Töötlemiskeskuste funktsioonide ja rakendatavate tööstusharude analüüs
I. Sissejuhatus
Töötlemiskeskused kui tänapäevase tootmise võtmeseadmed on tuntud oma suure täpsuse, suure efektiivsuse ja multifunktsionaalsuse poolest. Need integreerivad erinevaid töötlemisprotsesse ja on võimelised teostama keerukate osade mitmeprotsessilist töötlemist ühe kinnitusega, vähendades oluliselt toorikute vahetusaega erinevate tööpinkide vahel ja kinnitusvigu ning parandades märkimisväärselt töötlemise täpsust ja tootmise efektiivsust. Erinevat tüüpi töötlemiskeskustel, nagu vertikaalsed töötlemiskeskused, horisontaalsed töötlemiskeskused, mitme lauaga töötlemiskeskused ja liittöötluskeskused, on oma ainulaadsed konstruktsioonilised omadused ja funktsionaalsed eelised, mis sobivad erinevat tüüpi osade töötlemiseks ja erinevate tootmisstsenaariumide nõuetele. Nende töötlemiskeskuste funktsionaalsete omaduste sügav mõistmine on väga oluline töötlemiskeskuste ratsionaalseks valikuks ja rakendamiseks, et parandada töötleva tööstuse tootmistaset ja tootekvaliteeti.
Töötlemiskeskused kui tänapäevase tootmise võtmeseadmed on tuntud oma suure täpsuse, suure efektiivsuse ja multifunktsionaalsuse poolest. Need integreerivad erinevaid töötlemisprotsesse ja on võimelised teostama keerukate osade mitmeprotsessilist töötlemist ühe kinnitusega, vähendades oluliselt toorikute vahetusaega erinevate tööpinkide vahel ja kinnitusvigu ning parandades märkimisväärselt töötlemise täpsust ja tootmise efektiivsust. Erinevat tüüpi töötlemiskeskustel, nagu vertikaalsed töötlemiskeskused, horisontaalsed töötlemiskeskused, mitme lauaga töötlemiskeskused ja liittöötluskeskused, on oma ainulaadsed konstruktsioonilised omadused ja funktsionaalsed eelised, mis sobivad erinevat tüüpi osade töötlemiseks ja erinevate tootmisstsenaariumide nõuetele. Nende töötlemiskeskuste funktsionaalsete omaduste sügav mõistmine on väga oluline töötlemiskeskuste ratsionaalseks valikuks ja rakendamiseks, et parandada töötleva tööstuse tootmistaset ja tootekvaliteeti.
II. Vertikaalsed töötlemiskeskused
(A) Funktsionaalsed omadused
- Mitmeprotsessiline mehaaniline võimekus
Vertikaalselt paigutatud spindel suudab teostada mitmesuguseid töötlemisprotsesse, nagu freesimine, puurimine, keermestamine ja keermestamine. Sellel on vähemalt kolmeteljeline kahelüliline ühendus ja üldiselt on võimalik saavutada kolmeteljeline kolmelüliline ühendus. Mõned tippmudelid suudavad teostada isegi viie- ja kuueteljelist juhtimist, mis vastab keerukate kõverate pindade ja kontuuride töötlemisnõuetele. Näiteks vormide valmistamisel saab vormiõõnsuse freesimise ajal mitmeteljelise ühenduse abil saavutada ülitäpse kõvera pinna moodustamise. - Klambrite ja silumise eelised
- Mugav kinnitus: Toorikuid saab hõlpsalt kinnitada ja positsioneerida ning kasutada saab tavalisi kinnitusvahendeid, nagu lameda lõuaga tangid, surveplaadid, jagamispead ja pöördlauad. Väikeste, korrapärase või ebakorrapärase kujuga detailide puhul saab lameda lõuaga tangid need kiiresti kinnitada, hõlbustades partiitöötlust.
