De ziel van EDC - van machinegereedschappen tot CNC

 

Ik Achtergrond

Als er één professionele term is die de meeste mensen als eerste horen als ze de EDC (Everyday Carry) community betreden, dan is het ongetwijfeld CNC. Dit wordt gevolgd door verschillende hightech termen zoals drie-assig, vier-assig, vijf-assig en precisie-carving. Dit artikel is bedoeld om een ​​uitgebreid maar toegankelijk begrip te bieden van wat CNC, de ziel van EDC, werkelijk is (voornamelijk door CNC-bewerkingscentra en CNC-draadsnijden te introduceren; meer CNC-machines zullen later worden geïntroduceerd).

 

II Oorsprong

Voordat we in CNC duiken, moeten we eerst twee traditionele gereedschapsmachines in de verspaningsindustrie bespreken: de draaibank en de freesmachine.

 

▲Handmatige draaibankbediening

 

Werkingsprincipe van de draaibank:Het werkstuk wordt tussen twee centers vastgeklemd en het snijden wordt uitgevoerd door het werkstuk te draaien en het gereedschap te bewegen.

 

▲Handmatige freesmachinebediening

 

Werkingsprincipe van de freesmachine: Het gereedschap draait met hoge snelheid om het oppervlak van het werkstuk te snijden. Via videodemonstraties kunnen we zien dat een handmatige freesmachine drie bewegingsrichtingen bestuurt door hendels te draaien: de werktafel horizontaal of verticaal verplaatsen (X- en Y-assen) en de werktafel verticaal verplaatsen (Z-as). De beweging van het werkstuk stelt het roterende gereedschap in staat om het oppervlak en de diepte van het werkstuk te bewerken.

 

 

Traditionele bewerking omvat het handmatig bedienen van conventionele machinegereedschappen, waarbij metaal wordt gesneden door handmatig hendels te draaien en de precisie te meten met schuifmaten en andere gereedschappen. Door computer numerieke besturingstechnologie toe te voegen aan deze conventionele machines, ontstaan ​​CNC-machines. CNC staat voor "Computer Numerical Control", wat betekent dat geautomatiseerde machinegereedschappen worden aangestuurd door een computer. De computer bewerkt automatisch producten en onderdelen op basis van vooraf geprogrammeerde instructies, algemeen bekend als CNC-bewerking.

 

III Titel Vakmanschap

Op dit punt moeten lezers begrijpen hoe drieassige bewerking werkt: de drie besturingsrichtingen van de freesmachine worden beheerd door een computer. Omdat het werkstuk relatief ten opzichte van het gereedschap alleen in de X-, Y- en Z-richtingen beweegt, kan elke opstelling alleen de bewerking van één vlak voltooien. Als een ander vlak bewerkt moet worden, moet het werkstuk opnieuw worden vastgeklemd en opnieuw worden bewerkt.

 

▲Demonstratie van drie-assige bewerkingDemonstratie van frees-draaibewerking

 

De implementatie van vierassige bewerking is vrij eenvoudig: er wordt een extra bewegingsrichting voor het werkstuk (de A-as) voorzien. De meest voorkomende machine voor het bereiken van vierassige bewerking is de frees-draaimachine. Door de rotatie van het werkstuk rond het draaibankcentrum (A-as) en de drieassige beweging van de frees (X, Y, Z) te regelen, voltooit de machine de bewerking van het werkstuk in een volledige cirkel. Het verschil tussen een standaard vierassige machine en een frees-draaimachine ligt in hun focus: frees-draaimachines benadrukken de "draai"-functie, waarbij de A-as klauwplaat voldoende vermogen levert voor de bewerking, terwijl standaard vierassige machines de A-as voornamelijk gebruiken voor het veranderen van de werkstukoriëntatie zonder bewerkingsvermogen te leveren.

 

▲DemonstratieDemonstratie draai-freesbewerking

 

Hierna volgt de meest geavanceerd klinkende vijfassige bewerking, die vrij duidelijk is in zijn implementatie: het toevoegen van een extra vrijheidsgraad, algemeen bekend als de C-as. Afhankelijk van het model kan dit worden bereikt door middel van dubbele draaibare koppen, dubbele roterende tafels of een combinatie van één roterend en één draaibaar mechanisme.

 

▲Vijf-assige simultane bewerking van een waaier

 

▲Vijf assen in vijfassige bewerking

 

We horen echter vaak termen als "pseudo vijf-assig" en "3+2." Wat betekenen deze termen? Het vermogen om vijf vrijheidsgraden te bereiken, betekent niet noodzakelijkerwijs echte "vijfassige gelijktijdige bewerking." De meeste bewerkingscentra zijn ontworpen met de optie om extra assen achteraf aan te brengen, wat de zogenaamde "3+2"-opstelling is. Het belangrijkste kenmerk dat deze onderscheidt van echte vijfassige gelijktijdige bewerkingscentra is "RTCP (Rotational Tool Center Point)." Het principe van "3+2" is in wezen het bereiken van drieassige functionaliteit onder specifieke hoeken (d.w.z. "positionering"), wat betekent dat nadat de machine naar een specifieke hoek is gedraaid, deze nog steeds werkt als een standaard drieassige machine. Het prijsverschil tussen deze twee soorten bewerking is ook aanzienlijk.

