The Soul of EDC - Från verktygsmaskiner till CNC
Jul 24, 2024
Lämna ett meddelande
I Bakgrund
Om det finns en professionell term som de flesta människor hör först när de går in i EDC-gemenskapen (Everyday Carry), så är det utan tvekan CNC. Detta följs av olika högteknologiska termer som treaxlar, fyraaxlar, femaxlar och precisionssnideri. Den här artikeln syftar till att ge en omfattande men ändå tillgänglig förståelse för vad CNC, själen i EDC, verkligen är (främst introducerar CNC-bearbetningscentra och CNC-trådskärning; fler CNC-maskiner kommer att introduceras senare).
II Ursprung
Innan vi dyker in i CNC, låt oss först förstå två traditionella verktygsmaskiner inom bearbetningsindustrin - svarven och fräsen.
▲ Manuell svarvdrift
Arbetsprincipen för svarven:Arbetsstycket kläms fast mellan två centra och skärning utförs genom att rotera arbetsstycket och flytta verktyget.
▲Manuell drift av fräsmaskin
Fräsmaskinens arbetsprincip: Verktyget roterar med hög hastighet för att skära av arbetsstyckets yta. Genom videodemonstrationer kan vi se att en manuell fräsmaskin styr tre rörelseriktningar genom att vrida handtagen: flytta arbetsbordet horisontellt eller vertikalt (X- och Y-axeln) och flytta arbetsbordet vertikalt (Z-axeln). Arbetsstyckets rörelse tillåter det roterande verktyget att bearbeta ytan och djupet på arbetsstycket.
Traditionell bearbetning innebär manuell manövrering av konventionella verktygsmaskiner, där metall skärs genom att manuellt vrida handtag och mäta precision med bromsok och andra verktyg. Genom att lägga till datornumerisk styrteknik till dessa konventionella maskiner skapas CNC-maskiner. CNC står för "Computer Numerical Control", vilket betyder automatiserade verktygsmaskiner som styrs av en dator. Datorn bearbetar automatiskt produkter och delar baserat på förprogrammerade instruktioner, allmänt känd som CNC-bearbetning.
III Titel Hantverk
Vid det här laget bör läsarna förstå hur treaxlig bearbetning fungerar: fräsmaskinens tre styrriktningar hanteras av en dator. Eftersom arbetsstycket rör sig relativt verktyget endast i X-, Y- och Z-riktningarna, kan varje uppsättning endast slutföra bearbetningen av en yta. Om en annan yta behöver bearbetas måste arbetsstycket spännas fast och bearbetas igen.
▲Treaxlig bearbetningsdemonstrationMill-Turn bearbetningsdemonstration
Implementeringen av fyraxlig bearbetning är ganska enkel: en extra rörelseriktning tillhandahålls för arbetsstycket (A-axeln). Den vanligaste maskinen för att åstadkomma fyraxlig bearbetning är frässvarvmaskinen. Genom att styra rotationen av arbetsstycket runt svarvens centrum (A-axeln) och den treaxliga rörelsen av fräsen (X, Y, Z), slutför maskinen bearbetningen av arbetsstycket i en hel cirkel. Skillnaden mellan en vanlig fyraxlig maskin och en fräsmaskin ligger i deras fokus: frässvarvsmaskiner betonar "svarvnings"-funktionen, med A-axelchucken som ger tillräckligt med kraft för bearbetning, medan vanliga fyraxliga maskiner använder A-axeln i första hand för att ändra arbetsstyckets orientering utan att ge bearbetningskraft.
▲DemonstrationMill-Turn Machining Demonstration
Därefter kommer den mest avancerade klingande femaxliga bearbetningen, som är ganska tydlig i sin implementering: att lägga till ytterligare en grad av frihet, vanligen kallad C-axeln. Beroende på modell kan detta uppnås genom dubbla vridbara huvuden, dubbla roterande bord eller en kombination av en roterande och en vridmekanism.
▲ Femaxlig simultan bearbetning av ett pumphjul
▲ Fem axlar i femaxlig bearbetning
Men vi hör ofta termer som "pseudo fem-axlar" och "3+2." Vad betyder dessa? Förmågan att uppnå fem frihetsgrader betyder inte nödvändigtvis äkta "femaxlig simultan bearbetning". De flesta bearbetningscentra är utformade med möjlighet att eftermontera ytterligare axlar, vilket är den så kallade "3+2"-inställningen. Nyckelfunktionen som skiljer dessa från verkliga femaxliga samtidiga bearbetningscentra är "RTCP (Rotational Tool Center Point)." Principen för "3+2" är i huvudsak att uppnå treaxlig funktionalitet vid specifika vinklar (dvs. "positionering"), vilket innebär att efter att maskinen har vänt till en specifik vinkel, fungerar den fortfarande som en standard treaxlig maskin . Prisskillnaden mellan dessa två typer av bearbetning är också betydande.
