הכל על עיבוד מתכת

אם אתה שייך לתעשיית הייצור, עליך להיות מודע לטכנולוגיות המודרניות המשמשות בתהליכי ייצור ועיבוד מתכת. היא מבוצעת לפיתוח חלקים תעשייתיים שונים בטווח רחב עם דיוק ודיוק מופלגים.
עם התפתחות הטכנולוגיה המודרנית, המיקרו-עיבוד העדכני ביותר בטכנולוגיית לייזר החליף את חיתוך המתכת המסורתי המופעל ידני. המילה "עיבוד שבבי" היא תהליך ייצור המכסה מגוון רחב של טכניקות וטכנולוגיות.
תהליך העיבוד שייך לקטגוריה של ייצור חיסור, בו מוציאים את החומר מחומר העבודה כדי לייצר את המוצר הרצוי. המתכת יכולה לקבל צורה לכל עיצוב רצוי על ידי שימוש במספר כלי מכונה חשמליים. פרזול ויציקה הם גם חלק מתהליך העיבוד.
במאמר זה נדון בעיקר בעיבוד מתכת ובטכניקות השונות שלו לבחירת תהליך העיבוד המתאים בהתאם לדרישות למילוי צרכי הלקוחות. אז בואו נתחיל.

מה זה עיבוד מתכת?

עיבוד מתכת הוא תהליך ייצור חיסור המשמש לפיתוח חלקי מתכת, רכיבי מכונות וכלים תעשייתיים שונים. שיטות שונות מעורבות בעיבוד מתכת כדי להגיע לעיצוב המוצר הרצוי לגבי צורה, קוטר, גודל, גימור ואיכות פני השטח.

סוגי תהליך עיבוד שבבי שונים

תהליכי עיבוד שבבי מסווגים לשני סוגים עיקריים: שיטות לא קונבנציונליות ושיטות קונבנציונליות. החומר מוסר בעזרת אנרגיה תרמית או כימית בתהליך העיבוד הבלתי קונבנציונלי. מצד שני, התהליך הקונבנציונלי של עיבוד שבבי מורכב בעיקר מחיתוך חד-נקודתי, חיתוך רב-נקודתי וחיתוך שוחק, והוא נמצא בשימוש נרחב לעיבוד מתכת.
חלק מתהליכי הסרת חומרי המתכת השונים נדונים להלן:

1. תהליכי עיבוד מכני

חיתוך בנקודה אחת

בתהליך זה, נעשה שימוש בכלי חיתוך חד קצוות אחד כדי להסיר חומר מחומר העבודה. תהליך החיתוך החד-נקודתי משמש בעיקר במהלך פעולות פנייה. הציר מסובב את חומר העבודה, וכלי החיתוך נע לאורך הציר של חומר העבודה כדי להסיר חומר.
פעולות הפנייה כוללות שעמום, חריצים, חיתוך, חזית והשחלה. כמו כן, הוא כולל קווי מתאר מורכבים, מתחדדים, חריצים וחוטים.
גם תהליכי תכנון ועיצוב כלולים בתהליכי החיתוך החד-נקודתי.

חיתוך רב נקודות

בתהליך זה, מספר כלי חיתוך בעלי קצוות חדים מוזנים אל חומר העבודה לצורך הסרת חומר. הפונקציות הקריטיות ביותר של חיתוך רב-נקודתי הן כרסום וקידוח. בכלי חיתוך גלילי, השן החדה מסתובבת במהירות גבוהה כדי להסיר את חומר העבודה. בזמן ביצוע פעולת הכרסום, הכלי המסתובב משמש לפיתוח תכונות שונות על חומר העבודה.
חלק מפעולות הכרסום המשותפות המבוצעות במכונות כרסום הן חיפוי וכרסום פנים וקצה. תהליכי כרסום יכולים ליצור סוגים שונים של כיסים, חריצים וקווי מתאר מורכבים. מכונת כרסום משמשת גם למטרות קידוח ומשעמום. שני סוגי כרסום נוספים הם חיתוך וניסור, עליהם יידונו בהמשך מאמר זה.

