POVZETEK

CNC obdelava je pogosto ključni sekundarni postopek, ki se uporablja pri litih komponentah, da se doseže natančnost, ki je s samim litjem nemogoča. Medtem ko se litem izvajajo kompleksne, skoraj končne oblike delov v visokih količinah in pri nizkih stroških na enoto, CNC obdelava omogoča končne značilnosti z visoko natančnostjo, kot so navojni vijaki in gladke povezovalne površine. Odločitev za uporabo ene ali kombinacije obeh metod temelji na kompromisu: litje je namenjeno masovni proizvodnji, medtem ko CNC obdelava doda bistveno natančnost, vendar ob dodatnih stroških.

CNC obdelava proti litju: primerjava glava na glavo

Razumevanje osnovnih razlik med CNC obdelavo in litjem je temeljno pomembno za vsak inženirski ali produktni tim. Ti dve proizvodni metodi predstavljata ločeni pristop k oblikovanju kovin: ena odstranjuje material, druga pa ga oblikuje iz taline. Izbira prave metode popolnoma odvisna od zahtev projekta glede količine, stroškov, hitrosti in natančnosti.

CNC (Computer Numerical Control) obdelava je subtraktivni proces . Začne se s trdnim blokom materiala (polizdelkom) in uporablja računalniško krmiljena rezila – kot so freze, vrtilke in stružniki – za odstranjevanje materiala po plasteh, dokler se ne oblikuje končni del. Kot je opisano s strani Zetwerk , proces avtomatizira računalniški program, kar zagotavlja visoko natančnost in ponovljivost. Ta metoda je zelo vsestranska in deluje z velikim naborom materialov, zaradi česar je idealna za prototipe ter izdelavo v majhnih do srednjih količinah, kjer je natančnost najpomembnejša.

Nasprotno je litje pod tlakom postopek lepanja . Vključuje taljenje netopnih kovin, kot sta aluminij ali cink, ter vbrizgavanje raztaljene mase v posebej izdelano jekleno kalupno formo, imenovano matrica, pod visokim tlakom. Ko se kovina ohladi in strdi, se matrica odpre in del izvrže. Ta metoda je izjemno učinkovita za proizvodnjo velikih količin enakih delov s kompleksnimi geometrijami. Čeprav so začetni stroški izdelave matrice lahko znatni, se stroški na kos pri visokih količinah močno zmanjšajo, kar jo naredi prvo izbiro za masovno proizvodnjo v potrošniških in avtomobilski industriji.

Čeprav pogosto primerjamo litje pod tlakom in CNC obdelavo, imajo druge metode, kot je kovanje, pomembno vlogo pri proizvodnji. Na primer, podjetja, kot je Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, se specializirajo za avtomobilsko kovanje – še en postopek, ki oblikuje kovino s tlačnimi silami in je idealen za izdelavo izjemno trdnih in vzdržnih komponent. Razumevanje celotnega spektra možnosti proizvodnje zagotavlja, da bo izbran najprimernejši postopek glede na specifične zahteve glede zmogljivosti posamezne komponente.

Sinergija: Uporaba CNC obdelave kot končnega postopka za litje pod tlakom

Čeprav se pogosto predstavljata kot tekmovalni metodi, sta CNC obdelava in litje pod tlakom pogosto partnerja v zaporednem proizvodnem procesu. Številni visokozmogljivi sestavni deli izkoriščajo prednosti obeh metod. Proces se začne z litjem pod tlakom, da učinkovito ustvari primarno, kompleksno obliko dela (tako imenovano skoraj-neto obliko), nato pa sledi CNC obdelava za dokončne dotike, ki zahtevajo višjo točnost, kot jo lahko litje samo zagotovi.

Kot je pojasnil G&M Die Casting , je ta hibridni pristop enovirtna rešitev za izdelavo sestavnih delov. Litje pod tlakom lahko proizvede značilnosti z tolerancami okoli ±0,005 palca, kar je dovolj za mnoge aplikacije. Ko pa oblikovanje zahteva ožje tolerance, popolnoma ravne povezovalne površine ali kompleksne značilnosti, kot so navojni vijaki, je potrebno sekundarno obdelovanje. Tu prevzamejo CNC stroji, ki osnovni odlitek obdelajo do natančnih specifikacij.

