Mae Peiriannu Manwl yn broses i dynnu deunydd o ddarn gwaith wrth ddal gorffeniadau goddefgarwch agos. Mae gan y peiriant manwl lawer o fathau, gan gynnwys melino, troi a pheiriannu rhyddhau trydanol. Mae peiriant manwl heddiw fel arfer yn cael ei reoli gan ddefnyddio Rheolyddion Rhifiadol Cyfrifiadurol (CNC).
Mae bron pob cynnyrch metel yn defnyddio peiriannu manwl gywir, fel y mae llawer o ddeunyddiau eraill fel plastig a phren. Mae'r peiriannau hyn yn cael eu gweithredu gan beirianwyr arbenigol a hyfforddedig. Er mwyn i'r offeryn torri wneud ei waith, rhaid ei symud mewn cyfeiriadau penodedig i wneud y toriad cywir. Gelwir y symudiad cynradd hwn yn "gyflymder torri." Gellir symud y darn gwaith hefyd, a elwir yn symudiad eilaidd "bwydo." Gyda'i gilydd, mae'r symudiadau hyn a miniogrwydd yr offeryn torri yn caniatáu i'r peiriant manwl weithredu.
Mae peiriannu manwl gywir o safon yn gofyn am y gallu i ddilyn glasbrintiau penodol iawn a wneir gan raglenni CAD (dylunio â chymorth cyfrifiadur) neu CAM (gweithgynhyrchu â chymorth cyfrifiadur) fel AutoCAD a TurboCAD. Gall y feddalwedd helpu i gynhyrchu'r diagramau neu'r amlinelliadau cymhleth, 3 dimensiwn sydd eu hangen er mwyn cynhyrchu offeryn, peiriant neu wrthrych. Rhaid glynu wrth y glasbrintiau hyn yn fanwl iawn i sicrhau bod cynnyrch yn cadw ei gyfanrwydd. Er bod y rhan fwyaf o gwmnïau peiriannu manwl gywir yn gweithio gyda rhyw fath o raglenni CAD/CAM, maent yn dal i weithio'n aml gyda brasluniau wedi'u tynnu â llaw yng nghyfnodau cychwynnol dyluniad.
Defnyddir peiriannu manwl gywir ar nifer o ddefnyddiau gan gynnwys dur, efydd, graffit, gwydr a phlastigau, i enwi ond ychydig. Yn dibynnu ar faint y prosiect a'r deunyddiau i'w defnyddio, bydd amrywiol offer peiriannu manwl gywir yn cael eu defnyddio. Gellir defnyddio unrhyw gyfuniad o durnau, peiriannau melino, peiriannau drilio, llifiau a melinau, a hyd yn oed roboteg cyflym. Gall y diwydiant awyrofod ddefnyddio peiriannu cyflymder uchel, tra gallai diwydiant gwneud offer gwaith coed ddefnyddio prosesau ysgythru a melino ffotogemegol. Gall troi rhediad, neu faint penodol o unrhyw eitem benodol, fod yn y miloedd, neu fod yn ychydig yn unig. Yn aml, mae peiriannu manwl gywir yn gofyn am raglennu dyfeisiau CNC, sy'n golygu eu bod yn cael eu rheoli'n rhifiadol gan gyfrifiadur. Mae'r ddyfais CNC yn caniatáu dilyn dimensiynau union drwy gydol rhediad cynnyrch.
Melino yw'r broses beiriannu o ddefnyddio torwyr cylchdro i dynnu deunydd o ddarn gwaith trwy symud y torrwr ymlaen (neu ei fwydo) i'r darn gwaith i gyfeiriad penodol. Gellir dal y torrwr hefyd ar ongl o'i gymharu ag echel yr offeryn. Mae melino yn cwmpasu amrywiaeth eang o wahanol weithrediadau a pheiriannau, ar raddfeydd o rannau unigol bach i weithrediadau melino gang mawr, trwm. Mae'n un o'r prosesau a ddefnyddir amlaf ar gyfer peiriannu rhannau wedi'u teilwra i oddefiannau manwl gywir.
