Информации за CNC машинска обработка
Продолжете да ја подобрувате нашата технологија за CNC обработка и експертиза за производство

Процес на производство на мали метални делови за струг

Производството на мали метални делови за струг претставува камен-темелник на прецизното инженерство, овозможувајќи создавање сложени компоненти неопходни за индустриите почнувајќи од воздухопловството и автомобилската индустрија до електрониката и медицинските уреди. Металниот струг е машинска алатка што ротира парче обработено околу неговата оска за да извршува разни операции како што се сечење, шмирглање, набраздување, дупчење или деформација со алатки применети на парчето обработено за да се создаде објект со симетрија околу таа оска. Кога се фокусираме на мали делови - обично оние со дијаметар или должина под 1-2 инчи - процесот бара зголемена прецизност, специјализирана опрема и прецизно планирање за да се избегнат дефекти како што се искривување, кршење или димензионални неточности.
 
Малите метални делови за струг вклучуваат предмети како што се иглички, втулки, вратила, прирабници, навртки и фитинзи по нарачка. Овие компоненти често се произведуваат во големи количини за масовно производство или во мали количини за прототипирање. Процесот започнува со избор и дизајн на материјал, напредува преку поставување и обработка и завршува со обезбедување квалитет. За разлика од производството од поголем обем, малите делови бараат разгледување на отклонувањето на алатот, контролата на вибрациите и управувањето со топлината, бидејќи дури и малите грешки можат да го направат делот неупотреблив.
 

Производството на мали метални стругови вклучува CNC стругање (машинска обработка со струг) за цилиндрични форми, каде што ротирачкиот работен дел се сече со стационарна алатка, често со алати под напон за сложени карактеристики како навои и жлебови, или лиење со вбризгување метал (MIM) за сложени, масовно произведени компоненти, комбинирање на метален прав со врзива, проследено со одврзување и синтерување за густина. Процесот започнува со суровина (прачка или прав), користи програмирани машини (CNC стругови) за прецизност и може да вклучува завршни чекори како пескарење со монистра или позлата за квалитет на површината. 

Клучни процеси за струг делови

Производството на делови за струг— обично цилиндрични или ротационо симетрични компоненти направени од метали како челик, алуминиум, не'рѓосувачки челик или титаниум — се потпираат на неколку клучни процеси. Овие методи ја трансформираат суровината во прецизни, функционални делови што се користат во индустрии како што се автомобилската, воздухопловната, медицинските уреди, електрониката и машините. Примарниот процес е CNC вртење, но алтернативи како што се калапи за вбризгување на метал (MIM) а дополнителните техники како што се глодање или продлабочување ги задоволуваат специфичните потреби, особено за сложени геометрии или производство во голем обем.
1. CNC стругање (машинска обработка): Основен процес за струговски делови
CNC вртење, исто така позната како CNC струг-машинска обработка, е најчестиот суптрактивен метод на производство за производство на струг-делови. Се истакнува во креирање цилиндрични форми, чекори, конуси, навои, жлебови и други аксијално симетрични карактеристики со висока прецизност и повторување.Во стандардна поставеност, прачка од суров метал (често кружна, но понекогаш шестоаголна или квадратна) е безбедно стегната во чак прикачен на вретеното на машината. Вретеното го ротира обработуваниот дел со голема брзина - обично илјадници вртежи во минута - додека стационарна алатка за сечење со една точка се вметнува во материјалот. Компјутерската нумеричка контрола (CNC) го води движењето на алатката по должината на X-оска (радијално, кон или подалеку од централната линија) и Z-оска (лонгитудинално, по должината на делот). Ова координирано движење го отстранува материјалот слој по слој, обликувајќи го делот според програмиран G-код генериран од CAD модели.Основните операции вклучуваат:
  • Со кои се соочува: Создавање рамна крајна површина.
  • Грубо обработување и завршна обработкаОтстранување на обемниот материјал, а потоа постигнување мазни површини и тесни толеранции (честопати ±0.0005 инчи или подобро).
  • Дијаметри на вртењеИзработка на прави или контурирани цилиндрични профили.
  • НишкаСечење на надворешни или внатрешни навои.
  • RoивеењеФормирање жлебови на О-прстени, канали за прстени за закопчување или елементи за раздвојување.
Современите CNC стругови често вклучуваат живо алатирање, што додава значителна разновидност. Подвижните алатки се ротирачки додатоци (напојувани од куполата на машината) кои функционираат како мали глодалки или дупчалки. Тие овозможуваат операции надвор од оската - како што се фрезирање рамни делови, дупчење попречни дупки, прорезување или нарезување - без отстранување на делот од стругот и негово префрлање на посебна машина за фрезирање. Ова го намалува времето на поставување, ги минимизира грешките при ракување и ја подобрува целокупната ефикасност за делови со мешани карактеристики (на пр., вратило со стружен дијаметар плус фрезирани шестоаголни рамни делови или дупчени радијални дупки). Подвижните алатки го претвораат традиционалниот струг во центар за повеќе задачи, често со можност за Y-оска за уште посложено фрезирање.
 
