Προϊόν κατεργασίας CNC από γκρίζο χυτοσίδηρο

Η κατεργασία είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένα υλικό (συχνά μέταλλο) κόβεται στο επιθυμητό τελικό σχήμα και μέγεθος με μια ελεγχόμενη διαδικασία αφαίρεσης υλικού. Οι διαδικασίες που έχουν αυτό το κοινό θέμα, την ελεγχόμενη αφαίρεση υλικού, είναι σήμερα συλλογικά γνωστές ως αφαιρετική κατασκευή, σε διάκριση από τις διαδικασίες ελεγχόμενης προσθήκης υλικού, οι οποίες είναι γνωστές ως κατασκευή προσθέτων. Το τι ακριβώς υπονοεί το "ελεγχόμενο" μέρος του ορισμού μπορεί να ποικίλλει, αλλά σχεδόν πάντα συνεπάγεται τη χρήση εργαλειομηχανών (εκτός από μόνο ηλεκτρικά εργαλεία και εργαλεία χειρός).

Η μηχανική κατεργασία είναι μέρος της κατασκευής πολλώνμεταλλικά προϊόντα, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε υλικά όπως ξύλο, πλαστικό, κεραμικό και σύνθετα υλικά. Ένα άτομο που ειδικεύεται στη μηχανική κατεργασία ονομάζεται μηχανουργός. Ένα δωμάτιο, ένα κτίριο ή μια εταιρεία όπου γίνεται η μηχανική κατεργασία ονομάζεται μηχανουργείο. Μεγάλο μέρος της σύγχρονης μηχανικής κατεργασίας πραγματοποιείται με υπολογιστή αριθμητικού ελέγχου (CNC), στον οποίο οι υπολογιστές χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της κίνησης και της λειτουργίας των μύλων, των τόρνων και άλλων μηχανών κοπής. Αυτό αυξάνει την απόδοση, καθώς το μηχάνημα CNC λειτουργεί μη επανδρωμένο, μειώνοντας έτσι το κόστος εργασίας για τα μηχανουργεία.

Οι τρεις κύριες διαδικασίες κατεργασίας ταξινομούνται ως τόρνευση, διάτρηση και φρέζα. Άλλες εργασίες που εμπίπτουν σε διάφορες κατηγορίες περιλαμβάνουν τη διαμόρφωση, το πλάνισμα, τη διάνοιξη, τη διάνοιξη και το πριόνισμα.

Οι εργασίες στροφής είναι λειτουργίες που περιστρέφουν το τεμάχιο εργασίας ως την κύρια μέθοδο μετακίνησης μετάλλου ενάντια στο εργαλείο κοπής. Οι τόρνοι είναι η κύρια εργαλειομηχανή που χρησιμοποιείται στην τόρνευση.

Οι εργασίες φρεζαρίσματος είναι εργασίες κατά τις οποίες το εργαλείο κοπής περιστρέφεται για να φέρει τις κοπτικές ακμές στο τεμάχιο εργασίας. Οι φρέζες είναι η κύρια εργαλειομηχανή που χρησιμοποιείται στην άλεση.

Οι εργασίες διάτρησης είναι εργασίες κατά τις οποίες δημιουργούνται ή εξευγενίζονται οπές φέρνοντας σε επαφή με το τεμάχιο ένα περιστρεφόμενο κόφτη με κοπτικές ακμές στο κάτω άκρο. Οι εργασίες διάτρησης γίνονται κυρίως σε πρέσες γεωτρήσεων αλλά μερικές φορές σε τόρνους ή μύλους.

Διάφορες λειτουργίες είναι εργασίες που, αυστηρά μιλώντας, μπορεί να μην είναι εργασίες μηχανουργικής κατεργασίας, καθώς μπορεί να μην είναι εργασίες παραγωγής swarf, αλλά αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται σε μια τυπική εργαλειομηχανή. Το Burnishing είναι ένα παράδειγμα διάφορης λειτουργίας. Το γυάλισμα δεν παράγει σμήνους, αλλά μπορεί να γίνει σε τόρνο, μύλο ή πρέσα τρυπανιού.

