Co to są części i komponenty obrabiane maszynowo？

Czym są części obrabiane maszynowo?

Obrabiane części to komponenty, których kształty są uzyskiwane z materiałów takich jak metal lub plastik za pomocą maszyn, w tym frezarek, tokarek i routerów. Narzędzia usuwają dodatkowe elementy, aby nadać im pożądany kształt.

Obróbka może być wykonywana ręcznie lub cyfrowo przy użyciu maszyn CNC (Computer Numerically Controlled). Szybkie zadania wymagające ludzkiej precyzji najlepiej nadają się do obróbki ręcznej, podczas gdy obróbka CNC jest odpowiednia dla złożonych i powtarzalnych kształtów.

W konsekwencji, dzięki technikom takim jak frezowanie i toczenie, obróbka CNC poprawiła precyzję produkcji obrabianych elementów i zwiększyła wydajność. W rezultacie obrabiane części stały się niezbędne w sektorach takich jak lotnictwo i motoryzacja, gdzie dokładność i niezawodność komponentów ma kluczowe znaczenie.

Co więcej, niektóre elementy konstrukcyjne są najpierw odlewane lub formowane, a następnie poddawane obróbce mechanicznej w celu ich ukończenia. Części te są czasami określane jako częściowo obrobione lub po obróbce, co wskazuje na wszechstronność i znaczenie obróbki skrawaniem w nowoczesnych procesach produkcyjnych.

Zastosowania części obrabianych maszynowo

Przemysł lotniczy i kosmiczny:

• Zastosowania: Elementy silników lotniczych, elementy konstrukcyjne płatowca, podwozie itp.
• Charakterystyka branżowa: Wymaga niezwykle wysokiej precyzji i niezawodności.
• Wymagania dotyczące części: Muszą być odporne na ekstremalne temperatury i ciśnienia oraz charakteryzować się wysoką odpornością na korozję i wytrzymałością.
• Zalety: Precyzyjna obróbka zapewnia, że komponenty spełniają rygorystyczne normy bezpieczeństwa, zwiększając bezpieczeństwo i wydajność lotu.

Przemysł motoryzacyjny:

• Zastosowania: Elementy silnika, układy przeniesienia napędu, części układu zawieszenia.
• Charakterystyka branży: Masowa produkcja z wysokimi kosztami i wymaganiami dotyczącymi wydajności.
• Wymagania dotyczące części: Wysoka trwałość, dobra wytrzymałość mechaniczna i odporność na zużycie.
• Zalety: Obrabiane części poprawiają osiągi pojazdu, zmniejszają awaryjność i wydłużają żywotność.

Branża medyczna:

• Zastosowania: Narzędzia chirurgiczne, urządzenia wszczepialne, protezy stawów i implanty dentystyczne.
• Charakterystyka branżowa: Niezwykle wysokie wymagania dotyczące biokompatybilności i precyzji produktu.
• Wymagania dotyczące części: Nietoksyczne, biokompatybilne materiały muszą być bardzo precyzyjne, aby pasowały do złożonej ludzkiej anatomii.
• Zalety: Precyzyjna obróbka zapewnia bezpieczeństwo i funkcjonalność urządzeń medycznych, poprawiając wyniki leczenia.

Przemysł elektroniczny:

• Zastosowania: Komponenty do sprzętu komputerowego, urządzeń mobilnych i sprzętu komunikacyjnego.
• Charakterystyka branży: Dążenie do miniaturyzacji i wysokiej integracji technologii.
• Wymagania dotyczące części: Niezwykle wysoka precyzja i złożone projekty miniaturyzacji.
• Zalety: Precyzyjna obróbka sprawia, że urządzenia elektroniczne są bardziej kompaktowe, wydajne i funkcjonalne.