За екстремно мали, сложени или високопрецизни делови - како што се медицински завртки, компоненти за часовници или воздухопловни фитинзи -Швајцарска обработка (швајцарски CNC стругови) нудат супериорни перформанси. За разлика од конвенционалното CNC стругирање, каде што обработуваниот дел се држи на едниот или двата краја во стега, швајцарските машини користат лизгачка глава и водилкаЛентата на шипката се провлекува низ втулката, која ја држи многу блиску до алатките за сечење, минимизирајќи го отклонувањето и вибрациите. Овој дизајн е идеален за долги, тенки делови (висок сооднос должина-дијаметар) и мали елементи, постигнувајќи толеранции до ±0.0001 инчи. Швајцарските стругови често имаат повеќе вретена, гангстерски алатки и истовремени операции, овозможувајќи побрзи циклуси и поголема пропусност за сложени мали делови.
 
CNC стругањето овозможува одлично искористување на материјалот, површински обработки (до Ra 0.4 μm или подобро) и скалабилност од прототипови до средно-високи количини. Сепак, е помалку ефикасно за нецилиндрични карактеристики или производство на многу големи количини на ситни сложени компоненти.
2. Лиење со вбризгување на метал (MIM): Алтернатива за сложени, мали делови со голем обем
Кога деловите од стругот бараат многу сложени геометрии, тенки ѕидови или фини детали кои се тешки или неекономични за обработка, калапи за вбризгување на метал (MIM) служи како моќна алтернатива речиси во облик на мрежа. MIM ја комбинира слободата на дизајнирање на пластичното лиење со вбризгување со силата на традиционалната обработка на метал, произведувајќи густи, високо-перформансни метални компоненти.
 
Процесот на МИМ започнува со подготовка суровина: фини метални прашоци (обично со големина на честички <20 μm, како што се нерѓосувачки челик, титаниум или нисколегирани челици) се мешаат со термопластично или восочно врзивно средство (околу 60% метал по волумен). Оваа смеса се загрева, се соединува во хомогена пелетизирана форма и се вбризгува под висок притисок во прецизна празнина на калапот - слично на пластично лиење со вбризгување. Резултатот е „зелен“ дел што го задржува врзивно средство за цврстина при ракување.
 
Следното доаѓа расповрзување, каде што поголемиот дел од врзивното средство се отстранува преку термички, растворувачки или каталитички методи, оставајќи кршлив „кафеав“ дел составен првенствено од метален прав. Конечно, синтерување го загрева делот во контролирана печка близу до точката на топење на металот (но под неа), предизвикувајќи честичките да се спојат преку дифузија. Ова ја згуснува компонентата до теоретска густина од 95-99%, давајќи механички својства споредливи со кованите или леаните метали (висока цврстина, тврдост и отпорност на замор). Смалувањето за време на синтерувањето - обично 15-20% - е прецизно земено предвид во дизајнот на калапот за да се постигнат конечни димензии.
 
