Na področju sodobne mehanske obdelave sta vrtalni stroji in CNC rezkalni stroji dva pogosta in pomembna strojna orodja, ki se bistveno razlikujeta v funkcijah, strukturah in scenarijih uporabe. Da bi vam zagotovili globlje in celovitejše razumevanje teh dveh vrst obdelovalnih strojev, vam bo proizvajalec CNC rezkalnih strojev spodaj predstavil podrobno razlago.
1. Togi kontrast
Značilnosti togosti vrtalnih strojev
Vrtalni stroj je zasnovan predvsem tako, da prenese velike navpične sile z relativno majhnimi prečnimi silami. To je zato, ker je glavna metoda obdelave vrtalnega stroja vrtanje, sveder pa med delovanjem vrta predvsem v navpični smeri, sila, ki deluje na obdelovanec, pa je večinoma koncentrirana v aksialni smeri. Zato je bila konstrukcija vrtalnega stroja ojačana v navpični smeri, da se zagotovi stabilnost ter zmanjšajo vibracije in odstopanja med vrtanjem.
Vendar pa zaradi šibke sposobnosti vrtalnih strojev, da prenesejo bočne sile, to omejuje tudi njihovo uporabo v nekaterih kompleksnih scenarijih obdelave. Ko je treba na obdelovancu izvesti stransko obdelavo ali ko med vrtanjem pride do znatnih bočnih motenj, vrtalni stroj morda ne bo mogel zagotoviti natančnosti in stabilnosti obdelave.
Zahteve glede togosti za CNC rezkalne stroje
Za razliko od vrtalnih strojev CNC rezkalni stroji zahtevajo dobro togost, ker so sile, ki nastanejo med rezkanjem, bolj kompleksne. Sila rezkanja ne vključuje le velikih navpičnih sil, temveč mora prenesti tudi velike bočne sile. Med rezkanjem je kontaktna površina med rezkalnikom in obdelovancem velika, orodje pa se med rezanjem vrti vzdolž vodoravne smeri, kar povzroči, da sile rezkanja delujejo v več smereh.
Za obvladovanje takšnih kompleksnih stresnih situacij je konstrukcijska zasnova CNC rezkalnih strojev običajno bolj robustna in stabilna. Ključne komponente obdelovalnega stroja, kot so ležišče, stebri in vodila, so izdelane iz visoko trdnih materialov in optimiziranih struktur za izboljšanje splošne togosti in odpornosti na vibracije. Dobra togost omogoča CNC rezkalnim strojem, da ohranjajo visoko natančno obdelavo, hkrati pa prenesejo velike rezalne sile, zaradi česar so primerni za obdelavo različnih kompleksnih oblik in visoko natančnih delov.
2. Strukturne razlike
Strukturne značilnosti vrtalnih strojev
Struktura vrtalnega stroja je relativno preprosta in v večini primerov, če je doseženo navpično podajanje, lahko izpolni zahteve obdelave. Vrtalni stroj je običajno sestavljen iz ohišja postelje, stebra, vretenskega ohišja, delovne mize in podajalnega mehanizma.
Postelja je osnovni sestavni del vrtalnega stroja, ki se uporablja za podporo in namestitev drugih komponent. Steber je pritrjen na posteljo, da zagotavlja oporo za glavno ohišje osi. Ohišje vretena je opremljeno z vretenom in mehanizmom s spremenljivo hitrostjo, ki se uporablja za pogon vrtenja svedra. Delovna miza se uporablja za nameščanje obdelovancev in jo je mogoče enostavno nastaviti in pozicionirati. Mehanizem za podajanje je odgovoren za nadzor aksialnega pomika svedra za doseganje nadzora globine vrtanja.
Zaradi relativno preproste metode obdelave vrtalnih strojev je njihova struktura relativno preprosta in njihovi stroški so relativno nizki. Vendar pa ta preprosta struktura omejuje tudi funkcionalnost in obseg obdelave vrtalnega stroja.
