Czym jest obróbka szwajcarska? Rodzaj, zastosowanie i zalety

Czym jest obróbka szwajcarska?

Obróbka szwajcarska, zwana również szwajcarskimi maszynami lub szwajcarskimi automatami tokarskimi, jest wyjątkowa, ponieważ umożliwia jednoczesne wykonywanie operacji obróbki. Umożliwia to jednoczesną pracę więcej niż jednego narzędzia, zwiększając tym samym produktywność bez konieczności stosowania skomplikowanych ustawień. Taka wydajność jest charakterystyczna dla tokarek szwajcarskich i przewyższa tokarki konwencjonalne, w których materiał się nie porusza.

Szwajcarska tokarka wyróżnia się zastosowaniem mechanizmu posuwu w osi Z, który przesuwa pręt przez zautomatyzowany uchwyt. W przeciwieństwie do nich, centra tokarskie CNC posiadają uchwyty, które jedynie się obracają, ograniczając tym samym ruchy produkcyjne. Zwiększają one precyzję obróbki, jednocześnie umożliwiając trudne operacje wielostrefowe.

Wywodząca się ze Szwajcarii pod koniec XIX wieku, przeznaczona do produkcji precyzyjnych zegarków, obróbka skrawaniem przeszła naprawdę długą drogę. Technika ta została początkowo opracowana w celu spełnienia wysokich wymagań w produkcji komponentów zegarków, z naciskiem na precyzję i efektywność kosztową; jednak z czasem została dostosowana i udoskonalona, aby sprostać różnym zastosowaniom w różnych branżach wymagających wysokiej precyzji.

Współczesne szwajcarskie maszyny CNC są szczytem tego postępu, łącząc tradycyjną precyzję z cyfrowymi systemami sterowania. Wybierając „szwajcarską obróbkę CNC”, operatorzy korzystają z ulepszonych możliwości w zakresie złożoności i niezrównanej dokładności podczas produkcji takich części, co jest dobrym dowodem na to, jak bardzo integracja tych dwóch technologii wpłynęła na szwajcarską obróbkę.

Jak działają szwajcarskie maszyny?

W szwajcarskiej maszynie zastosowano podajnik prętów, który systematycznie podaje materiał i zapewnia płynną pracę. Zmniejsza to zaangażowanie człowieka do minimum, jednocześnie zwiększając wydajność produkcji, dzięki czemu wszystko jest systematyczne i bardziej usprawnione.

Wrzeciennik w tej maszynie jest kluczowy, ponieważ zabezpiecza i obraca obrabiany przedmiot. Napędzany przez główny napęd wrzeciona, może dokładnie kontrolować ruch obrotowy, co ma kluczowe znaczenie dla uzyskania doskonałych wyników obróbki. Uchwyty narzędziowe dookoła obrabianego przedmiotu dodają wielokierunkowy ruch, aby zwiększyć złożoną zdolność skrawania tej maszyny.

Szwajcarskie tokarki są bardzo precyzyjne. Dzieje się tak głównie dzięki tulei prowadzącej, która utrzymuje obrabiany przedmiot blisko narzędzi skrawających. Dzięki zmniejszeniu ugięcia i drgań możliwe jest precyzyjne toczenie, frezowanie lub wiercenie.

Wreszcie, większość nowoczesnych szwajcarskich maszyn jest sterowana CNC, co umożliwia szczegółowe programowanie ruchu i prędkości, jak nigdy dotąd. Takie maszyny mają finezję podczas wykonywania rozbioru, dzięki czemu każda wykonana obrobiona część będzie idealna zgodnie ze specyfikacją.

Przemysłowe zastosowania szwajcarskiej obróbki skrawaniem

Przemysł medyczny

Na przykład, szwajcarska obróbka skrawaniem w przemyśle medycznym jest bardzo ważna ze względu na jej zdolność do wytwarzania bardzo dokładnych i małych części, które są potrzebne do różnych instrumentów medycznych. Materiały, z których wykonywane są tytanowe śruby kostne, mają niską przewodność cieplną, a tym samym wysoki współczynnik kształtu. Są one wytwarzane przy użyciu szwajcarskich maszyn, które mogą pokonać te przeszkody i produkować śruby o bardzo wąskich tolerancjach, aby zagwarantować pacjentom dobre samopoczucie i komfort. Jest on również wykorzystywany do produkcji narzędzi chirurgicznych, implantów ortopedycznych, wkładek dentystycznych i cewników.