- Intuitiivne veaotsing: Lõikeriista liikumistrajektoori on lihtne jälgida. Programmi veaotsingu ajal näevad operaatorid intuitiivselt lõikeriista liikumisteed, mis on mugav õigeaegseks kontrollimiseks ja mõõtmiseks. Probleemide korral saab masina kohe töötlemiseks peatada või programmi muuta. Näiteks uue detaili kontuuri töötlemisel saab vigu kiiresti tuvastada, jälgides visuaalselt, kas lõikeriista tee vastab etteantud teele.
- Hea jahutus ja kiibi eemaldamine
- Tõhus jahutus: Jahutustingimusi on lihtne luua ning jahutusvedelik pääseb otse lõikeriistale ja töötlemispinnale, vähendades tõhusalt tööriista kulumist ja tooriku töötlemistemperatuuri ning parandades töödeldava pinna kvaliteeti. Metallmaterjalide lõikamisel võib piisav jahutusvedeliku varu vähendada lõikeriista termilist deformatsiooni ja tagada töötlemise täpsuse.
- Sujuv laastueemaldus: Laastu on lihtne eemaldada ja see kukub maha. Raskusjõu mõjul langevad laastud loomulikult, vältides olukorda, kus laastud kriimustavad töödeldud pinda. See sobib eriti pehmemate metallmaterjalide, näiteks alumiiniumi ja vase töötlemiseks, hoides ära laastujääkide mõju pinnaviimistlusele.
(B) Kohaldatavad tööstusharud
- Täppismasinate töötlemine: näiteks väikeste täppiskomponentide, sealhulgas kellade osade, elektroonikaseadmete miniatuursete konstruktsiooniosade jms tootmine. Selle ülitäpne töötlemisvõime ja mugavad kinnitus- ja silumisomadused suudavad täita nende pisikeste osade keerukaid töötlemisnõudeid ning tagada mõõtmete täpsuse ja pinnakvaliteedi.
- Vormitööstus: Väikeste vormide õõnsuste ja südamike töötlemiseks saavad vertikaalsed töötluskeskused paindlikult teostada selliseid toiminguid nagu freesimine ja puurimine. Mitmeteljelise ühenduse funktsiooni abil saab töödelda keerukaid vormi kõveraid pindu, parandades vormide valmistamise täpsust ja tootmistõhusust ning vähendades vormide tootmiskulusid.
- Haridus- ja teadusvaldkond: Kolledžite ja ülikoolide või teadusasutuste masinaehituse eriala tudengite laborites kasutatakse vertikaalseid töötlemiskeskusi sageli teadusprojektides demonstratsioonide ja detailide töötlemise katsete õpetamiseks tänu nende suhteliselt intuitiivsele tööle ja suhteliselt lihtsale struktuurile, mis aitab üliõpilastel ja teadlastel tutvuda töötlemiskeskuste töö ja töötlemisprotsessidega.
III. Horisontaalsed töötlemiskeskused
(A) Funktsionaalsed omadused
- Mitmeteljeline töötlemine ja ülitäpne
Spindli asend on horisontaalne ja sellel on tavaliselt kolm kuni viis koordinaattelge, sageli pöördtelje või pöördlauaga, mis võimaldab mitmekülgset töötlemist. Näiteks karbikujuliste osade töötlemisel saab pöördlaua abil neljal külgpinnal järjestikku freesimist, puurimist, puurimist ja keermestamist teostada, tagades iga pinna vahelise positsioonitäpsuse. Positsioneerimistäpsus võib ulatuda 10 μm–20 μm-ni, spindli kiirus on vahemikus 10–10000 p/min ja minimaalne eraldusvõime on üldiselt 1 μm, mis vastab ülitäpsete osade töötlemise nõuetele. - Suure mahutavusega tööriistasalv
Tööriistasalve maht on üldiselt suur ja mõned mahutavad sadu lõikeriistu. See võimaldab keerukate osade töötlemist ilma sagedase tööriistavahetuseta, vähendades töötlemise abiaega ja parandades tootmise efektiivsust. Näiteks lennunduskomponentide töötlemisel võib vaja minna erinevat tüüpi ja spetsifikatsioonidega lõikeriistu ning suure mahutavusega tööriistasalv saab tagada töötlemisprotsessi järjepidevuse. - Partiitöötluse eelised
Partiidena toodetud karpdetailide puhul saab pöördlauale kinnitades töödelda mitut pinda. Juhtudel, kus positsioonitolerantsi nõuded, näiteks avasüsteemide paralleelsus, avade ja otsapindade vaheline ristiase, on suhteliselt kõrged, on töötlemise täpsus lihtne tagada. Tänu suhteliselt keerukale programmi silumisele on töödeldavate osade arv seda väiksem, mida rohkem on töödeldavaid osi, seda vähem aega iga osa tööpingil hõivab, mistõttu sobib see partiitöötluseks. Näiteks automootorite plokkide tootmisel võib horisontaalsete töötlemiskeskuste kasutamine oluliselt parandada tootmise efektiivsust, tagades samal ajal kvaliteedi.
