Čo je švajčiarske obrábanie?: Čo je to švajčiarske obrábanie?

Čo je švajčiarske obrábanie?

Švajčiarske obrábacie stroje, označované aj ako švajčiarske stroje alebo švajčiarske sústružnícke automaty, sú jedinečné tým, že umožňujú vykonávať obrábacie operácie súčasne. To umožňuje, aby na jednej úlohe pracovalo súčasne viac ako jeden nástroj, čím sa zvyšuje produktivita bez potreby zložitého nastavovania. Takáto efektivita je charakteristická pre švajčiarske sústruhy a prekonáva tak konvenčné sústruhy, pri ktorých sa materiál nepohybuje.

Švajčiarsky sústruh sa odlišuje použitím mechanizmu posuvu v osi Z, ktorý posúva tyčový materiál cez automatické skľučovadlo. Naopak, CNC sústružnícke centrá majú skľučovadlá, ktoré sa iba otáčajú, čím sa obmedzujú výrobné pohyby. Zvyšujú presnosť obrábania a zároveň umožňujú náročné viaczónové operácie.

Od Švajčiarska, kde vzniklo koncom 19. storočia a bolo určené na výrobu presných hodiniek, sa obrábanie dostalo naozaj veľmi ďaleko. Táto technika bola pôvodne vyvinutá na splnenie náročných požiadaviek pri výrobe hodinkových súčiastok so zameraním na presnosť a nákladovú efektívnosť; časom sa však prispôsobila a zdokonalila tak, aby spĺňala rôzne aplikácie v rôznych odvetviach s vysokou presnosťou.

Moderné švajčiarske CNC stroje sú na vrchole tohto vývoja, pretože kombinujú tradičnú presnosť s digitálnymi riadiacimi systémami. Výberom „švajčiarskeho CNC obrábania“ využívajú operátori pri výrobe takýchto dielov výhody lepších možností v oblasti zložitosti a bezkonkurenčnej presnosti, čo je dobrou ukážkou toho, ako veľmi integrácia týchto dvoch technológií ovplyvnila švajčiarske obrábanie.

Ako fungujú švajčiarske stroje?

Švajčiarsky stroj by mal používať tyčový podávač, ktorý podáva materiál systematicky a zabezpečuje hladký priebeh operácií. Tým sa znižuje zapojenie človeka na minimum a zároveň sa zvyšuje efektívnosť výroby, čím sa všetko stáva systematickým a efektívnejším.

Hlavový vreteník je v tomto stroji kľúčový, pretože upevňuje a otáča obrobok. Poháňaný pohonom hlavného vretena dokáže presne riadiť rotačný pohyb, čo je rozhodujúce pre vynikajúce výsledky obrábania. Držiaky nástrojov po celom obvode obrobku pridávajú viacsmerový pohyb, ktorý zvyšuje komplexnú reznú schopnosť tohto stroja.

Švajčiarske sústruhy sú veľmi presné. Je to najmä vďaka vodiacemu puzdru, ktoré pevne drží obrobok v blízkosti rezných nástrojov. Znížením výchylky a chvenia je možné presné sústruženie, frézovanie alebo vŕtanie.

A nakoniec, väčšina moderných švajčiarskych strojov je riadená CNC, čo umožňuje detailné programovanie pohybu a rýchlosti ako nikdy predtým. Takéto stroje sú pri delení jemné, a preto bude každý vyrobený diel dokonalý podľa jeho špecifikácií.

Špecifické priemyselné aplikácie švajčiarskeho obrábania

Zdravotnícky priemysel

Napríklad švajčiarske obrábanie v lekárskom priemysle je veľmi dôležité vďaka svojej schopnosti vyrábať veľmi presné a malé diely, ktoré sú potrebné pre rôzne lekárske nástroje. Materiály, z ktorých sa obrábajú titánové kostné skrutky, majú nízku tepelnú vodivosť, a preto majú vysoký pomer strán. Vyrábajú sa na švajčiarskych strojoch, ktoré dokážu prekonať tieto prekážky a vyrábať skrutky s veľmi malými toleranciami, aby sa zaručila pohoda a pohodlie pacientov. Podobne sa používa aj pri výrobe chirurgických nástrojov, ortopedických implantátov, zubných vložiek a katétrov.

