Τι είναι η μηχανή τόρνου μετάλλου CNC

Σήμερα η εταιρεία μας πραγματοποίησε μια διάλεξη για τους τόρνους CNC,

Ο τεχνικός διευθυντής της Maxtors CNC συνόψισε τις γνώσεις των τόρνων CNC για εμάς:

Τι είναι η μηχανή τόρνου μετάλλου CNC

Το μηχάνημα τόρνου μετάλλου CNC ή το μηχάνημα τόρνου μεταλλουργίας είναι μια μεγάλη κατηγορία τόρνων CNC που έχουν σχεδιαστεί για την ακριβή κατεργασία σχετικά σκληρών υλικών. Αρχικά σχεδιάστηκαν για την επεξεργασία μετάλλων. Ωστόσο, με την έλευση των πλαστικών και άλλων υλικών, και με την εγγενή ευελιξία τους, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και σε ένα ευρύ φάσμα υλικών. Στην ορολογία της κατεργασίας, όπου το ευρύτερο πλαίσιο είναι ήδη κατανοητό, συνήθως ονομάζονται απλώς τόρνοι, ή αλλιώς αναφέρονται με πιο συγκεκριμένα ονόματα υποτύπων (τόρνος εργαλείων, τόρνος πυργίσκου, κ.λπ.). Αυτές οι άκαμπτες εργαλειομηχανές αφαιρούν υλικό από ένα περιστρεφόμενο τεμάχιο εργασίας μέσω των (συνήθως γραμμικών) κινήσεων διαφόρων κοπτικών εργαλείων, όπως μύτες εργαλείων και τρυπάνια.

CNC Μεταλλικός Τόρνος Μηχανή / Κέντρο τόρνου CNC

Οι τόρνοι με αριθμητικό έλεγχο (CNC) αντικαθιστούν γρήγορα τους παλαιότερους τόρνους παραγωγής (όπως πολυάτρακτους κ.λπ.) λόγω της ευκολίας ρύθμισης, της λειτουργίας, της επαναληψιμότητας και της ακρίβειάς τους. Ο Τόρνος Τόρνου CNC είναι ένα μηχάνημα ελεγχόμενο από υπολογιστή. Επιτρέπει τη διενέργεια βασικών εργασιών μηχανικής κατεργασίας όπως το γύρισμα και η διάτρηση όπως σε συμβατικό τόρνο. Έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν σύγχρονα εργαλεία καρβιδίου και να χρησιμοποιούν πλήρως σύγχρονες διαδικασίες. Το εξάρτημα μπορεί να σχεδιαστεί και οι διαδρομές του εργαλείου να προγραμματιστούν με τη διαδικασία CAD/CAM ή χειροκίνητα από τον προγραμματιστή, και το αρχείο που προκύπτει να φορτωθεί στο μηχάνημα και μόλις ρυθμιστεί και δοκιμαστεί το μηχάνημα θα συνεχίσει να βγάζει εξαρτήματα υπό την περιστασιακή επίβλεψη ενός χειριστής.

Η μηχανή τόρνου μετάλλου CNC ελέγχεται ηλεκτρονικά μέσω μιας διεπαφής στυλ μενού υπολογιστή, το πρόγραμμα μπορεί να τροποποιηθεί και να εμφανιστεί στο μηχάνημα, μαζί με μια προσομοίωση της διαδικασίας. Ο ρυθμιστής/χειριστής χρειάζεται υψηλό επίπεδο δεξιοτήτων για να εκτελέσει τη διαδικασία. Ωστόσο, η βάση γνώσεων είναι ευρύτερη σε σύγκριση με τις παλαιότερες μηχανές παραγωγής όπου η οικεία γνώση κάθε μηχανής θεωρήθηκε απαραίτητη. Αυτά τα μηχανήματα συχνά ρυθμίζονται και χειρίζονται από το ίδιο άτομο, όπου ο χειριστής θα επιβλέπει έναν μικρό αριθμό μηχανών (κελί).