Gellir gwneud melino gydag ystod eang o offer peiriant. Y dosbarth gwreiddiol o offer peiriant ar gyfer melino oedd y peiriant melino (a elwir yn aml yn felin). Ar ôl dyfodiad rheolaeth rifiadol gyfrifiadurol (CNC), esblygodd peiriannau melino yn ganolfannau peiriannu: peiriannau melino wedi'u hategu gan newidwyr offer awtomatig, cylchgronau offer neu garwseli, gallu CNC, systemau oerydd, a chaeadau. Yn gyffredinol, caiff canolfannau melino eu dosbarthu fel canolfannau peiriannu fertigol (VMCs) neu ganolfannau peiriannu llorweddol (HMCs).
Dechreuodd integreiddio melino i amgylcheddau troi, ac i'r gwrthwyneb, gydag offer byw ar gyfer turnau a'r defnydd achlysurol o felinau ar gyfer gweithrediadau troi. Arweiniodd hyn at ddosbarth newydd o offer peiriant, peiriannau amldasgio (MTMs), sydd wedi'u hadeiladu'n bwrpasol i hwyluso melino a throi o fewn yr un amlen waith.
I beirianwyr dylunio, timau Ymchwil a Datblygu, a gweithgynhyrchwyr sy'n dibynnu ar gaffael rhannau, mae peiriannu CNC manwl gywir yn caniatáu creu rhannau cymhleth heb brosesu ychwanegol. Mewn gwirionedd, mae peiriannu CNC manwl gywir yn aml yn ei gwneud hi'n bosibl gwneud rhannau gorffenedig ar un peiriant.
Mae'r broses beiriannu yn tynnu deunydd ac yn defnyddio ystod eang o offer torri i greu dyluniad terfynol, ac yn aml yn gymhleth iawn, o ran. Mae'r lefel o gywirdeb yn cael ei gwella trwy ddefnyddio rheolaeth rifiadol gyfrifiadurol (CNC), a ddefnyddir i awtomeiddio rheolaeth yr offer peiriannu.
Rôl "CNC" mewn peiriannu manwl gywir
Gan ddefnyddio cyfarwyddiadau rhaglennu wedi'u codio, mae peiriannu CNC manwl gywir yn caniatáu i ddarn gwaith gael ei dorri a'i siapio i fanylebau heb ymyrraeth â llaw gan weithredwr peiriant.
Gan ddefnyddio model dylunio â chymorth cyfrifiadur (CAD) a ddarperir gan gwsmer, mae peiriannydd arbenigol yn defnyddio meddalwedd gweithgynhyrchu â chymorth cyfrifiadur (CAM) i greu'r cyfarwyddiadau ar gyfer peiriannu'r rhan. Yn seiliedig ar y model CAD, mae'r feddalwedd yn penderfynu pa lwybrau offer sydd eu hangen ac yn cynhyrchu'r cod rhaglennu sy'n dweud wrth y peiriant:
■ Beth yw'r RPMs a'r cyfraddau porthiant cywir
■ Pryd a ble i symud yr offeryn a/neu'r darn gwaith
■ Pa mor ddwfn i dorri
■ Pryd i roi oerydd ar waith
■ Unrhyw ffactorau eraill sy'n gysylltiedig â chyflymder, cyfradd bwydo, a chydlyniad
Yna mae rheolydd CNC yn defnyddio'r cod rhaglennu i reoli, awtomeiddio a monitro symudiadau'r peiriant.
Heddiw, mae CNC yn nodwedd adeiledig mewn ystod eang o offer, o durnau, melinau, a llwybryddion i beiriannau torri EDM gwifren (peiriannu rhyddhau trydanol), laser, a plasma. Yn ogystal ag awtomeiddio'r broses beiriannu a gwella cywirdeb, mae CNC yn dileu tasgau â llaw ac yn rhyddhau peirianwyr i oruchwylio peiriannau lluosog sy'n rhedeg ar yr un pryd.
