W dziedzinie nowoczesnej obróbki mechanicznej wiertarki i frezarki CNC to dwa popularne i ważne narzędzia, które znacząco różnią się pod względem funkcji, konstrukcji i zastosowań. Aby zapewnić Państwu głębsze i bardziej kompleksowe zrozumienie tych dwóch typów obrabiarek, producent frezarek CNC przedstawia szczegółowe wyjaśnienie poniżej.
1. Kontrast sztywny
Charakterystyka sztywności wiertarek
Wiertarka została zaprojektowana głównie z myślą o przenoszeniu dużych sił pionowych, przy stosunkowo niewielkich siłach bocznych. Wynika to z faktu, że główną metodą obróbki wiertarki jest wiercenie, a wiertło wierci głównie w kierunku pionowym podczas pracy, a siła przykładana do przedmiotu obrabianego jest skoncentrowana głównie w kierunku osiowym. Dlatego konstrukcja wiertarki została wzmocniona w kierunku pionowym, aby zapewnić stabilność oraz zredukować wibracje i odchylenia podczas procesu wiercenia.
Jednakże, ze względu na słabą odporność wiertarek na siły boczne, ogranicza to również ich zastosowanie w niektórych złożonych scenariuszach obróbki. W przypadku konieczności wykonania obróbki bocznej przedmiotu obrabianego lub gdy podczas wiercenia występują znaczne zakłócenia boczne, wiertarka może nie być w stanie zapewnić dokładności i stabilności obróbki.
Wymagania dotyczące sztywności dla frezarek CNC
W przeciwieństwie do wiertarek, frezarki CNC wymagają dużej sztywności, ponieważ siły generowane podczas frezowania są bardziej złożone. Siła frezowania obejmuje nie tylko duże siły pionowe, ale również musi być odporna na duże siły boczne. Podczas frezowania powierzchnia styku między frezem a przedmiotem obrabianym jest duża, a narzędzie obraca się podczas skrawania w kierunku poziomym, co powoduje, że siły frezowania działają w wielu kierunkach.
Aby sprostać tak złożonym sytuacjom naprężeń, konstrukcja frezarek CNC jest zazwyczaj bardziej wytrzymała i stabilna. Kluczowe elementy obrabiarki, takie jak łoże, kolumny i szyny prowadzące, są wykonane z materiałów o wysokiej wytrzymałości i zoptymalizowanych konstrukcji, co poprawia ogólną sztywność i odporność na wibracje. Dobra sztywność pozwala frezarkom CNC na utrzymanie wysokiej precyzji obróbki przy jednoczesnym zachowaniu dużych sił skrawania, co czyni je odpowiednimi do obróbki różnorodnych, skomplikowanych kształtów i elementów o wysokiej precyzji.
2.Różnice strukturalne
Charakterystyka konstrukcyjna wiertarek
Konstrukcja wiertarki jest stosunkowo prosta i w większości przypadków, o ile możliwe jest osiągnięcie pionowego posuwu, spełnia ona wymagania procesowe. Wiertarka zazwyczaj składa się z korpusu łoża, kolumny, skrzyni wrzeciona, stołu roboczego i mechanizmu posuwowego.
Łoże jest podstawowym elementem wiertarki, służącym do podtrzymywania i montażu innych podzespołów. Kolumna jest zamocowana na łożu, zapewniając podparcie dla głównej maźnicy. Skrzynia wrzeciona jest wyposażona we wrzeciono i mechanizm o zmiennej prędkości, który napędza obrót wiertła. Stół roboczy służy do umieszczania przedmiotów obrabianych i można go łatwo regulować i pozycjonować. Mechanizm posuwu odpowiada za sterowanie osiowym ruchem posuwowym wiertła, co pozwala na kontrolę głębokości wiercenia.
Ze względu na stosunkowo prostą metodę obróbki wiertarek, ich konstrukcja jest stosunkowo prosta, a koszt stosunkowo niski. Jednak ta prosta konstrukcja ogranicza również funkcjonalność i zakres obróbki wiertarki.