MIM е одличен за мали делови (обично под 100 грама, често <50 грама) со сложени карактеристики како потсечоци, внатрешни навои, тенки ѕидови (до 0.1 mm), текстурирани површини или повеќе интегрирани елементи кои би барале обемна обработка или склопување. Нуди одлична повторување, намален отпад (близок до нето-формата го минимизира губењето на материјалот) и економичност при големи количини (илјадници до милиони единици). Површинските завршни обработки се мазни (Ra 1-3 μm), честопати бараат мала пост-обработка освен помала обработка или термичка обработка.
 
Иако почетните трошоци за алати се високи, MIM ги намалува секундарните операции и овозможува консолидација на склопови од повеќе делови во единечни компоненти, намалувајќи ги вкупните трошоци за производство за соодветни апликации како што се делови за огнено оружје, ортодонтски држачи или електронски конектори.
3. Други процеси за сложени карактеристики на делови од струг
Многу делови од струг бараат неротациони или специјализирани карактеристики што самото стругирање со CNC не може ефикасно да ги произведе. Дополнителните процеси често се интегрираат или применуваат секундарно:
  • мелење: Изведено на CNC глодалки или преку алати под напон на стругови, глодањето создава рамнини, џебови, процепи, клучеви или контурирани површини на инаку цилиндрични делови. Користи ротирачки секачи со повеќе точки на стационарен (или индексиран) обработлив материјал, надополнувајќи го стружењето за хибридни геометрии.
  • Броширање: Ова вклучува забеста алатка што се влече или турка низ обработуваниот дел за да се сечат прецизни внатрешни или надворешни форми како што се клучеви, жлебови или назабени отвори во едно поминување (или последователни плитки сечења). Ротационо продлабочување (тресење со продлабочување) може да се изврши на CNC стругови со помош на специјализирани додатоци, овозможувајќи ефикасно формирање на полигонални дупки или профили без секундарни поставувања.
  • Цртање/екструдирање: Ова се процеси на подготовка на сурова стока. Цртањето жица или прачка го влече металот низ калапи за да се постигнат униформни пресеци (на пр., тркалезни шипки со специфични дијаметри), додека екструдирањето го турка материјалот низ обликувани калапи за конзистентни профили. Ова обезбедува висококвалитетен почетен материјал за последователни операции на стругање.
Во пракса, производителите често ги комбинираат овие методи. На пример, дел може да биде грубо обработен на CNC струг, да се фрезира со активни алатки, да се отвори за внатрешни клучеви и да се заврши со брусење или полирање. Изборот зависи од големината на делот, сложеноста, толеранциите, материјалот, волуменот и целните трошоци.
 
Во краток преглед, CNC вртење останува основа за повеќето делови за струг поради неговата прецизност и ефикасност со ротациони геометрии, подобрени со алати под напон и швајцарски варијанти за напредни потреби. МИМ обезбедува убедлива алтернатива за масовно произведени, сложени мали компоненти, додека глодањето, продлабочувањето и подготовката на залихата ги пополнуваат празнините за целосна функционалност. Изборот на вистинскиот процес - или хибриден пристап - го оптимизира квалитетот, времето на испорака и економичноста во современото прецизно производство.