Yn ogystal, unwaith y bydd llwybr offeryn wedi'i ddylunio a pheiriant wedi'i raglennu, gall redeg rhan unrhyw nifer o weithiau. Mae hyn yn darparu lefel uchel o gywirdeb ac ailadroddadwyedd, sydd yn ei dro yn gwneud y broses yn gost-effeithiol ac yn raddadwy iawn.
Deunyddiau sy'n cael eu peiriannu
Mae rhai metelau sy'n cael eu peiriannu'n gyffredin yn cynnwys alwminiwm, pres, efydd, copr, dur, titaniwm, a sinc. Yn ogystal, gellir peiriannu pren, ewyn, gwydr ffibr, a phlastigau fel polypropylen hefyd.
Mewn gwirionedd, gellir defnyddio bron unrhyw ddeunydd gyda pheiriannu CNC manwl gywir - wrth gwrs, yn dibynnu ar y cymhwysiad a'i ofynion.
Rhai manteision peiriannu CNC manwl gywir
Ar gyfer llawer o'r rhannau a'r cydrannau bach a ddefnyddir mewn ystod eang o gynhyrchion a weithgynhyrchir, peiriannu CNC manwl gywir yw'r dull gweithgynhyrchu o ddewis yn aml.
Fel sy'n wir am bron pob dull torri a pheiriannu, mae gwahanol ddefnyddiau'n ymddwyn yn wahanol, ac mae maint a siâp cydran hefyd yn cael effaith fawr ar y broses. Fodd bynnag, yn gyffredinol mae proses peiriannu CNC manwl gywir yn cynnig manteision dros ddulliau peiriannu eraill.
Mae hynny oherwydd bod peiriannu CNC yn gallu cyflawni:
■ Gradd uchel o gymhlethdod rhannau
■ Goddefiannau tynn, fel arfer yn amrywio o ±0.0002" (±0.00508 mm) i ±0.0005" (±0.0127 mm)
■ Gorffeniadau arwyneb eithriadol o llyfn, gan gynnwys gorffeniadau wedi'u teilwra
■ Ailadroddadwyedd, hyd yn oed ar gyfrolau uchel
Er y gall peiriannydd medrus ddefnyddio turn â llaw i wneud rhan o safon mewn meintiau o 10 neu 100, beth sy'n digwydd pan fydd angen 1,000 o rannau arnoch? 10,000 o rannau? 100,000 neu filiwn o rannau?
Gyda pheiriannu CNC manwl gywir, gallwch gael y graddadwyedd a'r cyflymder sydd eu hangen ar gyfer y math hwn o gynhyrchu cyfaint uchel. Yn ogystal, mae ailadroddadwyedd uchel peiriannu CNC manwl yn rhoi rhannau i chi sydd yr un fath o'r dechrau i'r diwedd, ni waeth faint o rannau rydych chi'n eu cynhyrchu.
Mae rhai dulliau arbenigol iawn o beiriannu CNC, gan gynnwys EDM gwifren (peiriannu rhyddhau trydanol), peiriannu ychwanegol, ac argraffu laser 3D. Er enghraifft, mae EDM gwifren yn defnyddio deunyddiau dargludol - metelau fel arfer - a gollyngiadau trydanol i erydu darn gwaith i siapiau cymhleth.
Fodd bynnag, yma byddwn yn canolbwyntio ar y prosesau melino a throi — dau ddull tynnu sydd ar gael yn eang ac a ddefnyddir yn aml ar gyfer peiriannu CNC manwl gywir.
Melino vs. troi
Mae melino yn broses beiriannu sy'n defnyddio offeryn torri silindrog cylchdroi i dynnu deunydd a chreu siapiau. Mae offer melino, a elwir yn felin neu ganolfan beiriannu, yn cyflawni bydysawd o geometregau rhannau cymhleth ar rai o'r gwrthrychau metel mwyaf a beiriannwyd.