(B) Kohaldatavad tööstusharud
- Autotööstus: Horisontaalsete töötluskeskuste tüüpiline rakendusala on kastikujuliste osade, näiteks mootoriplokkide ja silindripeade töötlemine. Nendel osadel on keerukas konstruktsioon, arvukad töödeldavad avasüsteemid ja tasapinnad ning äärmiselt kõrged positsioonilise täpsuse nõuded. Horisontaalsete töötluskeskuste mitmekülgne töötlemisvõime ja ülitäpsed omadused vastavad hästi tootmisnõuetele ning tagavad automootorite jõudluse ja töökindluse.
- Lennundustööstus: Lennundusmootorite mootori korpused ja telikud on keeruka kujuga ning neile esitatakse ranged nõuded materjali eemaldamise kiiruse, töötlemise täpsuse ja pinnakvaliteedi osas. Horisontaalsete töötlemiskeskuste suure mahutavusega tööriistasalv ja ülitäpne töötlemise võimekus suudavad lahendada erinevate materjalide (nt titaanisulam, alumiiniumisulam jne) töötlemisega seotud väljakutseid, tagades, et lennunduskomponentide kvaliteet ja jõudlus vastavad kõrgetele standarditele.
- Rasketehnika tootmine: näiteks suurte kastikujuliste osade, näiteks reduktorite ja tööpinkide aluste töötlemine. Need osad on mahukad ja rasked. Horisontaalne spindli paigutus ja horisontaalsete töötlemiskeskuste võimas lõikevõime võimaldavad neid stabiilselt töödelda, tagades osade mõõtmete täpsuse ja pinnakvaliteedi, mis vastavad rasketehnika montaaži- ja kasutusnõuetele.
IV. Mitme lauaga mehaaniline keskus
(A) Funktsionaalsed omadused
- Mitme lauaga võrgus kinnitamine ja töötlemine
Sellel on rohkem kui kaks vahetatavat töölauda ja töölaudade vahetamine toimub transpordiradade kaudu. Töötlemisprotsessi ajal saab teostada online-kinnitust, st töödeldavate detailide töötlemine ning laadimine ja mahalaadimine toimub samaaegselt. Näiteks sama või erinevate osade partii töötlemisel, kui ühel töölaual töödeldav detail töödeldakse, saavad teised töölauad teostada toorikute laadimist ja mahalaadimist ning ettevalmistustöid, parandades oluliselt tööpingi kasutusastet ja tootmise efektiivsust. - Täiustatud juhtimissüsteem ja suure mahutavusega tööriistasalv
See kasutab täiustatud CNC-süsteemi, millel on kiire arvutuskiirus ja suur mälumaht, mis suudab hakkama saada keerukate töötlemisülesannetega ja mitme laua juhtimisloogikaga. Samal ajal on tööriistasalvel suur maht, et rahuldada erinevate toorikute töötlemisel tekkivate mitmekesiste tööriistade nõudeid. Selle struktuur on keerukas ja tööpink võtab enda alla suure ala, et mahutada mitu töölauda ja nendega seotud ülekandemehhanisme.
