Co je švýcarské obrábění?: Co je to švýcarské strojírenství: typ, použití a výhody

Co je švýcarské obrábění?

Švýcarské obráběcí stroje, označované také jako švýcarské stroje nebo švýcarské soustružnické automaty, jsou jedinečné tím, že umožňují provádět obráběcí operace současně. To umožňuje, aby na jedné zakázce pracovalo více nástrojů současně, čímž se zvyšuje produktivita bez nutnosti složitého seřizování. Taková efektivita je pro švýcarské soustruhy charakteristická a předčí tak konvenční soustruhy, kde se materiál nepohybuje.

Švýcarský soustruh se odlišuje použitím mechanismu posuvu v ose Z, který posouvá tyčový materiál přes automatické sklíčidlo. Naproti tomu CNC soustružnická centra mají sklíčidla, která se pouze otáčejí, což omezuje výrobní pohyby. Zvyšují přesnost obrábění a zároveň umožňují náročné vícezónové operace.

Od Švýcarska, kde vzniklo koncem 19. století a bylo určeno k výrobě přesných hodinek, se obrábění dostalo opravdu daleko. Tato technika byla původně vyvinuta pro náročné požadavky na výrobu hodinářských součástek se zaměřením na přesnost a nákladovou efektivitu; postupem času však byla upravena a zdokonalena tak, aby vyhovovala různým aplikacím v různých odvětvích s vysokou přesností.

Moderní švýcarské CNC stroje jsou na vrcholu tohoto vývoje, protože kombinují tradiční přesnost s digitálními řídicími systémy. Volbou „švýcarského CNC obrábění“ využívají operátoři výhod lepších možností v oblasti složitosti a bezkonkurenční přesnosti při výrobě takových dílů, což je dobrou ukázkou toho, jak moc integrace těchto dvou technologií ovlivnila švýcarské obrábění.

Jak fungují švýcarské stroje?

Švýcarský stroj by měl používat tyčový podavač, který systematicky podává materiál a zajišťuje hladký průběh operací. To snižuje zapojení člověka na minimum a zároveň zvyšuje efektivitu výroby, čímž se vše stává systematičtějším a efektivnějším.

Vřeteník je u tohoto stroje klíčový, protože zajišťuje a otáčí obrobek. Je poháněn pohonem hlavního vřetena a dokáže přesně řídit rotační pohyb, což je rozhodující pro vynikající výsledky obrábění. Držáky nástrojů po celém obvodu obrobku přidávají vícesměrný pohyb, který zvyšuje komplexní řezné schopnosti tohoto stroje.

Švýcarské soustruhy jsou velmi přesné. Je to především díky vodicímu pouzdru, které pevně drží obrobek v blízkosti řezných nástrojů. Snížením průhybu a chvění je možné provádět přesné soustružení, frézování nebo vrtání.

A konečně, většina moderních švýcarských strojů je řízena CNC, což umožňuje detailní programování pohybu a rychlosti jako nikdy předtím. Tyto stroje jsou při oddělování jemné, a proto je každý obráběný díl dokonalý podle specifikací.

Specifické průmyslové aplikace švýcarského obrábění

Zdravotnický průmysl

Například švýcarské obrábění v lékařském průmyslu je velmi důležité díky své schopnosti vyrábět velmi přesné a malé díly, které jsou potřebné pro různé lékařské nástroje. Materiály, z nichž se obrábějí titanové kostní šrouby, mají nízkou tepelnou vodivost, a proto mají vysoký poměr stran. Vyrábějí se na švýcarských strojích, které dokážou tyto překážky překonat a vyrobit šrouby s velmi malými tolerancemi, aby byla zaručena pohoda a pohodlí pacientů. Podobně se používá také při výrobě chirurgických nástrojů, ortopedických implantátů, zubních vložek a katetrů.

Letecký a kosmický průmysl

Potřeba přesnosti a spolehlivosti dílů vyžaduje švýcarské obrábění v leteckém průmyslu. Mezi příklady součástí vyráběných na švýcarských strojích patří spojovací prvky pro letadla, hydraulické armatury a pouzdra senzorů. Použití této technologie zajišťuje přísné dodržování výrobních norem díky schopnosti pracovat s lehkými materiály spolu s přísnými tolerančními limity. Kromě toho lze tuto metodu využít při výrobě složitých systémů, jako jsou motory kosmických lodí, ovládací prvky kokpitu atd.