Przemysł lotniczy

Potrzeba precyzji i niezawodności części wymaga szwajcarskiej obróbki skrawaniem w przemyśle lotniczym. Niektóre przykłady komponentów produkowanych przy użyciu szwajcarskich maszyn obejmują elementy złączne samolotów, złącza hydrauliczne i obudowy czujników. Zastosowanie tej technologii zapewnia ścisłe przestrzeganie standardów produkcyjnych ze względu na jej zdolność do pracy z lekkimi materiałami przy sztywnych granicach tolerancji. Dodatkowo, metoda ta może być wykorzystywana do tworzenia złożonych systemów, takich jak silniki statków kosmicznych, elementy sterujące w kokpicie itp.

Przemysł elektroniczny

Zapotrzebowanie na mniejsze, ale bardzo dokładne komponenty elektroniczne stale rośnie w sektorze elektronicznym. Różne komponenty elektroniczne, takie jak m.in. wtyki, gniazda, sondy stykowe, są produkowane przy użyciu szwajcarskiej technologii obróbki skrawaniem. Zapewnia ona, że elementy te spełniają standardy precyzji i jakości wymagane dla elektroniki użytkowej lub urządzeń półprzewodnikowych jeszcze zanim trafią na linie produkcyjne. Precyzja ma kluczowe znaczenie dla zachowania funkcjonalności i trwałości produktów elektronicznych.

Przemysł motoryzacyjny

W przemyśle motoryzacyjnym szwajcarska obróbka skrawaniem jest często wykorzystywana, zwłaszcza tam, gdzie konieczne jest osiągnięcie dokładności i trwałości. Takie części jak tuleje, wały, komponenty wtrysku paliwa, jednostki układu hamulcowego są wytwarzane za pomocą szwajcarskich maszyn. Producenci motoryzacyjni polegają na zaawansowanych wieloetapowych procesach, takich jak szwajcarska obróbka skrawaniem, w celu wytwarzania doskonałych części samochodowych, które są w stanie poprawić ogólne osiągi, a także standardy bezpieczeństwa.

Przemysł obronny

Zdecydowanie nie ma wątpliwości, że złożone geometrie i bardzo niskie tolerancje wymagają pewnej formy szwajcarskiej obróbki w przemyśle obronnym. Śmigłowce, pociski rakietowe, statki i części czołgów muszą mieć bardzo wysoki poziom precyzji i spójności, co może zapewnić szwajcarska maszyna. Zapewnia to, że iglice, śruby i spusty są produkowane zgodnie ze specyfikacjami zwiększającymi wydajność i bezpieczeństwo sprzętu wojskowego.

Instrumenty muzyczne

Szwajcarska obróbka skrawaniem jest niezwykle przydatna do tworzenia delikatnych i precyzyjnych komponentów wykorzystywanych w instrumentach muzycznych. Na przykład, takie elementy jak małe, skomplikowane części instrumentów dętych drewnianych lub blaszanych, gitar zwane tunerami/końcówkami i bębnów znane jako pręty/napinacze są wytwarzane za pomocą szwajcarskich maszyn. Zapewnia to jednolitość konstrukcji i jakość dźwięku za każdym razem, gdy używa się któregokolwiek z tych narzędzi, co zapewniają szwajcarskie techniki obróbki skrawaniem.

Ważne kwestie dotyczące korzystania ze szwajcarskiej obróbki CNC

Masz problemy z wysokimi cenami i wydłużonym czasem obróbki? Nieodpowiednie rysunki i ostre narożniki to typowe błędy, które mogą utrudniać szwajcarską obróbkę CNC. Postępuj zgodnie z tymi kluczowymi zasadami, aby poprawić wydajność i jakość produktów.