Skład strukturalny frezarek CNC
Konstrukcja frezarek CNC jest znacznie bardziej złożona. Wymaga ona nie tylko pionowego posuwu, ale co ważniejsze, również poziomego posuwu wzdłużnego i poprzecznego. Frezarki CNC zazwyczaj składają się z takich elementów, jak łoże, kolumna, stół roboczy, suport, wrzeciono, system CNC, układ napędowy posuwu itp.
Łoże i kolumna zapewniają stabilną konstrukcję nośną obrabiarki. Stół roboczy może poruszać się poziomo, aby uzyskać posuw boczny. Siodło jest zamontowane na kolumnie i może napędzać wrzeciono, aby poruszać się pionowo, zapewniając posuw wzdłużny. Wrzeciono jest wyposażone w wysokowydajne wrzeciona i precyzyjne przekładnie o zmiennej prędkości, aby sprostać wymaganiom różnych technik obróbki.
System CNC to główny element sterujący frezarki CNC, który odpowiada za odbieranie instrukcji programowych i przetwarzanie ich na sygnały sterujące ruchem dla każdej osi obrabiarki, zapewniając precyzję obróbki. System napędu posuwu przetwarza instrukcje systemu CNC na rzeczywiste ruchy stołu roboczego i suportu, za pośrednictwem takich komponentów jak silniki i śruby, zapewniając dokładność obróbki i jakość powierzchni.
3. Funkcja przetwarzania
Wydajność przerobowa wiertarki
Wiertarka to urządzenie, które wykorzystuje wiertło do wiercenia i obróbki przedmiotów obrabianych. W normalnych warunkach ruch obrotowy wiertła jest ruchem głównym, natomiast ruch osiowy wiertarki to ruch posuwowy. Wiertarki mogą wykonywać otwory przelotowe, nieprzelotowe i inne operacje obróbki skrawaniem przedmiotów obrabianych, spełniając różne wymagania dotyczące apertury i dokładności poprzez wymianę wierteł na wiertła o różnych średnicach i typach.
Ponadto wiertarka może również wykonywać proste operacje wiercenia i gwintowania. Jednak ze względu na ograniczenia konstrukcyjne i funkcjonalne, wiertarki nie są w stanie wykonywać obróbki skomplikowanych kształtów na powierzchniach obrabianych przedmiotów, takich jak powierzchnie płaskie, rowki, koła zębate itp.
Zakres obróbki frezarek CNC
Frezarki CNC oferują szerszy zakres możliwości obróbki. Mogą one wykorzystywać frezy do obróbki płaskich powierzchni obrabianych przedmiotów, jak również skomplikowanych kształtów, takich jak rowki i koła zębate. Ponadto, frezarki CNC mogą również obrabiać przedmioty o złożonych profilach, takich jak powierzchnie zakrzywione i nieregularne, wykorzystując specjalne narzędzia skrawające i metody programowania.
W porównaniu z wiertarkami, frezarki CNC charakteryzują się wyższą wydajnością obróbki, większą prędkością oraz mogą osiągać wyższą dokładność obróbki i jakość powierzchni. Dzięki temu frezarki CNC są szeroko stosowane w takich dziedzinach jak produkcja form, przemysł lotniczy i kosmiczny oraz produkcja podzespołów samochodowych.
4. Narzędzia i osprzęt
Narzędzia i osprzęt do wiertarek
Głównym narzędziem używanym w wiertarce jest wiertło, którego kształt i rozmiar dobiera się do wymagań obróbki. W procesie wiercenia do pozycjonowania i mocowania przedmiotu obrabianego zazwyczaj stosuje się proste przyrządy, takie jak szczypce, pryzmy itp. Ze względu na fakt, że siła generowana przez wiertarkę koncentruje się głównie w kierunku osiowym, konstrukcja przyrządu jest stosunkowo prosta, co przede wszystkim zapobiega przemieszczaniu się ani obracaniu przedmiotu obrabianego podczas wiercenia.
