Analýza funkcií a použiteľných odvetví obrábacích centier
I. Úvod
Obrábacie centrá, ako kľúčové zariadenia v modernej výrobe, sú známe svojou vysokou presnosťou, vysokou účinnosťou a multifunkčnosťou. Integrujú rôzne obrábacie procesy a sú schopné dokončiť viacprocesové obrábanie zložitých dielov v jednom upnutí, čím výrazne skracujú čas obratu obrobkov medzi rôznymi obrábacími strojmi a chyby upnutia a výrazne zlepšujú presnosť obrábania a efektivitu výroby. Rôzne typy obrábacích centier, ako sú vertikálne obrábacie centrá, horizontálne obrábacie centrá, viacstolové obrábacie centrá a kombinované obrábacie centrá, majú svoje jedinečné štrukturálne vlastnosti a funkčné výhody, ktoré sú vhodné na obrábanie rôznych typov dielov a požiadaviek rôznych výrobných scenárov. Hlboké pochopenie funkčných charakteristík týchto obrábacích centier má veľký význam pre racionálny výber a použitie obrábacích centier na zvýšenie úrovne výroby a kvality výrobkov vo výrobnom priemysle.
Obrábacie centrá, ako kľúčové zariadenia v modernej výrobe, sú známe svojou vysokou presnosťou, vysokou účinnosťou a multifunkčnosťou. Integrujú rôzne obrábacie procesy a sú schopné dokončiť viacprocesové obrábanie zložitých dielov v jednom upnutí, čím výrazne skracujú čas obratu obrobkov medzi rôznymi obrábacími strojmi a chyby upnutia a výrazne zlepšujú presnosť obrábania a efektivitu výroby. Rôzne typy obrábacích centier, ako sú vertikálne obrábacie centrá, horizontálne obrábacie centrá, viacstolové obrábacie centrá a kombinované obrábacie centrá, majú svoje jedinečné štrukturálne vlastnosti a funkčné výhody, ktoré sú vhodné na obrábanie rôznych typov dielov a požiadaviek rôznych výrobných scenárov. Hlboké pochopenie funkčných charakteristík týchto obrábacích centier má veľký význam pre racionálny výber a použitie obrábacích centier na zvýšenie úrovne výroby a kvality výrobkov vo výrobnom priemysle.
II. Vertikálne obrábacie centrá
(A) Funkčné charakteristiky
- Možnosť viacprocesného obrábania
Vreteno je usporiadané vertikálne a môže vykonávať rôzne obrábacie procesy, ako je frézovanie, vyvrtávanie, vŕtanie, rezanie závitov a rezanie závitov. Má aspoň trojosové dvojčinné prepojenie a vo všeobecnosti dokáže dosiahnuť trojosové trojčinné prepojenie. Niektoré špičkové modely dokážu dokonca vykonávať päťosové a šesťosové riadenie, čo spĺňa požiadavky na spracovanie relatívne zložitých zakrivených povrchov a kontúr. Napríklad pri výrobe foriem je možné počas frézovania dutiny formy dosiahnuť vysoko presné tvarovanie zakrivených povrchov pomocou viacosového prepojenia. - Výhody upnutia a ladenia
- Pohodlné upnutie: Obrobky sa dajú ľahko upnúť a polohovať a dajú sa použiť bežné upínacie prípravky, ako sú ploché kliešte, prítlačné dosky, deliace hlavy a otočné stoly. Malé diely s pravidelnými alebo nepravidelnými tvarmi dokážu ploché kliešte rýchlo upevniť, čo uľahčuje dávkové spracovanie.
- Intuitívne ladenie: Trajektória pohybu rezného nástroja sa dá ľahko pozorovať. Počas ladenia programu môžu operátori intuitívne vidieť dráhu pohybu rezného nástroja, čo je výhodné pre včasnú kontrolu a meranie. Ak sa zistia akékoľvek problémy, stroj sa môže okamžite zastaviť na spracovanie alebo sa môže program upraviť. Napríklad pri obrábaní nového obrysu súčiastky sa dajú chyby rýchlo odhaliť vizuálnym pozorovaním, či je dráha rezného nástroja v súlade s prednastavenou dráhou.