Szczegółowe rysunki techniczne

Rysunki inżynieryjne muszą zawierać wszystkie wymagane wymiary, tolerancje, materiał i wykończenie, aby kierować operatorami, jak produkować idealne części. W związku z tym jasne specyfikacje pomagają w produkcji wymaganych komponentów w pierwszej kolejności.

Użycie standardowego rozmiaru otworu

Zastosowanie powszechnie standardowych rozmiarów otworów jest łatwiejsze i tańsze w obróbce w porównaniu z innymi rozmiarami. Zastosowanie powszechnie stosowanej średnicy 5 mm nie wymaga dodatkowych narzędzi, co zwiększa wydajność i obniża koszty.

Projektowanie z zaokrąglonymi narożnikami

Zastosowanie co najmniej 3 mm zaokrąglenia na wewnętrznych promieniach części może usprawnić operację obróbki poprzez zminimalizowanie zużycia narzędzia i wyeliminowanie problemów, takich jak drgania, a tym samym zwiększenie żywotności narzędzi obróbczych.

Optymalna specyfikacja tolerancji

Zaleca się stosowanie ścisłych tolerancji tylko tam, gdzie jest to konieczne, aby kontrolować koszty produkcji. Chociaż jest to wymagane w zastosowaniach takich jak lotnictwo i kosmonautyka, zawężone tolerancje w zastosowaniach, które nie wymagają tak rygorystycznych poziomów dokładności, tylko zwiększają koszty produkcji.

Strategia grubości ścianki

Wykluczając ścianki, które są zbyt cienkie, a mianowicie te, które są mniejsze niż 0. W metalach jest to około 5 mm i ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia takich sytuacji, jak drgania i odkształcenia podczas procesu obróbki. W przypadku tworzyw sztucznych grubość ścianki powinna być prawidłowa, aby struktura mogła wytrzymać nacisk wywierany na nią podczas produkcji, jednocześnie umożliwiając utworzenie gładkiej powierzchni na tworzywie sztucznym.

Uwagi dotyczące geometrii narzędzia

Ograniczenia wynikające z geometrii zastosowanych narzędzi obróbczych muszą być uwzględnione w projekcie, zwłaszcza gdy w projekcie uwzględniono drobne i skomplikowane kształty, takie jak głębokie wgłębienia i profile, które muszą być osiągalne bez konieczności uciekania się do ręcznej obróbki wykańczającej.

Wydajna konfiguracja maszyny

Pokazuje również, w jaki sposób można zaplanować orientacje i ścieżki narzędzi w celu poprawy wydajności obróbki poprzez skrócenie czasu konfiguracji nawet o 20%, a tym samym obniżenie kosztów pracy i zwiększenie wydajności produkcji.

Inteligentny dobór materiałów

Wybór materiałów do obróbki skrawaniem jest bardzo ważny w zależności od funkcji części i środowiska, w którym ma być używana. Na przykład, wybór tytanu ze względu na jego wytrzymałość i niską gęstość jest kluczowy, jeśli chodzi o zastosowanie w przemyśle lotniczym w celu zwiększenia wydajności.

Projektowanie pod kątem zwiększonej funkcjonalności

Możliwe jest zaprojektowanie części w taki sposób, aby były funkcjonalne i łatwe w obróbce, co oznacza, że można wyeliminować potrzebę stosowania specjalnych narzędzi, aby skrócić czas potrzebny na procesy produkcyjne.

Uwzględnienie czasu obróbki

Upraszczając geometrię części, można znacznie skrócić czas jej obróbki. Zmniejszenie złożoności projektu prowadzi do skrócenia czasu cyklu nawet o 30%, a w konsekwencji do obniżenia kosztów produkcji.

Zalety szwajcarskich maszyn

Masz problemy z nieefektywnością i niespójnościami w procesie cięcia? Nie możesz iść naprzód z powodu słabych wykończeń, dłuższych czasów realizacji i wielu ustawień. Spraw, aby Twoja linia produkcyjna stała się liderem w tej branży dzięki maszynom szwajcarskim zapewniającym precyzję, większą prędkość i wszechstronną obsługę materiałów.