Narzędzia i osprzęt do frezarek CNC
W frezarkach CNC stosuje się różne rodzaje narzędzi skrawających, w tym frezy kulowe, frezy trzpieniowe, frezy czołowe itp., oprócz standardowych frezów. Różne rodzaje narzędzi skrawających nadają się do różnych technik obróbki i wymagań dotyczących kształtu. W przypadku frezowania CNC wymagania projektowe dotyczące uchwytów są wyższe, a czynniki takie jak rozkład siły skrawania, dokładność pozycjonowania przedmiotu obrabianego oraz wielkość siły zacisku muszą być uwzględnione, aby zapewnić, że przedmiot obrabiany nie ulegnie przemieszczeniu ani odkształceniu podczas obróbki.
Aby zwiększyć wydajność i dokładność obróbki, frezarki CNC zazwyczaj wykorzystują specjalistyczne przyrządy i oprzyrządowanie, takie jak przyrządy kombinowane, przyrządy hydrauliczne itp. Jednocześnie frezarki CNC umożliwiają również szybką wymianę różnych narzędzi skrawających dzięki zastosowaniu automatycznych urządzeń do wymiany narzędzi, co dodatkowo zwiększa elastyczność i wydajność obróbki.
5. Programowanie i operacje
Programowanie i obsługa wiertarek
Programowanie wiertarki jest stosunkowo proste i zazwyczaj wymaga jedynie ustawienia parametrów, takich jak głębokość wiercenia, prędkość i posuw. Operatorzy mogą ukończyć proces obróbki, ręcznie obsługując uchwyt lub przycisk obrabiarki, a także mogą korzystać z prostego systemu CNC do programowania i sterowania.
Ze względu na stosunkowo prostą technologię obróbki wiertarek, obsługa jest stosunkowo łatwa, a wymagania techniczne dla operatorów są stosunkowo niskie. Ogranicza to jednak również zastosowanie wiertarek w obróbce skomplikowanych elementów.
Programowanie i obsługa frezarek CNC
Programowanie frezarek CNC jest znacznie bardziej złożone i wymaga użycia profesjonalnego oprogramowania, takiego jak MasterCAM, UG itp., do generowania programów obróbki na podstawie rysunków i wymagań obróbkowych części. Podczas programowania należy uwzględnić wiele czynników, takich jak ścieżka narzędzia, parametry skrawania i sekwencja procesów, aby zapewnić dokładność i wydajność obróbki.
Pod względem obsługi, frezarki CNC są zazwyczaj wyposażone w ekrany dotykowe lub panele operatorskie. Operatorzy muszą znać interfejs użytkownika i funkcje systemu CNC, potrafić precyzyjnie wprowadzać instrukcje i parametry oraz monitorować stan procesu obróbki. Ze względu na złożoność technologii obróbki frezarek CNC, operatorzy muszą wykazać się wysokim poziomem technicznym i wiedzą, co wymaga specjalistycznego szkolenia i praktyki, aby w pełni opanować tę funkcję.
6. Pole zastosowania
Scenariusze zastosowań wiertarek
Ze względu na prostą konstrukcję, niski koszt i wygodę obsługi, wiertarki są szeroko stosowane w małych warsztatach obróbki mechanicznej, warsztatach konserwacyjnych i gospodarstwach domowych. Służą głównie do obróbki elementów o prostej konstrukcji i niskich wymaganiach precyzji, takich jak części otworowe, elementy łączące itp.
W niektórych przedsiębiorstwach zajmujących się produkcją masową wiertarki mogą być również wykorzystywane do obróbki prostych procesów, takich jak wiercenie otworów w blasze. Jednak w przypadku obróbki elementów o wysokiej precyzji i złożonych kształtach wiertarki nie spełniają tych wymagań.
Zakres zastosowania frezarek CNC
Frezarki CNC są szeroko stosowane w takich dziedzinach jak produkcja form, przemysł lotniczy i kosmiczny, produkcja podzespołów samochodowych, produkcja sprzętu elektronicznego itp. ze względu na ich zalety, takie jak wysoka dokładność obróbki, wysoka wydajność i zaawansowane funkcje. Mogą być używane do obróbki form o złożonych kształtach, części precyzyjnych, elementów skrzynkowych itp., spełniając potrzeby nowoczesnej produkcji w zakresie wysokiej precyzji i wydajności.