- Dobré chladenie a odvod triesok
- Efektívne chladenie: Chladiace podmienky sa dajú ľahko nastaviť a chladiaca kvapalina sa môže dostať priamo k reznému nástroju a obrábanému povrchu, čím sa účinne znižuje opotrebovanie nástroja a teplota obrobku pri obrábaní a zlepšuje sa kvalita povrchu obrábania. Pri rezaní kovových materiálov môže dostatočný prísun chladiacej kvapaliny znížiť tepelnú deformáciu rezného nástroja a zabezpečiť presnosť obrábania.
- Plynulé odstraňovanie triesok: Triesky sa ľahko odstraňujú a odpadávajú. Vďaka gravitácii triesky prirodzene padajú, čím sa zabráni situácii, keď triesky poškriabajú obrobený povrch. Toto je obzvlášť vhodné na obrábanie mäkších kovových materiálov, ako je hliník a meď, kde sa zabraňuje tomu, aby zvyšky triesok ovplyvnili povrchovú úpravu.
(B) Príslušné odvetvia
- Presný strojársky priemysel: Napríklad výroba malých presných súčiastok vrátane súčiastok hodiniek, miniatúrnych konštrukčných častí elektronických zariadení atď. Jeho vysoko presná obrábacia schopnosť a pohodlné upínanie a ladenie dokážu splniť zložité požiadavky na obrábanie týchto malých súčiastok a zabezpečiť rozmerovú presnosť a kvalitu povrchu.
- Priemysel výroby foriem: Na obrábanie dutín a jadier malých foriem môžu vertikálne obrábacie centrá flexibilne vykonávať operácie, ako je frézovanie a vŕtanie. Pomocou funkcie viacosového prepojenia je možné realizovať obrábanie zložitých zakrivených povrchov foriem, čím sa zlepšuje presnosť výroby a efektivita výroby foriem a znižujú sa výrobné náklady foriem.
- Oblasť vzdelávania a vedeckého výskumu: V laboratóriách študentov strojárstva na vysokých školách a univerzitách alebo vo vedeckých výskumných inštitúciách sa vertikálne obrábacie centrá často používajú na výučbu demonštrácií a experimenty s obrábaním súčiastok vo vedeckých výskumných projektoch vďaka ich relatívne intuitívnej obsluhe a relatívne jednoduchej štruktúre, čo pomáha študentom a vedeckým výskumníkom oboznámiť sa s prevádzkou a obrábacími procesmi obrábacích centier.
III. Horizontálne obrábacie centrá
(A) Funkčné charakteristiky
- Viacosové obrábanie a vysoká presnosť
Vreteno je umiestnené horizontálne a má zvyčajne tri až päť súradnicových osí, často vybavené rotačnou osou alebo otočným stolom, čo umožňuje obrábanie viacerých plôch. Napríklad pri obrábaní dielov krabicového typu je možné pomocou otočného stola postupne vykonávať frézovanie, vyvŕtavanie, vŕtanie, rezanie závitov atď. na štyroch bočných plochách, čím sa zabezpečí presnosť polohy medzi jednotlivými plochami. Presnosť polohovania môže dosiahnuť 10 μm – 20 μm, rýchlosť vretena je v rozmedzí 10 – 10 000 ot./min a minimálne rozlíšenie je zvyčajne 1 μm, čo spĺňa požiadavky na obrábanie vysoko presných dielov. - Zásobník nástrojov s veľkou kapacitou
Kapacita zásobníka nástrojov je vo všeobecnosti veľká a niektoré dokážu uložiť stovky rezných nástrojov. To umožňuje obrábanie zložitých súčiastok bez častej výmeny nástrojov, čím sa skracuje čas potrebný na obrábanie a zvyšuje sa efektivita výroby. Napríklad pri obrábaní leteckých súčiastok môžu byť potrebné rôzne typy a špecifikácie rezných nástrojov a zásobník nástrojov s veľkou kapacitou môže zabezpečiť kontinuitu procesu obrábania. - Výhody dávkového obrábania
Pri krabicových dieloch vyrábaných v dávkach, pokiaľ sú raz upnuté na otočnom stole, je možné obrábať viacero plôch. V prípadoch, keď sú požiadavky na toleranciu polohy, ako je rovnobežnosť medzi systémami otvorov, kolmosť medzi otvormi a čelnými plochami, relatívne vysoké, je ľahké zabezpečiť presnosť obrábania. Vďaka relatívne zložitému ladeniu programu platí, že čím väčší je počet obrábaných dielov, tým kratší je priemerný čas, ktorý každý diel zaberá na obrábacom stroji, takže je vhodný na dávkové obrábanie. Napríklad pri výrobe blokov motorov automobilov môže použitie horizontálnych obrábacích centier výrazne zlepšiť efektivitu výroby a zároveň zabezpečiť kvalitu.
