CNC obrábění výrobek z šedé litiny

Obrábění je proces, při kterém je materiál (často kov) řezán do požadovaného konečného tvaru a velikosti řízeným procesem odstraňování materiálu. Procesy, které mají toto společné téma, řízený odběr materiálu, jsou dnes souhrnně známé jako subtraktivní výroba, na rozdíl od procesů řízeného přidávání materiálu, které jsou známé jako aditivní výroba. Přesně to, co znamená „řízená“ část definice, se může lišit, ale téměř vždy to znamená použití obráběcích strojů (kromě pouze elektrického nářadí a ručního nářadí).

Obrábění je součástí výroby mnohakovové výrobky, ale lze jej použít i na materiály, jako je dřevo, plast, keramika a kompozity. Člověk, který se specializuje na obrábění, se nazývá strojník. Místnost, budova nebo společnost, kde se provádí obrábění, se nazývá strojírna. Velká část moderního obrábění se provádí pomocí počítačového numerického řízení (CNC), ve kterém se počítače používají k řízení pohybu a provozu fréz, soustruhů a dalších obráběcích strojů. To zvyšuje efektivitu, protože CNC stroj běží bez obsluhy, čímž se snižují náklady na pracovní sílu pro strojírny.

Tři hlavní procesy obrábění jsou klasifikovány jako soustružení, vrtání a frézování. Mezi další operace spadající do různých kategorií patří tvarování, hoblování, vyvrtávání, protahování a řezání.

Soustružnické operace jsou operace, které otáčí obrobek jako primární způsob pohybu kovu proti řeznému nástroji. Soustruhy jsou hlavním obráběcím strojem používaným při soustružení.

Frézovací operace jsou operace, při kterých se řezný nástroj otáčí, aby se řezné hrany dotýkaly obrobku. Frézky jsou hlavním obráběcím strojem používaným při frézování.

Operace vrtání jsou operace, při kterých se vytvářejí nebo zušlechťují otvory přivedením rotující frézy s řeznými hranami na spodním konci do kontaktu s obrobkem. Vrtání se provádí primárně na vrtačkách, ale někdy i na soustruzích nebo frézách.

Různé operace jsou operace, které přísně vzato nemusí být operacemi obrábění v tom smyslu, že se nemusí jednat o operace produkující třísky, ale tyto operace se provádějí na typickém obráběcím stroji. Leštění je příkladem různé operace. Leštění neprodukuje žádné třísky, ale lze jej provádět na soustruhu, fréze nebo vrtačce.

Nedokončený obrobek vyžadující obrábění bude muset mít odříznutý nějaký materiál, aby se vytvořil hotový výrobek. Hotovým výrobkem by byl obrobek, který splňuje specifikace stanovené pro tento obrobek technickými výkresy nebo plány. Například může být požadováno, aby obrobek měl specifický vnější průměr. Soustruh je obráběcí stroj, který lze použít k vytvoření tohoto průměru otáčením kovového obrobku, takže řezný nástroj může odříznout kov a vytvořit hladký, kulatý povrch odpovídající požadovanému průměru a povrchové úpravě. K odstranění kovu ve tvaru válcového otvoru lze použít vrták. Dalšími nástroji, které lze použít pro různé typy úběru kovu, jsou frézky, pily a brusky. Mnoho z těchto stejných technik se používá při zpracování dřeva.

Pokročilé techniky obrábění zahrnují přesnostCNC obrábění, elektroerozivní obrábění (EDM), elektrochemická eroze, řezání laserem nebo řezání vodním paprskem pro tvarování kovových obrobků.

Jako komerční podnik se obrábění obecně provádí ve strojírně, která se skládá z jedné nebo více dílen obsahujících hlavní obráběcí stroje. Přestože strojírna může být samostatným provozem, mnoho podniků provozuje interní strojírny, které podporují specializované potřeby podniku.