 

 

 

 

 

▲Vijfassige bewerking met Tool Center Point (TCP)-besturing

 

IV Veelvoorkomend probleem

 

V: Is meer assen bij CNC-bewerking altijd beter?

A: In de praktijk hangt de keuze van de assen af ​​van de werkelijke behoeften van het werkstuk. Zoals in de illustratie wordt getoond, kunnen meer vrijheidsgraden het gereedschap beter benutten, de bewerkingsefficiëntie verbeteren en het aantal klemmomenten verminderen, wat leidt tot minder fouten. Niet alle werkstukken zijn echter geschikt voor vierassige of vijfassige bewerking. Vooral bij alledaagse EDC-bewerking vereist geen enkel ontwerp de zeer complexe oppervlakken, concave gebieden of relatief dunne oppervlakken zoals turbinebladen. Daarom kan drieassige en vierassige bewerking voldoen aan de meeste EDC-bewerkingsbehoeften. De verbetering in gebogen oppervlaktekwaliteit met 3+2 is minimaal en de kosten en voordelen van het gebruik van industriële, echte vijfassige simultane bewerking met RTCP-systemen zijn niet proportioneel. Het is onwaarschijnlijk dat een ontwerper deze methode zou kiezen.

 

 

 

 

V: Welke ontwerpen brengen hogere CNC-kosten met zich mee?

A: Ten eerste is het belangrijk om duidelijk te maken dat CNC-kosten gebaseerd zijn op bewerkingstijd. Bij EDC-bewerking is de oppervlaktecomplexiteit de belangrijkste factor die de bewerkingstijd beïnvloedt. In tegenstelling tot vlakke oppervlakken vereist bewerking van gebogen oppervlakken langzaam "klimmen" met kogelfrezen. Als twee verschillende gebogen oppervlakken elkaar scherp snijden, is langzamere en nauwkeurigere bewerking vereist om duidelijke randen te garanderen (afschuiningen en fillets vereisen geen kogelfrezen).

 

 

 

 

V: Hoe groot zijn de precisieverschillen tussen verschillende machines?

A: Precisie bij het bewerken wordt gekwantificeerd door "tolerantie". De tolerantiebereiken voor veelvoorkomende freesbewerkingen bij EDC-bewerking zijn als volgt:

 

 

 

 

 

 

De freesnauwkeurigheid varieert over het algemeen van IT8 tot IT7. Voor ruw frezen is de verwerkingsnauwkeurigheid IT11-IT13, met een oppervlakteruwheid van 5-20μm. Voor semi-finish frezen is de nauwkeurigheid IT8-IT11, met een oppervlakteruwheid van 2,5-10μm. Voor finish frezen is de nauwkeurigheid IT{{10}}IT8, met een oppervlakteruwheid van 0,63-5μm.

 

Dus, wat is het precisiebereik voor onze EDC-verwerking? In feite vereisen de meeste EDC-producten alleen "semi-finishbewerking", waarbij de producttolerantie rond IT8-IT7 ligt en de oppervlakteruwheid ongeveer R 3.2-1.6 is. Dit precisieniveau is voldoende voor de assemblagevereisten van EDC, zoals het installeren van lagers, magneten en kogelgroeven. Na het polijsten kan de oppervlakteruwheid R 0.8 bereiken. Zo kan de bewerkingsnauwkeurigheid visueel worden waargenomen in sommige gegroefde toppen en kunnen de specifieke precisiewaarden worden bepaald door "oppervlakteruwheidsmonsters" te vergelijken. Het is vermeldenswaard dat processen zoals het wassen van stenen en zandstralen de oppervlakteruwheid van het werkstuk zullen veranderen. Deze behandelingen kunnen de oppervlakteruwheid verhogen terwijl voldoende randen behouden blijven. De specifieke keuze voor de oppervlaktebehandeling moet gebaseerd zijn op de producteigenschappen.

 

 

 

 

vierdeKosten en prijzen

De belangrijkste reden dat de EDC-community een niche is gebleven, zijn de hoge prijzen die het gevolg zijn van CNC-kosten. Maar zouden CNC-kosten zelf een verkoopargument moeten worden? Naar mijn mening moet vakmanschap altijd het product dienen. Een goed product vereist een balans tussen kosten en ontwerp. Hoewel complex vakmanschap kan leiden tot een betere presentatie, brengt het ook hoge prijzen en lange productietijden met zich mee. Soms kan het maken van dingen onnodig ingewikkeld zijn om het ingewikkeld te maken, potentiële kopers afschrikken. Natuurlijk hangt de reputatie van een product af van veel factoren, en een uitstekend ontwerp kan het enthousiasme van de markt aanwakkeren, waardoor de prijs een minder kritische factor wordt. Wat u betreft, beste lezers, ik geloof dat u na het lezen van dit artikel uw eigen antwoord zult hebben.