(B) Príslušné odvetvia
- Automobilový priemysel: Obrábanie krabicových dielov, ako sú bloky motorov a hlavy valcov, je typickou aplikáciou horizontálnych obrábacích centier. Tieto diely majú zložité štruktúry s množstvom systémov otvorov a rovín, ktoré sa majú obrábať, a extrémne vysoké požiadavky na presnosť polohy. Schopnosť obrábania viacerých plôch a vysoká presnosť horizontálnych obrábacích centier dokážu dobre splniť výrobné požiadavky a zabezpečiť výkon a spoľahlivosť automobilových motorov.
- Letecký priemysel: Komponenty ako kryt motora a podvozok leteckých motorov majú zložité tvary a prísne požiadavky na rýchlosť odoberania materiálu, presnosť obrábania a kvalitu povrchu. Veľkokapacitný zásobník nástrojov a vysoko presná obrábacia schopnosť horizontálnych obrábacích centier dokážu splniť výzvy obrábania rôznych materiálov (ako sú titánové zliatiny, hliníkové zliatiny atď.), čím sa zabezpečí, že kvalita a výkon leteckých komponentov spĺňajú vysoké štandardy.
- Priemysel výroby ťažkých strojov: Napríklad obrábanie veľkých krabicových dielov, ako sú redukčné skrine a lôžka obrábacích strojov. Tieto diely majú veľký objem a vysokú hmotnosť. Horizontálne usporiadanie vretena a výkonná rezná schopnosť horizontálnych obrábacích centier ich umožňujú stabilne obrábať, čím sa zabezpečí rozmerová presnosť a kvalita povrchu dielov a splnia sa požiadavky na montáž a používanie ťažkých strojov.
IV. Viacstolové obrábacie centrá
(A) Funkčné charakteristiky
- Online upínanie a obrábanie na viacerých stoloch
Má viac ako dva vymeniteľné pracovné stoly a výmena pracovných stolov sa realizuje pomocou transportných dráh. Počas procesu obrábania je možné realizovať online upnutie, to znamená, že obrábanie a nakladanie a vykladanie obrobkov sa vykonávajú súčasne. Napríklad pri obrábaní dávky rovnakých alebo rôznych dielov, keď sa obrába obrobok na jednom pracovnom stole, ostatné pracovné stoly môžu vykonávať nakladanie a vykladanie obrobkov a prípravné práce, čo výrazne zlepšuje mieru využitia obrábacieho stroja a efektivitu výroby. - Pokročilý riadiaci systém a veľkokapacitný zásobník nástrojov
Používa pokročilý CNC systém s vysokou výpočtovou rýchlosťou a veľkou pamäťovou kapacitou, ktorý dokáže spracovať zložité obrábacie úlohy a riadiacu logiku viacerých stolov. Zároveň má zásobník nástrojov veľkú kapacitu, aby splnil rôzne požiadavky na nástroje pri obrábaní rôznych obrobkov. Jeho štruktúra je zložitá a obrábací stroj zaberá veľkú plochu na umiestnenie viacerých pracovných stolov a súvisiacich prenosových mechanizmov.