Strukturna sestava CNC rezkalnih strojev
Struktura CNC rezkalnih strojev je veliko bolj zapletena. Ne mora le doseči navpičnega podajanja, ampak, kar je še pomembneje, mora imeti tudi horizontalne vzdolžne in prečne funkcije podajanja. CNC rezkalni stroji so običajno sestavljeni iz delov, kot so postelja, steber, delovna miza, sedež, ohišje vretena, CNC sistem, sistem pogona podajanja itd.
Postelja in steber zagotavljata stabilno podporno strukturo za obdelovalni stroj. Delovna miza se lahko premika vodoravno za doseganje bočnega podajanja. Sedlo je nameščeno na stebru in lahko poganja ohišje vretena v navpično gibanje, kar omogoča vzdolžno podajanje. Ohišje vretena je opremljeno z visokozmogljivimi vreteni in natančnimi menjalniki s spremenljivo hitrostjo, ki ustrezajo zahtevam različnih tehnik obdelave.
CNC sistem je osrednji krmilni del CNC rezkalnega stroja, ki je odgovoren za sprejemanje programskih navodil in njihovo pretvorbo v signale za krmiljenje gibanja za vsako os stroja, s čimer se dosežejo natančna obdelovalna dejanja. Sistem pogona podajanja pretvarja navodila CNC sistema v dejanske premike obdelovalne mize in sedla skozi komponente, kot so motorji in vijaki, kar zagotavlja natančnost obdelave in kakovost površine.
3. Funkcija obdelave
Zmogljivost obdelave vrtalnega stroja
Vrtalni stroj je predvsem naprava, ki uporablja sveder za vrtanje in obdelavo obdelovancev. V normalnih okoliščinah je vrtenje svedra glavno gibanje, medtem ko je aksialno gibanje vrtalnega stroja podajalno gibanje. Vrtalni stroji lahko izvajajo skoznje luknje, slepe luknje in druge obdelovalne operacije na obdelovancih ter lahko izpolnjujejo različne zahteve glede odprtine in natančnosti z zamenjavo svedrov z različnimi premeri in tipi.
Poleg tega lahko vrtalni stroj izvaja tudi nekaj preprostih vrtalnih in navojnih operacij. Vendar pa zaradi strukturnih in funkcionalnih omejitev vrtalni stroji ne morejo izvajati obdelave kompleksnih oblik na površini obdelovancev, kot so ravne površine, utori, zobniki itd.
Obdelovalna paleta CNC rezkalnih strojev
CNC rezkalni stroji imajo širši nabor obdelovalnih zmogljivosti. Z rezkarji lahko obdelujejo ravne površine obdelovancev, pa tudi kompleksne oblike, kot so utori in zobniki. Poleg tega lahko CNC rezkalni stroji z uporabo posebnih rezalnih orodij in metod programiranja obdelujejo tudi obdelovance s kompleksnimi profili, kot so ukrivljene in nepravilne površine.
V primerjavi z vrtalnimi stroji imajo CNC rezkalni stroji večjo učinkovitost obdelave, večjo hitrost ter lahko dosežejo večjo natančnost obdelave in kakovost površine. Zaradi tega se CNC rezkalni stroji pogosto uporabljajo na področjih, kot so izdelava kalupov, vesoljska industrija in avtomobilske komponente.
4. Orodja in napeljave
Orodja in naprave za vrtalne stroje
Glavno orodje, ki se uporablja v vrtalnem stroju, je sveder, oblika in velikost svedra pa se izbereta glede na zahteve obdelave. Pri vrtanju se za pozicioniranje in vpenjanje obdelovanca običajno uporabljajo preprosta vpenjala, kot so klešče, V-bloki itd. Ker je sila, ki jo obdeluje vrtalni stroj, večinoma koncentrirana v aksialni smeri, je zasnova vpenjala relativno preprosta, predvsem pa zagotavlja, da se obdelovanec med vrtanjem ne bo premikal ali vrtel.