Ένα ημιτελές τεμάχιο εργασίας που απαιτεί μηχανική κατεργασία θα χρειαστεί να κόψει κάποιο υλικό για να δημιουργήσει ένα τελικό προϊόν. Ένα τελικό προϊόν θα ήταν ένα τεμάχιο εργασίας που πληροί τις προδιαγραφές που ορίζονται για αυτό το τεμάχιο από μηχανολογικά σχέδια ή σχεδιαγράμματα. Για παράδειγμα, ένα τεμάχιο εργασίας μπορεί να απαιτείται να έχει συγκεκριμένη εξωτερική διάμετρο. Ο τόρνος είναι μια εργαλειομηχανή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία αυτής της διαμέτρου περιστρέφοντας ένα μεταλλικό τεμάχιο εργασίας, έτσι ώστε ένα εργαλείο κοπής να μπορεί να κόψει μέταλλο, δημιουργώντας μια λεία, στρογγυλή επιφάνεια που ταιριάζει με την απαιτούμενη διάμετρο και φινίρισμα επιφάνειας. Ένα τρυπάνι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αφαίρεση μετάλλου σε σχήμα κυλινδρικής οπής. Άλλα εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους τύπους αφαίρεσης μετάλλων είναι οι φρέζες, τα πριόνια και οι μηχανές λείανσης. Πολλές από αυτές τις ίδιες τεχνικές χρησιμοποιούνται στην ξυλουργική.

Οι προηγμένες τεχνικές κατεργασίας περιλαμβάνουν την ακρίβειαCNC μηχανική κατεργασία, μηχανική κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης (EDM), ηλεκτροχημική διάβρωση, κοπή με λέιζερ ή κοπή με πίδακα νερού για τη διαμόρφωση μεταλλικών τεμαχίων.

Ως εμπορική επιχείρηση, η μηχανική κατεργασία πραγματοποιείται γενικά σε ένα μηχανουργείο, το οποίο αποτελείται από έναν ή περισσότερους χώρους εργασίας που περιέχουν σημαντικές εργαλειομηχανές. Αν και ένα μηχανουργείο μπορεί να είναι μια αυτόνομη λειτουργία, πολλές επιχειρήσεις διατηρούν εσωτερικά μηχανουργεία που υποστηρίζουν εξειδικευμένες ανάγκες της επιχείρησης.

Η μηχανική κατεργασία απαιτεί προσοχή σε πολλές λεπτομέρειες προκειμένου ένα τεμάχιο εργασίας να πληροί τις προδιαγραφές που ορίζονται στα μηχανολογικά σχέδια ή σχεδιαγράμματα. Εκτός από τα προφανή προβλήματα που σχετίζονται με τις σωστές διαστάσεις, υπάρχει το πρόβλημα της επίτευξης του σωστού φινιρίσματος ή ομαλότητας της επιφάνειας στο τεμάχιο εργασίας. Το κατώτερο φινίρισμα που βρίσκεται στην επεξεργασμένη επιφάνεια ενός τεμαχίου μπορεί να οφείλεται σε λανθασμένη σύσφιξη, θαμπό εργαλείο ή ακατάλληλη παρουσίαση ενός εργαλείου. Συχνά, αυτό το κακό φινίρισμα επιφάνειας, γνωστό ως φλυαρία, είναι εμφανές από ένα κυματιστό ή ακανόνιστο φινίρισμα και την εμφάνιση κυμάτων στις επεξεργασμένες επιφάνειες του τεμαχίου εργασίας.

Η κατεργασία είναι οποιαδήποτε διαδικασία κατά την οποία χρησιμοποιείται ένα εργαλείο κοπής για την αφαίρεση μικρών κομματιών υλικού από το τεμάχιο εργασίας (το προς κατεργασία τεμάχιο συχνά ονομάζεται «εργασία»). Για την εκτέλεση της λειτουργίας, απαιτείται σχετική κίνηση μεταξύ του εργαλείου και της εργασίας. Αυτή η σχετική κίνηση επιτυγχάνεται στις περισσότερες εργασίες μηχανικής κατεργασίας μέσω μιας κύριας κίνησης, που ονομάζεται "ταχύτητα κοπής" και μιας δευτερεύουσας κίνησης που ονομάζεται "τροφοδοσία". Το σχήμα του εργαλείου και η διείσδυσή του στην επιφάνεια εργασίας, σε συνδυασμό με αυτές τις κινήσεις, παράγουν το επιθυμητό σχήμα της επιφάνειας εργασίας που προκύπτει.

Λειτουργίες μηχανικής κατεργασίας
Υπάρχουν πολλά είδη εργασιών μηχανικής κατεργασίας, καθεμία από τις οποίες είναι ικανή να δημιουργήσει μια συγκεκριμένη γεωμετρία και υφή επιφάνειας.

Κατά την τόρνευση, χρησιμοποιείται ένα εργαλείο κοπής με μία κοπτική άκρη για την αφαίρεση υλικού από ένα περιστρεφόμενο τεμάχιο εργασίας για τη δημιουργία κυλινδρικού σχήματος. Η κύρια κίνηση παρέχεται με την περιστροφή του τεμαχίου εργασίας και η κίνηση τροφοδοσίας επιτυγχάνεται μετακινώντας το εργαλείο κοπής αργά σε κατεύθυνση παράλληλη προς τον άξονα περιστροφής του τεμαχίου εργασίας.

