Analýza funkcí a použitelných odvětví obráběcích center
I. Úvod
Obráběcí centra, jako klíčová zařízení v moderní výrobě, jsou známá svou vysokou přesností, vysokou účinností a multifunkčností. Integrují různé obráběcí procesy a jsou schopna dokončit víceprocesové obrábění složitých dílů v jediném upnutí, čímž výrazně zkracují dobu obratu obrobků mezi různými obráběcími stroji a chyby upínání a výrazně zlepšují přesnost obrábění a efektivitu výroby. Různé typy obráběcích center, jako jsou vertikální obráběcí centra, horizontální obráběcí centra, vícestolová obráběcí centra a kombinovaná obráběcí centra, mají své jedinečné strukturální vlastnosti a funkční výhody, které jsou vhodné pro obrábění různých typů dílů a požadavky různých výrobních scénářů. Hluboké pochopení funkčních vlastností těchto obráběcích center má velký význam pro racionální výběr a použití obráběcích center ke zvýšení úrovně výroby a kvality výrobků ve výrobním průmyslu.
Obráběcí centra, jako klíčová zařízení v moderní výrobě, jsou známá svou vysokou přesností, vysokou účinností a multifunkčností. Integrují různé obráběcí procesy a jsou schopna dokončit víceprocesové obrábění složitých dílů v jediném upnutí, čímž výrazně zkracují dobu obratu obrobků mezi různými obráběcími stroji a chyby upínání a výrazně zlepšují přesnost obrábění a efektivitu výroby. Různé typy obráběcích center, jako jsou vertikální obráběcí centra, horizontální obráběcí centra, vícestolová obráběcí centra a kombinovaná obráběcí centra, mají své jedinečné strukturální vlastnosti a funkční výhody, které jsou vhodné pro obrábění různých typů dílů a požadavky různých výrobních scénářů. Hluboké pochopení funkčních vlastností těchto obráběcích center má velký význam pro racionální výběr a použití obráběcích center ke zvýšení úrovně výroby a kvality výrobků ve výrobním průmyslu.
II. Vertikální obráběcí centra
(A) Funkční charakteristiky
- Možnost víceprocesního obrábění
Vřeteno je uspořádáno svisle a může provádět různé obráběcí procesy, jako je frézování, vyvrtávání, vrtání, řezání závitů a řezání závitů. Má alespoň tříosé dvoubodové spojení a obecně může dosáhnout tříosého tříbodového spojení. Některé špičkové modely mohou dokonce provádět pětiosé a šestiosé řízení, což splňuje požadavky na zpracování relativně složitých zakřivených povrchů a kontur. Například při výrobě forem lze během frézování dutiny formy dosáhnout vysoce přesného tvarování zakřivených povrchů pomocí víceosého spojení. - Výhody upínání a ladění
- Pohodlné upínání: Obrobky lze snadno upnout a polohovat a lze použít běžné upínací přípravky, jako jsou ploché kleště, přítlačné desky, dělicí hlavy a otočné stoly. Malé díly s pravidelnými nebo nepravidelnými tvary lze pomocí plochých kleští rychle upevnit, což usnadňuje dávkové zpracování.
- Intuitivní ladění: Trajektorie pohybu řezného nástroje je snadno sledovatelná. Během ladění programu mohou operátoři intuitivně vidět dráhu pohybu řezného nástroje, což je výhodné pro včasnou kontrolu a měření. Pokud se zjistí nějaké problémy, lze stroj okamžitě zastavit pro zpracování nebo lze program upravit. Například při obrábění nového obrysu dílu lze chyby rychle odhalit vizuálním sledováním, zda je dráha řezného nástroje v souladu s přednastavenou dráhou.
- Dobré chlazení a odvod třísek
- Efektivní chlazení: Chladicí podmínky se snadno nastavují a chladicí kapalina se může dostat přímo k řeznému nástroji a obráběnému povrchu, což účinně snižuje opotřebení nástroje a teplotu obrábění obrobku a zlepšuje kvalitu povrchu obrábění. Při řezání kovových materiálů může dostatečný přívod chladicí kapaliny snížit tepelnou deformaci řezného nástroje a zajistit přesnost obrábění.
- Hladké odstraňování třísek: Třísky se snadno odstraňují a odpadávají. Díky působení gravitace třísky přirozeně padají, čímž se zabrání situacím, kdy by třísky poškrábaly obrobený povrch. To je zvláště vhodné pro obrábění měkčích kovových materiálů, jako je hliník a měď, kde se zabraňuje tomu, aby zbytky třísek ovlivňovaly povrchovou úpravu.