Orodja in priprava za CNC rezkalne stroje
V CNC rezkalnih strojih se uporabljajo različne vrste rezalnih orodij, vključno s krogličnimi rezkarji, čelnimi rezkarji, čelnimi rezkarji itd., poleg običajnih rezkarjev. Različne vrste rezalnih orodij so primerne za različne tehnike obdelave in zahteve glede oblike. Pri CNC rezkanju so zahteve glede zasnove vpenjalnih naprav višje, zato je treba upoštevati dejavnike, kot so porazdelitev rezalne sile, natančnost pozicioniranja obdelovanca in velikost vpenjalne sile, da se zagotovi, da se obdelovanec med obdelavo ne premakne in deformira.
Za izboljšanje učinkovitosti in natančnosti obdelave CNC rezkalni stroji običajno uporabljajo specializirane vpenjalne elemente in napeljave, kot so kombinirane vpenjalne elemente, hidravlične vpenjalne elemente itd. Hkrati lahko CNC rezkalni stroji dosežejo tudi hitro preklapljanje različnih rezalnih orodij z uporabo naprav za samodejno menjavo orodij, kar dodatno izboljša fleksibilnost in učinkovitost obdelave.
5. Programiranje in delovanje
Programiranje in upravljanje vrtalnih strojev
Programiranje vrtalnega stroja je relativno preprosto in običajno zahteva le nastavitev parametrov, kot so globina vrtanja, hitrost in hitrost podajanja. Operaterji lahko postopek obdelave zaključijo z ročnim upravljanjem ročaja ali gumba na stroju, za programiranje in krmiljenje pa lahko uporabijo tudi preprost CNC sistem.
Zaradi relativno preproste tehnologije obdelave vrtalnih strojev je upravljanje relativno enostavno, tehnične zahteve za upravljavce pa so relativno nizke. Vendar to omejuje tudi uporabo vrtalnih strojev pri obdelavi kompleksnih delov.
Programiranje in upravljanje CNC rezkalnih strojev
Programiranje CNC rezkalnih strojev je veliko bolj zapleteno in zahteva uporabo profesionalne programske opreme, kot so MasterCAM, UG itd., za ustvarjanje programov obdelave na podlagi risb in zahtev glede obdelave delov. Med postopkom programiranja je treba upoštevati številne dejavnike, kot so pot orodja, parametri rezanja in zaporedje procesov, da se zagotovi natančnost in učinkovitost obdelave.
Kar zadeva upravljanje, so CNC rezkalni stroji običajno opremljeni z zasloni na dotik ali operacijskimi ploščami. Operaterji morajo biti seznanjeni z operacijskim vmesnikom in funkcijami CNC sistema, biti sposobni natančno vnašati navodila in parametre ter spremljati stanje med postopkom obdelave. Zaradi kompleksne tehnologije obdelave CNC rezkalnih strojev obstaja veliko povpraševanje po tehnični ravni in strokovnem znanju operaterjev, kar zahteva specializirano usposabljanje in prakso za uspešno obvladovanje.
6. Področje uporabe
Scenariji uporabe vrtalnih strojev
Zaradi preproste strukture, nizkih stroškov in priročnega upravljanja se vrtalni stroji pogosto uporabljajo v nekaterih manjših delavnicah za mehansko obdelavo, vzdrževalnih delavnicah in posameznih gospodinjstvih. Uporabljajo se predvsem za obdelavo delov s preprosto strukturo in nizkimi zahtevami glede natančnosti, kot so deli z luknjami, povezovalni deli itd.
V nekaterih podjetjih za množično proizvodnjo se vrtalni stroji lahko uporabljajo tudi za obdelavo preprostih procesov, kot je vrtanje lukenj v pločevino. Vendar pa vrtalni stroji ne morejo izpolniti zahtev za obdelavo visoko natančnih in kompleksnih oblik.
Področje uporabe CNC rezkalnih strojev
CNC rezkalni stroji se zaradi svojih prednosti visoke natančnosti obdelave, visoke učinkovitosti in zmogljivih funkcij pogosto uporabljajo na področjih, kot so izdelava kalupov, vesoljska industrija, avtomobilske komponente, elektronska oprema itd. Uporabljajo se lahko za obdelavo različnih kompleksnih kalupov, preciznih delov, škatlastih delov itd. ter lahko zadovoljijo potrebe sodobne proizvodnje po visoko natančni in visoko učinkoviti obdelavi.
