Produkt obróbki CNC z żeliwa szarego

Obróbka skrawaniem to proces, podczas którego materiał (często metal) jest cięty do pożądanego końcowego kształtu i rozmiaru w kontrolowanym procesie usuwania materiału. Procesy, których wspólnym tematem jest kontrolowane usuwanie materiału, są dziś zbiorczo nazywane produkcją subtraktywną, w odróżnieniu od procesów kontrolowanego dodawania materiału, które są znane jako produkcja przyrostowa. Dokładnie to, co sugeruje „kontrolowana” część definicji, może się różnić, ale prawie zawsze oznacza użycie obrabiarek (oprócz elektronarzędzi i narzędzi ręcznych).

Obróbka skrawaniem jest częścią wielu procesów produkcyjnychwyroby metalowe, ale można go również stosować na materiałach takich jak drewno, tworzywa sztuczne, ceramika i kompozyty. Osoba specjalizująca się w obróbce skrawaniem nazywana jest mechanikiem. Pomieszczenie, budynek lub firma, w której odbywa się obróbka, nazywa się warsztatem mechanicznym. Duża część współczesnej obróbki odbywa się za pomocą komputerowego sterowania numerycznego (CNC), w którym komputery służą do sterowania ruchem i pracą młynów, tokarek i innych maszyn skrawających. Zwiększa to wydajność, ponieważ maszyna CNC działa bezobsługowo, co zmniejsza koszty pracy warsztatów mechanicznych.

Trzy główne procesy obróbki są klasyfikowane jako toczenie, wiercenie i frezowanie. Inne operacje należące do różnych kategorii obejmują kształtowanie, struganie, wytaczanie, przeciąganie i piłowanie.

Operacje toczenia to operacje obracające przedmiot obrabiany, co stanowi podstawową metodę przesuwania metalu względem narzędzia tnącego. Tokarki są głównymi obrabiarkami używanymi w toczeniu.

Operacje frezowania to operacje, podczas których narzędzie tnące obraca się, aby docisnąć krawędzie skrawające do przedmiotu obrabianego. Frezarki są głównymi obrabiarkami stosowanymi w procesie frezowania.

Operacje wiercenia to operacje, podczas których wykonuje się lub uszlachetnia otwory poprzez doprowadzenie obrotowego frezu z krawędziami tnącymi na dolnym końcu do przedmiotu obrabianego. Operacje wiercenia wykonuje się głównie na wiertarkach, ale czasami na tokarkach lub frezarkach.

Operacje różne to operacje, które ściśle rzecz biorąc nie mogą być operacjami obróbki skrawaniem, ponieważ nie mogą powodować powstawania wiórów, ale operacje te są wykonywane na typowej obrabiarce. Nagniatanie jest przykładem operacji różnej. Nagniatanie nie powoduje powstawania wiórów, ale można je przeprowadzić na tokarce, frezarce lub wiertarce.

Niedokończony przedmiot wymagający obróbki będzie musiał zostać wycięty z materiału, aby utworzyć gotowy produkt. Gotowy produkt to przedmiot obrabiany, który spełnia specyfikacje określone dla tego przedmiotu na rysunkach technicznych lub planach. Na przykład może być wymagane, aby przedmiot obrabiany miał określoną średnicę zewnętrzną. Tokarka to obrabiarka, której można użyć do wytworzenia tej średnicy poprzez obrót metalowego przedmiotu obrabianego, tak aby narzędzie tnące mogło odciąć metal, tworząc gładką, okrągłą powierzchnię odpowiadającą wymaganej średnicy i wykończeniu powierzchni. Do usuwania metalu w kształcie cylindrycznego otworu można użyć wiertła. Inne narzędzia, które można wykorzystać do różnego rodzaju usuwania metalu, to frezarki, piły i szlifierki. Wiele z tych samych technik jest stosowanych w obróbce drewna.

Zaawansowane techniki obróbki obejmują precyzjęObróbka CNC, obróbka elektroerozyjna (EDM), erozja elektrochemiczna, cięcie laserowe lub cięcie strumieniem wody w celu nadania kształtu metalowym przedmiotom.

Jako przedsięwzięcie komercyjne, obróbka jest zwykle wykonywana w warsztacie mechanicznym, który składa się z jednego lub więcej pomieszczeń roboczych, w których znajdują się główne obrabiarki. Chociaż warsztat mechaniczny może być samodzielną działalnością, wiele firm utrzymuje wewnętrzne warsztaty mechaniczne, które wspierają wyspecjalizowane potrzeby firmy.

Obróbka wymaga zwrócenia uwagi na wiele szczegółów, aby przedmiot obrabiany spełniał specyfikacje określone na rysunkach technicznych lub planach. Oprócz oczywistych problemów związanych z prawidłowymi wymiarami, pojawia się problem uzyskania prawidłowego wykończenia lub gładkości powierzchni przedmiotu obrabianego. Gorsze wykończenie obrobionej powierzchni przedmiotu może być spowodowane nieprawidłowym mocowaniem, stępieniem narzędzia lub niewłaściwą prezentacją narzędzia. Często to słabe wykończenie powierzchni, zwane drganiami, objawia się pofalowanym lub nieregularnym wykończeniem oraz pojawieniem się fal na obrobionych powierzchniach przedmiotu obrabianego.