Przemysł energetyczny (np. ropa i gaz):

• Zastosowania: Sprzęt wiertniczy, elementy systemów przesyłowych.
• Charakterystyka branżowa: Trudne warunki pracy z wysokimi wymaganiami dotyczącymi niezawodności i trwałości sprzętu.
• Wymagania dotyczące części: Muszą być odporne na wysokie ciśnienie, wysokie temperatury i środowiska korozyjne.
• Zalety: Obrabiane części zwiększają wydajność i bezpieczeństwo sprzętu, redukując koszty konserwacji i przestoje.

Jak projektować niestandardowe części obrabiane maszynowo

Aby mieć pewność, że obrabiane na zamówienie części są funkcjonalne i trwałe, ważne jest przestrzeganie pewnych zasad projektowania. Jeśli stosowane są właściwe specyfikacje, można uniknąć błędów mechanicznych, a komponenty mogą płynnie pasować do swoich zespołów, zmniejszając potrzebę kosztownych regulacji i napraw. Poprawia to również jakość produktu końcowego zgodnie z wytycznymi norm, prowadząc do zaufania i ogólnego zadowolenia użytkowników.

Grubość ściany

Podczas pracy nad obrabianymi częściami należy wspomnieć, że metale powinny mieć minimalną grubość ścianki 0,8 mm, a tworzywa sztuczne – 1,5 mm. Pozwoli to na inżynierię podczas produkcji i użytkowania komponentu bez pęknięć lub deformacji w przyszłości. Na przykład, części aluminiowe o grubości poniżej tego zalecenia mogą wibrować i wyginać się.

Podcięcia

Bez specjalnych narzędzi, podcięcia nie powinny wykraczać poza głębokość około 0,5 mm. Alternatywnie, standardowy sprzęt pozwala na podcięcie na głębokość trzech milimetrów. Jednak przy projektowaniu takich konstrukcji, które wymagają głębszych podcięć, należy pamiętać o dodatkowych kosztach i prawdopodobnych kompromisach w zakresie integralności strukturalnej.

Wgłębienia, otwory i gwinty

Aby ułatwić wydajną obróbkę narzędzi i zapewnić wytrzymałość materiału, standardy projektowania wgłębień sugerują, że elementy te powinny mieć głębokość nie mniejszą niż 4 mm i nie głębszą niż 10 mm. Gwintowane otwory również muszą być zaprojektowane z myślą o tym; dlatego gwint powinien mieć głębokość równą zalecanej średnicy M6 – 9 mm – na wypadek wystąpienia jakiejkolwiek sytuacji przenoszącej obciążenie.

Schody

Skala obróbki komponentów określa poziomy tolerancji wymiarów tolerowane przez projektantów takich komponentów, dopóki nie osiągną one niedopuszczalnych limitów. Tolerancja dla małych komponentów (poniżej 50 mm) wynosi zwykle ±0,05 mm, podczas gdy większe (powyżej 100 mm) mogą być poluzowane do ±0,1 mm ze względu na zachowanie materiału podczas procesów obróbki.

Występy

Występy obrabianych części, takie jak wypustki lub występy, nie powinny wystawać więcej niż trzykrotność ich podstawowej grubości w górę od powierzchni, do których pierwotnie miały być przymocowane lub na których miały się znajdować. I odwrotnie, należy upewnić się, że wypukłość o grubości podstawy wynoszącej 2 mm nie przekracza 6 mm wysokości, jeśli nie chcemy, aby jej struktura osłabła, powodując wyboczenie lub pęknięcie.

Promienie narożników wewnętrznych

Wewnętrzne promienie narożników mają kluczowe znaczenie dla zmniejszenia koncentracji naprężeń w obrabianych częściach. W przypadku większości materiałów zalecany promień wynosi co najmniej 1 mm, ale w przypadku twardszych materiałów, takich jak stal nierdzewna, może on wynosić od 2 mm w górę, aby zapobiec pękaniu w wyniku ich wykorzystania.

Kieszenie

W większości przypadków kieszenie w obrabianych częściach mają maksymalną głębokość równą trzykrotnej średnicy narzędzia. Kieszeń nie powinna przekraczać tej wartości, jeśli jest wykonana narzędziem o średnicy 4 mm, aby zapewnić skuteczne usuwanie wiórów i stabilność narzędzia.

