Obróbka typu szwajcarskiego – kompletny przewodnik

Być może zastanawiasz się, czym jest szwajcarska maszyna i co oznacza szwajcarska obróbka. W tym artykule przeprowadzimy Cię przez szczegółową dyskusję na temat jego znaczenia, korzyści, ograniczeń, historii itp.

Czym jest obróbka szwajcarska?

W przeciwieństwie do innych procesów obróbki, w procesie obróbki typu szwajcarskiego przeprowadzisz szereg operacji skupiających się na precyzyjnych i skomplikowanych częściach geometrycznych.

Dodatkowo do obróbki małych części będziesz używać szwajcarskiej spieniarki lub maszyny śrubowej. Są to specjalistyczne maszyny wyposażone w wielowrzecionowy aparat tokarski.

Cechą szczególną obróbki szwajcarskiej jest możliwość jednoczesnego wykonywania wielu operacji obróbczych na tym samym przedmiocie.

Korzyści ze stosowania czcionki szwajcarskiej Tokarka

Wysoka precyzja: Podczas operacji maszyna typu szwajcarskiego okazała się wysoce zdolna do osiągnięcia wąskich tolerancji i najwyższej jakości właściwości powierzchni.

Czas konfiguracji jest krótki: Dzięki podajnikowi prętów i zautomatyzowanemu systemowi można wykonać wiele ciągłych operacji obróbczych.

Długie, smukłe części: Kompaktowa konstrukcja umożliwia obróbkę długich, smukłych części przy minimalnym ugięciu.

Wydajność materiałowa: Tokarki typu szwajcarskiego są produkowane w sposób pozwalający na możliwie najmniejsze straty materiału w celu łatwego kierowania nowych części z prętów.

Wszechstronność: Wyważone tokarki typu szwajcarskiego są elastyczne i umożliwiają obróbkę wielu materiałów, w tym ceramiki, metali i tworzyw sztucznych.

Zapewnienie jakości: Maszyny typu szwajcarskiego charakteryzują się wrodzoną dokładnością, która przekłada się na jakość i powtarzalność produktów.

Ograniczenia obróbki typu szwajcarskiego

Inwestycja początkowa: Należy również mieć świadomość, że tokarki typu szwajcarskiego są od początku zazwyczaj droższe od tokarek konwencjonalnych.

Ograniczenia materiałowe: Maszyny typu szwajcarskiego radzą sobie z szeroką ceramiką, metalami i tworzywami sztucznymi. Jednak nadal może nie być odpowiedni do materiałów lekko kruchych, takich jak nadmierne zużycie lub pękanie narzędzia.

Ograniczony rozmiar przedmiotu obrabianego: Tokarki szwajcarskie zostały wynalezione po to, aby wykonywać skomplikowaną obróbkę małych części z większą dokładnością.

Złożoność programowania: Kodowanie centrów tokarskich typu szwajcarskiego w przypadku skomplikowanych części wymaga większej wiedzy, niż w przypadku podobnych tokarek konwencjonalnych.

Wymagania dotyczące zapasów prętów: W obróbce typu szwajcarskiego ruch bloku odbywa się poprzez podawanie pręta podawanego przez maszyny.

Koszty oprzyrządowania: Koszt oprzyrządowania może być znaczny; jednakże ten aspekt jest wyjątkowo zauważalny w przypadku skomplikowanych części. Może to wiązać się z koniecznością zastosowania specjalistycznego rozwiązania narzędziowego.

Szwajcarska historia obróbki

W czasach, gdy w szwajcarskim przemyśle zegarmistrzowskim pojawiały się innowacje, rzemieślnicy odkryli już specjalne tokarki do produkcji elementów zegarków. W XIX wieku szwajcarscy zegarmistrzowie zaczęli z najwyższą precyzją produkować miniaturowe i skomplikowane części.

Później opracowano i wyposażono zautomatyzowane tokarki do szlifowania części z prętów, co doprowadziło do masowej produkcji małych komponentów. Stopniowo szwajcarskie maszyny śrubowe były unowocześniane poprzez zastosowanie nowych technologii i instalowanie funkcji zwiększających poziom produktywności i precyzji.

Szwajcarska obróbka CNC a obróbka konwencjonalna Toczenie CNC

Patrząc na szwajcarską obróbkę CNC i konwencjonalne toczenie CNC, zdajesz sobie sprawę, że oba są przeznaczone do obróbki elementów cylindrycznych. Istnieją jednak między nimi różne różnice, co omówimy poniżej.

