Analiza funkcija i primjenjivih industrija obradnih centara
I. Uvod
Obradni centri, kao ključna oprema u modernoj proizvodnji, poznati su po svojoj visokoj preciznosti, visokoj učinkovitosti i multifunkcionalnosti. Integriraju različite procese obrade i sposobni su dovršiti višeprocesnu obradu složenih dijelova jednim stezanjem, značajno smanjujući vrijeme obrade obradaka između različitih alatnih strojeva i pogreške stezanja, te značajno poboljšavajući preciznost obrade i učinkovitost proizvodnje. Različite vrste obradnih centara, kao što su vertikalni obradni centri, horizontalni obradni centri, višestolni obradni centri i složeni obradni centri, imaju svoje jedinstvene strukturne karakteristike i funkcionalne prednosti, koje su prikladne za obradu različitih vrsta dijelova i zahtjeve različitih proizvodnih scenarija. Dubinsko razumijevanje funkcionalnih karakteristika ovih obradnih centara od velikog je značaja za racionalan odabir i primjenu obradnih centara za poboljšanje razine proizvodnje i kvalitete proizvoda u proizvodnoj industriji.
Obradni centri, kao ključna oprema u modernoj proizvodnji, poznati su po svojoj visokoj preciznosti, visokoj učinkovitosti i multifunkcionalnosti. Integriraju različite procese obrade i sposobni su dovršiti višeprocesnu obradu složenih dijelova jednim stezanjem, značajno smanjujući vrijeme obrade obradaka između različitih alatnih strojeva i pogreške stezanja, te značajno poboljšavajući preciznost obrade i učinkovitost proizvodnje. Različite vrste obradnih centara, kao što su vertikalni obradni centri, horizontalni obradni centri, višestolni obradni centri i složeni obradni centri, imaju svoje jedinstvene strukturne karakteristike i funkcionalne prednosti, koje su prikladne za obradu različitih vrsta dijelova i zahtjeve različitih proizvodnih scenarija. Dubinsko razumijevanje funkcionalnih karakteristika ovih obradnih centara od velikog je značaja za racionalan odabir i primjenu obradnih centara za poboljšanje razine proizvodnje i kvalitete proizvoda u proizvodnoj industriji.
II. Vertikalni obradni centri
(A) Funkcionalne karakteristike
- Mogućnost višeprocesne obrade
Vreteno je postavljeno vertikalno i može izvršavati različite procese obrade kao što su glodanje, bušenje, narezivanje navoja i rezanje navoja. Ima najmanje tri osi s dvije veze, a općenito može postići tri osi s tri veze. Neki vrhunski modeli mogu čak izvoditi petosno i šestosno upravljanje, što može zadovoljiti zahtjeve obrade relativno složenih zakrivljenih površina i kontura. Na primjer, u proizvodnji kalupa, tijekom procesa glodanja šupljine kalupa, visokoprecizno oblikovanje zakrivljene površine može se postići višeosnom vezom. - Prednosti stezanja i otklanjanja grešaka
- Praktično stezanje: Obradci se mogu lako stegnuti i pozicionirati, a mogu se koristiti i uobičajeni uređaji poput kliješta s ravnom čeljusti, tlačnih ploča, razdjelnih glava i rotacijskih stolova. Za male dijelove pravilnih ili nepravilnih oblika, kliješta s ravnom čeljusti mogu ih brzo fiksirati, olakšavajući serijsku obradu.
- Intuitivno otklanjanje pogrešaka: Putanja kretanja alata za rezanje lako se prati. Tijekom otklanjanja pogrešaka programa, operateri mogu intuitivno vidjeti putanju kretanja alata za rezanje, što je praktično za pravovremenu inspekciju i mjerenje. Ako se pronađu bilo kakvi problemi, stroj se može odmah zaustaviti radi obrade ili se program može izmijeniti. Na primjer, prilikom obrade nove konture dijela, pogreške se mogu brzo otkriti vizualnim promatranjem je li putanja alata za rezanje u skladu s unaprijed postavljenom putanjom.
- Dobro hlađenje i uklanjanje strugotine
- Učinkovito hlađenje: Uvjeti hlađenja lako se uspostavljaju, a rashladna tekućina može izravno doprijeti do alata za rezanje i površine obrade, učinkovito smanjujući trošenje alata i temperaturu obrade obratka te poboljšavajući kvalitetu površine obrade. Prilikom rezanja metalnih materijala, dovoljna opskrba rashladnom tekućinom može smanjiti toplinsku deformaciju alata za rezanje i osigurati preciznost obrade.
- Glatko uklanjanje strugotine: Strugotina se lako uklanja i otpada. Zbog djelovanja gravitacije, strugotina prirodno pada, izbjegavajući situaciju u kojoj strugotina grebe obrađenu površinu. Ovo je posebno pogodno za obradu mekših metalnih materijala poput aluminija i bakra, sprječavajući da ostaci strugotine utječu na završnu obradu površine.