Głębokość wstępnego nawiercania

Aby zapewnić prawidłowe formowanie gwintu, głębokość wstępnego nawiercania musi być co najmniej półtora raza większa niż średnica gwintownika. Jeśli weźmiemy standardowy gwintownik M8 o średnicy 6,8 mm, wówczas wstępne nawiercanie powinno wynosić około 10,2 mm, aby umożliwić pełne połączenie bez wpływu na jego wytrzymałość.

Otwory gwintowane

Otwory gwintowane na obrabianych powierzchniach muszą mieć pewną minimalną średnicę wewnętrzną, aby prawidłowo spełniać swoje funkcje. Innymi słowy, otwór gwintowany M4 powinien być wywiercony na co najmniej 3,3 mm przed gwintowaniem, a każda śruba powinna mieć długość co najmniej 8 mm.

Tekst i napisy

Aby zapewnić czytelność po malowaniu lub innych procesach wykończeniowych, na obrabianych częściach musi znajdować się tekst i napisy o wysokości co najmniej pięciu milimetrów; ich głębokość nie powinna jednak spadać poniżej znaku milimetra. Panele sterowania maszyn zwykle zawierają wygrawerowane etykiety, które muszą pozostać łatwo dostrzegalne nawet w trudnych warunkach przemysłowych, w których są używane5.

Wykończenie powierzchni

Wykończenia powierzchni obrabianych części różnią się w zależności od wymagań aplikacji. Podczas gdy większość zastosowań przemysłowych może wymagać tylko chropowatości (Ra) o wartości 1,6 µm, dokładniejsze wykończenia, takie jak zawory hydrauliczne, mogą mieścić się w zakresie określonym przez ASME B46.1, który wynosi 0,4 µm.

Materiał obrabianych części

Wybór materiałów w projektowaniu mechanicznym i produkcji jest bardzo ważny dla funkcjonowania, niezawodności i ekonomiczności produktów. Odpowiednie materiały są niezbędne do utrzymania wytrzymałości konstrukcji, poprawy wydajności, zmniejszenia wpływu na środowisko i obniżenia kosztów, które są niezbędne do odniesienia sukcesu na rynku.

• Metale: Obejmują one głównie przetworzone materiały, takie jak stal (np. stal węglowa lub stopowa), aluminium, miedź i stal nierdzewna. Materiały te mają dobre właściwości mechaniczne i mogą być łatwo przetwarzane.
• Tworzywa sztuczne: Jednocześnie komponenty nieobciążające mogą być opracowywane z określonych tworzyw konstrukcyjnych, takich jak nylon, poliwęglan i PTFE (teflon), gdzie wysoka wytrzymałość nie jest wymagana.
• Ceramika: Z drugiej strony, materiały ceramiczne, takie jak węglik krzemu i tlenek glinu, są drogie w obróbce, ale mogą wytrzymać trudne warunki, takie jak wysokie temperatury lub wysoce ścierne sytuacje.
• Kompozyty: Kompozyty z włókna węglowego i tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym są wykorzystywane w specjalistycznych zastosowaniach ze względu na ich doskonały stosunek wytrzymałości do masy.

Zalety części obrabianych maszynowo

Brak MOQ

Jedną z istotnych zalet części obrabianych maszynowo w produkcji i projektowaniu jest brak minimalnej ilości zamówienia. Atrybut ten zapewnia organizacjom elastyczność, umożliwiając im efektywne zarządzanie kosztami i zapasami.

Dobre prototypy

Obrabiane części oferują również możliwości prototypowania, które są istotnym czynnikiem w obróbce skrawaniem. Inżynierowie mogą szybko budować i testować prototypy, umożliwiając szybką iterację i rozwój. Proces ten skraca zatem czas potrzebny na wprowadzenie nowego produktu na rynek.