2. עיבוד שבבי שוחק

עיבוד עיבוד שוחק הוא תהליך שבו נעשה שימוש בכלי שוחק להסרת חומר העבודה. תהליך זה משמש גם לעיצוב ויצירת תכונות שונות על חומר העבודה. גימור פני השטח יכול להיעשות גם על ידי עיבוד שבבי שוחק.
הגרגירים השוחקים של כלי החיתוך מוגבלים לתוך הגלגל המסתובב המשמש לתהליך השחזה. השחזה יכולה להתבצע גם על ידי מטחנת השטח או על מכונת השחזה הגלילית. החומר השוחק משמש לעיבוד סילון שוחק, והוא משמש גם עם מים לעיבוד סילון מים שוחק. צפירה, עיבוד אולטראסוני וחיכוך הם גם סוגים של עיבוד שוחק.

3. עיבוד שבבי כימי

הסוג הנפוץ ביותר של עיבוד כימי הוא עיבוד אלקטרוכימי, שבו הכימיקל משמש להסרת החומר מחומר העבודה. הוא משמש לייצור המוני. זה אפשרי רק עבור חומרים מוליכים שקשה לעבד אותם בשיטות קונבנציונליות. תהליך זה מבוצע גם עבור גימור משטח ופיזור.

4. עיבוד תרמי

שיטת העיבוד התרמית משמשת להסרת החומר מהחומר הקשיח ביותר - קשה לעיבוד. חיתוך לפיד, EDM ועיבוד קרן אלקטרונים הם חלק מהסוגים העיקריים של עיבוד תרמי. עיבוד פריקה חשמלית (EDM) משמש לייצור גיאומטריות מורכבות בדיוק רב. עם זאת, תהליך זה גוזל זמן ואינו אפשרי לייצור המוני.

עיבוד מתכת באמצעות מכונת CNC

מכונת CNC היא המכונה הקריטית והבסיסית ביותר בכל חנות מכונות. מכונות בקרה מספרית ממוחשבת (CNC) משמשות לייצור חומר העבודה שבו מומר עיצוב המוצר לצורה הפיזית. CNC מגיע עם תוכנה מתוכנתת מראש, הקוראת את פרמטרי התכנון ומבצעת את הפעולות הספציפיות כמו שחיקה, כרסום, סיבוב, חזית וקימום.
ראשית, העיצוב פותח על תוכנת CAD ולאחר מכן מועבר למכונת CNC לביצוע. שימוש בעיבוד שבבי CNC לייצור מוצרים מבטל את האפשרות לטעות אנוש ומייצר מוצרים באיכות גבוהה.

עקרון העבודה של מכונת CNC

מכונות CNC מצוידות בשליטה ישירה בלולאה פתוחה וסגורה כדי לווסת את מהירות המכונה ומיקום. במערכת לולאה פתוחה, האותות מועברים רק בכיוון אחד בין בקר ההנעה למנוע, ובקרת לולאה פתוחה מבצעת את הפעולות הדורשות פחות כוח ומהירות. במערכת לולאה סגורה, הבקר לוקח משוב מהמכונה כדי לאבחן שגיאות ותקלות של המכונות, ובקרת לולאה סגורה משמשת כאשר המוצרים נחוצים כדי לקבל עיבוד במהירות ובדיוק גבוהים.
רוב חנויות המכונות מצוידות במכונות CNC 2 צירים, וחלקן מחזיקות גם במכונות CNC 3 צירים (או יותר). מנוע צעד או סרוו משמש למיצוב כלים לפי הקוד שתוכנת במיוחד.