Вообичаени операции во производството на мали метални стругови делови

CNC вртење ја формира основата на производството на ротационо симетрични мали делови. Обработливото парче (обично шипката се напојува автоматски) ротира со голема брзина, додека алатките контролирани со CNC прецизно го отстрануваат материјалот.
Клучни процеси за струг делови:

*Вртење: Примарниот субтрактивен процес го намалува дијаметарот на обработуваниот дел за да се создадат прави цилиндри, конуси, рамена или контури. Грубото стружење брзо го отстранува обемниот материјал, додека завршното стружење постигнува прецизни димензии и одлични површински завршни обработки (често Ra 0.8 μm или помазни). За мали делови, оваа операција обезбедува концентричност и заобленост кои се критични за оските, клиновите и втулките.boyiprototyping.com

*Соочување: Ова создава рамна, нормална крајна површина со радијално насочување на алатот преку ротирачкиот крај на делот. Воспоставува чиста референтна површина за последователни операции или обезбедува соодветна должина и правоаголност.

*Дупчење и дупчење: Дупчењето произведува аксијални дупки со помош на ротирачки дупчалки држени во куполата или задната летва. Дупчењето ги зголемува или рафинира овие дупки за прецизно вклопување, честопати користејќи дупчалки со една точка за да се постигнат тесни толеранции и мазни дупки во мали втулки или фитинзи. Алатките со подвижен жлеб на напредни стругови овозможуваат попречно дупчење за радијални карактеристики без преместување.

*Преплетување на нишки: Надворешните навои се сечат со помош на алатки за навојување со една точка кои следат спирална патека синхронизирана со ротација на вретеното. Внатрешните навои користат алатки за дупчење или дупчење. CNC контролата овозможува прецизни навои со наклон, олово и повеќекратно стартување на мали сврзувачки елементи, конектори или завртки за прилагодување.partmfg.com

*Крцкање: Операцијата на обликување (не сечење) притиска алатка за нарезување врз ротирачкиот дел од обработуваната површина за да се создаде дијамантски, прав или дијагонален текстуриран шаблон. Ова го подобрува зафатот на копчињата, завртките со палец, рачките или прстените за прилагодување без да се додаде значителен дијаметар.reidsupply.com

CNC струговите од швајцарски тип се особено погодни за многу мали делови (до детали со димензии под милиметар) поради водилката што го потпира кундакот блиску до зоната на сечење, намалувајќи го отклонувањето и овозможувајќи компоненти со висок сооднос на ширина и висина како што се медицински завртки или иглички за часовници.

Чекори по обработката

По примарната обработка, малите делови се подложени на завршна обработка за да се отстранат несовршеностите и да се подобрат перформансите:
1. Отстранување на струготини и завршна обработка: Острите рабови, брусењето од стругање или дупчење и трагите од алатките се отстрануваат преку рачно отстранување на брусење, вибрационо вртење или пескарење со медиум. Пескарењето со зрна (со употреба на стаклени или керамички зрна) или вртењето со абразивни медиуми ги измазнува површините, ја подобрува естетиката и ги подготвува деловите за премачкување. Овие чекори спречуваат концентрации на стрес и обезбедуваат безбедно ракување.comcoinc.com

2. Површински третмани: За зголемување на отпорноста на корозија, својствата на абење или изгледот, вообичаените третмани вклучуваат: Електрогалванизација (никел, хром, цинк) за декоративни или заштитни слоеви.
*Анодирање (за алуминиум) за создавање тврд, изолационен оксиден филм.
*Пасивација (за не'рѓосувачки челик) за подобрување на отпорноста на корозија.
*Боење, прашкасто премачкување или PVD/CVD премази за специјализирани потреби.

Овие третмани го продолжуваат работниот век во тешки услови како што се медицински, воздухопловни или поморски апликации.

Идеални случаи на употреба за клучни процеси

1.CNC стругови (вклучувајќи швајцарски тип): Најдобро за прецизни мали делови што бараат одлична концентричност, површинска обработка и умерена до висока сложеност во ротационите карактеристики. Типичните примени вклучуваат:
*Вратки, прачки и вретена.
*Вухови, одстојници и лежишта.
*Навојни сврзувачки елементи, конектори и фитинзи.
*Куќишта за автомобилски сензори, воздухопловни фитинзи и компоненти за медицински инструменти.
*CNC стругањето нуди флексибилност за прототипови до средни серии (стотици до илјадници), со брзи промени во поставувањето и ефикасност на материјалот.

