מהו כרסום CNC?

מהי כרסום CNC?

כרסום CNC, השם המלא הוא Computer Numerical Control Milling, הוא תהליך עיבוד שמשתמש בכלי חיתוך מרובי נקודות מבוקרים ומסתובבים על מנת להסיר בהדרגה חומר מחומר עבודה ולייצר חלק או מוצר בעיצוב אישי. התהליך מתאים לעיבוד של מגוון חומרים כגון מתכת, פלסטיק, עץ והפקת מגוון חלקים ומוצרים בעיצוב אישי.
יכולות מרובות זמינות תחת המטריה של שירותי עיבוד שבבי CNC מדויקים, כולל עיבוד מכני, כימי, חשמלי ותרמי. כרסום CNC הוא תהליך מכני הכולל קידוח, חריטה ועוד תהליכי עיבוד שונים, כלומר הוצאת חומר מחומר עבודה באמצעים מכניים, כמו פעולת כלי החיתוך של מכונת כרסום.
מאמר זה מתמקד בתהליך כרסום CNC, מתאר את יסודות התהליך, כמו גם את הרכיבים והכלים של מכונת כרסום CNC. בנוסף, מאמר זה בוחן פעולות כרסום שונות ומספק חלופות לתהליך כרסום CNC.

ההגדרה של מילינג

מה זה כרסום? זהו סוג של עיבוד שבבי המשתמש בכלי לעיצוב חומר העבודה על שולחן שבדרך כלל ניתן להזזה, אם כי בחלק מהמכונות כרסום יש גם כלים ניידים. כרסום היה במקור פעולה ידנית שבוצעה על ידי עובדים, אך כיום, רוב הכרסום נעשה על ידי מכונות כרסום CNC, המשתמשות במחשבים כדי לפקח על תהליך הכרסום. כרסום CNC יכול לספק דיוק, דיוק ופרודוקטיביות גבוהים יותר, אך ישנם מצבים בהם כרסום ידני יכול להיות שימושי. כרסום ידני דורש מיומנויות טכניות וניסיון רב, ובכך מקצר את זמן האספקה. יש לו גם יתרון נוסף שהכרסנים הידניים זולים יותר והמשתמשים לא צריכים לדאוג לגבי תכנות המכונה.

סקירה כללית של כרסום CNC

כמו רוב תהליכי עיבוד CNC המכניים המסורתיים, תהליכי כרסום CNC משתמשים בבקרות מחשב כדי להפעיל ולתפעל כלי מכונות שחותכים ויוצרים ריקים. בנוסף, התהליך עוקב אחר אותם שלבי ייצור בסיסיים כמו כל תהליכי עיבוד CNC, כולל:

• עיצוב דגמי CAD
• המרת דגמי CAD לתוכניות CNC
• התקנת מכונת כרסום CNC
• בצע פעולת כרסום

מהי כרסום CNC?

השמיים כרסום CNC התהליך מתחיל ביצירת עיצוב חלקי CAD דו-ממדיים או תלת-ממדיים. לאחר מכן העיצוב המלא מיוצא לפורמט קובץ תואם CNC ומומר על ידי תוכנת CAM לתוכנית מכונת CNC המכתיבה את תנועת המכונה ואת תנועת הכלי על פני חומר העבודה. לפני שהמפעיל מפעיל את תוכנית ה-CNC, הם מכינים את מכונת כרסום ה-CNC על ידי הצמדת חומר העבודה למשטח העבודה של כלי המכונה (כלומר השולחן) או למחזיק חומר העבודה (כגון מלחציים) והרכבת כלי הכרסום למכונה. ציר כלי. תהליך כרסום CNC משתמש במכונות כרסום אופקיות או אנכיות CNC חזקות - בהתאם למפרטים ולדרישות של יישום הכרסום - וכן כלי חיתוך מרובי נקודות (כלומר, רב שיניים) מסתובבים כגון חותכי כרסום ומקדחים. כאשר המכונה מוכנה, המפעיל מתחיל תוכנית דרך ממשק המכונה המנחה את המכונה לבצע פעולת כרסום.