(B) Kohaldatavad tööstusharud
- Elektroonika- ja elektriseadmete tööstus: Mõnede väikeste elektroonikatoodete korpuste ja konstruktsiooniosade partiitootmiseks saavad mitme lauaga töötlemiskeskused kiiresti erinevaid töötlemisülesandeid vahetada, et rahuldada erinevate tootemudelite töötlemisnõudeid. Näiteks mobiiltelefonide korpuste, arvutiradiaatorite ja muude komponentide töötlemisel parandab mitme lauaga töötlemiskeskus koordineeritud töö tootmise efektiivsust, et rahuldada turu nõudlust elektroonikatoodete kiire uuendamise järele.
- Meditsiiniseadmete tööstus: Meditsiiniseadmete komponentidel on sageli suur valik ja kõrged täpsusnõuded. Mitme lauaga töötlemiskeskused saavad samal seadmel töödelda erinevat tüüpi meditsiiniseadmete osi, näiteks kirurgiliste instrumentide käepidemeid ja liigendiosi. Online-kinnituse ja täiustatud juhtimissüsteemi abil tagatakse osade töötlemise täpsus ja järjepidevus, parandades meditsiiniseadmete tootmise kvaliteeti ja tõhusust.
- Kohandatud masinate töötlemine: Mõnede kohandatud toodete väikeseeria tootmiseks saavad mitme lauaga töötlemiskeskused paindlikult reageerida. Näiteks mehaaniliselt kohandatud osade puhul vastavalt kliendi erinõuetele ei pruugi iga tellimus sisaldada suurt kogust, kuid mitmekesist valikut. Mitme lauaga töötlemiskeskused saavad töötlemisprotsessi ja kinnitusmeetodit kiiresti kohandada, vähendades tootmiskulusid ja lühendades tootmistsüklit, tagades samal ajal kvaliteedi.
V. Kombineeritud töötlemiskeskused
(A) Funktsionaalsed omadused
- Mitmekülgne töötlemine ja ülitäpne garantii
Pärast töödeldava detaili ühekordset kinnitamist saab töödelda mitut pinda. Tavaline viie pinnaga töötluskeskus suudab pärast ühte kinnitust töödelda viit pinda, välja arvatud kinnitusalumine pind, toimides nii vertikaalse kui ka horisontaalse töötluskeskusena. Töötlemisprotsessi käigus saab tõhusalt tagada töödeldava detaili positsioonitolerantsi, vältides mitmest kinnitusest tingitud vigade kuhjumist. Näiteks keeruka kuju ja mitme töötluspinnaga kosmosekomponentide töötlemisel saab liittöötluskeskus ühe kinnitusega teostada mitu töötlusprotsessi, näiteks freesimist, puurimist ja puurimist mitmel pinnal, tagades iga pinna suhtelise positsioonitäpsuse. - Mitmefunktsiooniline teostus spindli või laua pöörlemise abil
Üks variant on see, et spindl pöörleb vastava nurga all, et saada vertikaalseks või horisontaalseks töötluskeskuseks; teine variant on see, et laud pöörleb koos toorikuga, samal ajal kui spindl ei muuda oma suunda, et saavutada viiepinnaline töötlemine. See multifunktsionaalne disain võimaldab liittöötlusmasinal kohanduda erineva kuju ja töötlemisnõuetega toorikutega, kuid see toob kaasa ka keeruka konstruktsiooni ja kõrged kulud.
(B) Kohaldatavad tööstusharud
- Tipptasemel vormide tootmistööstus: Mõnede suurte ja keerukate autopaneelide vormide või täppis-sissepritsevormide puhul saab liittöötluskeskus vormi mitme pinna ülitäpse töötlemise ühe kinnitusega lõpule viia, sealhulgas õõnsuste, südamike ja mitmesuguste külgede detailide töötlemise, parandades valmistamise täpsust ja vormi üldist kvaliteeti, vähendades vormi kokkupaneku ajal vajalikku reguleerimistööd ja lühendades vormi tootmistsüklit.