Zwłaszcza w niektórych gałęziach przemysłu wytwórczego frezarki CNC stały się niezbędnym, kluczowym sprzętem, odgrywając ważną rolę w poprawie jakości produktów, skracaniu cykli produkcyjnych i obniżaniu kosztów.
7. Porównanie przykładów obróbki
Aby w sposób bardziej intuicyjny pokazać różnice w efektach obróbki skrawaniem między wiertarkami i frezarkami CNC, poniżej porównano dwa konkretne przykłady obróbki.
Przykład 1: Obróbka mechaniczna prostej części płytki otworowej
Obróbka wiertarką: Najpierw należy zamocować przedmiot obrabiany na stole warsztatowym, wybrać odpowiednie wiertło, ustawić głębokość wiercenia i prędkość posuwu, a następnie uruchomić wiertarkę. Ze względu na to, że wiertarki mogą wykonywać tylko wiercenie pionowe, wymagania dotyczące dokładności położenia otworu i jakości powierzchni nie są wysokie, a wydajność obróbki jest stosunkowo niska.
Obróbka frezarką CNC: Podczas obróbki frezarką CNC, pierwszym krokiem jest modelowanie części w 3D i wygenerowanie programu obróbki zgodnie z wymaganiami procesu. Następnie należy zamontować przedmiot obrabiany na dedykowanym uchwycie, wprowadzić program obróbki za pomocą systemu CNC i uruchomić obrabiarkę. Frezarki CNC umożliwiają jednoczesną obróbkę wielu otworów poprzez programowanie, zapewniając dokładność pozycjonowania i jakość powierzchni otworów, co znacznie poprawia wydajność obróbki.
Przykład 2: Przetwarzanie złożonej części formy
Obróbka wiertarką: W przypadku form o tak złożonych kształtach, wiertarki praktycznie nie są w stanie wykonać zadań obróbczych. Nawet przy zastosowaniu specjalnych metod obróbki, trudno jest zapewnić dokładność obróbki i jakość powierzchni.
Obróbka frezarką CNC: Dzięki wykorzystaniu zaawansowanych funkcji frezarek CNC możliwe jest najpierw wykonanie obróbki zgrubnej elementów formy, usunięcie większości nadmiaru, a następnie obróbka półprecyzyjna i precyzyjna, co ostatecznie pozwala uzyskać precyzyjne i wysokiej jakości elementy formy. Podczas obróbki można stosować różne rodzaje narzędzi i optymalizować parametry skrawania w celu poprawy wydajności obróbki i jakości powierzchni.
Porównując powyższe dwa przykłady, można zauważyć, że wiertarki nadają się do obróbki prostych otworów, natomiast frezarki CNC nadają się do obróbki różnych skomplikowanych kształtów i części o wysokiej precyzji.
8. Podsumowanie
Podsumowując, istnieją znaczące różnice między wiertarkami a frezarkami CNC pod względem sztywności, konstrukcji, funkcji obróbczych, uchwytów narzędziowych, operacji programowania oraz obszarów zastosowań. Wiertarka charakteryzuje się prostą konstrukcją i niskim kosztem, a także nadaje się do prostego wiercenia i powiększania otworów. Frezarki CNC charakteryzują się wysoką precyzją, wydajnością i wielofunkcyjnością, co pozwala im sprostać potrzebom nowoczesnego przemysłu wytwórczego w zakresie obróbki złożonych detali.
W rzeczywistej produkcji, wiertarki lub frezarki CNC powinny być dobierane racjonalnie, w oparciu o specyficzne zadania i wymagania obróbcze, aby osiągnąć najlepszy efekt obróbki i korzyści ekonomiczne. Jednocześnie, wraz z ciągłym postępem technologicznym i rozwojem przemysłu wytwórczego, wiertarki i frezarki CNC są stale udoskonalane i doskonalone, zapewniając silniejsze wsparcie techniczne dla rozwoju przemysłu obróbki mechanicznej.