2. Лиење со вбризгување на метал (MIM): Идеално за многу мали, многу сложени делови произведени во големи количини (десетици илјади до милиони). MIM започнува со метален прав измешан со врзивно средство, инјектиран во калапи, расклопен и синтеруван до речиси целосна густина. Се истакнува во карактеристики како што се тенки ѕидови, поткопувања, внатрешни шуплини, фини текстури или интегрирани повеќе елементи кои би биле скапи или невозможни за ефикасна обработка.unionfab.com

Вообичаените апликации на MIM за мали метални делови вклучуваат компоненти на медицински уреди (на пр., хируршки алатки, ортодонтски држачи), микро-запчаници, сложени држачи, активирачи на огнено оружје и електронски конектори. Иако трошоците за алати се повисоки однапред, MIM го намалува отпадот, секундарните операции и чекорите на склопување за економично масовно производство.

Во пракса, производителите често ги хибридизираат пристапите: делот може да биде обликуван со MIM за комплексна геометрија, а потоа завршено обработен на CNC струг за критични толеранции, или стружените делови може да добијат секундарни карактеристики слични на MIM ако обемот го оправдува тоа.

Генерално, производството на мали метални струг делови комбинира суптрактивна прецизност (преку CNC стругање) со ефикасност блиска до нето-формата (преку MIM) и суштинска пост-обработка за да се исполнат строгите барања за големина, точност, издржливост и функционалност во модерните минијатуризирани апликации.

 

Избор на материјали за мали метални струг делови

Изборот на вистинскиот материјал е клучен во процесот на производство, бидејќи влијае на обработливоста, издржливоста и цената. Вообичаени метали за мали струг делови вклучуваат алуминиум, месинг, челик, не'рѓосувачки челик, бакар и титаниум. Секој од нив има уникатни својства: алуминиумот е лесен и лесен за обработка, но мек; месингот нуди одлична отпорност на корозија и е идеален за декоративни или електрични делови; челикот обезбедува цврстина, но може да биде предизвик за мали делови поради тврдоста.

Дизајн и планирање

Ефективниот дизајн и планирање ги ублажуваат ризиците при производство на мали метални делови за струг. Започнете со CAD софтвер како SolidWorks или Fusion 360 за да го моделирате делот, вклучувајќи толеранции, површински завршни обработки и карактеристики како навои или жлебови. За мали делови, дизајните мора да го земат предвид пристапот до алатката - избегнувајте длабоки засеци што би можеле да предизвикаат кршење на алатката.

Планирањето вклучува секвенционирање на процесите: грубо вртење за отстранување на обемниот материјал, потоа завршување на поминувањата за прецизност. Симулирајте операции користејќи CAM софтвер за генерирање G-код за CNC стругови, оптимизирајќи ги доводите и брзините. За рачни стругови, креирајте детални цртежи со димензии.

Размислете за фиксирање: стеги за прецизно држење на мали дијаметри или прилагодени втулки за поддршка на деликатни делови. Планирањето на серии за големи количини вклучува доводници на шипки на автоматски стругови. Проценката на ризикот опфаќа потенцијални проблеми како што се тресење (вибрации што предизвикуваат лоша завршна обработка) или формирање на брусење. Планирајте ја употребата на течноста за ладење за да ја дисипирате топлината, особено кај не'рѓосувачки челик. Проценките на времето помагаат во распоредот: едноставно мало вратило може да трае 5-10 минути по дел рачно, помалку кај CNC.

Прототипирањето го потврдува планот - машинско обработување на тест дел, мерење со микрометри или CMM и итерирање. Документацијата обезбедува повторување.