To sinergično razmerje omogoča proizvajalcem dobiti najboljše iz obeh svetov: ekonomsko učinkovitost in hitrost masovnega litja za večji del dela ter kirurško natančnost CNC obdelave za najpomembnejše značilnosti. To zagotavlja tako gospodarsko ugodnost kot tudi funkcionalno zmogljivost.

Pogoste sekundarne CNC operacije obdelave na delih, izdelanih s postopkom litja pod tlakom, vključujejo:

• Vrtanje in navijanje: Izdelava natančnih navojnih lukenj za vijake in matici.
• Frezanje: Obdelava ravnih površin za tesnilke ali povezovanje z drugimi sestavnimi deli.
• Razvrtavanje: Ustvarjanje popolnoma okrogle in natančno pozicionirane luknje za ležaje ali gredi.
• Tokarjenje: Obdelava cilindričnih elementov z ožjimi dopustnimi odstopanji premera.
• Izdelava žlebov za O-obroče: Obdelava natančnih kanalov za tesnila, da se prepreči uhajanje.

Ključni vidiki pri obdelavi die-cast komponent

Obdelava die-cast dela ni enaka obdelavi trdnega bloka materiala. Postopek litja vnaša edinstvene lastnosti materiala in izzive, ki jih morajo upoštevati inženirji in obrtaki, da zagotovijo uspešen rezultat. Ustrezen načrtovanje in tehnika sta nujna, da se izognemo poškodbam dela ali ogroženju njegove celovitosti.

Eden glavnih izzivov je poroznost materiala . Mikroskopski žepi z plinom se lahko oblikujejo v litju, ko se talina strdi. Ko rezno orodje naleti na te praznine, lahko pride do slabega površinskega stanja ali celo do loma orodja. Obrtaki morajo uporabljati ostra orodja in optimizirane rezne parametre, da zmanjšajo učinke poroznosti. Drugi pomemben dejavnik je pritrditev , ali vpenjanje. Die-cast deli se izdelujejo v obliki, ki je skoraj končna, pogosto s kompleksnimi, neenakomernimi površinami in tankimi stenami. Za varno in ponovljivo vpenjanje dela je običajno potreben poseben pritrdilni alat, da se med obdelavo na stroju delu zagotovi stabilnost brez upogibanja ali poškodbe.

Poleg tega imajo zlitine, uporabljene pri litju pod tlakom, kot je aluminij A380, različne lastnosti od navadnih zlitin iz polizde, kot je aluminij 6061. Aluminij iz litega materiala ima pogosto višjo vsebnost silicija, kar ga naredi bolj abraziven in pospeši obrabo orodja. Za učinkovito obdelavo so pogosto potrebne specializirane prevleke in geometrije orodij.

Najboljše prakse pri obdelavi die-cast komponent vključujejo:

• Uporabite ostro orodje z zaščitno prevleko: Za upiranje abrazivnim lastnostim aluminijastih zlitin z visoko vsebnostjo silicija se pogosto priporoča polikristalinični diamant (PCD) ali karbidno orodje z zaščitno prevleko.
• Optimizirajte hitrosti rezanja in pospeške: Rezalni parametri morajo biti previdno nadzorovani, da se prepreči taljenje zlitin z nizko toplotno odpornostjo ter doseže čist rez brez mazanja materiala.
• Uvedite ustrezno vpenjanje dela: Zasnova pritrdilnih naprav, ki podpirajo edinstveno geometrijo dela, z vpenjanjem na trdna in stabilna območja, da se prepreči upogib ali poškodba.
• Učinkovito ravnanje s stavki: Uporabite curek visokotlačnega zraka ali minimalno hladilno tekočino za odstranjevanje stavkov, saj tradicionalna obilna hladilna tekočina včasih prodre v poroznost materiala in povzroči težave pozneje.

