Sorvauksesta, jyrsinnästä, porauksesta hiontaan - kattava selitys koneistuksen yleisimmistä työstöprosesseista.

työstöSorvauksen ja jyrsinnän maailma on taitojen sinfonia, jossa käytetään erilaisia “aseita” materiaalien muokkaamiseen tarkasti. Termit sorvaus, jyrsintä, poraus ja hionta saattavat olla tuntemattomia muille kuin asiantuntijoille, mutta ne ovat perustavanlaatuisia prosesseja, jotka ovat rakentaneet modernin teollisen sivilisaation. Tämä artikkeli on yleiskatsausopas näihin neljään keskeiseen työstömenetelmään, jossa selitetään perusteellisesti niiden periaatteet, ominaisuudet ja käyttökohteet sekä paljastetaan, miten ne yhdessä muuttavat karkean aihion tarkkuusosaksi.

Johdanto: työstön “asevarasto”

Kukin työstöprosessi vastaa tiettyä työstökoneiden, leikkuutyökalujen ja liikelogiikan luokkaa, joka on suunniteltu ratkaisemaan erilaisia geometrioita sisältäviä valmistusongelmia. Niiden olennaisten erojen ymmärtäminen on ensimmäinen askel kappaleiden suunnittelussa, prosessien suunnittelussa tai toimittajien arvioinnissa.

Osa I: Sorvauksen taito - sorvauksen työstäminen

Ydinperiaate: Työkappale pyörii ja työkalu syöttää suoraa tai kaarevaa linjaa. Ajattele keramiikan piirtämistä, jossa aihio pyörii ja käsi (työkalu) lähestyy muodon muovaamiseksi. Sorvaus toimii pääasiassa pyörivillä piirteillä.

Tärkeimmät työstökoneet: sorvit, CNC-sorvit, jyrsinkeskukset.

Keskeiset liikkeet: Työkappale suorittaa pääliikkeen (pyöriminen) ja työkalu suorittaa syöttöliikkeen (liike X- ja Z-akselilla).

Ominaisuudet, joita voidaan käsitellä:

Poraus: lieriömäinen, kartiomainen.

Päätypinnat/askelmat: Kappaleen päätyjen tasot ja eri halkaisijoiden siirtymäpinnat.

Kierre: Sisä- ja ulkokierre (käännetään synkronoidulla liikkeellä).

Uritus ja leikkaus: renkaan uritus tai kappaleen lopullinen leikkaus tangosta.

Muotoilupinnat: Monimutkaisten pyörivien pintojen työstö muotoilutyökaluilla tai CNC-interpoloinnilla.

Prosessin ominaisuudet ja edut:

Tehokas materiaalin poisto: Akselien osissa, joiden L/D-suhde on suuri, hyötysuhde on paljon suurempi kuin jyrsinnässä.

Erinomainen koaksiaalisuus ja pyöreys: Korkea koaksiaalisuus on taattu, koska kaikki piirteet työstetään saman akselin ympäri yhdellä kiinnityksellä.

Erinomainen pinnanlaatu: erinomainen pinnanlaatu voidaan saavuttaa viimeistelysorvauksella.

Tyypillisiä käyttökohteita: vetoakselit, ruuvit, holkit, laipat, mutterit, hydrauliset liittimet jne.

Osa II: Monipuolinen veistäminen - jyrsintä

Perusperiaate: Työkalu pyörii ja työkappaletta (tai jyrsintä) syötetään suorassa linjassa eri suuntiin. Kuten kuvanveistäjä, joka käyttää pyörivää veistä aihion työstämiseen. Jyrsintä on työjuhta, jolla työstetään monimutkaisia piirteitä pyörimättömiin kappaleisiin.

Tärkeimmät työstökoneet: Jyrsinkoneet, työstökeskukset (pysty- ja vaakakeskukset), 5-akseliset työstökeskukset.

Keskeiset liikkeet: Työkalu suorittaa pääliikkeen (nopea pyöriminen) ja työkappaleen pöytä (tai pää) suorittaa syöttöliikkeen (liike X-, Y-, Z- ja muita akseleita pitkin).