סוגי מכונות ואפליקציות CNC

בעולם המודרני של היום, כמעט כל חלקי המכונה מיוצרים במכונות CNC. חלק מהפעולות הנפוצות ביותר המבוצעות ב-CNC הן כיפוף, קידוח, שיעמום, שחיקה, חיתוך לייזר, חיתוך פלזמה, ניתוב וריתוך קולי. מכונות רבות, כולל מחרטות, טחנות, מכונות סילון מים ו-EDM, מופעלות על ידי CNC.
חלק ממכונות CNC הנפוצות הן:
מחרטות CNC: במחרטת CNC, החומר מהודק לתוך הצ'אק של המכונה, ומכונות מסירות את החומר על ידי סיבוב חומר העבודה במהירות גבוהה בכיוון מעגלי. אפשר לפתח גיאומטריות מורכבות על מחרטות CNC. מכונות אלו יכולות לפעול רק בשני צירים (X ו-Z).
כרסמות CNC: כרסמות CNC מסוגלות בדרך כלל לפעול ב-3 צירים (X, Y ו-Z), בעוד שחלקן מצוידות גם בציר נוסף. המעצב מפתח תוכנית, אשר לאחר מכן מותקנת במכונה שמבצעת את הפונקציות הספציפיות לתוכנית כדי לבנות את המוצר הנדרש. הפעולות שלו כמעט דומות למחרטות CNC.
חותכי קשת פלזמה: חותכי קשת פלזמה משמשים לחיתוך המתכת או כל חומר אחר בטמפרטורה גבוהה מאוד. תהליך זה צריך להיעשות בטמפרטורות ובמהירות גבוהות. הפלזמה מיוצרת באמצעות קשת חשמלית וגז אוויר דחוס כדי לחתוך את החומר.
חותכי סילון מים: חותכי סילון מים המופעלים באמצעות CNC משמשים לחיתוך חומרים קשים באמצעות לחץ מים גבוה. חלק מהחומרים השוחקים משמשים גם יחד עם המים לניקוי בור וגימור פני השטח. זה יכול לייצר חלקים מכניים של גיאומטריה מורכבת. יישומי סילון מים כוללים את תעשיית הכרייה, תעשיית התעופה והחלל ותעשיית הרכב.

תהליכים המעורבים בעיבוד מתכת CNC

הייצור צריך לעבור הרבה תהליכי עיבוד כדי לפתח מוצר מוגמר. חלק מהתהליכים הללו נדונים להלן:

1. כרסום

כִּרסוּם הוא אחד התהליכים החיוניים בייצור חומר עבודה. הוא משמש גם לייצור כלי מתכת. כרסום מבוצע כדי לייצר חלקי מתכת סימטריים, חריצים, חורים, כיסים וקווי מתאר מורכבים. סוגריים ומחברים בעיצוב אישי הם הדוגמה הנפוצה ביותר לתהליך הכרסום.
כלי החיתוך המשמשים לתהליך הכרסום מורכבים מקרביד, פלדה מהירה (HSS), פלדת קובלט מהירה ופלדת פחמן. בחירת הכלי תלויה באופי החומר של חומר העבודה. לעיתים מסופק גם נוזל קירור בעת כרסום החומר הנוקשה או הקשיח.

2. סיבוב

בזמן ביצוע פעולת סיבוב, חומר העבודה מותקן לתוך הצ'אק של המכונה ומסתובב במהירות. אז הכלי נע לאורך הציר של חומר העבודה כדי להסיר חומר. תהליך זה מבוצע כדי להקטין את הקוטר או האורך של חומר העבודה. בחירת הכלים בפעולת הסיבוב תלויה בדרישות המוצר.
חֲרִיטָה מבוצע גם כדי להוסיף כמה תכונות למוצרים, והוא עשוי להשתמש בכלי חיתוך יחיד או רב נקודות. פירים ומחברים מיוצרים גם הם באמצעות הליך זה.
היצרנים משתמשים בחומרי גלם שונים כמו ניקל, פליז, אבץ, פלדה, טיטניום ומגנזיום לצורך פעולות סיבוב. בחירת החומר תלויה בחלק מהתכונות המכניות שלו, כולל עלות, חוזק, יכולת עיבוד ועמידות בפני בלאי. הפנייה מובילה לחיי כלים ארוכים יותר ולגימור משטח מעולה.
חלק מהתכונות שאתה יכול ליצור על ידי תהליך סיבוב הן: חורים, מתחדדים, משטחים עם קווי מתאר, וריאציות בקוטר וחריצים

3. רימינג

ברישול, כלי עם מספר חותכים משמש להגדלת גודלו של חור שנקדח מראש. ניתן לבצע אותו במכונות הכרסום על ידי החלפת הכלי עם הקוטר, המורכב לרוב מ-HSS או קרביד, והוא מגיע בגדלים שונים.

