Анализ на функциите и приложимите индустрии на обработващите центрове
I. Въведение
Обработващите центрове, като ключово оборудване в съвременното производство, са известни със своята висока прецизност, висока ефективност и многофункционалност. Те интегрират различни процеси на обработка и са способни да извършват многопроцесорна обработка на сложни детайли с едно затягане, което значително намалява времето за обработка на детайлите между различните машини и грешките при затягане, и значително подобрява прецизността на обработката и ефективността на производството. Различните видове обработващи центрове, като вертикални обработващи центрове, хоризонтални обработващи центрове, многомасовни обработващи центрове и комбинирани обработващи центрове, имат свои уникални структурни характеристики и функционални предимства, които са подходящи за обработка на различни видове детайли и изискванията на различни производствени сценарии. Дълбокото разбиране на функционалните характеристики на тези обработващи центрове е от голямо значение за рационалния избор и приложение на обработващи центрове за повишаване на нивото на производство и качеството на продуктите в производствената индустрия.
Обработващите центрове, като ключово оборудване в съвременното производство, са известни със своята висока прецизност, висока ефективност и многофункционалност. Те интегрират различни процеси на обработка и са способни да извършват многопроцесорна обработка на сложни детайли с едно затягане, което значително намалява времето за обработка на детайлите между различните машини и грешките при затягане, и значително подобрява прецизността на обработката и ефективността на производството. Различните видове обработващи центрове, като вертикални обработващи центрове, хоризонтални обработващи центрове, многомасовни обработващи центрове и комбинирани обработващи центрове, имат свои уникални структурни характеристики и функционални предимства, които са подходящи за обработка на различни видове детайли и изискванията на различни производствени сценарии. Дълбокото разбиране на функционалните характеристики на тези обработващи центрове е от голямо значение за рационалния избор и приложение на обработващи центрове за повишаване на нивото на производство и качеството на продуктите в производствената индустрия.
II. Вертикални обработващи центри
(А) Функционални характеристики
- Възможност за многопроцесна обработка
Шпинделът е разположен вертикално и може да извършва различни обработващи процеси, като фрезоване, разстъргване, пробиване, нарязване на резба и нарязване на резба. Той има поне триосно двузвъново свързване и като цяло може да постигне триосно тризвъново свързване. Някои модели от висок клас могат дори да изпълняват петосно и шестосно управление, което може да отговори на изискванията за обработка на относително сложни извити повърхности и контури. Например, при производството на матрици, по време на процеса на фрезоване на кухината на матрицата, може да се постигне високопрецизно формоване на извити повърхности чрез многоосно свързване. - Предимства при затягане и отстраняване на грешки
- Удобно затягане: Детайлните детайли могат лесно да се затягат и позиционират, като могат да се използват обичайни приспособления като клещи с плоска челюст, притискателни плочи, разделителни глави и въртящи се маси. За малки части с правилна или неправилна форма, клещите с плоска челюст могат бързо да ги фиксират, което улеснява обработката на партиди.
- Интуитивно отстраняване на грешки: Траекторията на движение на режещия инструмент е лесна за наблюдение. По време на отстраняването на грешки в програмата, операторите могат интуитивно да видят пътя на движение на режещия инструмент, което е удобно за навременна проверка и измерване. Ако бъдат открити някакви проблеми, машината може незабавно да бъде спряна за обработка или програмата може да бъде променена. Например, при обработка на нов контур на детайла, грешките могат да бъдат бързо открити чрез визуално наблюдение дали пътят на режещия инструмент е в съответствие с предварително зададения път.
- Добро охлаждане и отстраняване на стружки
- Ефективно охлаждане: Условията за охлаждане са лесни за установяване и охлаждащата течност може да достигне директно до режещия инструмент и обработваната повърхност, като по този начин ефективно намалява износването на инструмента и температурата на обработка на детайла и подобрява качеството на повърхността. При рязане на метални материали, достатъчното подаване на охлаждаща течност може да намали термичната деформация на режещия инструмент и да осигури прецизност на обработката.
- Плавно отстраняване на стружките: Стружките се отстраняват лесно и падат. Благодарение на гравитацията, стружките падат естествено, като се избягва ситуация, в която стружките надраскват обработваната повърхност. Това е особено подходящо за обработка на по-меки метални материали като алуминий и мед, предотвратявайки остатъците от стружки да повлияят на повърхностното покритие.