(B) Príslušné odvetvia
- Priemysel elektroniky a elektrických spotrebičov: Pri hromadnej výrobe krytov a konštrukčných častí niektorých malých elektronických výrobkov môžu viacstolové obrábacie centrá rýchlo prepínať medzi rôznymi obrábacími úlohami, aby spĺňali požiadavky na obrábanie rôznych modelov výrobkov. Napríklad pri obrábaní krytov mobilných telefónov, počítačových chladičov a iných komponentov sa vďaka koordinovanej práci viacstolových obrábacích centier zvyšuje efektivita výroby a uspokojuje sa dopyt trhu po rýchlej obnove elektronických výrobkov.
- Priemysel zdravotníckych pomôcok: Komponenty zdravotníckych pomôcok majú často veľkú rozmanitosť a vysoké požiadavky na presnosť. Viacstolové obrábacie centrá dokážu obrábať rôzne typy súčiastok zdravotníckych pomôcok na tom istom zariadení, ako sú rukoväte a kĺbové časti chirurgických nástrojov. Prostredníctvom online upínania a pokročilého riadiaceho systému je zabezpečená presnosť obrábania a konzistentnosť súčiastok, čím sa zlepšuje kvalita výroby a efektivita zdravotníckych pomôcok.
- Priemysel obrábania strojov na mieru: Pre malosériovú výrobu niektorých zákazkových produktov môžu viacstolové obrábacie centrá flexibilne reagovať. Napríklad pre mechanicky prispôsobené diely podľa špeciálnych požiadaviek zákazníka nemusí každá objednávka obsahovať veľké množstvo, ale rozmanitý sortiment. Viacstolové obrábacie centrá dokážu rýchlo upraviť proces obrábania a spôsob upnutia, čím sa znižujú výrobné náklady a skracuje výrobný cyklus a zároveň sa zabezpečuje kvalita.
V. Zložené obrábacie centrá
(A) Funkčné charakteristiky
- Viacstranné obrábanie a záruka vysokej presnosti
Po jednom upnutí obrobku je možné obrobiť viacero plôch. Bežné päťplochové obrábacie centrum dokáže po jednom upnutí obrobiť päť plôch okrem montážnej spodnej plochy, pričom má funkcie vertikálnych aj horizontálnych obrábacích centier. Počas procesu obrábania je možné efektívne zaručiť polohovú toleranciu obrobku, čím sa zabráni hromadeniu chýb spôsobených viacerými upínaniami. Napríklad pri obrábaní niektorých leteckých súčiastok so zložitými tvarmi a viacerými obrábanými plochami môže kombinované obrábacie centrum vykonať viacero obrábacích procesov, ako je frézovanie, vyvŕtavanie a vŕtanie na viacerých plochách, v jednom upnutí, čím sa zabezpečí relatívna polohová presnosť medzi jednotlivými plochami. - Multifunkčná realizácia rotáciou vretena alebo stola
Jednou formou je, že vreteno sa otáča v zodpovedajúcom uhle, čím sa stáva vertikálnym alebo horizontálnym obrábacím centrom; druhou je, že stôl sa otáča s obrobkom, zatiaľ čo vreteno nemení svoj smer, čím sa dosiahne päťstranné obrábanie. Táto multifunkčná konštrukcia umožňuje prispôsobiť sa zloženému obrábaniu 中心 obrobkom s rôznymi tvarmi a požiadavkami na obrábanie, ale zároveň vedie ku zložitej konštrukcii a vysokým nákladom.
(B) Príslušné odvetvia
- Priemysel výroby foriem na vysokej úrovni: Pri niektorých veľkých a zložitých formách na automobilové panely alebo presných vstrekovacích formách dokáže komplexné obrábacie centrum dokončiť vysoko presné obrábanie viacerých plôch formy v jednom upnutí vrátane obrábania dutín, jadier a rôznych prvkov na bokoch, čím sa zlepšuje presnosť výroby a celková kvalita formy, znižuje sa nastavovacia práca počas montáže formy a skracuje sa výrobný cyklus formy.