▲ Femaxlig bearbetning med kontroll av verktygscentrumpunkt (TCP).
IV Vanligt problem
F: Är fler axlar i CNC-bearbetning alltid bättre?
S: I praktiken beror valet av axlar på arbetsstyckets faktiska behov. Som visas i illustrationen kan fler frihetsgrader utnyttja verktyget bättre, förbättra bearbetningseffektiviteten och minska antalet fastspänningstider, vilket leder till mindre fel. Dock är inte alla arbetsstycken lämpliga för fyraxlig eller femaxlig bearbetning. Speciellt vid daglig EDC-bearbetning kräver ingen design de mycket komplexa ytorna, konkava områdena eller relativt tunna ytor som turbinblad. Därför kan tre- och fyraxlig bearbetning tillgodose de flesta EDC-bearbetningsbehov. Förbättringen av krökt ytkvalitet med 3+2 är minimal, och kostnaden och fördelarna med att använda äkta femaxlig simultan bearbetning av industriell kvalitet med RTCP-system är inte proportionella. Det är osannolikt att någon designer skulle välja den här metoden.
F: Vilken typ av design ger högre CNC-kostnader?
S: För det första är det viktigt att klargöra att CNC-kostnaderna baseras på bearbetningstid. Vid EDC-bearbetning är ytkomplexiteten den viktigaste faktorn som påverkar bearbetningstiden. Till skillnad från plana ytor kräver bearbetning av krökta ytor långsam "klättring" med kuländfräsar. Om två olika krökta ytor skär varandra skarpt, krävs långsammare och mer noggrann bearbetning för att säkerställa tydliga kanter (fas och filéer kräver inga kuländfräsar).
F: Hur betydande är precisionsskillnaderna mellan olika maskiner?
S: Precision vid bearbetning kvantifieras genom "tolerans". Toleransområdena för vanliga fräsoperationer vid EDC-bearbetning är följande:
Fräsnoggrannheten varierar i allmänhet från IT8 till IT7. För grovfräsning är bearbetningsnoggrannheten IT11-IT13, med en ytjämnhet på 5-20μm. För halvfärdig fräsning är noggrannheten IT8-IT11, med en ytråhet på 2.5-10μm. För finfräsning är noggrannheten IT{{10}}IT8, med en ytjämnhet på 0,63-5μm.
Så, vad är precisionsintervallet för vår EDC-bearbetning? Faktum är att de flesta EDC-produkter endast kräver "halvfinishbearbetning", där produkttoleransen ligger runt IT8-IT7 och ytjämnheten är ungefär R 3.2-1.6. Denna precisionsnivå är tillräcklig för monteringskraven för EDC, såsom installation av lager, magneter och kulspår. Efter polering kan ytråheten nå R 0.8. Således kan bearbetningsprecisionen observeras visuellt i vissa räfflade toppar, och de specifika precisionsvärdena kan bestämmas genom att jämföra "ytråhetsprover". Det är värt att nämna att processer som stentvätt och sandblästring kommer att förändra arbetsstyckets ytjämnhet. Dessa behandlingar kan öka ytjämnheten samtidigt som de bevarar tillräckligt med kanter. Det specifika valet av ytbehandling bör baseras på produktens egenskaper.
IVKostnad och prissättning
Den främsta anledningen till att EDC-gemenskapen har förblivit nisch beror på de höga priserna till följd av CNC-kostnader. Men ska CNC-kostnader själva omvandlas till ett försäljningsargument? Enligt min mening ska hantverket alltid tjäna produkten. En bra produkt kräver en balans mellan kostnad och design. Även om komplext hantverk kan leda till bättre presentation, ger det också höga priser och långa produktionstider. Ibland kan det avskräcka potentiella köpare att göra saker för komplicerade. Naturligtvis beror en produkts rykte på många faktorer, och en utmärkt design kan tända marknadens entusiasm, vilket gör priset till en mindre kritisk faktor. När det gäller er, kära läsare, tror jag att efter att ha läst den här artikeln kommer ni att ha ett eget svar.