na HRC40-45 s hĺbkou 1,5.

⑤ Bezhroté brúsenie:Opravte deformáciu a zabezpečte rozmer φ16g6 (ak nie je požiadavka na toleranciu pre φ16, tento krok nie je potrebný).

⑥ Práca na lavičke:Závitník M8, hĺbka 20 a odhrotovanie.

⑦ Povrchová úprava:Niklovanie

 

2. Proces obrábania – príklad 2

 

▲ CNC kreslenie obrobku

 

① Zatemnenie:Použite zemné dosky 80x75x25.

② Rezanie drôtu:Ponechajte 0,5 mm na jemné frézovanie na povrchoch vyžadujúcich drsnosť 3,2 a ostatné rozmery odrežte na požadovanú veľkosť.

③ Frézka:

• (1) Jemne vyfrézujte dva zvislé povrchy, aby ste zaistili drsnosť 3,2 a zachovali kolmosť v rámci 0,02, pričom zaistite rozmery 75, 70 a 20.
• (2) Vŕtanie: Použite stredové vŕtanie, vŕtanie, vystružovanie a vystružovanie na obrábanie 4-otvorov pre kolíky φ8H7, pričom zaistite veľkosť a polohu, vyvŕtajte 2-otvory so spodným závitom φ6,8, 2- φ9 cez otvory a udržiavajte stredové vzdialenosti 15, 30 a 45 v rámci tolerancie.

④ Práca na lavičke:Klepnite na 2-M8, skosiť a odihlovať.

⑤ Povrchová úprava:Farba v spreji (Y07).

 

3. Proces obrábania – príklad 3

 

▲ CNC kreslenie obrobku

 

① Zatemnenie:Modrý nylon 88x70x55

② CNC gravírovací stroj:

• (1) Pomocou A ako referencie pripevnite stranu A k pracovnému stolu lepidlom AB, potom vyryjte okolo profilu a vytvorte päť strán. Po vytvarovaní opracujte 2-φ8H7 a φ14-φ9 zapustené otvory, aby ste zabezpečili rozmery výkresu.
• (2) Po vyrytí piatich strán a otvorov otočte a opracte stranu A a skoste C20.

③ Odhrotovanie.

 

4. Proces obrábania – príklad 4

 

▲ CNC kreslenie obrobku

 

① Po zváraní vyrovnajte, dodržte rovinnosť do 2 mm.

② Žíhanie:Požíhanieg, vyrovnajte, aby ste udržali rovinnosť do 2 mm.

③ CNC portálové frézovanie:

• (1) Kalibrácia aUpínanie:Použite stranu A ako referenciu, umiestnite podložky rovnakej výšky pod stranu A. Kalibrujte každý bod na strane B pomocou výškového meradla, pričom celý obrobok bude rovný v rozmedzí 2 mm. V každom upínacom bode nie sú povolené žiadne medzery. Na vyplnenie medzier použite tenké podložky a zaistite, aby sa počas upínania nedeformovali. Na sledovanie deformácie je možné použiť číselník.
• (2)Hrubé frézovanie:Frézovacia strana B nahrubo s ponechaním jemného frézovacieho prídavku 1 mm. Na opracovanie oboch bočných plôch použite bočnú frézu, pričom na každej strane nechajte 1 mm. Po hrubej frézovacej strane B otočte obrobok a hrubovaciu frézovaciu stranu A rovnakým spôsobom, pričom ponechajte 1 mm na jemné frézovanie.
• (3) Jemné frézovanie a upínanie:Použite stranu A ako referenciu a pripevnite ju k dištančným vložkám rovnakej výšky pomocou lepidla AB. Dbajte na to, aby nezostali žiadne medzery, pretože priame upnutie na obrobok nie je povolené (v prípade potreby použite zdvihák).
• (4) Jemná frézovacia strana B a obe strany:Zabezpečte rovinnosť. Po jemnom frézovaní vyvŕtajte otvory pomocou stredového vŕtania, vŕtania, vystružovania a vystružovania. Najprv spracujte štyri referenčné otvory {{0}}φ10H7, pričom dodržte toleranciu polohy otvoru ±0,02. Po dokončení referenčných otvorov spracujte ostatné otvory podľa programu, čím sa zabezpečí presnosť rozmerov a tolerancií. Všetky bočné otvory opracujte rovnakým spôsobom pomocou bočnej frézy, pričom sa zaistia tolerancie tvaru, polohy a rozmerov.
• (5) Po dokončení strany B otočte a jemne frézujte stranu A, aby ste zabezpečili rovinnosť. Všetky otvory na strane A musia byť opracované na základe referenčných otvorov 4-φ10H7 na strane B. Nemali by sa používať žiadne iné referenčné body. Ďalšie otvory opracujte podľa programu.

④ Práca na lavičke:Klepnite na všetky vláknaedovať otvory, odhrotovať a skosiť.

⑤ Povrchová úprava:Farba v spreji(Y07) na neobrobené povrchy a bezfarebný lak na obrobené povrchy.