Käsiteltävät ominaisuudet (erittäin laaja valikoima)

Tasot: vaakasuora, pystysuora, viisto.

Aukot ja ontelot: Avainurat, T-urat, erimuotoiset kuopat.

Monimutkaiset pinnat: muotin ontelot, juoksupyörän siivet, ergonomiset pinnat (riippuen moniakselisesta linkityksestä).

Reikäjärjestelmä: Vaikka se pystyy poraamaan, se on taitavampi työstämään useita reikiä, jotka vaativat sijaintitarkkuutta.

Käsityön luokitus:

Pintajyrsintä: Litteiden pintojen erittäin tehokas työstö levyjyrsimillä, joissa on suuri pinta-ala.

Päätyjyrsintä/jyrsintä: Kylkien, urien ja ääriviivojen työstö päätyjyrsimillä.

Profilointi: Monimutkaisten kolmiulotteisten pintojen työstö.

Prosessin ominaisuudet ja edut:

Verraton joustavuus: lähes mikä tahansa geometria voidaan työstää, mikä tekee menetelmästä “kaikkien alojen ammattilaisen”.

Korkea tarkkuus ja monimutkaisuus: Moniakseliset CNC-jyrsinkoneet mahdollistavat mikrotason tarkkuuden ja erittäin monimutkaiset piirteet.

Useita prosesseja yhdellä kiinnityksellä: Työstökeskukset voivat vaihtaa työkaluja automaattisesti jyrsintään, poraukseen ja kierteitykseen.

Tyypillisiä käyttökohteita: matkapuhelinten kuoret, muotit, moottorilohkot, kiinnikkeet, tarkkuuskiinnikkeet, muotoillut rakenneosat.

Osa III: Pistepenetraatio - poraus ja työstö

Ydinperiaate: Prosessi, joka on suunniteltu erityisesti luomaan pyöreitä reikiä kiinteisiin materiaaleihin. Työkalu (pora) tekee sekä pyörivän pääliikkeen että aksiaalisen syöttöliikkeen.

Tärkeimmät työstökoneet: porakoneet, sorvit, jyrsinkoneet/työstökeskukset (yleisimmin käytetyt).

Avainliike: Työkalu pyörii ja etenee suoraviivaisesti.

Huomioitavaa:

Keskittäminen ja poikkeama: Tavalliset porat liukuvat leikattaessa, jolloin reiän sijainti poikkeaa. Yleensä on tarpeen tehdä ensin tarkasti paikallaan oleva ohjaava kuoppa keskiporakoneella.

Reikien tarkkuus ja viimeistely: Suoraan porattujen reikien mittatarkkuus ja pintakäsittely ovat huonoja, ja niitä käytetään yleensä esiporausprosessina.

Seuraavat prosessit: Tarkkuusreikien osalta tarvitaan usein porauksen jälkeen rei'itys, rei'itys tai poraus mittatarkkuuden ja pinnanlaadun parantamiseksi.

Aiheeseen liittyvä prosessin laajentaminen:

Rei'itys: Rei'ityslaitteen käyttö olemassa oleviin reikiin tehtäviin mikrosahauksiin, jotta saadaan erittäin tarkkoja ja viimeisteltyjä reikiä.

Poraaminen: Poratyökalujen käyttö olemassa olevien reikien (erityisesti halkaisijaltaan suurten reikien) suurentamiseen tai viimeistelyyn ja reikien sijainnin poikkeamien korjaamiseen.

Tapping: Hanan käyttö reiän sisäkierteiden työstämiseen.

Tyypillisiä käyttökohteita: reiät kaikissa ruuviliitoksia vaativissa osissa, akselien ja tappien asemointi, nestekanavat.

Osa IV: Lopullinen viimeistely - hiontaprosessit

Perusperiaate: Lukemattomilla pienillä, kovilla hiomarakeilla sidotun hiomalaikan käyttö työkaluna työkappaleen pintaan tehtävien mikroleikkausten tekemiseen erittäin suurilla lineaarisilla nopeuksilla. Tämä on viimeistelyprosessi, jonka tarkoituksena on saavuttaa äärimmäinen mittatarkkuus ja pinnanlaatu.