Nodwedd bwysig o felino yw bod y darn gwaith yn aros yn llonydd tra bod yr offeryn torri yn troelli. Mewn geiriau eraill, ar felin, mae'r offeryn torri sy'n cylchdroi yn symud o amgylch y darn gwaith, sy'n aros yn sefydlog yn ei le ar wely.
Troi yw'r broses o dorri neu siapio darn gwaith ar offer o'r enw turn. Yn nodweddiadol, mae'r turn yn troelli'r darn gwaith ar echel fertigol neu lorweddol tra bod offeryn torri sefydlog (a all fod yn troelli neu beidio) yn symud ar hyd yr echel wedi'i rhaglennu.
Ni all yr offeryn fynd o amgylch y rhan yn gorfforol. Mae'r deunydd yn cylchdroi, gan ganiatáu i'r offeryn gyflawni'r gweithrediadau a raglennwyd. (Mae is-set o turnau lle mae'r offer yn troelli o amgylch gwifren sy'n cael ei bwydo gan sbŵl, fodd bynnag nid yw hynny wedi'i gynnwys yma.)
Wrth droi, yn wahanol i felino, mae'r darn gwaith yn troelli. Mae stoc y rhan yn troi ar werthyd y turn ac mae'r offeryn torri yn dod i gysylltiad â'r darn gwaith.
Peiriannu â llaw yn erbyn peiriannu CNC
Er bod melinau a throadau ar gael mewn modelau â llaw, mae peiriannau CNC yn fwy priodol at ddibenion gweithgynhyrchu rhannau bach — gan gynnig graddadwyedd ac ailadroddadwyedd ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am gynhyrchu cyfaint uchel o rannau goddefgarwch tynn.
Yn ogystal â chynnig peiriannau 2-echel syml lle mae'r offeryn yn symud yn yr echelinau X a Z, mae offer CNC manwl gywir yn cynnwys modelau aml-echel lle gall y darn gwaith symud hefyd. Mae hyn yn groes i durn lle mae'r darn gwaith wedi'i gyfyngu i nyddu a bydd yr offer yn symud i greu'r geometreg a ddymunir.
Mae'r cyfluniadau aml-echel hyn yn caniatáu cynhyrchu geometregau mwy cymhleth mewn un llawdriniaeth, heb fod angen gwaith ychwanegol gan weithredwr y peiriant. Mae hyn nid yn unig yn ei gwneud hi'n haws cynhyrchu rhannau cymhleth, ond mae hefyd yn lleihau neu'n dileu'r siawns o wall gweithredwr.
Yn ogystal, mae'r defnydd o oerydd pwysedd uchel gyda pheiriannu CNC manwl gywir yn sicrhau nad yw sglodion yn mynd i mewn i'r gwaith, hyd yn oed wrth ddefnyddio peiriant â werthyd fertigol.
Melinau CNC
Mae gwahanol beiriannau melino yn amrywio o ran eu meintiau, eu cyfluniadau echelin, eu cyfraddau porthiant, eu cyflymder torri, cyfeiriad porthiant y melino, a nodweddion eraill.
Fodd bynnag, yn gyffredinol, mae melinau CNC i gyd yn defnyddio werthyd cylchdroi i dorri deunydd diangen i ffwrdd. Fe'u defnyddir i dorri metelau caled fel dur a thitaniwm ond gellir eu defnyddio hefyd gyda deunyddiau fel plastig ac alwminiwm.
Mae melinau CNC wedi'u hadeiladu ar gyfer ailadroddadwyedd a gellir eu defnyddio ar gyfer popeth o brototeipio i gynhyrchu cyfaint uchel. Defnyddir melinau CNC manwl gywir o'r radd flaenaf yn aml ar gyfer gwaith goddefgarwch tynn fel melino mowldiau a marchogion mân.
Er y gall melino CNC ddarparu trosiant cyflym, mae gorffen wrth felino yn creu rhannau â marciau offer gweladwy. Gall hefyd gynhyrchu rhannau â rhai ymylon miniog a byrrau, felly efallai y bydd angen prosesau ychwanegol os yw ymylon a byrrau yn annerbyniol ar gyfer y nodweddion hynny.
