Избор одговарајућих технологија обраде за не-стандардне прецизне делове
1. Геометрија дела и анализа сложености
Геометријске карактеристике не-стандардног прецизног дела служе као примарна одредница за избор технологије. Делови са претежно цилиндричним или ротационим карактеристикама природно су усклађени са ЦНЦ приступом композитној машинској обради или стругању или стругању{2}}. Сложене тродимензионалне контуре, подрези и површине слободног облика захтевају више-осни ЦНЦ глодање, које обично захтевају четири или пет оса истовременог кретања да би се постигла жељена геометрија без вишеструких подешавања. Карактеристике микро-величине мање од пола милиметра могу захтевати специјализоване процесе као што су микро-глодање, ласерска микромашинска обрада или методе израде засноване на литографији{9}}. Дубоке унутрашње шупљине са уским радијусима углова често захтевају машинску обраду помоћу електричног пражњења, било варијанте жице или удубљења, или алтернативно адитивну производњу у комбинацији са накнадном{11}}обрадом да би се постигла приступачност коју конвенционални алати за сечење не могу да досегну. Рупе са високим односом ширине и висине представљају јединствене изазове који се најбоље решавају кроз технике бушења дубоких-рупа, бушења топовима или бушења електронским снопом. Танкозидне структуре су посебно осетљиве на вибрације-и могу захтевати прилагодљиве стратегије обраде, криогене приступе хлађењу или процесе хемијског јеткања да би се спречила изобличења током уклањања материјала.
2. Захтеви за толеранцију димензија и тачност
Захтевани ниво прецизности директно ограничава доступне технолошке опције. Опште толеранције прецизности у опсегу од плус или минус 0,05 до 0,1 милиметар, што одговара ИСО степену толеранције ИТ10 до ИТ11, могу се поуздано постићи конвенционалним ЦНЦ операцијама глодања и стругања. Високи захтеви за прецизношћу од плус или минус 0,01 до 0,05 милиметара, или ИТ7 до ИТ9, захтевају прецизну ЦНЦ опрему, операције брушења или процесе бушења. Ултра{11}}толеранције од плус или минус од 0,005 до 0,01 милиметар, што је еквивалентно ИТ5 до ИТ6, захтевају ултра{16}}прецизне ЦНЦ системе, процесе брушења или преливања. Прецизност нанометарског{18}}нивоа испод плус или минус 0,001 милиметар захтева -окретање дијаманата у једној тачки, прецизно брушење или хемијско механичко полирање. Осим једноставних димензионалних толеранција, захтеви за геометријско димензионисање и толеранције за тачност облика, као што су округлост или цилиндричност испод једног микрометра, могу да диктирају наменске процесе као што су брушење без центра или прецизно брушење, а не ЦНЦ опрему опште намене.
3. Карактеристике материјала и обрадивост
Својства материјала суштински утичу на избор процеса. Легуре алуминијума нуде одличну обрадивост и добро су-прикладне за стандардне ЦНЦ и велике{2}}приступе за глодање. Нерђајући челици представљају изазове-очвршћавања који захтевају оштре алате, оптимизоване брзине сечења и могу имати користи од бесконтактних метода као што је електрохемијска обрада сложених облика. Легуре титанијума и инконела показују ниску топлотну проводљивост и велику чврстоћу, што захтева мале брзине сечења, круте поставке или бесконтактне алтернативе као што су ласерска или водена обрада. Каљени челици који прелазе 50 ХРЦ обично захтевају брушење, тврдо стругање кубним бор нитридом или поликристалним дијамантским алатима, или машинску обраду са електричним пражњењем. Инжењерски полимери као што су ПЕЕК, ПТФЕ и ПОМ могу се машински обрађивати стандардном ЦНЦ опремом под условом да се одржава контрола кристалног чипа и да се избегне прегревање. Крхки полимери могу захтевати ласерско сечење или дијамантску машинску обраду да би се спречило пуцање. Керамика и композити као што су глиница, цирконијум, полимери ојачани угљеничним влакнима и полимери ојачани стакленим влакнима захтевају специјализоване приступе укључујући брушење дијаманата, ултразвучну{13}} машинску обраду или обраду воденим млазом како би се спречило раслојавање и лом.
4. Завршна обрада и функционални захтеви
Спецификације завршне обраде морају бити усклађене са могућностима процеса. Вредности храпавости изнад 3,2 микрометра могу се постићи стандардним ЦНЦ операцијама без додатних процеса. Захтеви између 0,8 и 3,2 микрометара захтевају прецизан ЦНЦ са оптимизованим параметрима и могућим уклањањем ивица. Завршне обраде између 0,2 и 0,8 микрометара захтевају фини ЦНЦ, тврдо стругање или прецизно брушење, са додатком полирања за естетске захтеве. Површине испод 0,2 микрометра захтевају брушење у комбинацији са хоновањем или преклапањем, због чега је вишестепена обрада обавезна. Површине оптичког{12}}врста испод 0,01 микрометара захтевају стругање дијаманата, магнетохеолошку завршну обраду или еквивалентне специјализоване процесе који се спроводе у контролисаним окружењима. Захтеви функционалне површине такође утичу на избор, пошто заптивне површине захтевају специфичне опсеге храпавости, док носеће површине захтевају унакрсне{15}}шаме које се могу постићи само процесима хонања.