(B) Příslušná odvětví
- Průmysl přesného obrábění: Například výroba malých přesných součástek, včetně dílů hodinek, miniaturních konstrukčních částí elektronických zařízení atd. Jeho vysoce přesná obráběcí schopnost a pohodlné upínací a ladicí vlastnosti dokáží splnit složité požadavky na obrábění těchto drobných součástí a zajistit rozměrovou přesnost a kvalitu povrchu.
- Průmysl výroby forem: Pro obrábění dutin a jader malých forem mohou vertikální obráběcí centra flexibilně provádět operace, jako je frézování a vrtání. Pomocí funkce víceosého propojení lze realizovat obrábění složitých zakřivených povrchů forem, což zlepšuje přesnost výroby a efektivitu výroby forem a snižuje výrobní náklady forem.
- Oblast vzdělávání a vědeckého výzkumu: V laboratořích studentů strojního inženýrství na vysokých školách a univerzitách nebo ve vědeckovýzkumných institucích se vertikální obráběcí centra často používají pro výukové demonstrace a experimenty s obráběním součástí ve vědeckovýzkumných projektech díky svému relativně intuitivnímu ovládání a relativně jednoduché struktuře, což pomáhá studentům a vědeckým výzkumníkům seznámit se s provozem a obráběcími procesy obráběcích center.
III. Horizontální obráběcí centra
(A) Funkční charakteristiky
- Víceosé obrábění a vysoká přesnost
Vřeteno je umístěno vodorovně a má obvykle tři až pět souřadnicových os, často vybavených rotační osou nebo otočným stolem, což umožňuje obrábění více ploch. Například při obrábění krabicových dílů lze pomocí otočného stolu postupně provádět frézování, vyvrtávání, vrtání, řezání závitů atd. na čtyřech bočních plochách, což zajišťuje přesnost polohování mezi jednotlivými plochami. Přesnost polohování může dosáhnout 10 μm – 20 μm, otáčky vřetena se pohybují v rozmezí 10 – 10 000 ot./min a minimální rozlišení je obvykle 1 μm, což splňuje požadavky na obrábění vysoce přesných dílů. - Velkokapacitní zásobník nástrojů
Kapacita zásobníku nástrojů je obecně velká a některé mohou uchovávat stovky řezných nástrojů. To umožňuje obrábění složitých dílů bez častých výměn nástrojů, což zkracuje pomocný čas obrábění a zvyšuje efektivitu výroby. Například při obrábění leteckých součástí mohou být vyžadovány různé typy a specifikace řezných nástrojů a velkokapacitní zásobník nástrojů může zajistit kontinuitu obráběcího procesu. - Výhody dávkového obrábění
U krabicových dílů vyráběných v dávkách, pokud jsou jednou upnuty na otočném stole, lze obrábět více ploch. V případech, kdy jsou požadavky na polohové tolerance, jako je rovnoběžnost mezi systémy otvorů, kolmost mezi otvory a čelními plochami, relativně vysoké, je snadné zajistit přesnost obrábění. Vzhledem k relativně složitému ladění programu platí, že čím větší je počet obráběných dílů, tím kratší je průměrná doba, kterou každý díl zabírá na obráběcím stroji, takže je vhodný pro dávkové obrábění. Například při výrobě bloků motorů automobilů může použití horizontálních obráběcích center výrazně zlepšit efektivitu výroby a zároveň zajistit kvalitu.
(B) Příslušná odvětví
- Automobilový průmysl: Obrábění krabicových dílů, jako jsou bloky motorů a hlavy válců, je typickou aplikací horizontálních obráběcích center. Tyto díly mají složité struktury s četnými systémy otvorů a rovin, které je třeba obrábět, a extrémně vysoké požadavky na polohovou přesnost. Schopnost obrábění více ploch a vysoce přesné vlastnosti horizontálních obráběcích center dokáží dobře splnit výrobní požadavky a zajistit výkon a spolehlivost automobilových motorů.
- Letecký průmysl: Součásti, jako jsou skříň motoru a podvozek leteckých motorů, mají složité tvary a přísné požadavky na rychlost úběru materiálu, přesnost obrábění a kvalitu povrchu. Velkokapacitní zásobník nástrojů a vysoce přesná obráběcí schopnost horizontálních obráběcích center dokáží splnit požadavky na obrábění různých materiálů (jako jsou titanové slitiny, hliníkové slitiny atd.), a zajistit tak, aby kvalita a výkon leteckých součástí splňovaly vysoké standardy.