לאחר תחילת תהליך כרסום CNC, הכלי מתחיל לסובב את כלי החיתוך במהירויות של עד כמה אלפי סיבובים לדקה. בהתאם לסוג מכונת הכרסום המשמשת ולדרישות יישום הכרסום, כאשר הכלי צולל לתוך חומר העבודה, המכונה תבצע אחת מהפעולות הבאות כדי לבצע את החתכים הדרושים בחומר העבודה:

1. הזינו את חומר העבודה באיטיות לתוך הכלי המסתובב הנייח
2. הזזת הכלי על חומר עבודה נייח
3. תנועה יחסית של הכלי וחומר העבודה

בניגוד לתהליך הכרסום הידני, בכרסום CNC, כלי המכונה בדרך כלל מזין את חומר העבודה הנעים על ידי סיבוב כלי החיתוך ולא על ידי סיבוב כלי החיתוך. פעולות כרסום שמקפידות על מוסכמה זו נקראות פעולות כרסום טיפוס, בעוד שהפעולה ההפוכה נקראת פעולות כרסום קונבנציונליות.
באופן כללי, כרסום מתאים ביותר כתהליך נלווה או גימור לחומר עבודה מעובד כדי לספק את ההגדרה של תכונות חלק כגון חורים, חריצים וחוטים, או כדי לייצר תכונות חלק. עם זאת, התהליך יכול לשמש גם לעיצוב חומר מלאי מתחילתו ועד סופו. בשני המקרים, תהליך הטחינה מסיר בהדרגה חומר ליצירת הצורה הרצויה וצורת החלק. ראשית, הכלי חותך חתיכות קטנות, או שבבים, מחומר העבודה כדי ליצור צורה משוערת. לאחר מכן, חומר העבודה נטחן בלוח זמנים גבוה יותר ובדיוק רב יותר כדי לסיים את החלק עם התכונות והמפרטים המדויקים שלו. לעתים קרובות, החלק המוגמר צריך לעבור עיבוד מספר פעמים כדי להשיג את הדיוק והסובלנות הרצויים. עבור חלקים בעלי גיאומטריות מורכבות יותר, לאחר סיום פעולת הכרסום והחלק מיוצר לפי מפרטים שתוכננו בהתאמה אישית, החלק הכרסום עובר לשלבי הגימור ואחרי העיבוד של הייצור.
פעולת כרסום CNC

כרסום CNC הוא תהליך עיבוד המתאים לייצור חלקים בעלי דיוק גבוה וסובלנות גבוהה בהרצאות ייצור של אב טיפוס, חד פעמי ובייצור קטנות עד בינוניות. בעוד שחלקים מיוצרים בדרך כלל בסובלנות הנעה בין +/- 2 חוטים ל- +/- 10 חוטים, מכונות כרסום מסוימות יכולות להשיג סובלנות של +/- 1 חוט או אפילו יותר. הרבגוניות של תהליך הכרסום מאפשרת להשתמש בו במגוון רחב של תעשיות ולמגוון תכונות ועיצובים של חלקים, לרבות חריצים, שיפועים, חוטים וכיסים. פעולות כרסום CNC הנפוצות ביותר כוללות:

• כרסום פנים
• כרסום שטוח
• כרסום זווית
• טחינה של טופס

כרסום פנים

כרסום פנים שבו ציר הסיבוב של כלי החיתוך מאונך למשטח העבודה. שיטה זו משתמשת בטחנת פנים בעלת שיניים הן על ההיקף והן על פני הכלי, כאשר השיניים ההיקפיות משמשות בעיקר לחיתוך ושיני הפנים משמשות ליישומי גימור. בדרך כלל, כרסום פנים משמש ליצירת משטחים שטוחים וקווי מתאר על החלק המוגמר ומסוגל לייצר גימור באיכות גבוהה יותר מאשר תהליכי כרסום אחרים. גם מכונות כרסום אנכיות וגם אופקיות תומכות בתהליך זה.
סוגי כרסום פנים כוללים כרסמות קצה וטחנות צד, המשתמשות בטחונות קצה וטחנות צד, בהתאמה.