Letecký a kozmický priemysel

Potreba presnosti a spoľahlivosti dielov si vyžaduje švajčiarske obrábanie v leteckom priemysle. Medzi príklady komponentov vyrábaných na švajčiarskych strojoch patria spojovacie prvky lietadiel, hydraulické armatúry a kryty senzorov. Použitie tejto technológie zabezpečuje prísne dodržiavanie výrobných noriem vďaka jej schopnosti robiť s ľahkými materiálmi spolu s prísnymi tolerančnými limitmi. Okrem toho sa táto metóda môže použiť pri výrobe zložitých systémov, aké sa nachádzajú v motoroch kozmických lodí, ovládacích prvkoch kokpitu atď.

Elektronický priemysel

Dopyt po menších, ale veľmi presných elektronických súčiastkach v odvetví elektroniky neustále rastie. Rôzne elektronické súčiastky, ako sú napríklad konektorové kolíky, zásuvky, kontaktné sondy, sa okrem iného vyrábajú pomocou technológie švajčiarskeho obrábania. Zabezpečuje, aby tieto prvky spĺňali normy presnosti a kvality požadované pre spotrebnú elektroniku alebo polovodičové zariadenia ešte pred ich vstupom do výrobných liniek. Presnosť je nevyhnutná na zachovanie funkčnosti a životnosti elektronických výrobkov.

Automobilový priemysel

V automobilovom priemysle sa švajčiarske obrábanie využíva často, najmä tam, kde je potrebné dosiahnuť presnosť a odolnosť. Takéto diely, ako sú puzdrá hriadele súčasti vstrekovania paliva jednotky brzdového systému, sa vyrábajú pomocou švajčiarskych strojov. Výrobcovia automobilov sa spoliehajú na sofistikované viacstupňové procesy, ako je napríklad švajčiarske obrábanie, aby mohli vyrábať špičkové diely vozidiel schopné zvýšiť celkový výkon, ako aj bezpečnostné normy.

Obranný priemysel

Určite nie je pochýb o tom, že zložité geometrie a veľmi nízke tolerancie si v obrannom priemysle vyžadujú určitú formu švajčiarskej obrábateľnosti. Súčasti vrtuľníkov, rakiet, lodí a tankov musia mať veľmi vysokú úroveň presnosti a konzistencie, ktorú švajčiarsky stroj dokáže poskytnúť. Zabezpečuje, aby boli vystreľovacie kolíky, skrutky a spúšťače vyrobené podľa špecifikácií zvyšujúcich výkon a bezpečnosť vojenského hardvéru.

Hudobné nástroje

Švajčiarske obrábanie je mimoriadne užitočné na výrobu jemných a presných súčiastok používaných v hudobných nástrojoch. Napríklad také veci, ako sú malé zložité súčasti drevených dychových alebo plechových nástrojov alebo gitár nazývané ladičky/koncovky a bubny známe ako tyče/napínače, sa vyrábajú na švajčiarskych strojoch. Vďaka tomu je pri každom použití niektorého z týchto nástrojov zabezpečená jednotnosť konštrukcie a kvalita zvuku, ktorú zabezpečujú švajčiarske techniky obrábania.

Dôležité aspekty používania švajčiarskeho CNC obrábania

Máte problémy s vysokými cenami a predĺženými časmi obrábania? Nevhodné výkresy a ostré rohy predstavujú bežné chyby, ktoré môžu byť prekážkou pri švajčiarskom CNC obrábaní. Dodržiavajte tieto kľúčové zásady, aby ste zvýšili efektivitu a kvalitu výrobkov.