Zlasti v nekaterih vrhunskih predelovalnih panogah so CNC rezkalni stroji postali nepogrešljiva ključna oprema, ki igra pomembno vlogo pri izboljšanju kakovosti izdelkov, skrajšanju proizvodnih ciklov in zmanjševanju stroškov.
7. Primerjava primerov obdelave
Za bolj intuitivno predstavitev razlik v učinkih obdelave med vrtalnimi stroji in CNC rezkalnimi stroji bosta v nadaljevanju primerjana dva specifična primera obdelave.
Primer 1: Obdelava preprostega dela z odprtino
Obdelava z vrtalnim strojem: Najprej pritrdite obdelovanec na delovno mizo, izberite primeren sveder, prilagodite globino vrtanja in hitrost podajanja ter nato zaženite vrtalni stroj za obdelavo vrtanja. Ker vrtalni stroji lahko izvajajo samo navpično vrtanje, zahteve glede natančnosti položaja lukenj in kakovosti površine niso visoke, učinkovitost obdelave pa je relativno nizka.
Obdelava s CNC rezkalnim strojem: Pri uporabi CNC rezkalnega stroja za obdelavo je prvi korak 3D-modeliranje delov in ustvarjanje programa obdelave v skladu z zahtevami procesa obdelave. Nato se obdelovanec namesti na namensko vpenjalo, v CNC sistem se vnese program obdelave in zažene stroj za obdelavo. CNC rezkalni stroji lahko s programiranjem dosežejo hkratno obdelavo več lukenj in zagotovijo natančnost položaja in kakovost površine lukenj, kar močno izboljša učinkovitost obdelave.
Primer 2: Obdelava kompleksnega dela kalupa
Obdelava z vrtalnim strojem: Pri tako kompleksnih oblikah kalupov vrtalni stroji skoraj ne morejo opraviti obdelovalnih nalog. Tudi če se obdelujejo s posebnimi metodami, je težko zagotoviti natančnost obdelave in kakovost površine.
Obdelava s CNC rezkalnimi stroji: Z uporabo zmogljivih funkcij CNC rezkalnih strojev je mogoče najprej izvesti grobo obdelavo delov kalupov, odstraniti večino odvečnega materiala in nato izvesti polprecizno in precizno obdelavo, s čimer se na koncu dobijo visokoprecizni in visokokakovostni deli kalupov. Med postopkom obdelave se lahko uporabljajo različne vrste orodij, parametri rezanja pa se lahko optimizirajo za izboljšanje učinkovitosti obdelave in kakovosti površine.
Če primerjamo zgornja dva primera, je razvidno, da so vrtalni stroji primerni za preprosto obdelavo lukenj, medtem ko so CNC rezkalni stroji sposobni obdelovati različne kompleksne oblike in visoko natančne dele.
8. Povzetek
Skratka, med vrtalnimi stroji in CNC rezkalnimi stroji obstajajo pomembne razlike glede togosti, strukture, obdelovalnih funkcij, vpenjalnih naprav orodij, programskih operacij in področij uporabe. Vrtalni stroj ima preprosto strukturo in nizke stroške ter je primeren za preprosto vrtanje in obdelavo s povečanjem lukenj; CNC rezkalni stroji imajo značilnosti visoke natančnosti, visoke učinkovitosti in večnamenskosti, kar lahko zadovolji potrebe sodobne proizvodnje za obdelavo kompleksnih delov.
V dejanski proizvodnji je treba vrtalne stroje ali CNC rezkalne stroje izbrati razumno glede na specifične naloge in zahteve obdelave, da se doseže najboljši učinek obdelave in ekonomske koristi. Hkrati se z nenehnim napredkom tehnologije in razvojem predelovalne industrije nenehno izboljšujejo in dopolnjujejo tudi vrtalni in CNC rezkalni stroji, kar zagotavlja močnejšo tehnično podporo za razvoj mehansko predelovalne industrije.