Swoboda projektowania

Części obrabiane maszynowo mają doskonałą swobodę projektowania. Wynika to z faktu, że producenci mogą generować złożone kształty i skomplikowane detale, co nie jest możliwe w przypadku innych metod produkcji. Ostatecznie cecha ta poprawia zarówno funkcjonalność, jak i estetykę produktów końcowych.

Jakość

Pod względem jakości, części obrabiane maszynowo wyprzedzają swoje alternatywy. Są one produkowane z precyzją, dzięki czemu możliwe jest osiągnięcie węższych tolerancji niż w przypadku odlewanych lub kutych odpowiedników. Te aspekty przekładają się na wyższą jakość komponentów, co skutkuje lepszą wydajnością i dłuższą żywotnością produktów dla użytkowników końcowych.

Lead Times

Ogólnie rzecz biorąc, czas realizacji zamówień na części obrabiane skrawaniem jest krótszy niż w przypadku innych procesów produkcyjnych. Bezpośredni charakter obróbki skrawaniem zapewnia krótsze czasy realizacji, ponieważ nie ma potrzeby stosowania form lub konfiguracji. Takie zdolności szybkiego reagowania pomagają firmom szybko reagować na potrzeby rynku.

Zmiany

Podczas produkcji obróbka skrawaniem umożliwia łatwe wprowadzanie zmian w komponentach. W przypadku konieczności wprowadzenia zmian w części, można je wykonać szybko, bez powodowania dłuższych przestojów lub zbyt wysokich kosztów. Dlatego też taka elastyczność w znacznym stopniu przyczynia się do udoskonalania projektów produktów.

Siła

Wytrzymałość obrabianych maszynowo części to kolejna zaleta, która nie może pozostać niezauważona w przypadku tych elementów. Wybór materiałów, w tym metali i wysokowytrzymałych tworzyw sztucznych, zapewnia trwałość i odporność na trudne warunki oraz wysokie poziomy naprężeń, co czyni je idealnymi do krytycznych zastosowań.

Wykończenie powierzchni

Wreszcie, części obrabiane maszynowo często zapewniają lepsze wykończenie powierzchni w porównaniu z innymi procesami produkcyjnymi zaangażowanymi w ich wytwarzanie z ważnych powodów. Ponieważ narzędzia stosowane w obróbce skrawaniem są precyzyjne, uzyskane powierzchnie są gotowe do użycia lub wymagają minimalnej obróbki końcowej. Ten atrybut jest ważny w przypadku części o wysokich standardach estetycznych lub określonych wymaganiach dotyczących wydajności.

Techniki i procesy obróbki części

Różnorodność procesów i metod produkcyjnych pozwala projektantom i producentom wybrać najbardziej odpowiednią technikę dla określonych cech produktów i właściwości materiałów. W konsekwencji, taka zdolność adaptacji zapewnia, że obróbka może skutecznie zmieniać kształty od prostych form do złożonych, a także materiały od miękkich tworzyw sztucznych do twardych metali. W związku z tym istnieje zapotrzebowanie na obrabiarki o elastycznych możliwościach i wysokiej precyzji do produkcji masowej lub indywidualnych zamówień, ponieważ są one gotowe sprostać rygorystycznym wymaganiom i zmiennym potrzebom.