Wrth gwrs, bydd offer dadburio sydd wedi'u rhaglennu i'r dilyniant yn dadburio, er fel arfer yn cyflawni 90% o'r gofyniad gorffenedig ar y mwyaf, gan adael rhai nodweddion i'w gorffen â llaw yn derfynol.
O ran gorffeniad arwyneb, mae yna offer a fydd nid yn unig yn cynhyrchu gorffeniad arwyneb derbyniol, ond hefyd gorffeniad tebyg i ddrych ar rannau o'r cynnyrch gwaith.
Mathau o felinau CNC
Gelwir y ddau fath sylfaenol o beiriannau melino yn ganolfannau peiriannu fertigol a chanolfannau peiriannu llorweddol, lle mae'r prif wahaniaeth yng nghyfeiriadedd gwerthyd y peiriant.
Mae canolfan beiriannu fertigol yn felin lle mae echel y werthyd wedi'i halinio i gyfeiriad echel-Z. Gellir rhannu'r peiriannau fertigol hyn ymhellach yn ddau fath:
■Melinau gwely, lle mae'r werthyd yn symud yn gyfochrog â'i echel ei hun tra bod y bwrdd yn symud yn berpendicwlar i echel y werthyd
■Melinau tyred, lle mae'r werthyd yn llonydd a'r bwrdd yn cael ei symud fel ei fod bob amser yn berpendicwlar ac yn gyfochrog ag echel y werthyd yn ystod y llawdriniaeth dorri
Mewn canolfan beiriannu llorweddol, mae echel werthyd y felin wedi'i halinio i gyfeiriad echelin-Y. Mae'r strwythur llorweddol yn golygu bod y melinau hyn yn tueddu i gymryd mwy o le ar lawr y siop beiriannau; maent hefyd yn gyffredinol yn drymach o ran pwysau ac yn fwy pwerus na pheiriannau fertigol.
Defnyddir melin lorweddol yn aml pan fo angen gorffeniad arwyneb gwell; mae hynny oherwydd bod cyfeiriadedd y werthyd yn golygu bod y sglodion torri yn cwympo i ffwrdd yn naturiol ac yn cael eu tynnu'n hawdd. (Fel mantais ychwanegol, mae tynnu sglodion yn effeithlon yn helpu i gynyddu oes yr offeryn.)
Yn gyffredinol, mae canolfannau peiriannu fertigol yn fwy cyffredin oherwydd gallant fod mor bwerus â chanolfannau peiriannu llorweddol a gallant drin rhannau bach iawn. Yn ogystal, mae gan ganolfannau fertigol ôl troed llai na chanolfannau peiriannu llorweddol.
Melinau CNC aml-echelin
Mae canolfannau melin CNC manwl gywir ar gael gydag echelinau lluosog. Mae melin 3-echel yn defnyddio'r echelinau X, Y, a Z ar gyfer amrywiaeth eang o waith. Gyda melin 4-echel, gall y peiriant gylchdroi ar echelin fertigol a llorweddol a symud y darn gwaith i ganiatáu peiriannu mwy parhaus.
Mae gan felin 5-echel dair echel draddodiadol a dwy echel gylchdro ychwanegol, sy'n galluogi cylchdroi'r darn gwaith wrth i ben y werthyd symud o'i gwmpas. Mae hyn yn galluogi pum ochr darn gwaith i gael eu peiriannu heb dynnu'r darn gwaith ac ailosod y peiriant.
Turnau CNC
Mae gan dwrn — a elwir hefyd yn ganolfan droi — un neu fwy o werthydau, ac echelinau X a Z. Defnyddir y peiriant i gylchdroi darn gwaith ar ei echel i gyflawni amryw o weithrediadau torri a siapio, gan gymhwyso ystod eang o offer i'r darn gwaith.