- Průmysl těžkého strojírenství: Například obrábění velkých krabicových dílů, jako jsou reduktory a lože obráběcích strojů. Tyto díly mají velký objem a vysokou hmotnost. Horizontální uspořádání vřetena a výkonná řezná schopnost horizontálních obráběcích center je umožňují stabilní obrábění, což zajišťuje rozměrovou přesnost a kvalitu povrchu dílů a splňuje požadavky na montáž a použití těžkých strojů.
IV. Vícestolová obráběcí centra
(A) Funkční charakteristiky
- Online upínání a obrábění na více stolech
Má více než dva vyměnitelné pracovní stoly a výměna pracovních stolů se provádí pomocí dopravních drah. Během obráběcího procesu lze realizovat online upínání, tj. obrábění a nakládání a vykládání obrobků probíhá současně. Například při obrábění dávky stejných nebo různých dílů, když se obrábí obrobek na jednom pracovním stole, mohou ostatní pracovní stoly provádět nakládání a vykládání obrobků a přípravné práce, což výrazně zlepšuje míru využití obráběcího stroje a efektivitu výroby. - Pokročilý řídicí systém a velkokapacitní zásobník nástrojů
Používá pokročilý CNC systém s vysokou výpočetní rychlostí a velkou pamětí, který dokáže zvládat složité obráběcí úlohy a řídicí logiku více stolů. Zároveň má zásobník nástrojů velkou kapacitu, aby splňoval rozmanité požadavky na nástroje při obrábění různých obrobků. Jeho konstrukce je složitá a obráběcí stroj zabírá velkou plochu pro umístění více pracovních stolů a souvisejících přenosových mechanismů.
(B) Příslušná odvětví
- Průmysl elektroniky a elektrospotřebičů: Pro dávkovou výrobu plášťů a konstrukčních částí některých malých elektronických výrobků mohou vícestolová obráběcí centra rychle přepínat mezi různými obráběcími úkoly a splňovat tak požadavky na obrábění různých modelů výrobků. Například při obrábění plášťů mobilních telefonů, počítačových chladičů a dalších součástí se díky koordinované práci vícestolových obráběcích center zvyšuje efektivita výroby a uspokojuje poptávka trhu po rychlé obnově elektronických výrobků.
- Průmysl zdravotnických prostředků: Součásti zdravotnických prostředků mají často velkou rozmanitost a vysoké požadavky na přesnost. Vícestolová obráběcí centra mohou na stejném zařízení obrábět různé typy součástí zdravotnických prostředků, jako jsou rukojeti a kloubové části chirurgických nástrojů. Díky online upínání a pokročilému řídicímu systému je zajištěna přesnost obrábění a konzistence součástí, což zlepšuje kvalitu výroby a efektivitu zdravotnických prostředků.
- Obráběcí průmysl na zakázku: Pro malosériovou výrobu některých zakázkových produktů mohou vícestolová obráběcí centra flexibilně reagovat. Například u mechanicky zakázkových dílů dle speciálních požadavků zákazníka nemusí každá objednávka obsahovat velké množství, ale rozmanitou nabídku. Vícestolová obráběcí centra mohou rychle upravit proces obrábění a způsob upínání, čímž se snižují výrobní náklady a zkracuje výrobní cyklus a zároveň se zajišťuje kvalita.
V. Sdružená obráběcí centra
(A) Funkční charakteristiky
- Vícestranné obrábění a záruka vysoké přesnosti
Po jediném upnutí obrobku lze obrábět více ploch. Běžné pětiplochové obráběcí centrum dokáže po jediném upnutí obrábět pět ploch s výjimkou spodní montážní plochy a má funkce vertikálních i horizontálních obráběcích center. Během obráběcího procesu lze efektivně zaručit polohovou toleranci obrobku a zabránit tak hromadění chyb způsobených vícenásobným upnutím. Například při obrábění některých leteckých součástí se složitými tvary a více obráběnými plochami může kombinované obráběcí centrum provádět více obráběcích procesů, jako je frézování, vyvrtávání a vrtání na více plochách, v jediném upnutí a zajistit tak relativní polohovou přesnost mezi jednotlivými plochami. - Multifunkční realizace otáčením vřetena nebo stolu
Jednou z forem je, že se vřeteno otáčí v odpovídajícím úhlu, čímž se stává vertikálním nebo horizontálním obráběcím centrem; druhou je, že se stůl otáčí s obrobkem, zatímco vřeteno nemění svůj směr, čímž se dosahuje obrábění pěti ploch. Tato multifunkční konstrukce umožňuje přizpůsobit se kombinovanému obrábění 中心 obrobkům s různými tvary a požadavky na obrábění, ale také vede ke složité struktuře a vysokým nákladům.