Ο σχεδιασμός μιας μεταλλικής μηχανής τόρνου ποικίλλει ανάλογα με τους κατασκευαστές, αλλά όλοι έχουν κάποια κοινά στοιχεία. Ο πυργίσκος συγκρατεί τις βάσεις εργαλείων και τις ευρετηριάζει ανάλογα με τις ανάγκες, ο άξονας συγκρατεί το τεμάχιο εργασίας και υπάρχουν ολισθητήρες που επιτρέπουν στον πυργίσκο να κινείται σε πολλούς άξονες ταυτόχρονα. Τα μηχανήματα είναι συχνά εντελώς κλειστά, λόγω σε μεγάλο βαθμό σε θέματα επαγγελματικής υγείας και ασφάλειας (OH&S).

Με την ταχεία ανάπτυξη σε αυτόν τον κλάδο, διαφορετικοί κατασκευαστές τόρνων CNC χρησιμοποιούν διαφορετικές διεπαφές χρήστη, κάτι που μερικές φορές δυσκολεύει τους χειριστές καθώς πρέπει να εξοικειωθούν μαζί τους. Με την έλευση των φθηνών υπολογιστών, των δωρεάν λειτουργικών συστημάτων όπως το Linux και του λογισμικού CNC ανοιχτού κώδικα, η τιμή εισόδου των μηχανών CNC έχει πέσει κατακόρυφα.

Οριζόντια φρέζα CNC

Η οριζόντια κατεργασία CNC εκτελείται χρησιμοποιώντας οριζόντια διαμορφωμένες μηχανές τόρνου μετάλλου, κέντρα κατεργασίας, μηχανές διάτρησης ή μύλους διάτρησης. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται συνήθως αποτελείται από περιστρεφόμενους κυλινδρικούς κόπτες που κινούνται πάνω και κάτω κατά μήκος πέντε αξόνων. Αυτά τα μηχανήματα είναι ικανά να παράγουν μια ποικιλία σχημάτων, σχισμών, οπών και λεπτομερειών σε ένα τρισδιάστατο μέρος.

Κάθετη φρέζα CNC

Οι μηχανές CNC με κατακόρυφο προσανατολισμό χρησιμοποιούν κυλινδρικούς κόπτες σε κάθετο άξονα ατράκτου για να δημιουργήσουν βυθιζόμενες τομές και τρύπες, καθώς και προσαρμοσμένα σχήματα, υποδοχές και λεπτομέρειες σε τρισδιάστατα μέρη. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται σε αυτόν τον τύπο φρεζαρίσματος περιλαμβάνει κάθετους τόρνους, κάθετα κέντρα μηχανικής κατεργασίας και μηχανές 5 αξόνων.[7]

Ελβετικός τόρνος / Ελβετικό κέντρο στροφής

Άποψη στο εσωτερικό του περιβλήματος ενός τόρνου/βιδωτή μηχανής ελβετικού τύπου CNC

Ένας τόρνος ελβετικού στιλ είναι ένας συγκεκριμένος σχεδιασμός τόρνου που παρέχει εξαιρετική ακρίβεια (μερικές φορές έχει ανοχές τόσο μικρές όσο μερικά δέκατα του χιλιοστού της ίντσας—μερικά μικρόμετρα). Ένας τόρνος ελβετικού στιλ συγκρατεί το τεμάχιο εργασίας τόσο με κολέτα όσο και με δακτύλιο οδηγού. Το κολετάκι κάθεται πίσω από τον δακτύλιο οδηγό και τα εργαλεία κάθονται μπροστά από τον δακτύλιο οδηγό, κρατώντας ακίνητα στον άξονα Z. Για να κόψετε κατά μήκος κατά μήκος του τμήματος, τα εργαλεία θα μετακινηθούν μέσα και το ίδιο το υλικό θα μετακινηθεί εμπρός και πίσω κατά μήκος του άξονα Z. Αυτό επιτρέπει να εκτελείται όλη η εργασία στο υλικό κοντά στον δακτύλιο οδηγό, όπου είναι πιο άκαμπτο, καθιστώντας το ιδανικό για εργασία σε λεπτά τεμάχια εργασίας, καθώς το εξάρτημα συγκρατείται σταθερά με μικρή πιθανότητα εμφάνισης εκτροπής ή κραδασμών. Αυτό το στυλ τόρνου χρησιμοποιείται συνήθως υπό έλεγχο CNC.

