Ce este prelucrarea elvețiană?: Tip, aplicație și avantaje

Ce este prelucrarea elvețiană?

Mașinile de prelucrare elvețiene, denumite și mașini elvețiene sau strunguri automate elvețiene, sunt unice prin faptul că permit efectuarea simultană a operațiunilor de prelucrare. Acest lucru face posibil ca mai multe unelte să lucreze simultan la o lucrare, crescând astfel productivitatea fără a fi nevoie de configurații complexe. O astfel de eficiență este caracteristică strungurilor elvețiene, care surclasează strungurile convenționale în care materialul nu se mișcă.

Strungul elvețian se diferențiază prin utilizarea mecanismului de alimentare pe axa Z, care deplasează bara de material printr-un mandrină automat. În schimb, centrele de strunjire CNC au mandrine care doar se rotesc, limitând astfel mișcările de producție. Acestea sporesc precizia prelucrării, făcând în același timp posibile operații dificile pe mai multe zone.

De la originile sale elvețiene de la sfârșitul secolului al XIX-lea, destinate fabricării de ceasuri precise, prelucrarea mecanică a ajuns foarte departe. Tehnica a fost inițial dezvoltată pentru a răspunde cerințelor exigente în fabricarea componentelor de ceasuri, cu accent pe precizie și rentabilitate; cu toate acestea, ea a fost adaptată și rafinată de-a lungul timpului pentru a răspunde diverselor aplicații din diferite industrii de înaltă precizie.

Mașinile elvețiene moderne cu comandă numerică se află la apogeul acestei evoluții prin combinarea preciziei tradiționale cu sistemele de control digital. Prin alegerea „prelucrării CNC elvețiene”, operatorii profită de capacități îmbunătățite în ceea ce privește complexitatea și precizia de neegalat atunci când produc astfel de piese, ceea ce demonstrează în ce măsură integrarea acestor două tehnologii a afectat prelucrarea elvețiană.

Cum funcționează mașinile elvețiene?

O mașină elvețiană ar aplica un alimentator de bare care alimentează materialul în mod sistematic și asigură buna desfășurare a operațiunilor. Acest lucru reduce la minimum implicarea umană și, în același timp, crește eficiența producției, făcând astfel totul sistematic și mai rațional.

Butucul din această mașină este esențial deoarece fixează și rotește piesa de prelucrat. Acționat de motorul axului principal, acesta poate controla cu precizie mișcarea de rotație, ceea ce este esențial pentru rezultate excelente de prelucrare. Suporturile de scule din jurul piesei de prelucrat adaugă o mișcare multidirecțională pentru a spori capacitatea complexă de tăiere a acestei mașini.

Mașinile de strunjit elvețiene sunt extrem de precise. Acest lucru se datorează în principal unei bucșe de ghidare care menține piesa de prelucrat solidă în apropierea uneltelor de tăiere. Prin reducerea deviației și a vibrațiilor, devin posibile procese de strunjire, frezare sau găurire de precizie.

În cele din urmă, majoritatea mașinilor elvețiene moderne sunt controlate prin CNC, ceea ce îmbunătățește programarea detaliată a mișcării și vitezei ca niciodată înainte. Astfel de utilaje au finețe în efectuarea operațiilor de separare, prin urmare fiecare piesă prelucrată va fi perfectă, conform specificațiilor sale.

Aplicații specifice industriei de prelucrare elvețiană

Industria medicală

De exemplu, prelucrarea elvețiană în industria medicală este foarte importantă datorită capacității sale de a produce piese extrem de precise și mici care sunt necesare pentru diverse instrumente medicale. Materialele din care sunt prelucrate șuruburile osoase din titan au o conductivitate termică scăzută, având astfel un raport de aspect ridicat. Acestea sunt fabricate cu ajutorul mașinilor elvețiene, care pot depăși aceste obstacole și pot produce șuruburi cu toleranțe foarte strânse pentru a garanta bunăstarea și confortul pacienților. În mod similar, titanul este utilizat și la fabricarea de instrumente chirurgicale, implanturi ortopedice, inserții dentare și catetere.

Industria aerospațială

Nevoia de precizie și fiabilitate a pieselor necesită prelucrarea elvețiană în industria aerospațială. Unele exemple de componente fabricate cu ajutorul mașinilor elvețiene includ elemente de fixare pentru avioane, fitinguri hidraulice și carcase pentru senzori. Aplicarea acestei tehnologii asigură respectarea strictă a standardelor de fabricație datorită capacității sale de a lucra cu materiale ușoare, alături de limite de toleranță rigide. În plus, această metodă poate fi utilizată la fabricarea unor sisteme complexe precum cele întâlnite la motoarele navelor spațiale, la comenzile cockpitului etc.