Elektronický průmysl

Poptávka po menších, ale vysoce přesných elektronických součástkách v odvětví elektroniky stále roste. Různé elektronické součástky, jako jsou mimo jiné konektorové kolíky zásuvky kontaktní sondy, se vyrábějí švýcarskou technologií obrábění. Ta zajišťuje, že tyto prvky splňují přesnost a standardy kvality požadované pro spotřební elektroniku nebo polovodičová zařízení ještě předtím, než vstoupí do výrobních linek. Přesnost je nezbytná pro zachování funkčnosti a trvanlivosti elektronických výrobků.

Automobilový průmysl

V automobilovém průmyslu se švýcarské obrábění často používá, zejména tam, kde je třeba dosáhnout přesnosti a trvanlivosti. Pomocí švýcarských strojů se vyrábějí takové díly, jako jsou pouzdra hřídele součásti vstřikování paliva jednotky brzdového systému. Výrobci automobilů spoléhají na sofistikované vícestupňové procesy, jako je švýcarské obrábění, aby mohli vyrábět vynikající díly vozidel schopné zvýšit celkový výkon i bezpečnostní standardy.

Obranný průmysl

Rozhodně není pochyb o tom, že složité geometrie a velmi nízké tolerance vyžadují v obranném průmyslu určitou formu švýcarského obrábění. Součásti vrtulníků, raket, lodí a tanků musí mít velmi vysokou úroveň přesnosti a konzistence, kterou švýcarský stroj může poskytnout. Zajišťuje, aby byly odpalovací čepy, šrouby a spouště vyrobeny podle specifikací zvyšujících výkon a bezpečnost vojenského hardwaru.

Hudební nástroje

Švýcarské obrábění je mimořádně užitečné při výrobě jemných a přesných součástí používaných v hudebních nástrojích. Na švýcarských strojích se vyrábějí například malé složité součásti dřevěných dechových nebo žesťových nástrojů nebo kytar, které se nazývají ladičky/koncovky, a bubnů, které se nazývají táhla/napínáky. Díky tomu je zajištěna jednotnost konstrukce a kvalita zvuku při každém použití některého z těchto nástrojů, jak to zajišťují švýcarské techniky obrábění.

Důležitá hlediska pro použití švýcarského CNC obrábění

Máte potíže s vysokými cenami a prodlouženou dobou obrábění? Nevhodné výkresy a ostré rohy představují běžné chyby, které mohou být překážkou švýcarského CNC obrábění. Řiďte se těmito klíčovými zásadami, abyste zvýšili efektivitu a kvalitu výrobků.

Podrobné technické výkresy

Technické výkresy musí obsahovat všechny požadované rozměry, tolerance, materiál a povrchovou úpravu, aby obsluha věděla, jak vyrobit dokonalé díly. Jasné specifikace proto pomáhají při výrobě požadovaných součástí v první řadě.

Použití standardní velikosti otvorů

Použití univerzálně standardních velikostí otvorů je ve srovnání s jinými velikostmi jednodušší a levnější. Použití široce rozšířeného průměru 5 mm nevyžaduje další nástroje, čímž se zvyšuje efektivita a snižují náklady.

Navrhování se zaoblenými rohy

Použití minimálně 3mm koutových profilů ve vnitřních poloměrech dílů může zlepšit obrábění minimalizací opotřebení nástroje a eliminací problémů, jako je chvění, a tím zvýšit životnost obráběcích nástrojů.

Specifikace optimální tolerance

Doporučuje se používat přísné tolerance pouze tam, kde je to nezbytné, aby bylo možné kontrolovat výrobní náklady. Ačkoli je to nutné v aplikacích, jako je letecký průmysl, přísnější tolerance v aplikacích, které nevyžadují tak přísnou úroveň přesnosti, pouze zvyšují výrobní náklady.

Strategie tloušťky stěny

S výjimkou stěn, které jsou příliš tenké, konkrétně těch, které jsou menší než 0. U kovů je to asi 5 mm a je to nezbytné, aby se zabránilo situacím, jako je chvění a deformace během procesu obrábění. U plastů by měla být tloušťka stěny správná, aby konstrukce vydržela tlak, který na ni působí během výroby, a zároveň umožnila vytvořit na plastu hladký povrch.