(B) Příslušná odvětví
- Průmysl výroby forem s vysokou kvalitou: U některých velkých a složitých forem na automobilové panely nebo přesných vstřikovacích forem může kombinované obráběcí centrum dokončit vysoce přesné obrábění více ploch formy v jediném upnutí, včetně obrábění dutin, jader a různých prvků na bocích, čímž se zlepšuje přesnost výroby a celková kvalita formy, snižuje se seřizovací práce během montáže formy a zkracuje se výrobní cyklus formy.
- Oblast přesné výroby v leteckém průmyslu: Klíčové komponenty, jako jsou lopatky a oběžná kola leteckých motorů, mají složité tvary a extrémně vysoké požadavky na přesnost a kvalitu povrchu. Vícestranné obrábění a záruka vysoké přesnosti, které nabízí komplexní obráběcí centrum, dokáží splnit požadavky na obrábění těchto komponentů a zajistit jejich výkon a spolehlivost v extrémních pracovních podmínkách, jako jsou vysoké teploty a vysoký tlak.
- Průmysl výroby špičkových zařízení: Pro obrábění klíčových součástí vysoce přesných CNC obráběcích strojů, jako je obrábění lůžek a sloupů obráběcích strojů, může kombinované obráběcí centrum provádět vícestranné obrábění těchto součástí, čímž zajišťuje kolmost, rovnoběžnost a další přesnost polohy mezi jednotlivými plochami, zlepšuje celkovou přesnost montáže a výkon CNC obráběcích strojů a podporuje technologický pokrok v odvětví výroby špičkových zařízení.
VI. Závěr
Vertikální obráběcí centra hrají důležitou roli v odvětvích, jako je výroba malých přesných dílů a forem, díky svým výhodám pohodlného upínání a intuitivního ladění. Horizontální obráběcí centra se široce používají v oblastech, jako je automobilový a letecký průmysl, díky svým výhodám víceosého obrábění, velkokapacitního zásobníku nástrojů a dávkového obrábění. Vícestolová obráběcí centra jsou vhodná pro dávkovou nebo zakázkovou výrobu v odvětvích, jako je elektronika a elektrické spotřebiče, zdravotnické prostředky, díky online upínání a možnostem víceúčelové manipulace. Sdružená obráběcí centra zaujímají důležitou pozici ve špičkových výrobních oblastech, jako je výroba špičkových forem a přesná výroba v leteckém průmyslu, díky svému vícestrannému obrábění a záruce vysoké přesnosti. V moderní výrobě, v závislosti na různých požadavcích na obrábění dílů a výrobních scénářích, může racionální výběr a použití různých typů obráběcích center plně uplatnit jejich funkční výhody, zlepšit efektivitu výroby a kvalitu výrobků a podpořit rozvoj výrobního průmyslu směrem k inteligenci, vysoké přesnosti a vysoké efektivitě. S neustálým pokrokem vědy a techniky se funkce obráběcích center budou i nadále zlepšovat a rozšiřovat, což poskytne silnější technickou podporu pro inovace a modernizaci výrobního průmyslu.
Vertikální obráběcí centra hrají důležitou roli v odvětvích, jako je výroba malých přesných dílů a forem, díky svým výhodám pohodlného upínání a intuitivního ladění. Horizontální obráběcí centra se široce používají v oblastech, jako je automobilový a letecký průmysl, díky svým výhodám víceosého obrábění, velkokapacitního zásobníku nástrojů a dávkového obrábění. Vícestolová obráběcí centra jsou vhodná pro dávkovou nebo zakázkovou výrobu v odvětvích, jako je elektronika a elektrické spotřebiče, zdravotnické prostředky, díky online upínání a možnostem víceúčelové manipulace. Sdružená obráběcí centra zaujímají důležitou pozici ve špičkových výrobních oblastech, jako je výroba špičkových forem a přesná výroba v leteckém průmyslu, díky svému vícestrannému obrábění a záruce vysoké přesnosti. V moderní výrobě, v závislosti na různých požadavcích na obrábění dílů a výrobních scénářích, může racionální výběr a použití různých typů obráběcích center plně uplatnit jejich funkční výhody, zlepšit efektivitu výroby a kvalitu výrobků a podpořit rozvoj výrobního průmyslu směrem k inteligenci, vysoké přesnosti a vysoké efektivitě. S neustálým pokrokem vědy a techniky se funkce obráběcích center budou i nadále zlepšovat a rozšiřovat, což poskytne silnější technickou podporu pro inovace a modernizaci výrobního průmyslu.