• Frezowanie: Podczas frezowania frezarka CNC wytwarza frezowane części z materiału podstawowego. Wytwarza części o płaskich lub wyprofilowanych powierzchniach przy użyciu różnych maszyn i narzędzi skrawających, takich jak między innymi frezowanie czołowe, frezowanie końcowe, frezowanie CNC.
• Toczenie: W toczeniu, części toczone są wytwarzane, gdy obrabiany przedmiot obraca się, podczas gdy frez usuwa materiał w celu wytworzenia cylindrycznych kształtów. Toczenie CNC ułatwia wykonywanie gwintów na obrabianych przedmiotach, takich jak wały, a także elementy zewnętrzne.
• Wiercenie: Podczas tego procesu wiertła obracają się, wytaczając otwory w swoich celach. W ten sposób tworzą otwory o różnych rozmiarach i głębokościach w obrabianych częściach w różnych branżach.
• Przeciąganie: W tym miejscu do gry wkraczają przeciągacze, jeśli chodzi o specjalne narzędzia tnące, które są używane do precyzyjnego wytwarzania rowków wpustowych, wielowypustów, wewnętrznych skomplikowanych kształtów o lepszej jakości wykończenia w porównaniu z innymi procesami, takimi jak szlifowanie lub frezowanie.
• Szlifowanie: Szlifowanie odbywa się za pomocą tarcz ściernych, które usuwają materiał, zapewniając precyzyjne i gładkie wykończenie obrabianych części.
• Obróbka elektroerozyjna (EDM): Technika ta wykorzystuje wyładowania elektryczne do usuwania materiału ze złożonych lub trudnych w obróbce kształtów.
• Cięcie laserowe: W tej technice wykorzystywana jest wiązka laserowa o dużej mocy do dokładnego topienia, odparowywania lub zdmuchiwania materiałów docelowych, w tym ciętych elementów plastikowych lub metalowych.
• Obróbka ultradźwiękowa: W przypadku delikatnych, kruchych materiałów wymagających obróbki skomplikowanych elementów, mikroskopijnie, składniki, które powinny być stosowane, muszą być oparte na zawiesinie zawierającej zawiesinę ścierną, aby fale ultradźwiękowe mogły je wibrować.

Wykończenie powierzchni obrabianych części

Wykończenia powierzchni są stosowane w celu poprawy zarówno wyglądu, jak i wydajności pracy obrabianych elementów. Zapobiegają one korozji poprzez ich pokrycie, zwiększają odporność na zużycie i twardość powierzchni. W tym zakresie lakiery pełnią nie tylko funkcję ochrony części, ale także poprawiają ich wygląd dla widocznych zastosowań.

• Po obróbce: wykończenie powierzchni przedmiotu obrabianego po obróbce jest impregnowane śladami narzędzia. Dlatego ten rodzaj wykończenia jest niedrogi w zastosowaniach, w których nie jest brany pod uwagę aspekt czysto wizualny. Zapewnia możliwość poślizgu dla niektórych części mechanicznych.
• Śrutowanie kulkami: te wykończenia wykorzystują szklane kulki do równomiernego śrutowania z dużą prędkością i uzyskania matowej lub satynowej powierzchni. Oznacza to, że oznaczenie odbicia powierzchni niweluje wygląd śladów obróbki, co jest wykonywane zarówno ze względów wizualnych, jak i bezpieczeństwa.
• Anodowane: anodowanie wykorzystuje proces nakładania cienkiej warstwy ceramicznej, która jest twarda i nieprzewodząca, na części aluminiowe. Metoda ta minimalizuje wżery, zużycie i korozję, a następnie element może być barwiony na dowolny kolor.
• Malowanie proszkowe: W procesie malowania proszkowego stosowany jest sypki, suchy proszek. Proszek ten jest zazwyczaj utwardzany w wysokiej temperaturze, tworząc powłokę. Takie wykończenie zapewnia znacznie lepszą grubość i odporność na ścieranie. Dzięki temu jest to idealna powierzchnia do użytku na zewnątrz lub w miejscach o dużym natężeniu ruchu.
• Powlekanie: proces powlekania polega na tworzeniu cienkiej warstwy innego metalu na powierzchni. Proces stopowania może zwiększyć odporność na korozję, twardość skały, atrakcyjność wizualną lub inne pożądane właściwości w zależności od użytego metalu.
• Polerowanie: proces ten polega na fizycznym lub chemicznym usunięciu wierzchniej warstwy materiału. To wykończenie jest idealne do zastosowań dekoracyjnych i części, w których tarcie jest niewielkie.