Obrábění vyžaduje pozornost věnovanou mnoha detailům, aby obrobek splnil specifikace stanovené v technických výkresech nebo plánech. Kromě zřejmých problémů souvisejících se správnými rozměry je zde problém dosažení správného dokončení nebo hladkosti povrchu obrobku. Nekvalitní povrch na obrobeném povrchu obrobku může být způsoben nesprávným upnutím, tupým nástrojem nebo nevhodným předvedením nástroje. Tato špatná kvalita povrchu, známá jako chvění, se často projevuje zvlněným nebo nepravidelným povrchem a výskytem vln na obrobených površích obrobku.

Obrábění je jakýkoli proces, při kterém se řezný nástroj používá k odstranění malých třísek materiálu z obrobku (obrobek se často nazývá „dílo“). K provedení operace je nutný relativní pohyb mezi nástrojem a dílem. Tohoto relativního pohybu je dosaženo ve většině obráběcích operací pomocí primárního pohybu, nazývaného "řezná rychlost" a sekundárního pohybu nazývaného "posuv". Tvar nástroje a jeho pronikání do pracovní plochy v kombinaci s těmito pohyby vytváří požadovaný tvar výsledné pracovní plochy.

Obráběcí operace
Existuje mnoho druhů obráběcích operací, z nichž každá je schopna generovat určitou geometrii součásti a texturu povrchu.

Při soustružení se řezný nástroj s jedním břitem používá k odebírání materiálu z rotujícího obrobku, aby se vytvořil válcový tvar. Primární pohyb je zajišťován otáčením obrobku a posuvný pohyb je dosahován pomalým pohybem řezného nástroje ve směru rovnoběžném s osou otáčení obrobku.

K vytvoření kulatého otvoru se používá vrtání. Dosahuje se to rotujícím nástrojem, který má obvykle dva nebo čtyři šroubovité řezné hrany. Nástroj je přiváděn ve směru rovnoběžném s jeho osou otáčení do obrobku, aby se vytvořil kruhový otvor.

Při vyvrtávání se nástroj s jednou ohnutou špičatou špičkou zasouvá do nahrubo vytvořeného otvoru v točícím se obrobku, aby se otvor mírně zvětšil a zlepšila se jeho přesnost. Je to jemná dokončovací operace používaná v konečných fázích výroby produktu.

Vystružování je jednou z operací klížení, která odstraňuje malé množství kovu z již vyvrtaného otvoru.

Při frézování se rotující nástroj s více řeznými hranami pohybuje pomalu vzhledem k materiálu, aby se vytvořil rovný nebo rovný povrch. Směr posuvu je kolmý k ose otáčení nástroje. Rychlost pohybu zajišťuje rotující fréza. Dvě základní formy frézování jsou: Periferní frézování a Čelní frézování.

Další konvenční obráběcí operace zahrnují tvarování, hoblování, protahování a řezání. Také broušení a podobné brusné operace jsou často zahrnuty do kategorie obrábění.

Řezný nástroj má jeden nebo více ostrých břitů a je vyroben z materiálu, který je tvrdší než pracovní materiál. Řezná hrana slouží k oddělení třísky od mateřského pracovního materiálu. S břitem jsou spojeny dva povrchy nástroje:

Čelo a bok.
Čelo čela, které usměrňuje tok nově vytvořené třísky, je orientováno pod určitým úhlem, se nazývá úhel čela "α". Měří se vzhledem k rovině kolmé k pracovní ploše. Úhel sklonu může být kladný nebo záporný. Bok nástroje poskytuje vůli mezi nástrojem a nově vytvořenou pracovní plochou, čímž chrání povrch před otěrem, který by zhoršoval povrchovou úpravu. Tento úhel mezi pracovním povrchem a povrchem boku se nazývá úhel reliéfu. Existují dva základní typy řezných nástrojů:

Jednobodový nástroj a nástroj s více břity
Jednobodový nástroj má jeden břit a používá se pro soustružení, vyvrtávání a hoblování. Při obrábění proniká hrot nástroje pod původní pracovní plochu obrobku. Bod je někdy zaoblen na určitý poloměr, nazývaný poloměr nosu.

Nástroje s více břity mají více než jeden břit a obvykle dosahují svého pohybu vzhledem k obrobku otáčením. Při vrtání a frézování se používají rotační nástroje s více břity. Ačkoli se tvary těchto nástrojů liší od jednobodového nástroje, mnoho prvků geometrie nástroje je podobných.