• Kilka ustawień i operacji: Szwajcarskie obrabiarki są zaprojektowane do obsługi złożonych części, które posiadają zarówno funkcje frezowania, jak i toczenia w jednym ustawieniu. W rezultacie nie ma potrzeby wielokrotnego ustawiania maszyny, co pozwala zaoszczędzić czas i zminimalizować liczbę błędów.
• Lepsza jakość wykończenia powierzchni: Precyzja szwajcarskich maszyn pozwala na niezwykle gładkie wykończenie powierzchni. Jest to szczególnie istotne, gdy w projektach części wymagane są drobne szczegóły lub estetyka.
• FSzybsza obróbka i krótsze terminy realizacji: Dzięki wysokiej prędkości działania, szwajcarskie maszyny mogą wykonywać kilka zadań jednocześnie. W ten sposób skracają czas produkcji, co skutkuje krótszym okresem oczekiwania, dzięki czemu dotrzymywanie napiętych terminów staje się łatwiejsze niż kiedykolwiek wcześniej.
• Mniej drgań i ugięć: Przedmiot obrabiany jest podparty obok narzędzia tnącego podczas operacji obróbki, dzięki czemu drgania i ugięcia są mniej powszechne na maszynach szwajcarskich. Takie atrybuty są ważne podczas obróbki smukłych, długich elementów, które mają tendencję do wibracji.
• Niskie tolerancje: Szwajcarskie maszyny mogą wytwarzać bardzo wąskie tolerancje gwarantujące przestrzeganie dokładnych specyfikacji dla każdego komponentu. Ten wysoki poziom dokładności jest szczególnie ważny w branżach takich jak lotnictwo i medycyna, gdzie nawet niewielkie odchylenia mogą być niedopuszczalne.
• Różne rodzaje materiałów: Szwajcarskie maszyny mają możliwość obróbki szerokiej gamy materiałów, takich jak metale, tworzywa sztuczne, kompozyty itp. Dlatego też nadają się do wielu zastosowań w różnych branżach ze względu na tę elastyczność.
• Wysoka precyzja i powtarzalność: Ceniona, ponieważ umożliwia powtarzalne wyniki, dzięki którym powstają wyraźne cięcia bez wielu defektów. Coś, co pojawia się, gdy utrzymanie jakości przy dużych ilościach produktów na liniach produkcyjnych można osiągnąć tylko dzięki takim procesom.
• Wydajność dzięki wielu osiom i automatyzacji: Posiadają wiele osi, dzięki czemu szwajcarskie maszyny mogą wykonywać wiele procesów jednocześnie. Co więcej, wysoki poziom automatyzacji umożliwia minimalne ręczne zaangażowanie w proces produkcji, czyniąc go bardziej wydajnym i produktywnym.

Ograniczenia obróbki szwajcarskiej

• Średnica prętów używanych w maszynach szwajcarskich jest zwykle ograniczona od 2 mm do 38 mm, co sprawia, że konieczna jest stała średnica.
• Kosztowne oprzyrządowanie: Oprzyrządowanie do maszyn szwajcarskich ma charakter specjalistyczny, dlatego jest drogie i ma ograniczenia wielkościowe i geometryczne.
• Mniejsze rozpraszanie ciepła: Podczas długich operacji olej stosowany jako środek smarny rozprasza ciepło mniej efektywnie niż woda, co powoduje problemy.
• Wydłużony czas ustawiania: Czasy ustawiania są dłuższe ze względu na wiele narzędzi i wymagania programowe dla maszyn szwajcarskich.
• Ograniczenia rozmiaru: Średnice i długości większych części nie mieszczą się w szwajcarskich maszynach
• Wysokie koszty inwestycyjne: Ogólnie rzecz biorąc, szwajcarskie maszyny są droższe niż podstawowy sprzęt do obróbki skrawaniem.
• Obsługa zależna od umiejętności: Do obsługi i programowania maszyn szwajcarskich wymagany jest wyższy poziom umiejętności.