כרסום שטוח

כרסום פנים, המכונה גם כרסום פנים או כרסום לוחות, שבו ציר הסיבוב של כלי החיתוך מקביל לפני השטח של חומר העבודה. התהליך משתמש בשיני חותך כרסום רגילות לביצוע פעולות חיתוך בפריפריה. בהתאם למפרטים של יישום הכרסום, כגון עומק החיתוך וגודל חלק העבודה, חותכים צרים ורחבים זמינים. סכינים צרות מאפשרות חתכים עמוקים יותר, בעוד שניתן להשתמש בסכינים רחבות לחיתוך שטחי פנים גדולים יותר. אם יישום כרסום פנים דורש הסרה של כמות גדולה של חומר מחומר עבודה, המפעיל מתחיל בשימוש בחותך שיניים גס, מהירויות חיתוך איטיות וקצב הזנה מהיר כדי לייצר את הגיאומטריה המשוערת של החלק שתוכנן בהתאמה אישית. לאחר מכן, המפעילים מציגים חותכים בעלי שיניים עדינות יותר, מהירויות חיתוך מהירות יותר וקצב הזנה איטי יותר כדי להפיק את הפרטים של החלק המוגמר.

כרסום זווית

כרסום זווית הוא המקום שבו ציר הסיבוב של כלי החיתוך נמצא בזווית ביחס למשטח העבודה. התהליך משתמש בחותכי כרסום עם זווית אחת (בזוית בהתאם לעיצוב הספציפי המעובד) ליצירת תכונות זוויתיות כמו שיניים, שיניים וחריצים. יישום נפוץ לכרסום זווית הוא ייצור של זנב יונים, המשתמשים בחותכי 45°, 50°, 55° או 60° בהתאם לעיצוב הזנב.

טחינה של טופס

כרסום פרופיל מתייחס לפעולות כרסום הכוללות משטחים, קווי מתאר ופרופילים לא סדירים, כגון חלקים עם משטחים מעוקלים ושטוחים או משטחים מעוקלים לחלוטין. התהליך משתמש בחותכי פרופיל או זבובים המיועדים ליישומים ספציפיים, כגון חותכי פילה קמור, קעור ופינה. כמה יישומים נפוצים לכרסום צורות כוללים ייצור של חללים חצי כדוריים וחצי מעגליים, חרוזים ופרופילים, כמו גם עיצובים מורכבים וחלקים מורכבים ממערך מכונה יחיד.

פעולות כרסום אחרות

בנוסף לפעולות הנ"ל, ניתן להשתמש במכונות כרסום לביצוע פעולות כרסום ועיבוד שבבי מיוחדות אחרות. דוגמאות לסוגים אחרים של פעולות כרסום זמינות כוללות:

כרסום שלב: כרסום שלב מתייחס לפעולת כרסום שבה כלי מכונה מכונות שני משטחי עבודה מקבילים או יותר בחיתוך יחיד. התהליך משתמש בשני חותכים על אותו ציר מכונה, מסודרים כך שהחותכים נמצאים משני צידי חומר העבודה ויכולים לכרסם את שני הצדדים בו זמנית

כרסום משולב: מהי כרסום משולב? כרסום משולב היא פעולת כרסום המבוצעת עם שני כלים או יותר (בדרך כלל בגדלים, צורות או רוחבים שונים) על אותה סוכת מכונה. כל חותך יכול לבצע את אותה פעולת חיתוך בו-זמנית, או פעולות חיתוך שונות בו-זמנית, מה שמאפשר לייצר חלקים מורכבים יותר בזמני ייצור קצרים יותר.

כרסום קווי מתאר: כרסום קווי מתאר הוא המקום שבו כלי מכונה יוצר נתיב חיתוך על חומר עבודה לאורך משטח אנכי או משופע. התהליך משתמש בציוד כרסום פרופיל ובכלי חיתוך, שיכולים להיות מקבילים או מאונכים למשטח העבודה.