- Lennunduse ja kosmose täppistöötluse valdkond: võtmekomponentidel, näiteks kosmosemootorite labadel ja tiivikutel, on keerukas kuju ning äärmiselt kõrged täpsus- ja pinnakvaliteedinõuded. Kombineeritud töötluskeskuse mitmekülgne töötlemine ja ülitäpne garantii võimaldavad täita nende komponentide töötlemise nõudeid, tagades nende jõudluse ja töökindluse äärmuslikes töötingimustes, nagu kõrge temperatuur ja kõrge rõhk.
- Tipptasemel seadmete tootmistööstus: ülitäpsete CNC-tööpinkide põhikomponentide, näiteks tööpinkide voodite ja sammaste töötlemiseks saab liittöötluskeskus nende komponentide mitmekülgse töötlemise lõpule viia, tagades iga pinna vahelise ristisuse, paralleelsuse ja muud positsioonitäpsused, parandades CNC-tööpinkide üldist montaažitäpsust ja jõudlust ning edendades tipptasemel seadmete tootmistööstuse tehnoloogilist arengut.
VI. Kokkuvõte
Vertikaalsed töötluskeskused mängivad olulist rolli sellistes tööstusharudes nagu väikeste täppisdetailide ja vormide tootmine, kuna neil on mugav kinnitus ja intuitiivne silumine; horisontaalseid töötluskeskusi kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu autotööstus ja lennundus, kuna neil on mitmeteljeline töötlemine, suure mahutavusega tööriistasalv ja partiitöötlus; mitme lauaga töötluskeskused sobivad partii- või kohandatud tootmiseks sellistes tööstusharudes nagu elektroonika ja elektriseadmed, meditsiiniseadmed, tänu oma online-kinnitusele ja mitme ülesande käsitlusvõimalustele; liittöötluskeskused mängivad olulist rolli tipptasemel tootmisvaldkondades, nagu tipptasemel vormid, lennunduse täppistöötlemine, tänu oma mitmekülgsele töötlemisele ja suure täpsusega garantiiomadustele. Kaasaegses tootmises, vastavalt erinevatele detailide töötlemise nõuetele ja tootmisstsenaariumidele, saab erinevat tüüpi töötluskeskuste ratsionaalne valik ja rakendamine täielikult rakendada nende funktsionaalseid eeliseid, parandada tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti ning edendada töötleva tööstuse arengut intelligentsuse, suure täpsuse ja kõrge efektiivsuse suunas. Samal ajal, teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga, täiustatakse ja laiendatakse töötluskeskuste funktsioone, pakkudes võimsamat tehnilist tuge töötleva tööstuse innovatsiooniks ja ajakohastamiseks.
Vertikaalsed töötluskeskused mängivad olulist rolli sellistes tööstusharudes nagu väikeste täppisdetailide ja vormide tootmine, kuna neil on mugav kinnitus ja intuitiivne silumine; horisontaalseid töötluskeskusi kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu autotööstus ja lennundus, kuna neil on mitmeteljeline töötlemine, suure mahutavusega tööriistasalv ja partiitöötlus; mitme lauaga töötluskeskused sobivad partii- või kohandatud tootmiseks sellistes tööstusharudes nagu elektroonika ja elektriseadmed, meditsiiniseadmed, tänu oma online-kinnitusele ja mitme ülesande käsitlusvõimalustele; liittöötluskeskused mängivad olulist rolli tipptasemel tootmisvaldkondades, nagu tipptasemel vormid, lennunduse täppistöötlemine, tänu oma mitmekülgsele töötlemisele ja suure täpsusega garantiiomadustele. Kaasaegses tootmises, vastavalt erinevatele detailide töötlemise nõuetele ja tootmisstsenaariumidele, saab erinevat tüüpi töötluskeskuste ratsionaalne valik ja rakendamine täielikult rakendada nende funktsionaalseid eeliseid, parandada tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti ning edendada töötleva tööstuse arengut intelligentsuse, suure täpsuse ja kõrge efektiivsuse suunas. Samal ajal, teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga, täiustatakse ja laiendatakse töötluskeskuste funktsioone, pakkudes võimsamat tehnilist tuge töötleva tööstuse innovatsiooniks ja ajakohastamiseks.