Podrobné technické výkresy

Technické výkresy musia obsahovať všetky požadované rozmery, tolerancie, materiál a povrchovú úpravu, aby bolo možné usmerniť operátorov, ako vyrobiť dokonalé diely. Z toho vyplýva, že jasné špecifikácie pomáhajú v prvom rade pri výrobe požadovaných komponentov.

Používanie štandardnej veľkosti otvorov

Použitie univerzálnych štandardných veľkostí otvorov je v porovnaní s inými veľkosťami jednoduchšie a lacnejšie. Použitie široko používaného priemeru 5 mm nevyžaduje ďalšie nástroje, čím sa zvyšuje efektívnosť a znižujú náklady.

Navrhovanie so zaoblenými rohmi

Použitie minimálne 3 mm filetov vo vnútorných polomeroch dielov môže zlepšiť obrábanie tým, že minimalizuje opotrebovanie nástrojov a eliminuje problémy, ako je chvenie, a tým zvyšuje životnosť obrábacích nástrojov.

Špecifikácia optimálnej tolerancie

Prísne tolerancie sa odporúča používať len tam, kde sú nevyhnutné, aby sa kontrolovali výrobné náklady. Hoci sa to vyžaduje v aplikáciách, ako je letecký priemysel, prísnejšie tolerancie v aplikáciách, ktoré nevyžadujú takú prísnu úroveň presnosti, len zvyšujú výrobné náklady.

Stratégia hrúbky steny

S výnimkou príliš tenkých stien, konkrétne tých, ktoré sú menšie ako 0. V prípade kovov je to približne 5 mm a je to nevyhnutné, aby sa zabránilo situáciám, ako je chvenie a deformácia počas procesu obrábania. V prípade plastov by mala byť hrúbka steny správna, aby konštrukcia vydržala tlak, ktorý na ňu pôsobí počas výroby, a zároveň umožnila vytvoriť hladký povrch plastu.

Úvahy o geometrii nástroja

Pri návrhu sa musia zohľadniť obmedzenia vyplývajúce z geometrie použitých obrábacích nástrojov, najmä ak sa do návrhu zahrnuli jemné a zložité tvary, ako sú hlboké zárezy a profily, ktoré sa musia dať dosiahnuť bez toho, aby sa muselo použiť veľa ručných úprav.

Efektívne nastavenie stroja

Ukazuje tiež, ako možno plánovať orientáciu nástrojov a dráh, aby sa zvýšila produktivita obrábania skrátením času nastavenia až o 20 %, čím sa znížia náklady na pracovnú silu a zvýši sa priepustnosť výroby.

Inteligentný výber materiálu

Výber materiálov na obrábanie je veľmi dôležitý v závislosti od funkcie súčiastky a prostredia, v ktorom sa má používať. Napríklad voľba použitia titánu vzhľadom na jeho pevnosť a nízku hustotu je veľmi dôležitá, keď ide o použitie v leteckom priemysle na zvýšenie výkonu.

Dizajn pre rozšírenú funkčnosť

Je možné navrhnúť diely tak, aby boli funkčné a ľahko sa obrábali, t. j. aby sa eliminovala potreba špeciálnych nástrojov, čo pomôže skrátiť čas potrebný na výrobné procesy.

Zohľadnenie času obrábania

Pri zjednodušení geometrie dielov možno výrazne skrátiť čas obrábania. Zníženie zložitosti konštrukcie vedie k skráteniu času cyklu až o 30 % a následne k zníženiu nákladov na výrobu.

Výhody švajčiarskych strojov

Máte problémy s neefektívnosťou a nekonzistentnosťou procesu rezania? Nemôžete napredovať kvôli zlým povrchovým úpravám, dlhším časom realizácie a mnohým nastaveniam. Urobte zo svojej výrobnej linky lídra v tomto odvetví vďaka švajčiarskym strojom s presnosťou, vyššou rýchlosťou a všestrannou manipuláciou s materiálom.