Tärkeimmät työstökoneet: pintahiontakoneet, lieriöhiontakoneet, sisähiontakoneet, keskipistehiomakoneet, työkaluhiontakoneet.

Tärkeimmät liikkeet: hiomalaikka pyörii suurella nopeudella (pääliike) ja työkappale liikkuu pienemmällä nopeudella (syöttö).

Prosessin ominaisuudet ja edut:

Erittäin suuri tarkkuus: IT5-IT7-toleranssit ja jopa korkeammat (mikronitaso).

Erinomainen pintakäsittely: Ra 0,1μm tai vähemmän, jolloin saavutetaan “peiliefekti”.

Kovien materiaalien työstettävyys: ainoa tai pääasiallinen keino kovien materiaalien, kuten karkaistun teräksen, kovametallin, keramiikan jne. työstämiseen.

Tärkein luokitus:

Lieriöhionta: Akselin osien ulkokehän hionta.

Sisäpuolinen lieriöhionta: holkkityyppisten osien sisäpinnan hionta.

Pintahionta: osien tasopintojen hionta.

Keskipisteetön hionta: Erittäin tehokas pienten akselikomponenttien ulkoinen hionta ilman keskireikää.

Tyypillisiä käyttökohteita: tarkkuuskarat, mäntätangot, mittalaitteet, muottien insertit, hammaspyörän hampaat, laakeripesät.

Osa V: Yhteistyö - Tyypillisten osien prosessireittien suunnittelu

Monimutkaista osaa harvoin työstetään vain yhdellä työstötyypillä. Esimerkiksi tarkkuuskaran valmistukseen voi sisältyä seuraavia vaiheita:

Purkaminen: sahauskone, joka leikkaa tangot.

Kovaa kyytiä: inTee asteittaisen akselin likimääräinen muoto jättäen varaa viimeistelyä varten.

Lämpökäsittely: Karkaisu tai sammutus kovuuden lisäämiseksi.

Keskireiän puolivalmis sorvaus/hionta: vertailukohdan valmistelu myöhempää hiontaa varten.

Lieriöhionta/sylinteritön hionta: Kaikkien keskeisten laakeripyörien ja vastaavien sylinterien hionta piirustuksissa vaaditun tarkkuuden ja viimeistelyn saavuttamiseksi.

Jyrsintä: Pyörimättömien ominaisuuksien, kuten avainkanavien, työstö jyrsinkoneella tai työstökeskuksella.

Kiinnitys: purseenpoisto, viistäminen.

Johtopäätös: oikean “aseen” valinta”
Sorvaus, jyrsintä, poraus ja hionta ovat neljä pääprosessia, jotka muodostavat koneistuksen kulmakiven. Se, mikä näistä menetelmistä tai niiden yhdistelmästä valitaan, riippuu kappaleen materiaalista, geometriasta, tarkkuusvaatimuksista, eräkoosta ja kustannustavoitteista.

Valitse auto akseleita varten ja mylly onteloita varten.

Poraa reiät ensin ja rei'itä hienot reiät.

Jotta se olisi kovaa ja kevyttä, sen on oltava hiomakoneessa.

Näiden perusprosessien ymmärtäminen auttaa sinua kommunikoimaan paremmin valmistusinsinöörien kanssa ja antaa sinulle myös mahdollisuuden pohtia valmistuksen toteutettavuutta ja taloudellisuutta suunnittelun lähtökohdista käsin (DFM). Kun sinulla on edessäsi monimutkaisen osan piirustus, saatat haluta purkaa sen piirteet ja miettiä sen “prosessimatkaa”. Jos sinulla on kysyttävää tietyn osan prosessireitistä, tuo piirustuksesi meille konsultoitavaksi, ja prosessi-insinöörimme antavat sinulle ammattimaisen prosessianalyysin aihiosta valmiiseen tuotteeseen.