חיתוך ציוד: חיתוך גלגלי שיניים הוא פעולת כרסום המשתמשת בחותך גלגלי שיניים לא סתמי ליצירת שיני גלגלי שיניים. חותכים אלו הם סוג של חותך כרסום פרופיל וזמינים במגוון צורות וגדלים של שיפוע בהתאם למספר השיניים הנדרש לעיצוב ציוד מסוים. בתהליך זה, ניתן להשתמש גם בסיבי כלי מפנה מיוחדים לייצור שיני גלגלי שיניים.

תהליכי עיבוד שבבי אחרים: מכיוון שמכונות כרסום תומכות בשימוש בכלי מכונות אחרים מאשר כלי כרסום, ניתן להשתמש בהן לתהליכי עיבוד אחרים מלבד כרסום, כגון קידוח, קידוח, קידוח והקשה.
כמו רוב תהליכי עיבוד CNC, תהליך כרסום CNC משתמש בתוכנת CAD כדי ליצור את עיצוב החלק הראשוני ותוכנת CAM כדי ליצור את תוכנית ה-CNC המספקת את הוראות העיבוד לייצור החלק. לאחר מכן נטענת תוכנית ה-CNC על מכונת ה-CNC המועדפת על מנת להתחיל ולבצע את תהליך הכרסום.

אמצעי זהירות במכונת כרסום

בדרך כלל, מכונות כרסום מחולקות לתצורות מכונות אופקיות ואנכיות ומובדלות לפי מספר ציר התנועה.

במכונת כרסום אנכית, ציר המכונה מכוון אנכית, בעוד שבכיוון אופקי ציר מכונת הכרסום ממוקם אופקית. מכונות אופקיות משלבות גם צירים במהלך הכרסום לתמיכה ויציבות נוספת, כמו גם יכולת לתמוך במגוון רחב של כלי חיתוך, כגון כרסום גלגל וכרסום.

השליטה במכונות כרסום אנכיות ואופקיות תלויה בסוג המכונה שבה נעשה שימוש. לדוגמה, מכונות מסוימות יכולות להעלות ולהוריד את הציר ולהזיז את השולחן לרוחב, בעוד שלמכונות אחרות יש ציר ושולחן קבועים שיכולים לנוע אופקית, אנכית וסיבובית. בבחירת מכונות כרסום אנכיות ואופקיות, היצרנים והחנויות חייבים לשקול את הדרישות של יישום הכרסום, כגון מספר המשטחים שיש לכרסם וגודל וצורת החלק. לדוגמה, חלקי עבודה כבדים מתאימים יותר לפעולות כרסום אופקיות, בעוד שיישומי שקעים מתאימים יותר לפעולות כרסום אנכיות. ציוד עזר זמין גם שיכול להתאים מכונות אנכיות או אופקיות כדי לתמוך בתהליך ההפוך.

רוב מפעלי ה-CNC יכולים להשתמש ב-3 עד 5 צירים - בדרך כלל מספקים ביצועים לאורך ציר XYZ ו(אם ישים) סביב ציר הסיבוב. ציר ה-X וה-Y מייצגים תנועה אופקית (תנועה שמאלה וימינה וקדימה במישור, בהתאמה), בעוד שציר Z מייצג תנועה אנכית (נעה למעלה ולמטה), ו-W מייצג תנועה אופקית. – הציר מייצג את התנועה האלכסונית במישור האנכי. במכונות כרסום CNC בסיסיות, תנועה אופקית אפשרית בשני צירים (XY), בעוד שדגמים חדשים יותר מאפשרים צירי תנועה נוספים, כגון מכונות CNC 3, 4 ו-5 צירים. להלן סקירה של כמה מהמאפיינים של מכונות כרסום המסווגות לפי מספר ציר התנועה.