Industria electronică

Cererea de componente electronice mai mici, dar foarte precise, continuă să crească în sectorul electronic. Diferite componente electronice, cum ar fi pini de conectori, prize, sonde de contact și altele, sunt produse prin tehnologia de prelucrare elvețiană. Aceasta asigură faptul că aceste elemente îndeplinesc standardele de precizie și calitate necesare pentru electronicele de consum sau dispozitivele semiconductoare chiar înainte ca acestea să intre în liniile de producție. Precizia este vitală pentru menținerea funcționalității și durabilității produselor electronice.

Industria auto

În industria automobilelor, prelucrarea elvețiană este foarte des utilizată, în special atunci când trebuie să se obțină precizie și durabilitate. Piese precum bucșe, arbori, componente de injecție a combustibilului, unități ale sistemului de frânare sunt fabricate cu ajutorul mașinilor elvețiene. Producătorii de automobile se bazează pe procese sofisticate în mai multe etape, cum ar fi prelucrarea elvețiană, pentru a fabrica piese superioare pentru vehicule, capabile să îmbunătățească performanța generală, precum și standardele de siguranță.

Industria de apărare

În mod cert, nu există nicio îndoială că geometriile complexe și toleranțele foarte scăzute necesită o anumită formă de prelucrabilitate elvețiană în industria de apărare. Elicopterele, rachetele, navele și piesele tancurilor trebuie să aibă niveluri foarte ridicate de precizie și consecvență, pe care le poate oferi mașinăria elvețiană. Se asigură că percutorii, bolțurile și declanșatoarele sunt fabricate în conformitate cu specificațiile care sporesc performanța și siguranța în hardware-ul militar.

Instrumente muzicale

Prelucrarea elvețiană este extrem de utilă pentru crearea componentelor delicate și precise utilizate la instrumentele muzicale. De exemplu, piesele mici și complicate ale instrumentelor de suflat din lemn sau alamă sau ale chitarelor, numite acordeoane/cozi și tobe, numite tije/tensionatoare, sunt realizate prin intermediul mașinilor elvețiene. Acest lucru asigură uniformitatea construcției și calitatea sunetului de fiecare dată când se utilizează oricare dintre aceste instrumente furnizate de tehnicile elvețiene de prelucrare.

Considerații importante pentru utilizarea prelucrării CNC elvețiene

Aveți probleme cu prețurile ridicate și cu timpii de prelucrare prelungiți? Desenele nepotrivite și colțurile ascuțite reprezintă erorile comune care pot obstrucționa prelucrarea CNC elvețiană. Urmați aceste principii cheie pentru a îmbunătăți eficiența și calitatea produselor.

Desene tehnice detaliate

Desenele tehnice trebuie să includă toate dimensiunile, toleranțele, materialele și finisajele necesare, pentru a indica operatorilor cum să producă piese perfecte. Prin urmare, specificațiile clare ajută la producerea componentelor necesare în primă instanță.

Utilizarea dimensiunii standard a găurii

Utilizarea dimensiunilor universale standard ale găurilor este mai ușor și mai ieftin de prelucrat în comparație cu alte dimensiuni. Utilizarea unui diametru de 5 mm care este utilizat pe scară largă nu necesită unelte suplimentare, sporind astfel eficiența și reducând costurile.

Proiectarea cu colțuri rotunjite

Utilizarea unei muchii de minimum 3 mm în razele interioare ale pieselor poate îmbunătăți operația de prelucrare prin reducerea la minimum a uzurii sculei și eliminarea unor probleme cum ar fi zgâlțâitul și, prin urmare, creșterea duratei de viață a sculelor de prelucrare.

Specificația toleranței optime

Se recomandă utilizarea toleranțelor stricte numai acolo unde acestea sunt necesare, pentru a controla cheltuielile de producție. Deși sunt necesare în aplicații precum cea aerospațială, toleranțele mai stricte în aplicații care nu necesită niveluri atât de stricte de precizie nu fac decât să crească costurile de producție.

Strategia privind grosimea peretelui

Se exclud pereții excesiv de subțiri, și anume cei care au o grosime mai mică de 0. În cazul metalelor, această grosime este de aproximativ 5 mm și este esențială pentru evitarea unor situații precum zgâlțâitul și deformarea în timpul procesului de prelucrare. În cazul materialelor plastice, grosimea peretelui trebuie să fie corectă pentru a permite structurii să reziste presiunii exercitate asupra sa în timpul producției și, în același timp, pentru a permite crearea unei suprafețe netede pe plastic.