Úvahy o geometrii nástroje

Omezení vyplývající z geometrie použitých obráběcích nástrojů je třeba zohlednit při návrhu, zejména pokud jsou do návrhu zahrnuty jemné a složité tvary, jako jsou hluboké prohlubně a profily, které musí být dosažitelné, aniž by bylo nutné provádět ruční dokončovací práce.

Efektivní nastavení stroje

Ukazuje také, jak lze plánovat orientaci nástrojů a dráhy, aby se zvýšila produktivita obrábění zkrácením seřizovacího času až o 20 %, čímž se sníží náklady na pracovní sílu a zvýší průchodnost výroby.

Chytrý výběr materiálu

Výběr materiálů pro obrábění je velmi důležitý v závislosti na funkci dílu a prostředí, ve kterém má být použit. Například volba použití titanu díky jeho pevnosti a nízké hustotě je zásadní, pokud jde o použití v letectví a kosmonautice pro zvýšení výkonu.

Návrh pro lepší funkčnost

Je možné navrhnout díly tak, aby byly funkční a snadno se obráběly, to znamená, že je možné eliminovat potřebu speciálních nástrojů, což pomůže zkrátit čas potřebný k výrobním procesům.

Zohlednění doby obrábění

Při zjednodušení geometrie dílů lze výrazně zkrátit dobu obrábění. Snížení složitosti konstrukce vede ke zkrácení doby cyklu až o 30 % a následně ke snížení výrobních nákladů.

Výhody švýcarských strojů

Máte problémy s neefektivitou a nesrovnalostmi v procesu řezání? Nemůžete se posunout vpřed kvůli špatné povrchové úpravě, delším dodacím lhůtám a mnoha nastavením. Udělejte ze své výrobní linky lídra v tomto odvětví díky švýcarským strojům s přesností, vyšší rychlostí a všestrannou manipulací s materiálem.

• Málo nastavení a operací: Švýcarské obráběcí stroje jsou navrženy tak, aby zvládaly složité součásti, které mají v jednom nastavení funkce frézování i soustružení. V důsledku toho není třeba provádět více nastavení stroje, a tudíž dochází k úspoře času i minimalizaci chyb.
• Kvalitnější povrchová úprava: Přesnost švýcarských strojů umožňuje dosáhnout mimořádně hladké povrchové úpravy. To má význam zejména tam, kde jsou u konstrukcí dílů vyžadovány jemné detaily nebo estetika.
• Fvyšší rychlost obrábění a kratší dodací lhůty: Díky vysoké rychlosti mohou švýcarské stroje provádět několik úloh najednou. Tím zkracují dobu výroby, což vede ke zkrácení čekací doby, a proto je dodržení krátkých termínů snazší než kdykoli předtím.
• Méně chvění a průhybů: Obrobek je při obrábění podepřen vedle řezného nástroje, takže chvění a průhyby jsou na švýcarských strojích méně časté. Tyto vlastnosti jsou důležité při obrábění štíhlých dlouhých součástí, které mají tendenci vibrovat.
• Malé tolerance: Švýcarské stroje dokáží vyrobit velmi úzké tolerance, které zaručují dodržení přesných specifikací pro každou součást. Tato vysoká úroveň přesnosti je obzvláště důležitá pro průmyslová odvětví, jako je letectví a zdravotnictví, kde mohou být i malé odchylky nepřijatelné.
• Různé typy materiálů: Švýcarské stroje jsou schopny zpracovávat širokou škálu materiálů, jako jsou kovy, plasty, kompozity atd. Díky této flexibilitě jsou proto vhodné pro řadu aplikací v různých průmyslových odvětvích.
• Vysoká přesnost a opakovatelnost: Ceněná proto, že umožňuje opakovatelné výsledky, díky nimž vznikají jasné řezy bez mnoha vad. Něco, co přichází v úvahu při udržování kvality nad velkým množstvím výrobků na výrobních linkách, lze dosáhnout pouze prostřednictvím těchto procesů.
• Efektivita díky více osám a automatizaci: Švýcarské stroje mají více os, takže mohou provádět mnoho procesů najednou. Vysoká úroveň automatizace navíc umožňuje minimální ruční zapojení do výrobního procesu, čímž se zvyšuje jeho efektivita a produktivita.