(Б) Приложими индустрии
- Прецизна машиностроителна индустрия: Като например производството на малки прецизни компоненти, включително части за часовници, миниатюрни структурни части на електронни устройства и др. Нейната високопрецизна машинна способност и удобните характеристики на затягане и отстраняване на грешки могат да отговорят на сложните изисквания за обработка на тези малки части и да осигурят точност на размерите и качество на повърхността.
- Производство на матрици: За обработка на кухини и сърцевини на малки матрици, вертикалните обработващи центрове могат гъвкаво да извършват операции като фрезоване и пробиване. С помощта на функцията за многоосно свързване може да се реализира обработка на сложни извити повърхности на матриците, подобрявайки прецизността на производството и производствената ефективност на матриците и намалявайки производствените разходи.
- Област на образование и научни изследвания: В лабораториите на студенти по машиностроене в колежи и университети или научноизследователски институции, вертикалните обработващи центрове често се използват за демонстрации на обучение и експерименти с обработка на детайли в научноизследователски проекти, поради относително интуитивната им работа и сравнително проста структура, което помага на студентите и научните изследователи да се запознаят с работата и процесите на обработка на обработващите центрове.
III. Хоризонтални обработващи центри
(А) Функционални характеристики
- Многоосна обработка и висока прецизност
Шпинделът е разположен хоризонтално и обикновено има от три до пет координатни оси, често оборудван с ротационна ос или ротационна маса, което позволява многостранна обработка. Например, при обработка на кутиевидни детайли, чрез ротационната маса могат последователно да се извършват фрезоване, разстъргване, пробиване, нарязване на резба и др. върху четирите странични повърхности, осигурявайки точност на позициониране между всяка повърхност. Точността на позициониране може да достигне 10μm – 20μm, скоростта на шпиндела е в диапазона 10 – 10000 об/мин, а минималната разделителна способност обикновено е 1μm, което може да отговори на изискванията за обработка на високопрецизни детайли. - Магазин за инструменти с голям капацитет
Капацитетът на инструменталния магазин обикновено е голям и някои могат да съхраняват стотици режещи инструменти. Това позволява обработката на сложни детайли без честа смяна на инструментите, намалявайки времето за спомагателна обработка и подобрявайки ефективността на производството. Например, при обработката на аерокосмически компоненти може да са необходими различни видове и спецификации на режещи инструменти, а инструментален магазин с голям капацитет може да осигури непрекъснатост на процеса на обработка. - Предимства при пакетната обработка
За кутиевидни части, произвеждани на партиди, стига да са захванати веднъж върху въртящата се маса, могат да се обработват множество повърхности, а в случаите, когато изискванията за позиционен толеранс, като например паралелизъм между системите от отвори, перпендикулярност между отворите и крайните повърхности, са сравнително високи, е лесно да се осигури прецизност на обработката. Поради сравнително сложното програмиране за дебъгване, колкото по-голям е броят на обработваните части, толкова по-малко средно време заема всяка част от машината, така че е подходяща за партидна обработка. Например, при производството на блокове на автомобилни двигатели, използването на хоризонтални обработващи центрове може значително да подобри ефективността на производството, като същевременно гарантира качеството.
(Б) Приложими индустрии
- Автомобилна индустрия: Обработката на кутиевидни части, като например блокове на двигатели и глави на цилиндри, е типично приложение на хоризонталните обработващи центрове. Тези части имат сложни структури, с множество системи от отвори и равнини, които трябва да бъдат обработени, и изключително високи изисквания за точност на позициониране. Възможността за многостранна обработка и високопрецизните характеристики на хоризонталните обработващи центрове могат да отговорят на производствените изисквания и да гарантират производителността и надеждността на автомобилните двигатели.
- Аерокосмическа индустрия: Компоненти като корпуса на двигателя и колесника на аерокосмическите двигатели имат сложни форми и строги изисквания за скорост на отстраняване на материал, прецизност на обработката и качество на повърхността. Големият инструментален магазин и възможностите за високопрецизна обработка на хоризонталните обработващи центрове могат да отговорят на предизвикателствата при обработката на различни материали (като титаниеви сплави, алуминиеви сплави и др.), гарантирайки, че качеството и производителността на аерокосмическите компоненти отговарят на високи стандарти.