• Málo nastavení a operácií: Švajčiarske obrábacie stroje sú navrhnuté tak, aby zvládli komplexné diely, ktoré majú funkcie frézovania aj sústruženia v jednom nastavení. V dôsledku toho nie je potrebné viacnásobné nastavenie stroja, a teda úspora času, ako aj minimalizácia chýb.
• Kvalitnejšia povrchová úprava: Presnosť švajčiarskych strojov umožňuje mimoriadne hladkú povrchovú úpravu povrchov. To je dôležité najmä tam, kde sa pri konštrukciách dielov vyžadujú jemné detaily alebo estetika.
• Fvyššia rýchlosť obrábania a kratšie dodacie lehoty: Vďaka vysokej rýchlosti môžu švajčiarske stroje vykonávať niekoľko úloh naraz. Tým skracujú čas výroby, čo vedie ku skráteniu čakacích lehôt, a preto je dodržiavanie krátkych termínov jednoduchšie ako kedykoľvek predtým.
• Menej chvenia a priehybu: Obrobok je počas obrábania podopretý vedľa rezného nástroja, takže chvenie a priehyb sú na švajčiarskych strojoch menej časté. Tieto vlastnosti sú dôležité pri obrábaní štíhlych dlhých súčiastok, ktoré majú tendenciu vibrovať.
• Úzke tolerancie: Švajčiarske stroje dokážu vyrobiť veľmi malé tolerancie, ktoré zaručujú dodržanie presných špecifikácií pre každý komponent. Táto vysoká úroveň presnosti je obzvlášť dôležitá pre odvetvia, ako je letecký a zdravotnícky priemysel, kde môžu byť aj malé odchýlky neprijateľné.
• Rôzne typy materiálov: Švajčiarske stroje dokážu spracovať širokú škálu materiálov, ako sú kovy, plasty, kompozity atď. Preto sú vďaka tejto flexibilite vhodné na mnohé aplikácie v rôznych priemyselných odvetviach.
• Vysoká presnosť a opakovateľnosť: Cenené, pretože umožňuje opakovateľné výsledky, vďaka ktorým sa vytvárajú jasné rezy bez mnohých chýb. Niečo, čo prichádza do úvahy pri udržiavaní kvality pri veľkých množstvách výrobkov na výrobných linkách, sa dá dosiahnuť len prostredníctvom takýchto procesov.
• Efektívnosť vďaka viacerým osiam a automatizácii: Švajčiarske stroje majú viacero osí, takže môžu vykonávať mnoho procesov naraz. Okrem toho vysoká úroveň automatizácie umožňuje minimálnu manuálnu účasť na výrobnom procese, čím sa zvyšuje jeho efektívnosť a produktivita.

Obmedzenia švajčiarskeho obrábania

• Priemer tyčového materiálu, ktorý sa má použiť na švajčiarskych strojoch, je zvyčajne obmedzený na 2 až 38 mm, čo si vyžaduje konzistentný priemer.
• Nákladné nástroje: Nástroje pre švajčiarske stroje sú špecializované, preto sú drahé a majú rozmerové a geometrické obmedzenia.
• Menší odvod tepla: Počas dlhej prevádzky olej používaný ako mazivo odvádza teplo menej účinne v porovnaní s vodou, čo spôsobuje problémy.
• Predĺženie času na nastavenie: Čas nastavenia je dlhší kvôli viacerým nástrojom a požiadavkám na programovanie švajčiarskych strojov.
• Obmedzenia veľkosti: Priemer a dĺžka väčších dielov sa nezmestia do švajčiarskych strojov
• Vysoké náklady CAPEX: Švajčiarske stroje sú vo všeobecnosti drahšie ako základné obrábacie zariadenia.
• Operácia závislá od zručností: Pri obsluhe a programovaní švajčiarskych strojov sa vyžaduje vyššia úroveň zručností.