Considerații privind geometria sculei

Constrângerile care decurg din geometria uneltelor de prelucrare utilizate trebuie luate în considerare în proiectare, în special atunci când formele fine și complicate, cum ar fi adânciturile și profilurile, au fost încorporate în proiectare, iar acestea trebuie să poată fi realizate fără a fi nevoie să se recurgă la multe finisaje manuale.

Configurarea eficientă a mașinii

Acesta arată, de asemenea, cum pot fi planificate orientările și traseele sculelor pentru a îmbunătăți productivitatea prelucrării prin reducerea timpului de pregătire cu până la 20%, reducând astfel costurile cu forța de muncă și crescând randamentul în producție.

Selectarea inteligentă a materialelor

Selectarea materialelor pentru prelucrare este foarte importantă în funcție de funcția piesei și de mediul în care urmează să fie utilizată. De exemplu, alegerea utilizării titanului datorită rezistenței sale și densității reduse este vitală atunci când vine vorba de aplicații aerospațiale pentru îmbunătățirea performanțelor.

Proiectare pentru funcționalitate îmbunătățită

Este posibil să se proiecteze piese astfel încât acestea să fie funcționale și ușor de prelucrat, adică se poate elimina nevoia de unelte speciale pentru a contribui la reducerea timpului necesar proceselor de fabricație.

Luarea în considerare a timpului de prelucrare

Prin simplificarea geometriei pieselor se poate reduce foarte mult timpul de prelucrare a pieselor. Reducerea complexității proiectării duce la reducerea timpului de ciclu cu până la 30% și, în consecință, a costului de producție.

Avantajele mașinilor elvețiene

Aveți probleme cu ineficiența și inconsecvența în procesul de tăiere? Nu puteți avansa din cauza finisajelor slabe, a termenelor de execuție mai lungi și a multor setări. Faceți din linia dvs. de producție un lider în această industrie având mașini elvețiene cu precizie, viteze mai mari și manevrare versatilă a materialelor.

• Puține setări și operațiuni: Mașinile-unelte elvețiene sunt concepute pentru a manipula piese complexe care dispun de funcții de frezare și strunjire într-o singură setare. Ca urmare, nu este nevoie de setări multiple ale mașinii, prin urmare economisirea timpului, precum și minimizarea erorilor.
• Mai bună calitate a finisajelor de suprafață: Precizia mașinilor elvețiene permite finisaje extrem de netede pe suprafețe. Acest lucru este deosebit de important atunci când sunt necesare detalii fine sau estetică în proiectarea pieselor.
• Viteze mai mari de prelucrare și termene de execuție mai scurte: Prin funcționarea lor de mare viteză, mașinile elvețiene pot efectua mai multe sarcini în același timp. Prin aceasta, ele reduc timpul de producție, rezultând o perioadă de așteptare mai scurtă, prin urmare, respectarea termenelor limită strânse devine mai ușoară ca niciodată.
• Mai puțin chatter și deviere: Piesa de prelucrat este susținută lângă unealta de tăiere în timpul operațiunilor de prelucrare, ceea ce face ca chatter-ul și devierea să fie mai puțin frecvente pe mașinile elvețiene. Astfel de atribute sunt importante la prelucrarea componentelor lungi și subțiri care tind să vibreze.
• Toleranțe înguste: Mașinile elvețiene pot produce toleranțe foarte strânse, garantând respectarea specificațiilor exacte pentru fiecare componentă. Acest nivel ridicat de precizie este deosebit de important pentru industrii precum cea aerospațială și medicală, unde chiar și abateri mici pot fi inacceptabile.
• Diferite tipuri de materiale: Mașinile Swiss au capacitatea de a manipula o gamă largă de materiale, cum ar fi metale, materiale plastice, compozite etc. Prin urmare, acestea sunt potrivite pentru numeroase aplicații în diverse industrii datorită acestei flexibilități.
• High Precision & Repeatability: Apreciat deoarece face posibile rezultate repetabile prin care sunt produse tăieturi clare fără a se realiza multe defecte. Lucru care apare atunci când menținerea calității pe cantități mari de produse pe liniile de producție se poate realiza doar prin astfel de procese.
• Eficiență cu axe multiple plus automatizare: Acestea posedă axe multiple, astfel încât mai multe procese pot fi întreprinse simultan de mașinile elvețiene. În plus, nivelurile ridicate de automatizare permit o implicare manuală minimă în procesul de producție, făcându-l astfel mai eficient și mai productiv.