Porównanie między obróbką szwajcarską a obróbką CNC

Precyzja i wydajność

Szwajcarska obróbka skrawaniem

Ta technika obróbki skrawaniem jest uważana za bardzo skomplikowaną i wydajną, ponieważ może wykonywać wiele zadań za jednym razem dzięki przesuwnemu wrzeciennikowi z tuleją prowadzącą, co prowadzi do wysokiej precyzji i produktywności.

Obróbka tradycyjna

Produkuje części, które nie są tak precyzyjne, jak w przypadku innych technik, ponieważ operatorzy muszą wykonywać operacje w sekwencji, co skutkuje dłuższym czasem cyklu.

Jakość produktów

Szwajcarska obróbka skrawaniem

Technika ta ma minimalne ślady narzędzi lub zadziory na krawędziach i wykorzystuje chłodziwa na bazie oleju w celu zmniejszenia tarcia i gromadzenia się ciepła, eliminując w ten sposób niepotrzebne wtórne procesy wykańczania.

Obróbka tradycyjna

Dokładność tego typu często zależy od prac poprodukcyjnych, co oznacza, że części muszą zostać poddane większej liczbie procedur, zanim zostaną uznane za gotowe produkty.

Porównanie kosztów

Szwajcarska obróbka skrawaniem

Jednakże, podczas gdy koszt jednostkowy może być wyższy niż w przypadku tradycyjnej obróbki skrawaniem w przypadku małych ilości, toczenie szwajcarskie jest kosztowne na początku, ale staje się bardzo ekonomiczne w przypadku dużych ilości ze względu na skrócony czas cyklu dzięki jednoczesnej konfiguracji wielu operacji.

Obróbka tradycyjna

Na przykład, podczas gdy tradycyjna obróbka skrawaniem może wydawać się tania w przypadku krótkich serii ze względu na niskie koszty konfiguracji, jest ona stosunkowo nieekonomiczna w przypadku dużych serii, ponieważ wiąże się z długimi czasami cyklu.

Zastosowania metod obróbki skrawaniem

Szwajcarska obróbka skrawaniem

Branże te wymagają metod produkcji, które mogą wytwarzać mikrourządzenia, takie jak mikrolasery, dzięki czemu szwajcarska technologia obróbki jest idealna.

Obróbka tradycyjna

Należą do nich producenci samochodów wytwarzający różne części nadwozia, takie jak bloki silnika, a także konstruktorzy budynków mieszkalnych budujący ściany lub dachy przy użyciu odpowiednio płyt stalowych lub drewna.

Różnice operacyjne

Szwajcarska obróbka skrawaniem

Ponadto, zastosowanie podparcia tulei ślizgowej pozwala na zastosowanie kilku frezów wewnątrz maszyny, a automatyczne podawanie pręta przyczynia się do zmniejszenia ugięcia podczas produkcji, co prowadzi do produkcji bardzo dokładnych złożonych komponentów przy minimalnym ugięciu możliwym przy użyciu szwajcarskiego procesu toczenia.

Tradycyjna obróbka CNC

Z drugiej strony, narzędzia tnące są nieruchome, podczas gdy przedmiot obrabiany jest poruszany przez samą maszynę, co prowadzi do wydłużenia czasu cyklu dla części, które mogą powodować ugięcie, ale można je zmniejszyć poprzez staranne programowanie i ręczne podawanie materiałów.

Podkreślone różnice

Aspekt	Szwajcarska obróbka skrawaniem	Tradycyjna obróbka CNC
Ruch główki	Ruchomy podgłówek dla lepszej kontroli.	Stały wrzeciennik ogranicza precyzję.
Proces obróbki	Obróbka segmentowa zwiększa precyzję.	Operacje sekwencyjne wydłużają czas cyklu.
Typ chłodziwa	Wykorzystuje olej dla lepszego smarowania.	Wykorzystuje chłodziwa na bazie wody.
Przetwarzanie końcowe	Wymagane minimalne dodatkowe wykończenie.	Często wymaga dodatkowego wykończenia.
Koszt	Ekonomiczny dla dużych serii produkcyjnych.	Mniej ekonomiczne w przypadku dużych serii.