Porovnanie švajčiarskeho a CNC obrábania

Presnosť a produktivita

Švajčiarske obrábanie

Táto technika obrábania sa považuje za veľmi zložitú a efektívnu, pretože vďaka posuvnému vretenníku s vodiacim puzdrom dokáže vykonať viacero úloh v jednom prípade, čo vedie k vysokej presnosti a produktivite.

Tradičné obrábanie

Vyrába súčiastky, ktoré nie sú také presné ako pri iných technikách, pretože operátori musia vykonávať operácie za sebou, čo má za následok dlhší čas cyklu.

Kvalita výrobkov

Švajčiarske obrábanie

Táto technika má minimálne stopy po nástrojoch alebo otrepy hrán a využíva chladiace kvapaliny na báze oleja na zníženie trenia a nahromadenia tepla, čím sa eliminujú zbytočné sekundárne dokončovacie procesy.

Tradičné obrábanie

Presnosť tohto typu často závisí od povýrobných prác, čo znamená, že diely sa musia podrobiť viacerým postupom, kým sa môžu považovať za hotové výrobky.

Porovnanie nákladov

Švajčiarske obrábanie

Hoci náklady na jednotku môžu byť pri malých množstvách vyššie ako pri tradičnom obrábaní, švajčiarske sústruženie je na začiatku drahé, ale pri veľkých objemoch sa stáva veľmi hospodárnym vďaka skráteniu času cyklu pri súčasnom nastavení viacerých operácií.

Tradičné obrábanie

Hoci sa napríklad tradičné obrábanie môže zdať lacné pri krátkych sériách vďaka nízkym nákladom na prípravu, pri veľkých počtoch je relatívne nehospodárne, pretože je spojené s dlhými časmi cyklu.

Aplikácie metód obrábania

Švajčiarske obrábanie

Tieto priemyselné odvetvia si vyžadujú výrobné metódy, ktoré dokážu vyrábať mikroprístroje, ako sú mikrolasery, čím sa švajčiarska technológia obrábania stáva ideálnou.

Tradičné obrábanie

Patria sem výrobcovia automobilov, ktorí vyrábajú rôzne časti karosérie, napríklad bloky motorov, ako aj stavitelia obytných domov, ktorí stavajú steny alebo strechy z oceľových plechov alebo dreva.

Prevádzkové rozdiely

Švajčiarske obrábanie

Okrem toho použitie posuvného puzdra umožňuje použitie viacerých fréz vo vnútri stroja a automatické podávanie tyčového materiálu, čo prispieva k zníženiu priehybu počas výroby a vedie k výrobe veľmi presných komplexných komponentov s minimálnym priehybom, ktorý je možný pri švajčiarskom sústružení.

Tradičné CNC obrábanie

Na druhej strane sú jeho rezné nástroje stacionárne, zatiaľ čo obrobok sa pohybuje samotným strojom, čo vedie k predĺženiu času cyklu pre diely, čo môže spôsobiť priehyb, ktorý by sa však mohol znížiť starostlivým programovaním a ručným podávaním materiálov.

Zvýraznené špecifické rozdiely

Aspekt	Švajčiarske obrábanie	Tradičné CNC obrábanie
Pohyb hlavice	Pohyblivá hlavica pre lepšie ovládanie.	Pevná hlavica obmedzuje presnosť.
Proces obrábania	Segmentové obrábanie zvyšuje presnosť.	Sekvenčné operácie predlžujú čas cyklu.
Typ chladiacej kvapaliny	Používa olej pre lepšiu mazateľnosť.	Používa chladiace kvapaliny na báze vody.
Následné spracovanie	Potrebná je minimálna sekundárna úprava.	Často si vyžaduje dodatočnú úpravu.
Náklady	Úsporné pre veľké výrobné série.	Menej hospodárne pri veľkých sériách.