Stroškovna analiza: kdaj je litje v kalup + CNC bolj ekonomično?

Odločitev med samim CNC obdelovanjem in kombiniranim postopkom litja v kalup in obdelave je skoraj vedno odvisna od količine proizvodnje in stroškov. Čeprav CNC obdelava ponuja večjo fleksibilnost in izogibanje visokim začetnim stroškom orodij, litje v kalup omogoča nepremagljivo učinkovitost pri večjih serijah. Razumevanje točke preloma stroškov je ključno za sprejem pravilne finančne odločitve pri proizvodnem projektu.

Pri nizkih količinah, kot so prototipi ali serije nekaj sto delov, je CNC obdelava skoraj vedno cenejša. Ko SyBridge Technologies opozarja, da ni potrebno vlagati deset tisoč dolarjev v jekleno kalibrsko matrico. Stroški so predvsem posledica časa obratovanja stroja in materiala. Vendar ti stroški na kos ostanejo relativno konstantni, ne glede na število izdelanih enot. Litje pod tlakom pa ima zelo visoke začetne stroške zaradi oblikovanja in izdelave matrice. Ko je orodje enkrat izdelano, pa se dele lahko proizvaja za drobiž v materialu in času cikla.

Privlačna študija primera iz Dynacast poudarja to razmerje med stroški. Pri kameri Light L16 je bila izdelava zapletenega ogrodja s pomočjo CNC obdelave petkrat dražja kot litje pod tlakom. Za masovni potrošniški izdelek bi ta razlika v stroških naredila CNC obdelavo nepremagljivo za velikoserijsko proizvodnjo. Začetna naložba v matrico se je hitro izplačala zaradi ogromnih prihrankov na stroških na kos, kar je hibridni pristop naredilo edino uporabno pot naprej.

Splošno pravilo je, da se prelomna točka, pri kateri postane litje pod tlakom ekonomičnejše, običajno nahaja med 2.000 in 5.000 enotami. Pod tem obsegom so stroški orodij previsoki, da bi bili upravičeni. Nad njim pa nizki stroški na kos pri litju pod tlakom omogočajo znatne prihranke, ki se povečujejo z vsakim izdelanim delom, kar ta postopek naredi jasnim zmagovalcem pri masovni proizvodnji.

Pogosta vprašanja

1. Kaka je razlika med CNC obdelavo in litjem pod tlakom?

CNC obdelava je odrezovalni postopek, ki se začne s trdnim blokom materiala in ga rezanjem oblikuje v del. Litje pod tlakom pa je oblikovalni postopek, pri katerem se taljen kovinski material vbrizga v jekleno kalibrsko (vlijevalno) oplato, da se oblikuje del. CNC je najprimernejši za nizke do srednje obsege in visoko natančnost, litje pod tlakom pa je idealno za visokozmogelsko proizvodnjo zapletenih delov po nizkih stroških na enoto.

2. Katerih 7 glavnih delov ima CNC stroj?

Glavne komponente tipičnega CNC stroja vključujejo enoto za nadzor stroja (MCU), ki je možgani sistema; vhodne naprave za nalaganje programa; pogonski sistem z motorji za premikanje osi; sam orodni stroj (npr. vreteno in rezna orodja); povratni sistem za zagotavljanje natančnosti; posteljo in mizo, ki tvorita konstrukcijo stroja; ter hladilni sistem za upravljanje toplote.

3. Ali je litje pod tlakom cenejše od CNC?

To je odvisno od količine proizvodnje. Pri majhnih količinah (prototipi do nekaj tisoč delov) je CNC obdelava cenejša, ker se izogne visokim začetnim stroškom izdelave kalupa. Vendar pa je pri velikih serijah proizvodnje (običajno več kot 5.000 enot) litje pod tlakom bistveno bolj ekonomično zaradi izjemno nizkih stroškov na kos, ki hitro pokrijejo začetne stroške orodja.