(B) Primjenjive industrije
- Industrija precizne strojne obrade: Kao što je proizvodnja malih preciznih komponenti, uključujući dijelove satova, minijaturne strukturne dijelove elektroničkih uređaja itd. Njegova sposobnost visokoprecizne obrade i praktične karakteristike stezanja i otklanjanja pogrešaka mogu zadovoljiti složene zahtjeve obrade ovih sitnih dijelova i osigurati dimenzijsku točnost i kvalitetu površine.
- Industrija proizvodnje kalupa: Za obradu šupljina i jezgri malih kalupa, vertikalni obradni centri mogu fleksibilno izvoditi operacije poput glodanja i bušenja. Uz pomoć funkcije višeosnog povezivanja, može se ostvariti obrada složenih zakrivljenih površina kalupa, poboljšavajući preciznost proizvodnje i učinkovitost proizvodnje kalupa te smanjujući troškove proizvodnje kalupa.
- Područje obrazovanja i znanstvenog istraživanja: U laboratorijima studenata strojarstva na fakultetima i sveučilištima ili znanstvenoistraživačkim institucijama, vertikalni obradni centri često se koriste za demonstracije poučavanja i eksperimente obrade dijelova u znanstvenoistraživačkim projektima zbog svog relativno intuitivnog rada i relativno jednostavne strukture, pomažući studentima i znanstvenim istraživačima da se upoznaju s radom i procesima obrade obradnih centara.
III. Horizontalni obradni centri
(A) Funkcionalne karakteristike
- Višeosna obrada i visoka preciznost
Vreteno je postavljeno vodoravno i općenito ima tri do pet koordinatnih osi, često opremljeno rotacijskom osi ili rotacijskim stolom, što omogućuje obradu više strana. Na primjer, pri obradi dijelova kutijastog tipa, pomoću rotacijskog stola mogu se sekvencijalno izvoditi glodanje, bušenje, narezivanje navoja itd. na četiri bočne strane, osiguravajući točnost pozicioniranja između svake strane. Točnost pozicioniranja može doseći 10μm – 20μm, brzina vretena je unutar 10 – 10000 o/min, a minimalna rezolucija je općenito 1μm, što može zadovoljiti zahtjeve obrade visokopreciznih dijelova. - Magazin alata velikog kapaciteta
Kapacitet spremnika alata je općenito velik, a neki mogu pohraniti stotine alata za rezanje. To omogućuje obradu složenih dijelova bez čestih izmjena alata, smanjujući pomoćno vrijeme obrade i poboljšavajući učinkovitost proizvodnje. Na primjer, kod obrade zrakoplovnih komponenti mogu biti potrebne različite vrste i specifikacije alata za rezanje, a spremnik alata velikog kapaciteta može osigurati kontinuitet procesa obrade. - Prednosti serijskoj obradi
Za dijelove kutijastog tipa koji se proizvode u serijama, sve dok su jednom stegnuti na rotacijskom stolu, mogu se obraditi više površina, a u slučajevima gdje su zahtjevi za tolerancijom položaja, poput paralelnosti između sustava rupa, okomitosti između rupa i čeonih površina, relativno visoki, lako je osigurati preciznost obrade. Zbog relativno složenog otklanjanja pogrešaka programa, što je veći broj obrađenih dijelova, to je manje prosječno vrijeme koje svaki dio zauzima u alatnom stroju, pa je prikladno za serijsku obradu. Na primjer, u proizvodnji blokova motora automobila, korištenje horizontalnih obradnih centara može značajno poboljšati učinkovitost proizvodnje uz osiguranje kvalitete.
(B) Primjenjive industrije
- Automobilska industrija: Obrada dijelova kutijastog tipa kao što su blokovi motora i glave cilindara tipična je primjena horizontalnih obradnih centara. Ovi dijelovi imaju složene strukture, s brojnim sustavima rupa i ravninama koje treba obraditi, te izuzetno visoke zahtjeve za točnost položaja. Mogućnost višestrane obrade i karakteristike visoke preciznosti horizontalnih obradnih centara mogu dobro zadovoljiti proizvodne zahtjeve i osigurati performanse i pouzdanost automobilskih motora.
- Zrakoplovna industrija: Komponente poput kućišta motora i stajnog trapa zrakoplovnih motora imaju složene oblike i stroge zahtjeve za brzinom uklanjanja materijala, preciznošću obrade i kvalitetom površine. Veliki kapacitet spremnika alata i visokoprecizna sposobnost obrade horizontalnih obradnih centara mogu zadovoljiti izazove obrade različitih materijala (kao što su legure titana, legure aluminija itd.), osiguravajući da kvaliteta i performanse zrakoplovnih komponenti zadovoljavaju visoke standarde.