5. Обим производње и економска разматрања
Количина производње значајно утиче на економичност технологије. Количине прототипа од једне до десет јединица фаворизују флексибилну ЦНЦ машинску обраду без наменског алата или приступе адитивне производње као што је селективно ласерско топљење или директно ласерско синтеровање метала за тополошки-оптимизоване геометрије. Брза производња електрода за машинско пражњење путем тродимензионалног штампања-може убрзати развој прототипа. Мала{5}}производња велике количине-мешаних производа од десет до хиљаду јединица има користи од окретних-млинских центара који минимизирају подешавања за сложене делове, модуларне системе за причвршћивање за брзу реконфигурацију и пето-ЦНЦ за смањење промена подешавања. Средње количине од хиљаду до десет хиљада јединица оправдавају наменске уређаје, аутоматизоване системе утовара и процесне ланце који комбинују грубу машинску обраду за ефикасност уклањања материјала са одвојеним завршним операцијама за прецизност. Линије за пренос или флексибилни производни системи{11} засновани на палетама постају одрживи у овом обиму. Велике количине које прелазе десет хиљада јединица обично захтевају наменске машине-посебне намене, процесе формирања скоро{14}мрежног-облика као што је хладно сабијање или металургија праха праћено завршном обрадом и потпуно аутоматизованом интеграцијом инспекције.
6. Способност процеса и доступност опреме
Избор технологије мора узети у обзир практична ограничења. Постојеће могућности паркирања машина, укључујући број осовина, снагу вретена, ниво прецизности и системе контроле, треба да се процене у односу на захтеве делова. Специјализоване способности подизвођача треба узети у обзир за егзотичне процесе као што су ласерско текстурирање, топљење електронских зрака или хемијско нагризање када је-кућна опрема неадекватна. Технолошка зрелост и толеранција на ризик морају бити избалансирани, са доказаним процесима као што су ЦНЦ глодање, стругање и брушење који нуде мањи ризик и предвидљиве резултате, док нове технологије као што су хибридни адитивни-системи за одузимање или обрада уз помоћ ултразвучних вибрација- представљају већи ризик, али немогуће јединствене геометрске могућности.
7. Време испоруке и ограничења у ланцу снабдевања
Захтеви испоруке утичу на избор процеса. Стандардна обрада обично захтева једну до четири недеље у зависности од сложености. Процеси који захтевају специјалне алате или уређаје додају две до три недеље за дизајн и производњу. Адитивна производња скраћује време обраде алата, али може захтевати накнадну{3}}термичку обраду и машинску обраду. Глобалне одлуке о изворима морају да уравнотеже близину за итеративну комуникацију дизајна са оптимизацијом трошкова за зреле дизајне, са дужим ланцима снабдевања који потенцијално додају недеље распореду испоруке.
8. Осигурање квалитета и компатибилност инспекције
Одабране технологије морају подржавати потребне методе верификације. Верификација у-процесу захтева технологије компатибилне са-машинским испитивањем и системима за повратне информације у реалном-времену. Унутрашње карактеристике могу захтевати скенирање компјутерском томографијом или деструктивно сечење, што захтева одговарајуће додатке за машинску обраду. Индустрије са захтевима за следљивост као што су ваздухопловство, медицина и аутомобилска индустрија захтевају могућности документације процеса, обезбеђујући да одабрана технологија подржава свеобухватно евидентирање података.
9. Фактори животне средине и одрживости
Размишљања о животној средини све више утичу на избор технологије. Субтрактивни процеси стварају материјални отпад у облику струготина, док скоро{1}}нето процеси као што су производња адитива или бризгање метала смањују отпад за скупе материјале. Расхладна течност и избори за подмазивање, укључујући минималну количину подмазивања, суву машинску обраду или криогено хлађење, могу значајно смањити утицај на животну средину. Високо{4}}процеси високе прецизности често захтевају окружење{5}}контролисано климом, а потрошња енергије треба да се урачуна у процену укупних трошкова.
10. Оквир одлука и имплементација
Структурирани оквир евалуације подржава избор оптималне технологије. Кључни критеријуми треба да буду пондерисани у складу са приоритетима примене, обично са постизањем тачности димензија, усаглашеношћу завршне обраде, ценом по делу и поузданошћу ризика која добија велику тежину, док време испоруке, флексибилност за промене дизајна и скалабилност добијају средњу тежину. Свака технологија кандидата треба да буде оцењена према овим критеријумима коришћењем анализе разлике између могућности и захтева за тачност, индекса способности процеса за завршну обраду површине, укупних трошкова укључујући алате и подешавања за економију, анализу критичне путање за време испоруке и историјске податке са валидацијом пилот покрета за процену ризика.
Препоручени приступ имплементације укључује спровођење Пугх матрице или пондерисане матрице одлучивања која упоређује кандидатске технологије, након чега следи пробна валидација прототипа пре него што се посвети производном алату. Ова систематска евалуација спречава прерану посвећеност познатим, али неоптималним процесима и обезбеђује да изабрана технологија заиста одговара специфичним захтевима сваког не-стандардног прецизног дела.
Закључак
Избор технологије обраде за не-стандардне прецизне делове захтева холистички системски инжењеринг који балансира геометријску сложеност, понашање материјала, захтеве за прецизношћу, економска ограничења и захтеве обезбеђења квалитета. Оптимално решење често укључује хибридне процесне ланце пре него појединачне-технолошке приступе, интегришући методе адитивног, субтрактивног и површинског третмана како би се постигли циљеви учинка у оквиру прихватљивих трошкова и временских граница. Успех зависи од темељне анализе свих утицајних фактора, структурисаног доношења одлука-и валидације кроз пробе прототипа пре него што се посвети производњи.