Οι περισσότεροι τόρνοι ελβετικού τύπου CNC σήμερα χρησιμοποιούν έναν ή δύο κύριους άξονες συν έναν ή δύο πίσω άξονες (δευτερεύοντες άξονες). Ο κύριος άξονας χρησιμοποιείται με τον δακτύλιο οδηγό για τις κύριες εργασίες κατεργασίας. Ο δευτερεύων άξονας βρίσκεται πίσω από το τμήμα, ευθυγραμμισμένος στον άξονα Z. Σε απλή λειτουργία, σηκώνει το εξάρτημα καθώς αποκόπτεται, και το δέχεται για δεύτερες λειτουργίες, στη συνέχεια το εκτοξεύει σε έναν κάδο, εξαλείφοντας την ανάγκη χειροκίνητου χειριστή να αλλάξει κάθε εξάρτημα, όπως συμβαίνει συχνά με τα τυπικά κέντρα στροφής CNC . Αυτό τα καθιστά πολύ αποδοτικά, καθώς αυτά τα μηχανήματα είναι ικανά για γρήγορους χρόνους κύκλου, παράγοντας απλά εξαρτήματα σε έναν κύκλο (δηλαδή, δεν χρειάζεται δεύτερο μηχάνημα για να τελειώσει το εξάρτημα με δεύτερες λειτουργίες), σε μόλις 10–15 δευτερόλεπτα. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για μεγάλες σειρές παραγωγής εξαρτημάτων μικρής διαμέτρου.

Ελβετικού στιλ Τόρνοι και Live Tooling

Καθώς πολλοί ελβετικοί τόρνοι ενσωματώνουν έναν δευτερεύοντα άξονα ή «υπο-άτρακτο», ενσωματώνουν επίσης «ζωντανά εργαλεία». Τα ηλεκτρονικά εργαλεία είναι περιστροφικά εργαλεία κοπής που τροφοδοτούνται από έναν μικρό κινητήρα ανεξάρτητα από τον(τους) κινητήρα(ες) ατράκτου. Τα ζωντανά εργαλεία αυξάνουν την πολυπλοκότητα των εξαρτημάτων που μπορούν να κατασκευαστούν από τον ελβετικό τόρνο. Για παράδειγμα, η αυτόματη παραγωγή ενός εξαρτήματος με τρύπα που ανοίγεται κάθετα στον κύριο άξονα (τον άξονα περιστροφής των ατράκτων) είναι πολύ οικονομική με ζωντανά εργαλεία και ομοίως αντιοικονομική εάν γίνει ως δευτερεύουσα λειτουργία μετά την ολοκλήρωση της κατεργασίας από τη μηχανή τόρνου μετάλλου . Μια «δευτερεύουσα λειτουργία» είναι μια εργασία κατεργασίας που απαιτεί ένα μερικώς ολοκληρωμένο εξάρτημα να στερεωθεί σε μια δεύτερη μηχανή για να ολοκληρωθεί η διαδικασία κατασκευής. Γενικά, το προηγμένο λογισμικό CAD/CAM χρησιμοποιεί ζωντανά εργαλεία εκτός από τους κύριους άξονες, έτσι ώστε τα περισσότερα μέρη που μπορούν να σχεδιαστούν από ένα σύστημα CAD μπορούν πραγματικά να κατασκευαστούν από τα μηχανήματα που υποστηρίζει το λογισμικό CAD/CAM.