- Тежко машиностроене: Например, обработката на големи кутиевидни части, като редукторни кутии и легла на машинни инструменти. Тези части са с голям обем и тежко тегло. Хоризонталното разположение на шпиндела и мощната режеща способност на хоризонталните обработващи центрове позволяват стабилна обработка, осигурявайки точност на размерите и качество на повърхността на частите, отговаряйки на изискванията за монтаж и употреба на тежки машини.
IV. Многомасови обработващи центри
(А) Функционални характеристики
- Многомасов онлайн затягащ механизъм и обработка
Разполага с повече от две сменяеми работни маси, а смяната на работните маси се осъществява чрез транспортни релси. По време на процеса на обработка може да се реализира онлайн затягане, т.е. обработката и товаренето и разтоварването на детайлите се извършват едновременно. Например, при обработка на партида от еднакви или различни части, когато детайлът се обработва на една работна маса, другите работни маси могат да извършват товаренето и разтоварването на детайлите и подготвителната работа, което значително подобрява коефициента на използване на машината и ефективността на производството. - Усъвършенствана система за управление и магазин за инструменти с голям капацитет
Машината използва усъвършенствана CNC система с бърза изчислителна скорост и голям капацитет на паметта, която може да се справя със сложни задачи по обработка и логиката на управление на множество маси. В същото време, инструменталният магазин има голям капацитет, за да отговори на разнообразните изисквания за инструменти при обработка на различни детайли. Структурата му е сложна и машината заема голяма площ, за да побере множество работни маси и свързаните с тях механизми за прехвърляне.
(Б) Приложими индустрии
- Електроника и електроуреди: За масово производство на корпуси и структурни части на някои малки електронни продукти, многомасовите обработващи центрове могат бързо да превключват между различни задачи за обработка, за да отговорят на изискванията за обработка на различни модели продукти. Например, при обработката на корпуси на мобилни телефони, компютърни радиатори и други компоненти, чрез координираната работа на многомасовите центрове, ефективността на производството се подобрява, за да се отговори на пазарното търсене за бързо обновяване на електронните продукти.
- Медицинска индустрия: Компонентите на медицинските изделия често имат голямо разнообразие и високи изисквания за прецизност. Многомасовите обработващи центрове могат да обработват различни видове части от медицински изделия на едно и също устройство, като например дръжки и съединителни части на хирургически инструменти. Чрез онлайн затягане и усъвършенствана система за управление се осигурява прецизността на обработката и консистентността на частите, подобрявайки качеството на производство и ефективността на медицинските изделия.
- Индустрия за машиностроене по поръчка: За производството на малки партиди на някои персонализирани продукти, многомасовите обработващи центрове могат да реагират гъвкаво. Например, за механично персонализирани части според специалните изисквания на клиента, всяка поръчка може да не е с голямо количество, но с разнообразен асортимент. Многомасовите обработващи центрове могат бързо да регулират процеса на обработка и метода на затягане, намалявайки производствените разходи и скъсявайки производствения цикъл, като същевременно гарантират качеството.
V. Сложни обработващи центри
(А) Функционални характеристики
- Многостранна обработка и гаранция за висока прецизност
След еднократно затягане на детайла, могат да се обработят множество повърхности. Обикновеният обработващ център с пет повърхности може да завърши обработката на пет повърхности, с изключение на долната монтажна повърхност, след еднократно затягане, като изпълнява функциите както на вертикални, така и на хоризонтални обработващи центрове. По време на процеса на обработка, позиционният толеранс на детайла може да бъде ефективно гарантиран, като се избягва натрупването на грешки, причинени от многократно затягане. Например, при обработка на някои аерокосмически компоненти със сложни форми и множество обработващи повърхности, комбинираният обработващ център може да завърши множество обработващи процеси, като фрезоване, пробиване, пробиване на множество повърхности с еднократно затягане, осигурявайки относителната точност на позициониране между всяка повърхност. - Многофункционална реализация чрез въртене на шпиндела или масата
Едната форма е, че шпинделът се върти под съответния ъгъл, за да се превърне във вертикален или хоризонтален обработващ център; другата е, че масата се върти заедно с детайла, без шпинделът да променя посоката си, за да се постигне обработка на пет страни. Тази многофункционална конструкция позволява комбинираната обработка на 中心 да се адаптира към детайли с различни форми и изисквания за обработка, но също така води до сложна структура и висока цена.