3 צירים

• מסוגל לענות על רוב צורכי העיבוד
• הגדרת המכונה פשוטה.
• נדרשת רק תחנת עבודה אחת
• דרישות ידע גבוהות יותר למפעילים
• יעילות ואיכות נמוכה יותר

4 צירים

• יכולות טובות יותר ממכונות 3 צירים
• דיוק ודיוק גבוהים יותר ממכונות 3 צירים
• הגדרת המכונה מורכבת יותר ממכונות 3 צירים
• יקר יותר ממכונה בעלת שלושה צירים

5 צירים

• ניתן להגדיר עם מספר צירים (למשל 4+1, 3+2 או 5)
• חזק יותר
• בהתאם לתצורה, קל יותר לתפעול מקשים מהירים יותר מאשר מכונות עם שלושה וארבעה צירים
• רמה גבוהה יותר של איכות ודיוק
• בהתאם לתצורה, הוא פועל לאט יותר מעיבוד 3 צירים ו-4 צירים
• יקר יותר ממכונות 3 צירים ו-4 צירים

בהתאם לסוג מכונת הכרסום המשמשת, המכונה, טבלת המכונה או שני הרכיבים יכולים להיות דינמיים. בדרך כלל, טבלאות דינמיות נעות לאורך ציר XY, אך הן יכולות גם לנוע למעלה ולמטה כדי להתאים את עומק החיתוך, ולסובב לאורך הציר האנכי או האופקי כדי להרחיב את החיתוך. עבור יישומי כרסום הדורשים כלים דינמיים, בנוסף לתנועת הסיבוב המובנית שלו, כלי המכונה נע אנכית לאורך צירים מרובים, מה שמאפשר להיקף הכלי (ולא רק קצהו) לחתוך לתוך חומר העבודה. מכונות כרסום CNC עם דרגות גדולות יותר של חופש מאפשרות צדדיות ומורכבות רבה יותר של החלקים הטחונים המיוצרים.

סוג מכונת כרסום

מספר סוגים שונים של מכונות כרסום זמינים עבור מגוון יישומי עיבוד שבבי. בנוסף לסיווגם על סמך תצורת המכונה או מספר ציר התנועה בלבד, ניתן לסווג מכונות כרסום גם לפי המאפיינים הספציפיים שלהן. חלק מהסוגים הנפוצים ביותר של מכונות כרסום כוללים:

• סוג ברכיים
• סוג ראם
• סוג מיטה (או סוג ייצור)
• מתכנן

סוג ברכיים: מכונות כרסום מסוג ברכיים כוללות ציר קבוע ושולחן מתכוונן אנכית המונח על אוכף הנתמך על ידי הברך. בהתאם למיקום המכונה, ניתן להוריד ולהרים את הברך על העמוד. כמה דוגמאות של כרסמות ברכיים כוללות כרסמות רצפות ושולחן אופקיות.

סוג ראם: מכונות כרסום מסוג ראם משתמשות בציר המקובע לעמוד, המאפשר למכונה לנוע לאורך ציר ה-XY עם בית מתנועע (כלומר, RAM). שני הסוגים הנפוצים ביותר של מכונות כרסום אנכיות כוללות מכונות כרסום אופקי וראשי חותך סיבובי הרצפה.

סוג מיטה: מכונת כרסום מסוג מיטה משתמשת בטבלה המקובעת ישירות על המכונה כדי למנוע מחומר העבודה לנוע לאורך ציר Y ו-Z. חומר העבודה ממוקם מתחת לכלי החיתוך, אשר, בהתאם למכונה, יכול לנוע לאורך ציר XYZ. חלק ממכונות הטחינה הזמינות כוללות מכונות כרסום חד-צדדיות, דו-צדדיות ותלת-צדדיות. מכונות חד-צדדיות משתמשות בציר בודד שנע לאורך ציר X או Y, בעוד שמכונות דו-צדדיות משתמשות בשני צירים, בעוד שמכונות משולשות צדדיות משתמשות בשלושה צירים (שניים אופקיים ואחד אנכי) כדי לעבוד לאורך ציר XY ו-XYZ, בהתאמה.

טחנות פלנר: כרסמות פלנר דומות לטחנות מיטה בכך שיש להן שולחן קבוע לאורך ציר Y ו-Z וציר שיכול לנוע לאורך ציר XYZ. עם זאת, כניסים יכולים לתמוך בו זמנית במספר מכונות (בדרך כלל עד ארבע), מה שמפחית את זמני ההובלה של חלקים מורכבים.