Limitări ale prelucrării elvețiene

• Diametrul barelor care urmează să fie utilizate pe mașinile elvețiene este de obicei limitat între 2 mm și 38 mm, ceea ce face necesar un diametru constant.
• Unelte costisitoare: Sculele pentru mașinile elvețiene sunt specializate prin natura lor; prin urmare, sunt scumpe și au restricții de dimensiune și limitări geometrice.
• Mai puțină disipare a căldurii: În timpul operațiunilor de lungă durată, uleiul utilizat ca lubrifiant disipează căldura mai puțin eficient în comparație cu apa, creând astfel probleme.
• Timp mai mare pentru configurare: Timpii de configurare sunt mai lungi din cauza uneltelor multiple și a cerințelor de programare pentru mașinile elvețiene.
• Limitări de dimensiune: Diametrul și lungimea pieselor mai mari nu încap în mașinile elvețiene
• Costuri CAPEX ridicate: În general, mașinile elvețiene sunt mai costisitoare decât echipamentele de prelucrare de bază.
• Operare în funcție de abilități: Pentru operarea și programarea mașinilor elvețiene sunt necesare niveluri mai ridicate de calificare.

Comparație între prelucrarea elvețiană și prelucrarea CNC

Precizie și productivitate

Prelucrare elvețiană

Această tehnică de prelucrare este considerată foarte complexă și eficientă, deoarece poate efectua o serie de sarcini într-un singur eveniment datorită capului său glisant cu bucșă de ghidare, ceea ce duce la o precizie și productivitate ridicate.

Prelucrare tradițională

Aceasta produce piese care nu sunt la fel de precise ca cele ale celorlalte tehnici, deoarece operatorii trebuie să efectueze operațiile în succesiune, ceea ce duce la timpi de ciclu mai lungi.

Calitatea produselor

Prelucrare elvețiană

Această tehnică are urme minime de scule sau bavuri de margine și utilizează agenți de răcire pe bază de ulei pentru a reduce frecarea și acumularea de căldură, eliminând astfel procesele secundare de finisare inutile.

Prelucrare tradițională

Precizia acestui tip depinde adesea de activitatea de postproducție, ceea ce înseamnă că piesele trebuie să fie supuse mai multor proceduri înainte de a putea fi considerate produse finite.

Compararea costurilor

Prelucrare elvețiană

Cu toate acestea, în timp ce costul pe unitate poate fi mai mare decât cel al prelucrării tradiționale pentru cantități mici, strunjirea elvețiană este costisitoare la început, dar devine foarte economică pentru volume mari datorită timpului redus al ciclului din configurațiile multioperaționale simultane.

Prelucrare tradițională

De exemplu, în timp ce prelucrarea tradițională poate părea ieftină pentru serii scurte datorită costurilor reduse de instalare, aceasta este relativ neeconomică pentru serii mari, deoarece sunt implicați timpi de ciclu lungi.

Aplicații ale metodelor de prelucrare

Prelucrare elvețiană

Aceste industrii necesită metode de fabricație care pot produce microdispozitive, cum ar fi microlasoarele, ceea ce face ca tehnologia elvețiană de prelucrare să fie ideală.

Prelucrare tradițională

Printre acestea se numără producătorii de automobile care realizează diferite părți ale caroseriei, cum ar fi blocurile motorului, precum și constructorii de locuințe care construiesc pereți sau acoperișuri folosind plăci de oțel sau, respectiv, lemn.

Diferențe operaționale

Prelucrare elvețiană

În plus, utilizarea suportului cu bucșă glisantă permite utilizarea mai multor freze în interiorul mașinii și alimentarea automată a barelor, toate acestea contribuind la reducerea deformării în timpul producției, ceea ce duce la producerea unor componente complexe extrem de precise cu o deformare minimă posibilă utilizând procesul de strunjire elvețian.

Prelucrare CNC tradițională

Pe de altă parte, uneltele sale de tăiere sunt staționare, în timp ce piesa de prelucrat este mișcată de mașina în sine, ceea ce duce la creșterea duratei ciclului pentru piese, care poate provoca deformări, dar care ar putea fi redusă printr-o programare atentă și prin alimentarea manuală a materialelor.

Diferențe specifice evidențiate

Aspect	Prelucrare elvețiană	Prelucrare CNC tradițională
Mișcarea capului	Cap mobil pentru un control mai bun.	Capul fix limitează precizia.
Procesul de prelucrare	Prelucrarea segmentată îmbunătățește precizia.	Operațiunile secvențiale măresc durata ciclului.
Tip lichid de răcire	Folosește ulei pentru o lubrifiere mai bună.	Folosește agenți de răcire pe bază de apă.
Post-procesare	Este necesară o finisare secundară minimă.	Adesea necesită finisare suplimentară.
Costuri	Economic pentru producții mari.	Mai puțin economic pentru tiraje mari.