Συνδυαστικός τόρνος / μηχάνημα 3 σε 1

Ένας συνδυασμένος τόρνος, συχνά γνωστός ως μηχάνημα 3 σε 1, εισάγει εργασίες διάτρησης ή φρεζαρίσματος στο σχεδιασμό του τόρνου. Αυτές οι μηχανές έχουν μια στήλη φρεζαρίσματος που υψώνεται πάνω από το κρεβάτι του τόρνου και χρησιμοποιούν το φορείο και την ολίσθηση ως τους άξονες X και Y για τη στήλη φρεζαρίσματος. Το όνομα 3 σε 1 προέρχεται από την ιδέα της ύπαρξης τόρνου, φρέζας και πρέσας τρυπανιού σε ένα προσιτό εργαλείο μηχανής. Αυτά είναι αποκλειστικά για τους χομπίστες και τις αγορές MRO, καθώς συνεπάγονται αναπόφευκτα συμβιβασμούς στο μέγεθος, τα χαρακτηριστικά, την ακαμψία και την ακρίβεια προκειμένου να παραμείνουν προσιτές. Ωστόσο, ανταποκρίνονται αρκετά καλά στη ζήτηση της θέσης τους και είναι ικανά για υψηλή ακρίβεια, δεδομένου του χρόνου και της ικανότητας. Μπορούν να βρεθούν σε μικρότερες, μη μηχανοκεντρικές επιχειρήσεις, όπου το περιστασιακό μικρό μέρος πρέπει να κατεργαστεί, ειδικά όπου οι απαιτητικές ανοχές των ακριβών μηχανών εργαλειοθήκης, εκτός του ότι είναι απρόσιτες, θα ήταν υπερβολικές για την εφαρμογή από μηχανολογική άποψη.

Το μηχάνημα τόρνου μετάλλου CNC, οι μίνι τόρνοι και οι μικροτόρνοι είναι μινιατούρες εκδόσεις ενός κεντρικού τόρνου γενικής χρήσης (τόρνος κινητήρα). Συνήθως χειρίζονται μόνο εργασίες διαμέτρου 3 έως 7 ιντσών (76 έως 178 mm) (με άλλα λόγια, ακτίνας 1,5 έως 3,5 ιντσών (38 έως 89 mm). Είναι μικροί και οικονομικοί τόρνοι για το οικιακό εργαστήριο ή το κατάστημα MRO. Τα ίδια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ισχύουν για αυτά τα μηχανήματα όπως εξηγήθηκε προηγουμένως σχετικά με τα μηχανήματα 3 σε 1.

Όπως βρέθηκε αλλού στην αγγλόφωνη ορθογραφία, υπάρχει ποικιλία στο στυλ των προθεμάτων στα ονόματα αυτών των μηχανών. Διαμορφώνονται εναλλάξ ως μίνι τόρνος, μίνι τόρνος και μίνι τόρνος και ως μικροτόρνος, μικροτόρνος και μικροτόρνος.

Τόρνος φρένων

Ένας τόρνος εξειδικευμένος για την επαναφορά τυμπάνων και δίσκων φρένων σε γκαράζ αυτοκινήτων ή φορτηγών.

Τόρνος τροχού

Οι τόρνοι τροχών είναι μηχανές που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή και την επανεμφάνιση των τροχών των σιδηροδρομικών αυτοκινήτων. Όταν οι τροχοί φθαρούν ή υποβαθμίζονται από υπερβολική χρήση, αυτό το εργαλείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκ νέου κοπή και επισκευή του τροχού του βαγόνι του τρένου. Υπάρχουν διάφοροι διαθέσιμοι τόρνοι τροχών, συμπεριλαμβανομένων παραλλαγών κάτω από το δάπεδο για την επαναφορά τροχών που είναι ακόμα προσαρτημένοι στο σιδηροδρομικό βαγόνι, φορητοί τύποι που μεταφέρονται εύκολα για επισκευές τροχών έκτακτης ανάγκης και εκδόσεις CNC που χρησιμοποιούν λειτουργικά συστήματα που βασίζονται σε υπολογιστή για την ολοκλήρωση της επισκευής τροχών .