Η διάτρηση χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας στρογγυλής οπής. Αυτό επιτυγχάνεται με ένα περιστρεφόμενο εργαλείο που έχει συνήθως δύο ή τέσσερις ελικοειδείς κοπτικές ακμές. Το εργαλείο τροφοδοτείται σε κατεύθυνση παράλληλη προς τον άξονα περιστροφής του στο τεμάχιο εργασίας για να σχηματίσει τη στρογγυλή οπή.

Στο διάτρητο, ένα εργαλείο με ένα μόνο λυγισμένο μυτερό άκρο προωθείται σε μια χονδροειδή οπή σε ένα περιστρεφόμενο τεμάχιο εργασίας για να μεγεθύνει ελαφρώς την οπή και να βελτιώσει την ακρίβειά της. Είναι μια λεπτή λειτουργία φινιρίσματος που χρησιμοποιείται στα τελικά στάδια της κατασκευής του προϊόντος.

Η εξομάλυνση είναι μια από τις εργασίες ταξινόμησης μεγέθους που αφαιρεί μια μικρή ποσότητα μετάλλου από μια τρύπα που έχει ήδη ανοίξει.

Στο φρεζάρισμα, ένα περιστρεφόμενο εργαλείο με πολλαπλές ακμές κοπής μετακινείται αργά σε σχέση με το υλικό για να δημιουργήσει μια επίπεδη ή ευθεία επιφάνεια. Η κατεύθυνση της κίνησης τροφοδοσίας είναι κάθετη στον άξονα περιστροφής του εργαλείου. Η ταχύτητα κίνησης παρέχεται από τον περιστρεφόμενο φρέζα. Οι δύο βασικές μορφές φρεζαρίσματος είναι: Το περιφερειακό φρεζάρισμα και το φρεζάρισμα προσώπου.

Άλλες συμβατικές εργασίες κατεργασίας περιλαμβάνουν διαμόρφωση, πλάνισμα, διάνοιξη και πριόνισμα. Επίσης, η λείανση και παρόμοιες λειαντικές εργασίες περιλαμβάνονται συχνά στην κατηγορία της μηχανικής κατεργασίας.

Ένα κοπτικό εργαλείο έχει μία ή περισσότερες αιχμηρές ακμές κοπής και είναι κατασκευασμένο από υλικό που είναι πιο σκληρό από το υλικό εργασίας. Η κοπτική άκρη χρησιμεύει για τον διαχωρισμό του τσιπ από το μητρικό υλικό εργασίας. Στην κοπτική άκρη συνδέονται οι δύο επιφάνειες του εργαλείου:

Η γκανιότα όψη και η πλευρά.
Η επιφάνεια κλίσης που κατευθύνει τη ροή του νεοσχηματισμένου τσιπ, είναι προσανατολισμένη σε μια ορισμένη γωνία ονομάζεται γωνία κλίσης "α". Μετριέται σε σχέση με το επίπεδο που είναι κάθετο στην επιφάνεια εργασίας. Η γωνία κλίσης μπορεί να είναι θετική ή αρνητική. Η πλευρά του εργαλείου παρέχει ένα διάκενο μεταξύ του εργαλείου και της νεοσχηματισμένης επιφάνειας εργασίας, προστατεύοντας έτσι την επιφάνεια από τριβή, η οποία θα μπορούσε να υποβαθμίσει το φινίρισμα. Αυτή η γωνία μεταξύ της επιφάνειας εργασίας και της πλευρικής επιφάνειας ονομάζεται γωνία ανακούφισης. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι εργαλείων κοπής:

Εργαλείο ενός σημείου και εργαλείο πολλαπλών αιχμής
Ένα εργαλείο μονής αιχμής έχει μία κοπτική άκρη και χρησιμοποιείται για τόρνευση, διάτρηση και πλάνισμα. Κατά τη μηχανική κατεργασία, το σημείο του εργαλείου διεισδύει κάτω από την αρχική επιφάνεια εργασίας του μέρους εργασίας. Το σημείο μερικές φορές στρογγυλεύεται σε μια ορισμένη ακτίνα, που ονομάζεται ακτίνα μύτης.

Τα εργαλεία πολλαπλής αιχμής έχουν περισσότερες από μία κοπτικές ακμές και συνήθως επιτυγχάνουν την κίνησή τους σε σχέση με το τμήμα εργασίας περιστρέφοντας. Η διάτρηση και το φρέζα χρησιμοποιούν περιστρεφόμενα εργαλεία πολλαπλής αιχμής. Αν και τα σχήματα αυτών των εργαλείων είναι διαφορετικά από ένα εργαλείο ενός σημείου, πολλά στοιχεία της γεωμετρίας του εργαλείου είναι παρόμοια.