4. משעמם

משעמם הוא התהליך בו אנו מגדילים את העומק או מגדילים את החורים הקידוח או היצוק הקיימים. ישנם שלושה סוגים שונים של משעממים;
 משעמם קו (מוט משעמם התומך באחד משני הקצוות)
 קידוח גב (עיבוד חור בחלק האחורי של חומר העבודה)
 משעמם מחרטה (שימוש בכלי חיתוך חד-נקודתי לחורים מתחדדים)

5. טחינה

השחזה יכולה להתבצע באמצעות אבן שחיקה, גלגל שחיקה או מטחנה. הוא מבוצע עבור תהליך העיבוד השפשוף, המבוצע עבור גימור פני השטח וכדי לשפר את איכות פני השטח של המוצר. תהליך זה יכול להתבצע גם בעזרת עיבוד שבבי CNC.

6. חידוד

זוהי טכניקה בשימוש נרחב על ידי יצרנים כדי להשיג משטח מתכת ספציפי. תהליך זה ידוע גם כ-deburring, בו מוציאים את החומר המיותר מחומר העבודה. הוא מבוצע גם כדי לחרוט טקסטורה ספציפית על חומר העבודה, לקבל את איכות פני השטח הרצויה, או להשיג את הקוטר הנדרש של חומר המתכת.

7. העלאה

תהליך הגיחה יכול לייצר צורות מוזרות שונות. זה גם עוזר בהסרת החומר הלא רצוי מחומר העבודה. זה מבוצע בעזרת כלי שיניים, הידוע גם בשם broach. ניתן להשתמש במחבט באופן ליניארי עבור פריצה ליניארית, והוא יכול להתרגל עם מכונת המחרטה עבור פריצה סיבובית.

8. עיצוב

עיצוב מתכת מתבצע על מנת לקבל את הצורה הספציפית של המוצר כדי לעמוד בדרישות הלקוחות. תהליך זה כולל פרזול בו רוקעים או לוחצים את המתכת החמה לקבלת הפרופיל הנדרש. לצורך עיצוב, רכיב המתכת מחומם עד 75 אחוז מעבר לטמפרטורת ההיתוך שלו.

9. חריטה בלייזר

יכול להיות שראיתם שמוצרי חברה רבים חרוטים על שם חברה, וזה נעשה בעזרת חריטת לייזר. הוא נמצא בשימוש נרחב ברמה התעשייתית עבור תיוג וסימון דיוק גבוה. חריטה בלייזר משמשת לסימון קבוע ותהליך זה גמיש, דורש פחות זמן אספקה וחסכוני.
הטבעה או סימון של המוצר שלך באמצעות חריטת לייזר משאירה השפעה מרשימה על הלקוח שלך. בעולם של היום, כמעט כל תעשייה מצוידת בטכנולוגיה של חריטת לייזר.

סיכום

לבסוף, אנו מסיקים כי ישנם סוגים שונים של מכונות לעיבוד מתכת, ומעורבים בו תהליכים רבים. לאחר קריאת המאמר המלא הזה, כעת יש לך הבנה מעמיקה של מספר תהליכי עיבוד שבבי והתהליכים הכרוכים בעיבוד מתכת.
סוגים שונים של כלים וטכניקות כלי עבודה נדונו גם במאמר זה. בינתיים, שיטות עיבוד מכניות, שוחקות, תרמיות וכימיות יכולות לעזור להשיג את עיצוב המוצר הרצוי.
אם אתה מתחיל בתחום זה, המאמר יעזור לך בבחירת החומרים והתהליכים של עיבוד מתכת. יש עדיין כל כך הרבה דברים שאתה צריך להבין, והתייעצות עם מומחה לעיבוד מתכות יעזור לך מאוד בעיצוב המוצר הרצוי.

למה שלא תפנה אלינו למוצרי המתכת הבאים שלך.