Obróbka skrawaniem to dowolny proces, w którym narzędzie skrawające służy do usuwania małych wiórów materiału z przedmiotu obrabianego (przedmiot obrabiany często nazywany jest „dziełem”). Aby wykonać operację, wymagany jest ruch względny pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym. Ten ruch względny osiąga się w większości operacji obróbki za pomocą ruchu głównego, zwanego „prędkością skrawania” i ruchu wtórnego, zwanego „posuwem”. Kształt narzędzia i jego penetracja w powierzchnię roboczą w połączeniu z tymi ruchami dają pożądany kształt powstałej powierzchni roboczej.

Operacje obróbcze
Istnieje wiele rodzajów operacji obróbki skrawaniem, z których każda umożliwia wygenerowanie określonej geometrii części i tekstury powierzchni.

Podczas toczenia narzędzie skrawające z pojedynczą krawędzią skrawającą służy do usuwania materiału z obracającego się przedmiotu obrabianego w celu uzyskania cylindrycznego kształtu. Podstawowy ruch zapewnia obrót przedmiotu obrabianego, natomiast ruch posuwowy realizowany jest poprzez powolne przesuwanie narzędzia tnącego w kierunku równoległym do osi obrotu przedmiotu obrabianego.

Wiercenie służy do tworzenia okrągłego otworu. Osiąga się to za pomocą obrotowego narzędzia, które zwykle ma dwie lub cztery spiralne krawędzie tnące. Narzędzie jest wprowadzane w kierunku równoległym do jego osi obrotu w obrabiany przedmiot, tworząc okrągły otwór.

Podczas wytaczania narzędzie z pojedynczą zakrzywioną końcówką jest wprowadzane do zgrubnie wykonanego otworu w wirującym przedmiocie obrabianym, aby nieznacznie powiększyć otwór i poprawić jego dokładność. Jest to precyzyjna operacja wykończeniowa stosowana na końcowych etapach wytwarzania produktu.

Rozwiercanie to jedna z operacji wymiarowania, która polega na usunięciu niewielkiej ilości metalu z już wywierconego otworu.

Podczas frezowania obrotowe narzędzie z wieloma krawędziami skrawającymi przesuwa się powoli względem materiału, aby wytworzyć płaską lub prostą powierzchnię. Kierunek ruchu posuwowego jest prostopadły do ​​osi obrotu narzędzia. Prędkość ruchu zapewnia obrotowy frez. Dwie podstawowe formy frezowania to: frezowanie obwodowe i frezowanie czołowe.

Inne konwencjonalne operacje obróbki obejmują kształtowanie, struganie, przeciąganie i piłowanie. Do kategorii obróbki skrawaniem często zalicza się również szlifowanie i podobne operacje ścierne.

Narzędzie tnące ma jedną lub więcej ostrych krawędzi skrawających i jest wykonane z materiału twardszego niż materiał obrabiany. Krawędź skrawająca służy do oddzielania wiórów od materiału macierzystego. Z krawędzią skrawającą połączone są dwie powierzchnie narzędzia:

Ściana natarcia i flanka.
Powierzchnia natarcia, która kieruje przepływem nowo utworzonego wióra, jest zorientowana pod pewnym kątem, nazywanym kątem natarcia „α”. Mierzy się go względem płaszczyzny prostopadłej do powierzchni roboczej. Kąt natarcia może być dodatni lub ujemny. Bok narzędzia zapewnia prześwit pomiędzy narzędziem a nowo utworzoną powierzchnią roboczą, chroniąc w ten sposób powierzchnię przed ścieraniem, które mogłoby pogorszyć wykończenie. Ten kąt pomiędzy powierzchnią roboczą a powierzchnią boczną nazywa się kątem przyłożenia. Istnieją dwa podstawowe typy narzędzi skrawających:

Narzędzie jednoostrzowe i narzędzie o wielu krawędziach skrawających
Narzędzie jednopunktowe posiada jedną krawędź skrawającą i służy do toczenia, wytaczania i strugania. Podczas obróbki wierzchołek narzędzia wnika pod pierwotną powierzchnię roboczą przedmiotu obrabianego. Czubek jest czasami zaokrąglany do pewnego promienia, zwanego promieniem nosa.

Narzędzia o wielu krawędziach skrawających mają więcej niż jedną krawędź skrawającą i zwykle osiągają swój ruch względem przedmiotu obrabianego poprzez obrót. Do wiercenia i frezowania wykorzystywane są obrotowe narzędzia o wielu ostrzach. Chociaż kształty tych narzędzi różnią się od narzędzia jednopunktowego, wiele elementów geometrii narzędzia jest podobnych.