(Б) Приложими индустрии
- Висококачествена индустрия за производство на матрици: За някои големи, сложни матрици за автомобилни панели или прецизни шприцформи, комбинираният обработващ център може да завърши високопрецизната обработка на множество повърхности на матрицата с едно затягане, включително обработка на кухини, сърцевини и различни странични елементи, подобрявайки прецизността на производството и цялостното качество на матрицата, намалявайки работата по регулиране по време на сглобяването на матрицата и съкращавайки производствения цикъл на матрицата.
- Област на прецизното производство в аерокосмическата индустрия: Ключови компоненти, като лопатките и работното колело на аерокосмическите двигатели, имат сложни форми и изключително високи изисквания за прецизност и качество на повърхността. Многостранната обработка и възможностите за гарантиране на висока прецизност на комбинирания обработващ център могат да отговорят на изискванията за обработка на тези компоненти, осигурявайки тяхната производителност и надеждност при екстремни работни условия, като висока температура и високо налягане.
- Производство на висококачествено оборудване: За обработката на ключови компоненти на високопрецизни CNC машини, като например обработката на легла и колони на машинни инструменти, комбинираният обработващ център може да извърши многостранната обработка на тези компоненти, осигурявайки перпендикулярност, паралелност и други точности на позициониране между всяка страна, подобрявайки цялостната прецизност на сглобяване и производителност на CNC машините и насърчавайки технологичния прогрес на индустрията за производство на висококачествено оборудване.
VI. Заключение
Вертикалните обработващи центрове играят важна роля в индустрии като производството на малки прецизни части и матрици, благодарение на предимствата им за удобно затягане и интуитивно отстраняване на грешки; хоризонталните обработващи центрове се използват широко в области като автомобилостроенето и аерокосмическата индустрия, благодарение на предимствата им за многоосна обработка, голям капацитет на инструменталния магазин и пакетна обработка; многомасовите обработващи центрове са подходящи за пакетно или персонализирано производство в индустрии като електроника и електрически уреди, медицински изделия, благодарение на онлайн затягането и възможностите за многозадачна обработка; комбинираните обработващи центрове заемат важно място във висок клас производствени области, като например производството на висококачествени матрици и прецизно производство в аерокосмическа индустрия, благодарение на многостранната им обработка и гаранционните им характеристики за висока прецизност. В съвременното производство, в зависимост от различните изисквания за обработка на детайли и производствени сценарии, рационалният избор и прилагане на различни видове обработващи центрове може да упражни напълно своите функционални предимства, да подобри производствената ефективност и качеството на продукта и да насърчи развитието на производствената индустрия към интелигентност, висока прецизност и висока ефективност. Междувременно, с непрекъснатия напредък на науката и технологиите, функциите на обработващите центрове ще продължат да се подобряват и разширяват, осигурявайки по-мощна техническа подкрепа за иновациите и модернизацията на производствената индустрия.
Вертикалните обработващи центрове играят важна роля в индустрии като производството на малки прецизни части и матрици, благодарение на предимствата им за удобно затягане и интуитивно отстраняване на грешки; хоризонталните обработващи центрове се използват широко в области като автомобилостроенето и аерокосмическата индустрия, благодарение на предимствата им за многоосна обработка, голям капацитет на инструменталния магазин и пакетна обработка; многомасовите обработващи центрове са подходящи за пакетно или персонализирано производство в индустрии като електроника и електрически уреди, медицински изделия, благодарение на онлайн затягането и възможностите за многозадачна обработка; комбинираните обработващи центрове заемат важно място във висок клас производствени области, като например производството на висококачествени матрици и прецизно производство в аерокосмическа индустрия, благодарение на многостранната им обработка и гаранционните им характеристики за висока прецизност. В съвременното производство, в зависимост от различните изисквания за обработка на детайли и производствени сценарии, рационалният избор и прилагане на различни видове обработващи центрове може да упражни напълно своите функционални предимства, да подобри производствената ефективност и качеството на продукта и да насърчи развитието на производствената индустрия към интелигентност, висока прецизност и висока ефективност. Междувременно, с непрекъснатия напредък на науката и технологиите, функциите на обработващите центрове ще продължат да се подобряват и разширяват, осигурявайки по-мощна техническа подкрепа за иновациите и модернизацията на производствената индустрия.