- Industrija teške mehanizacije: Kao što je obrada velikih dijelova kutijastog tipa poput reduktorskih kutija i kreveta alatnih strojeva. Ovi dijelovi su velikog volumena i teške težine. Horizontalni raspored vretena i snažna sposobnost rezanja horizontalnih obradnih centara omogućuju stabilnu obradu, osiguravajući dimenzijsku točnost i kvalitetu površine dijelova, zadovoljavajući zahtjeve montaže i upotrebe teških strojeva.
IV. Višestolni obradni centri
(A) Funkcionalne karakteristike
- Višestolno online stezanje i obrada
Ima više od dva zamjenjiva radna stola, a zamjena radnih stolova ostvaruje se putem transportnih tračnica. Tijekom procesa obrade može se ostvariti online stezanje, odnosno obrada te utovar i istovar obradaka provode se istovremeno. Na primjer, prilikom obrade serije istih ili različitih dijelova, kada se obradak na jednom radnom stolu obrađuje, drugi radni stolovi mogu obavljati utovar i istovar obradaka i pripremne radove, što uvelike poboljšava iskorištenost alatnog stroja i učinkovitost proizvodnje. - Napredni sustav upravljanja i magazin alata velikog kapaciteta
Koristi napredni CNC sustav s velikom brzinom računanja i velikim kapacitetom memorije, koji može obraditi složene zadatke obrade i upravljačku logiku više stolova. Istovremeno, spremnik alata ima veliki kapacitet kako bi zadovoljio različite zahtjeve alata pri obradi različitih obratka. Njegova struktura je složena, a alatni stroj zauzima veliku površinu za smještaj više radnih stolova i povezanih mehanizama za prijenos.
(B) Primjenjive industrije
- Industrija elektronike i električnih uređaja: Za serijsku proizvodnju kućišta i strukturnih dijelova nekih malih elektroničkih proizvoda, višestolni obradni centri mogu brzo prebacivati različite zadatke obrade kako bi zadovoljili zahtjeve obrade različitih modela proizvoda. Na primjer, pri obradi kućišta mobilnih telefona, računalnih radijatora i drugih komponenti, koordiniranim radom višestolnih obradnih centara poboljšava se učinkovitost proizvodnje kako bi se zadovoljila tržišna potražnja za brzom obnovom elektroničkih proizvoda.
- Industrija medicinskih uređaja: Komponente medicinskih uređaja često imaju veliku raznolikost i visoke zahtjeve za preciznošću. Višestolni obradni centri mogu obrađivati različite vrste dijelova medicinskih uređaja na istom uređaju, kao što su ručke i zglobni dijelovi kirurških instrumenata. Online stezanjem i naprednim sustavom upravljanja osigurava se preciznost obrade i konzistentnost dijelova, poboljšavajući kvalitetu proizvodnje i učinkovitost medicinskih uređaja.
- Industrija strojne obrade po narudžbi: Za maloserijsku proizvodnju nekih prilagođenih proizvoda, višestolni obradni centri mogu fleksibilno reagirati. Na primjer, za mehanički prilagođene dijelove prema posebnim zahtjevima kupaca, svaka narudžba možda neće imati veliku količinu, već raznoliku ponudu. Višestolni obradni centri mogu brzo prilagoditi proces obrade i metodu stezanja, smanjujući troškove proizvodnje i skraćujući proizvodni ciklus uz osiguranje kvalitete.
V. Složeni obradni centri
(A) Funkcionalne karakteristike
- Višestrana obrada i jamstvo visoke preciznosti
Nakon jednog stezanja obratka, mogu se obraditi više površina. Uobičajeni obradni centar s pet površina može dovršiti obradu pet površina osim donje površine za montažu nakon jednog stezanja, imajući funkcije i vertikalnih i horizontalnih obradnih centara. Tijekom procesa obrade, pozicijska tolerancija obratka može se učinkovito zajamčiti, izbjegavajući nakupljanje pogrešaka uzrokovano višestrukim stezanjima. Na primjer, pri obradi nekih zrakoplovnih komponenti složenih oblika i više obradnih površina, složeni obradni centar može dovršiti više procesa obrade kao što su glodanje, bušenje i bušenje na više površina u jednom stezanju, osiguravajući relativnu pozicijsku točnost između svake površine. - Višenamjenska realizacija rotacijom vretena ili stola
Jedan oblik je da se vreteno okreće pod odgovarajućim kutom kako bi postalo vertikalni ili horizontalni obradni centar; drugi je da se stol okreće s obratkom dok vreteno ne mijenja smjer kako bi se postigla obrada s pet strana. Ovaj višenamjenski dizajn omogućuje složenu obradu 中心 da se prilagodi obratcima različitih oblika i zahtjeva obrade, ali također dovodi do složene strukture i visokih troškova.