חלק מהסוגים המיוחדים של מכונות כרסום הזמינים כוללים מכונות שולחן סיבוביות, תופים וכרסום פלנטריים. למכונות כרסום שולחן רוטרי יש שולחן עגול המסתובב סביב ציר אנכי ומשתמש במכונות הממוקמות בגבהים שונים לצורך חיספוס וגימור. מכונת כרסום תוף דומה למכונת שולחן סיבובית, אלא שהשולחן נקרא "תוף" והוא מסתובב סביב ציר אופקי. במכונה פלנטרית, השולחן קבוע וחומר העבודה הוא גלילי. מכונה מסתובבת נעה על פני משטח העבודה, וחותכת תכונות פנימיות וחיצוניות כאחד, כגון חוטים.

חומרי עיבוד

תהליך כרסום CNC משמש בצורה הטובה ביותר כתהליך עיבוד משני כדי לספק יכולות גימור לחלקים מעוצבים בהתאמה אישית, אך ניתן להשתמש בו גם לייצור חלקים מעוצבים ומיוחדים מתחילתו ועד סופו. טכנולוגיית כרסום CNC מאפשרת תהליך עיבוד של חלקים במגוון חומרים, כולל:

• מתכות (כולל סגסוגות, מתכות מיוחדות, מתכות כבדות וכו')
• פלסטיק (כולל תרמוסטים ותרמופלסטיים)
• אלסטומר
• חומר מרוכב
• עץ

כמו בכל תהליכי עיבוד שבבי, יש לקחת בחשבון מספר גורמים בעת בחירת חומר ליישומי כרסום, כגון תכונות החומר (כלומר קשיות, חוזק מתיחה וגזירה ועמידות כימית וטמפרטורות גבוהות) וחסכוניות החומר. עיבוד חומר. קריטריונים אלו קובעים, בהתאמה, האם החומר מתאים לתהליך הטחינה ואת המגבלות התקציביות של יישום הטחינה. החומר הנבחר קובע את סוג המכונה בשימוש ואת העיצוב שלה, כמו גם את הגדרות המכונה האופטימליות כולל מהירות חיתוך, קצב הזנה ועומק החיתוך.

אז מהי כרסום CNC?

כרסום CNC הינו תהליך עיבוד המתאים לעיבוד של מגוון חומרים וייצור מגוון חלקים בעיצוב אישי. למרות שתהליך זה עשוי להראות יתרונות על פני תהליכי עיבוד אחרים, ייתכן שהוא לא יתאים לכל יישום ייצור, ותהליכים אחרים עשויים להתגלות כמתאימים וחסכוניים יותר.

כמה תהליכי עיבוד שגרתיים יותר כוללים קידוח וסיבוב. בדומה לכרסום, הקידוח נעשה בדרך כלל עם כלי רב-נקודתי (כלומר מקדחה), בעוד שהחריטה מתבצעת בכלי חד-נקודתי. עם זאת, תוך כדי סיבוב, חומר העבודה יכול לנוע ולהסתובב כמו יישומי כרסום מסוימים, בעוד שבמהלך הקידוח, חומר העבודה הוא נייח לאורך תהליך הקידוח.

כמה תהליכי עיבוד לא שגרתיים (כלומר, ללא שימוש בכלי מכונות, אך עדיין עם תהליכי הסרת חומרים מכניים) כוללים עיבוד שבבי קולי, חיתוך סילון מים ועיבוד סילון שוחק. תהליכים לא קונבנציונליים, שאינם עיבוד שבבי (כלומר תהליכי עיבוד כימיים, חשמליים ותרמיים) מספקים חלופות אחרות להסרת חומר מחלקי עבודה שאינם משתמשים בכלי מכונות או תהליכי הסרת חומרים מכניים, כולל כרסום כימי, קשקושים אלקטרוכימיים, חיתוך לייזר וחיתוך קשת פלזמה . שיטות עיבוד לא קונבנציונליות אלו תומכות בייצור חלקים מורכבים יותר, תובעניים ומיוחדים יותר, שלעתים קרובות אינם אפשריים בעיבוד רגיל.