Tolerancje w obrabianych częściach

W celu prawidłowego dopasowania części konieczne jest zachowanie tolerancji obrabianych części. Określają one granice, w których wymiary części mogą się różnić. Jest to jeszcze gorsze w tak precyzyjnych sytuacjach, jak przemysł lotniczy i urządzenia medyczne.

Przykładem mogą być silniki odrzutowe, które wymagają części o minimalnych tolerancjach w celu zapewnienia wydajnej pracy i bezpieczeństwa. Jakiekolwiek odchylenie może spowodować awarię silnika. Pokazuje to, jak ważne są dokładne tolerancje pod względem niezawodności i wydajności.

Z drugiej strony, narzędzia ogrodowe mogą mieć szersze tolerancje, ponieważ nie są to zastosowania krytyczne. Zmniejszy to koszty produkcji, ale nadal zapewni ich funkcjonalność. Wybór tolerancji powinien opierać się na roli odgrywanej przez każdy komponent i konsekwencjach odchyleń wymiarowych.

Jak zlecić obróbkę części na zewnątrz？

Szukając dostawcy dla swoich potrzeb w zakresie obróbki skrawaniem, ważne jest, aby wziąć pod uwagę kilka czynników, które gwarantują jakość części. Rynek jest pełen fabryk obróbki skrawaniem, ale wybierając jedną z nich, należy przyjrzeć się ich doświadczeniu, technologii i osiągnięciom w produkcji wysokiej jakości komponentów. Podjęcie świadomej decyzji umożliwi osiągnięcie oczekiwanych rezultatów projektu.

• Certyfikaty: Podczas gdy certyfikaty ISO są dobrymi wskaźnikami firmy zajmującej się obróbką skrawaniem, nie są one całą historią tego, co firma może zrobić. Takie certyfikaty pomogłyby w wyborze skutecznych partnerów w zakresie obróbki skrawaniem.
• Poczta pantoflowa: Rozmowy z innymi firmami produkującymi sprzęt komputerowy, które korzystają z usług producentów części obrabianych, mogą dostarczyć cennych informacji na temat outsourcingu.
• Wymagaj informacji: Producentom należy zadawać wiele pytań, a jeśli ich odpowiedzi cię nie satysfakcjonują, zastanów się dwa razy, zanim się zaangażujesz.
• Zapytanie ofertowe (RfQ): Porównanie ofert różnych firm zajmujących się obróbką skrawaniem pozwala znaleźć najbardziej opłacalną spośród nich dla danego projektu.
• Odwiedzanie fabryk: Wizyty w zakładach producentów pozwalają zobaczyć, jak działają i jakiego sprzętu używają. W niektórych przypadkach pomocne będzie wynajęcie agenta do zorganizowania takich wizyt.

Organizując produkcję zewnętrznych części obrabianych maszynowo, należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych wskazówek.

• Przestrzeganie wytycznych DfM: Upewnij się, że projekty cyfrowe są możliwe do wyprodukowania, ściśle przestrzegając wytycznych dotyczących projektowania dla produkcji, aby nie było bardzo głębokich otworów lub cienkich ścianek, które mogą powodować trudności w procesie produkcyjnym.
• Używaj uniwersalnych standardów: Udostępniaj pełne rysunki techniczne wraz z plikami cyfrowymi, aby uniknąć dezorientacji. Zamiast tego użyj uniwersalnych standardów, które mogą prowadzić do nieporozumień.
• NDA: Podpisując umowę o zachowaniu poufności, wszystkie projekty pozostają poufne i nie są udostępniane nikomu innemu.
• Uwzględnij czas dostawy: Zwłaszcza jeśli pracujesz w napiętych terminach, weź pod uwagę dłuższy czas dostawy części zlecanych na zewnątrz
• Przygotowanie do płatności: W przypadku pierwszych zamówień producenci mogą wymagać płatności z góry, podczas gdy warunki kredytowe mogą być zapewnione w przypadku późniejszych projektów.