(B) Primjenjive industrije
- Industrija vrhunske proizvodnje kalupa: Za neke velike, složene kalupe za automobilske panele ili precizne kalupe za brizganje, centar za obradu složenih elemenata može dovršiti visokopreciznu obradu više strana kalupa jednim stezanjem, uključujući obradu šupljina, jezgri i raznih elemenata na stranicama, poboljšavajući preciznost proizvodnje i ukupnu kvalitetu kalupa, smanjujući rad podešavanja tijekom montaže kalupa i skraćujući ciklus proizvodnje kalupa.
- Područje precizne proizvodnje u zrakoplovstvu: Ključne komponente poput lopatica i impelera zrakoplovnih motora imaju složene oblike i izuzetno visoke zahtjeve za preciznost i kvalitetu površine. Višestrana obrada i jamstvo visoke preciznosti složenog obradnog centra mogu zadovoljiti zahtjeve obrade ovih komponenti, osiguravajući njihove performanse i pouzdanost u ekstremnim radnim uvjetima poput visoke temperature i visokog tlaka.
- Industrija proizvodnje vrhunske opreme: Za obradu ključnih komponenti visokopreciznih CNC alatnih strojeva, kao što je obrada ležajeva i stupova alatnih strojeva, složeni obradni centar može dovršiti višestranu obradu tih komponenti, osiguravajući okomitost, paralelnost i druge točnosti položaja između svake strane, poboljšavajući ukupnu preciznost montaže i performanse CNC alatnih strojeva te potičući tehnološki napredak industrije proizvodnje vrhunske opreme.
VI. Zaključak
Vertikalni obradni centri igraju važnu ulogu u industrijama kao što su proizvodnja malih preciznih dijelova i kalupa zbog svojih prednosti praktičnog stezanja i intuitivnog otklanjanja pogrešaka; horizontalni obradni centri široko se koriste u područjima kao što su automobilska i zrakoplovna industrija zbog svojih prednosti višeosne obrade, magazina alata velikog kapaciteta i serijske obrade; višestolni obradni centri prikladni su za serijsku ili prilagođenu proizvodnju u industrijama kao što su elektronika i električni uređaji, medicinski uređaji zbog svojih mogućnosti online stezanja i višestrukog rukovanja; složeni obradni centri zauzimaju važno mjesto u vrhunskim proizvodnim područjima kao što su vrhunski kalupi, precizna proizvodnja u zrakoplovstvu zbog svoje višestrane obrade i karakteristika jamstva visoke preciznosti. U modernoj proizvodnji, prema različitim zahtjevima za obradu dijelova i scenarijima proizvodnje, racionalan odabir i primjena različitih vrsta obradnih centara mogu u potpunosti iskoristiti svoje funkcionalne prednosti, poboljšati učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda te potaknuti razvoj proizvodne industrije prema inteligenciji, visokoj preciznosti i visokoj učinkovitosti. U međuvremenu, s kontinuiranim napretkom znanosti i tehnologije, funkcije obradnih centara nastavit će se poboljšavati i širiti, pružajući snažniju tehničku podršku za inovacije i modernizaciju proizvodne industrije.
Vertikalni obradni centri igraju važnu ulogu u industrijama kao što su proizvodnja malih preciznih dijelova i kalupa zbog svojih prednosti praktičnog stezanja i intuitivnog otklanjanja pogrešaka; horizontalni obradni centri široko se koriste u područjima kao što su automobilska i zrakoplovna industrija zbog svojih prednosti višeosne obrade, magazina alata velikog kapaciteta i serijske obrade; višestolni obradni centri prikladni su za serijsku ili prilagođenu proizvodnju u industrijama kao što su elektronika i električni uređaji, medicinski uređaji zbog svojih mogućnosti online stezanja i višestrukog rukovanja; složeni obradni centri zauzimaju važno mjesto u vrhunskim proizvodnim područjima kao što su vrhunski kalupi, precizna proizvodnja u zrakoplovstvu zbog svoje višestrane obrade i karakteristika jamstva visoke preciznosti. U modernoj proizvodnji, prema različitim zahtjevima za obradu dijelova i scenarijima proizvodnje, racionalan odabir i primjena različitih vrsta obradnih centara mogu u potpunosti iskoristiti svoje funkcionalne prednosti, poboljšati učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda te potaknuti razvoj proizvodne industrije prema inteligenciji, visokoj preciznosti i visokoj učinkovitosti. U međuvremenu, s kontinuiranim napretkom znanosti i tehnologije, funkcije obradnih centara nastavit će se poboljšavati i širiti, pružajući snažniju tehničku podršku za inovacije i modernizaciju proizvodne industrije.