Omezení švýcarského obrábění

• Průměr tyčového materiálu, který se používá na švýcarských strojích, je obvykle omezen v rozmezí 2 až 38 mm, a proto je nutný stejný průměr.
• Nákladné nástroje: Nástroje pro švýcarské stroje jsou specializované, a proto jsou drahé a mají rozměrová a geometrická omezení.
• Menší odvod tepla: Olej používaný jako mazivo odvádí během dlouhého provozu teplo méně efektivně než voda, což způsobuje problémy.
• Prodloužení doby pro nastavení: Doba seřizování je delší kvůli více nástrojům a požadavkům na programování švýcarských strojů.
• Omezení velikosti: Průměr a délka větších dílů se do švýcarských strojů nevejdou.
• Vysoké náklady CAPEX: Švýcarské stroje jsou obecně dražší než základní obráběcí zařízení.
• Operace závislá na dovednostech: Pro obsluhu a programování švýcarských strojů je nutná vyšší úroveň dovedností.

Srovnání švýcarského a CNC obrábění

Přesnost a produktivita

Švýcarské obrábění

Tato technika obrábění je považována za velmi složitou a efektivní, protože díky posuvnému vřeteníku s vodicím pouzdrem dokáže provést několik úkonů najednou, což vede k vysoké přesnosti a produktivitě.

Tradiční obrábění

Vyrábí díly, které nejsou tak přesné jako u ostatních technik, protože operátoři musí provádět operace postupně, což má za následek delší dobu cyklu.

Kvalita výrobků

Švýcarské obrábění

Tato technika má minimální stopy po nástrojích nebo otřepy na hranách a používá chladicí kapaliny na bázi oleje, které snižují tření a zahřívání, čímž se eliminují zbytečné sekundární dokončovací procesy.

Tradiční obrábění

Přesnost tohoto typu je často závislá na postprodukčních pracích, což znamená, že díly musí být podrobeny více postupům, než je lze považovat za hotové výrobky.

Srovnání nákladů

Švýcarské obrábění

Zatímco náklady na jednotku mohou být vyšší než u tradičního obrábění pro malé objemy, švýcarské soustružení je drahé na začátku, ale pro velké objemy se stává velmi hospodárným díky zkrácení doby cyklu při současném nastavení více operací.

Tradiční obrábění

Zatímco například tradiční obrábění se může zdát levné pro krátké série díky nízkým nákladům na přípravu, pro velké počty sérií je relativně neekonomické, protože jsou s ním spojeny dlouhé časy cyklů.

Aplikace metod obrábění

Švýcarské obrábění

Tato odvětví vyžadují výrobní metody, které umožňují výrobu mikrozařízení, jako jsou mikrolasery, a proto je švýcarská technologie obrábění ideální.

Tradiční obrábění

Mezi ně patří výrobci automobilů, kteří vyrábějí různé části karoserie, jako jsou bloky motorů, a stavitelé bytů, kteří staví stěny nebo střechy z ocelových plechů nebo dřeva.

Provozní rozdíly

Švýcarské obrábění

Použití posuvného pouzdra navíc umožňuje použití několika fréz uvnitř stroje a automatický posuv tyčového materiálu, což přispívá ke snížení průhybu během výroby a vede k výrobě vysoce přesných komplexních součástí s minimálním průhybem, který je možný při použití švýcarského soustružení.

Tradiční CNC obrábění

Na druhou stranu jsou řezné nástroje stacionární, zatímco obrobek se pohybuje samotným strojem, což vede k prodloužení doby cyklu u dílů, což může způsobit průhyb, ale lze jej snížit pečlivým programováním a ručním podáváním materiálu.

Zvýrazněné specifické rozdíly

Aspekt	Švýcarské obrábění	Tradiční CNC obrábění
Pohyb vřeteníku	Pohyblivá hlavice pro lepší ovládání.	Pevný vřeteník omezuje přesnost.
Proces obrábění	Segmentové obrábění zvyšuje přesnost.	Sekvenční operace prodlužují dobu cyklu.
Typ chladicí kapaliny	Používá olej pro lepší mazání.	Používá chladicí kapaliny na bázi vody.
Následné zpracování	Minimální potřeba sekundárních úprav.	Často vyžaduje dodatečnou úpravu.
Náklady	Úsporné pro velké výrobní série.	Méně ekonomické pro velké série.