Τόρνος λάκκος

Ένας τόρνος για μεγάλη διάμετρο, αν και σύντομη εργασία, χτισμένος πάνω από μια εσοχή στο πάτωμα για να εισχωρεί το κάτω μέρος του τεμαχίου εργασίας, επιτρέποντας έτσι στους πιο ψυχρούς να σταθούν στο ύψος της μέσης του τορναδόρου. Ένα παράδειγμα εκτίθεται στο Μουσείο Επιστημών του Λονδίνου, στο Kensington.

Κάθετος τόρνος

Για ακόμη μεγαλύτερη διάμετρο και βαρύτερες εργασίες, όπως δοχεία πίεσης ή κινητήρες θαλάσσης, ο τόρνος περιστρέφεται έτσι ώστε να παίρνει τη μορφή περιστρεφόμενου δίσκου πάνω στο οποίο τοποθετούνται εξαρτήματα. Αυτός ο προσανατολισμός είναι λιγότερο βολικός για τον χειριστή, αλλά διευκολύνει την υποστήριξη μεγάλων εξαρτημάτων. Στο μεγαλύτερο, το πικάπ τοποθετείται στο ίδιο επίπεδο με το δάπεδο, με την κεφαλή εσοχή κάτω, για να διευκολύνεται η φόρτωση και η εκφόρτωση των τεμαχίων εργασίας.

Επειδή η πρόσβαση του χειριστή είναι λιγότερο πρόβλημα για αυτούς, οι μηχανές κάθετου τόρνου CNC είναι πιο δημοφιλείς από τους χειροκίνητους κάθετους τόρνους.

Τόρνος χώρας λαδιού

Εξειδικευμένοι τόρνοι για την κατεργασία μακριών τεμαχίων, όπως τμήματα χορδών τρυπανιού. Οι τόρνοι εξοχής λαδιού είναι εξοπλισμένοι με κοίλους άξονες μεγάλης οπής, ένα δεύτερο τσοκ στην αντίθετη πλευρά της κεφαλής και συχνά εξωλέμβιες βάσεις για τη στήριξη μεγάλων τεμαχίων εργασίας.

Μηχανισμοί τροφοδοσίας

Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί τροφοδοσίας για την τροφοδοσία υλικού σε έναν τόρνο με καθορισμένο ρυθμό. Στόχος αυτών των μηχανισμών είναι η αυτοματοποίηση μέρους της παραγωγικής διαδικασίας με τελικό στόχο τη βελτίωση της παραγωγικότητας.

Τροφοδότης μπαρ

Ένας τροφοδότης ράβδου τροφοδοτεί ένα μόνο κομμάτι ράβδου στη μηχανή κοπής. Καθώς κάθε εξάρτημα υποβάλλεται σε μηχανική κατεργασία, το εργαλείο κοπής δημιουργεί μια τελική τομή για να διαχωρίσει το τμήμα από το κοντάκι της ράβδου και ο τροφοδότης συνεχίζει να τροφοδοτεί τη ράβδο για το επόμενο μέρος, επιτρέποντας τη συνεχή λειτουργία του μηχανήματος. Υπάρχουν δύο τύποι τροφοδοσίας ράβδων που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία τόρνου: Υδροδυναμικές τροφοδοσίες ράβδων, οι οποίες ακουμπούν το κοντάκι της ράβδου σε μια σειρά καναλιών ενώ συγκρατούν το επάνω και κάτω μέρος της ράβδου και υδροστατικές τροφοδοσίες ράβδων, οι οποίες συγκρατούν το κοντάκι της ράβδου σε σωλήνας τροφοδοσίας με λάδι υπό πίεση.[9]

Μπάρα φορτωτής

Ο φορτωτής ράβδου είναι μια παραλλαγή της έννοιας του τροφοδότη ράβδου, καθώς πολλά κομμάτια ράβδου μπορούν να τροφοδοτηθούν σε μια χοάνη και ο φορτωτής τροφοδοτεί κάθε κομμάτι όπως χρειάζεται.