- Oblasť presnej výroby v leteckom priemysle: Kľúčové komponenty, ako sú lopatky a obežné kolesá leteckých motorov, majú zložité tvary a extrémne vysoké požiadavky na presnosť a kvalitu povrchu. Viacstranné obrábanie a záruka vysokej presnosti, ktoré zabezpečuje komplexné obrábacie centrum, dokážu splniť požiadavky na obrábanie týchto komponentov a zabezpečiť ich výkon a spoľahlivosť v extrémnych pracovných podmienkach, ako sú vysoké teploty a vysoký tlak.
- Výroba špičkových zariadení: Pri obrábaní kľúčových komponentov vysoko presných CNC obrábacích strojov, ako je obrábanie lôžok a stĺpov obrábacích strojov, dokáže kombinované obrábacie centrum dokončiť viacstranné obrábanie týchto komponentov, čím sa zabezpečí kolmosť, rovnobežnosť a ďalšie presnosti polohy medzi jednotlivými plochami, čím sa zlepší celková presnosť montáže a výkon CNC obrábacích strojov a podporí sa technologický pokrok v odvetví výroby špičkových zariadení.
VI. Záver
Vertikálne obrábacie centrá zohrávajú dôležitú úlohu v odvetviach, ako je výroba malých presných dielov a foriem, vďaka výhodám pohodlného upnutia a intuitívneho ladenia. Horizontálne obrábacie centrá sa široko používajú v oblastiach, ako je automobilový a letecký priemysel, vďaka výhodám viacosového obrábania, veľkokapacitného zásobníka nástrojov a dávkového obrábania. Viacstolové obrábacie centrá sú vhodné na dávkovú alebo zákazkovú výrobu v odvetviach, ako je elektronika a elektrické spotrebiče, zdravotnícke pomôcky, vďaka možnosti online upnutia a viacúčelovej manipulácie. Zložené obrábacie centrá zaujímajú dôležité miesto v oblastiach špičkovej výroby, ako je výroba špičkových foriem a presná výroba v leteckom priemysle, vďaka viacstrannému obrábaniu a záruke vysokej presnosti. V modernej výrobe môže racionálny výber a použitie rôznych typov obrábacích centier v súlade s rôznymi požiadavkami na obrábanie dielov a výrobnými scenármi plne uplatniť svoje funkčné výhody, zlepšiť efektivitu výroby a kvalitu výrobkov a podporiť rozvoj výrobného priemyslu smerom k inteligencii, vysokej presnosti a vysokej efektivite. S neustálym pokrokom vedy a techniky sa funkcie obrábacích centier budú naďalej zlepšovať a rozširovať, čím sa poskytne silnejšia technická podpora pre inovácie a modernizáciu výrobného priemyslu.
Vertikálne obrábacie centrá zohrávajú dôležitú úlohu v odvetviach, ako je výroba malých presných dielov a foriem, vďaka výhodám pohodlného upnutia a intuitívneho ladenia. Horizontálne obrábacie centrá sa široko používajú v oblastiach, ako je automobilový a letecký priemysel, vďaka výhodám viacosového obrábania, veľkokapacitného zásobníka nástrojov a dávkového obrábania. Viacstolové obrábacie centrá sú vhodné na dávkovú alebo zákazkovú výrobu v odvetviach, ako je elektronika a elektrické spotrebiče, zdravotnícke pomôcky, vďaka možnosti online upnutia a viacúčelovej manipulácie. Zložené obrábacie centrá zaujímajú dôležité miesto v oblastiach špičkovej výroby, ako je výroba špičkových foriem a presná výroba v leteckom priemysle, vďaka viacstrannému obrábaniu a záruke vysokej presnosti. V modernej výrobe môže racionálny výber a použitie rôznych typov obrábacích centier v súlade s rôznymi požiadavkami na obrábanie dielov a výrobnými scenármi plne uplatniť svoje funkčné výhody, zlepšiť efektivitu výroby a kvalitu výrobkov a podporiť rozvoj výrobného priemyslu smerom k inteligencii, vysokej presnosti a vysokej efektivite. S neustálym pokrokom vedy a techniky sa funkcie obrábacích centier budú naďalej zlepšovať a rozširovať, čím sa poskytne silnejšia technická podpora pre inovácie a modernizáciu výrobného priemyslu.