Mae turnau CNC, a elwir hefyd yn turnau offer gweithredu byw, yn ddelfrydol ar gyfer creu rhannau silindrog neu sfferig cymesur. Fel melinau CNC, gall turnau CNC drin gweithrediadau llai fel prototeipio ond gellir eu gosod hefyd ar gyfer ailadroddadwyedd uchel, gan gefnogi cynhyrchu cyfaint uchel.
Gellir gosod turnau CNC hefyd ar gyfer cynhyrchu cymharol ddi-ddwylo, sy'n eu gwneud yn cael eu defnyddio'n helaeth yn y diwydiannau modurol, electroneg, awyrofod, roboteg a dyfeisiau meddygol.
Sut mae turn CNC yn gweithio
Gyda thro CNC, mae bar gwag o ddeunydd stoc yn cael ei lwytho i mewn i chuck werthyd y tro. Mae'r chuck hwn yn dal y darn gwaith yn ei le tra bod y werthyd yn cylchdroi. Pan fydd y werthyd yn cyrraedd y cyflymder gofynnol, mae offeryn torri llonydd yn cael ei ddod i gysylltiad â'r darn gwaith i gael gwared ar ddeunydd a chyflawni'r geometreg gywir.
Gall turn CNC gyflawni nifer o weithrediadau, fel drilio, edafu, diflasu, reamio, wynebu, a throi tapr. Mae gwahanol weithrediadau yn gofyn am newidiadau offer a gallant gynyddu cost ac amser sefydlu.
Pan fydd yr holl weithrediadau peiriannu gofynnol wedi'u cwblhau, caiff y rhan ei thorri o'r stoc i'w phrosesu ymhellach, os oes angen. Yna mae'r turn CNC yn barod i ailadrodd y llawdriniaeth, gyda fawr ddim neu ddim amser sefydlu ychwanegol fel arfer yn ofynnol rhyngddynt.
Gall turnau CNC hefyd ddarparu ar gyfer amrywiaeth o borthwyr bariau awtomatig, sy'n lleihau faint o drin deunydd crai â llaw ac yn darparu manteision fel y canlynol:
■ Lleihau'r amser a'r ymdrech sydd eu hangen ar weithredwr y peiriant
■ Cefnogwch y barstock i leihau dirgryniadau a all effeithio'n negyddol ar gywirdeb
■ Caniatáu i'r offeryn peiriant weithredu ar gyflymderau'r werthyd gorau posibl
■ Lleihau amseroedd newid
■ Lleihau gwastraff deunydd
Mathau o turnau CNC
Mae nifer o wahanol fathau o turnau, ond y rhai mwyaf cyffredin yw turnau CNC 2-echel a turnau awtomatig arddull Tsieina.
Mae'r rhan fwyaf o turnau CNC Tsieina yn defnyddio un neu ddau brif werthyd ynghyd ag un neu ddau werthyd cefn (neu eilaidd), gyda throsglwyddiad cylchdro yn gyfrifol am y cyntaf. Y brif werthyd yw'r prif weithrediad peiriannu, gyda chymorth bwsh canllaw.
Yn ogystal, mae rhai turniau arddull Tsieina yn dod â phen offeryn ail sy'n gweithredu fel melin CNC.
Gyda thro awtomatig CNC arddull Tsieina, mae'r deunydd stoc yn cael ei fwydo trwy werthyd pen llithro i mewn i fwsh canllaw. Mae hyn yn caniatáu i'r offeryn dorri'r deunydd yn agosach at y pwynt lle mae'r deunydd yn cael ei gynnal, gan wneud y peiriant Tsieina yn arbennig o fuddiol ar gyfer rhannau hir, main wedi'u troi ac ar gyfer microbeiriannu.
Gall canolfannau troi CNC aml-echelin a turnau arddull Tsieina gyflawni nifer o weithrediadau peiriannu gan ddefnyddio un peiriant. Mae hyn yn eu gwneud yn opsiwn cost-effeithiol ar gyfer geometregau cymhleth a fyddai fel arall yn gofyn am nifer o beiriannau neu newidiadau offer gan ddefnyddio offer fel melin CNC draddodiadol.