Поставување и алатки за струг

Поставувањето е местото каде што започнува прецизноста. За мини струг, прицврстете го на стабилна маса, израмнете ја основата и порамнете ја главата и задната летва. Делови од стругот вклучуваат основа, глава (со вретено), носач и задна летва.

Монтирајте го обработуваниот дел во стегач со 3 вилици за општа употреба или во стегач за голема прецизност при мали дијаметри. Користете централна дупчалка доколку е потребна потпора за заднината на лостот.

Алатки: Брзорезан челик (HSS) за меки метали како месинг, карбидни влошки за тврди. Брусете ги алатките под одредени агли - на пр., 60° за навојување. Висината на алатот мора да се поклопува со централната линија на вретеното.

Брзини и доводи: Пресметајте ги вртежите во минута како (брзина на сечење x 4) / дијаметар. За месинг, 1000-2000 вртежи во минута на мали делови; доводи 0.002-0.005 инчи по вртеж. Користете течности за сечење за подмачкување.

За микро делови, користете стабилни потпирачи или потпирачи за следење за да спречите свиткување. Калибрацијата со индикатори на бројчаникот обезбедува точност.

Машински операции

Јадрото на процесот вклучува неколку операции, секоја прилагодена за мали делови.
Соочени со: Нарамнете го крајот на работниот материјал со поместување на алатот нормално. За мали делови, лесните засеци (0.005 инчи) спречуваат закопување на алатот.

Вртење: Намалете го дијаметарот со поместување на алатот паралелно со оската. Со груба обработка се отстранува поголемиот дел од материјалот, а завршната обработка се постигнуваат конечни димензии. На ситни делови, користете високи вртежи во минута за да ја одржите површинската брзина.

Дупчење и досадување: Прво дупчете во центарот, а потоа дупчете дупки. Дупчењето ги зголемува прецизно. За мали дупки, користете карбидни дупчалки за да избегнете отстапување.

Нишки: Исечете ги навоите со калап или алатка со еден запец. Кај малите делови, вообичаени се надворешни навои; обезбедете цврста поставеност.

Разделба: Исечете го завршениот дел со тенка алатка со сечило. Доколку е можно, потпрете го со задна летва.

Набраздување и жлебување: Додадете текстура или жлебови. За микро карактеристики, потребни се специјализирани алатки. Во CNC, подвижните алатки овозможуваат глодање надвор од оската. Примери: Машинската обработка на месинган прирабнички навртка 0-80 вклучува дупчење, нарезување и стружење по ред.

За многу мали делови, како што се закосени делови од 0.5 мм, може да следат прилагодени дупчалки или секундарни операции (на пр., шмирглање). Управувањето со топлината е клучно - вишокот може да ги искриви тенките делови.

Отстранувањето на струготини ги отстранува острите рабови, честопати рачно со турпии или чаши.

Безбедност и контрола на квалитетот

Безбедноста е најважна: Носете лична заштитна опрема, обезбедете лабава облека и користете заштитни заштитни средства. Избегнувајте да посегнувате по деловите што се вртат; запрете ја машината за прилагодувања.

Контролата на квалитетот користи микрометри, калипери и оптички компаратори за димензии. Тестерите за грубост на површината ги проверуваат завршните обработки. За мали делови, зголемувањето помага во инспекцијата.

Имплементирајте SPC за следење на варијациите. Чести дефекти: незаобленост поради лошо набивање, струготини од тапи алатки.

Напредни техники

Интеграцијата со CNC ги автоматизира процесите, при што швајцарските стругови се одлични за сложени мали делови. Хибридните методи ја комбинираат стругот со 3D печатење за прототипови. Повеќеосното стругирање додава функции како што се жлебови без препозиционирање.

Заклучок

Процесот на производство на мали метални делови за струг ги спојува уметноста и науката, испорачувајќи прецизни компоненти од витално значење за иновациите. Мајсторството доаѓа со пракса, прилагодување кон технологиите што се во развој за ефикасност и квалитет.