Projekt maszyny

W tokarce typu szwajcarskiego narzędzie tnące jest utrzymywane w stanie nienaruszonym za pomocą tulei zaciskowej lub uchwytu, podczas gdy element jest przymocowany do wrzeciona, które umożliwia obrót.

Z drugiej strony, w przypadku konwencjonalnego toczenia CNC narzędzie tnące porusza się liniowo, podczas gdy element jest ładowany na tuleję zaciskową/uchwyt.

Złożoność części

Szwajcarska obróbka CNC jest w stanie obsłużyć tylko części o mniejszych średnicach i nie większe części. Obsługuje te elementy dokładnie i precyzyjnie.

Konwencjonalne toczenie CNC może również obsługiwać złożone projekty; ma jednak ograniczone możliwości.

Obróbka

Jeśli chodzi o narzędzia skrawające, można zastosować szeroką gamę systemów narzędziowych. Pozwala to na uzyskanie szerokiego zakresu elastyczności obróbki.

W przypadku konwencjonalnego toczenia CNC może nie być możliwe osiągnięcie takiego poziomu możliwości wymiany narzędzia, jak w szwajcarskich maszynach CNC.

Obsługa materiałów

W szwajcarskiej obróbce CNC obsługa materiału jest zautomatyzowana, ponieważ wykorzystuje podajniki prętów, które umożliwiają równoczesny załadunek, a tym samym obsługę dużych ilości.

Praca na konwencjonalnej tokarce CNC wymaga ręcznego załadowania każdego pręta do maszyny.

Złożoność konfiguracji

Konfiguracja tokarki szwajcarskiej może wymagać wysoko wykwalifikowanych operatorów, ponieważ jest to proces nieco złożony.

Konwencjonalne toczenie CNC jest dość proste pod względem konfiguracji i może nie wymagać do tego procesu wysoko wykwalifikowanych pracowników.

Uwzględnienie kosztów

Trzeba zainwestować dużo pieniędzy w zakup i ustawienie szwajcarskiej maszyny CNC.

Konwencjonalne maszyny CNC również wymagają dużej kwoty początkowej, ale są tańsze niż tokarki typu szwajcarskiego.

Jak działa proces obróbki tokarką szwajcarską

Ładowanie materiału: Najpierw musisz załadować swoje kawałki do podajnika prętów jako długie pręty. Stamtąd podajnik będzie automatycznie podawać elementy do tokarki.

Wspornik pręta: Aby uzyskać precyzyjne i lepsze wyniki, maszynę zaprojektowano z tuleją prowadzącą, która utrzymuje elementy blisko narzędzi skrawających.

Mocowanie przedmiotu obrabianego: Na wrzecionie głównym maszyna wyposażona jest w tuleję zaciskową, która utrzymuje półfabrykat. Dzięki wrzecionu obrabiany przedmiot może się teraz obracać, a narzędzia pozostają w tym samym miejscu.

Obróbka symultaniczna: Maszyna wyposażona jest w różne narzędzia skrawające przeznaczone do wykonywania różnych operacji w tym samym czasie. Takie operacje obejmują toczenie, wiercenie, frezowanie, gwintowanie itp. Gdy wrzeciono obraca pręt, styka się on z narzędziem tnącym, usuwając niechciane sekcje zgodnie ze specyfikacją.

Po usunięciu materiału maszyna ponownie automatycznie eliminuje odpady w postaci wiórów, aby uniknąć jakiegokolwiek gromadzenia się materiału. Ponadto już obrobiony element można usunąć z pręta za pomocą narzędzia do przecinania. Sprawdź element pod kątem standardów jakości i przejdź do następnego cyklu.

Najlepsze materiały do szwajcarskiego procesu obróbki

Miedź

Miedź jest dobrą i kompatybilną opcją dla szwajcarskiej obróbki skrawaniem, ponieważ zapewnia dobre właściwości termiczne i elektryczne. Szwajcarska maszyna wykonuje szpilki, gniazda i złącza elektryczne z materiału miedzianego.

Mosiądz

Ponieważ mosiądz ma doskonałe właściwości obróbcze, szwajcarska obróbka wykorzystuje go do wytwarzania części dekoracyjnych, złączy, korpusów zaworów, złączek itp.

Nylon

Nylon jest również dobrym materiałem do szwajcarskiej obróbki skrawaniem, ponieważ pozwala uzyskać precyzyjne i dokładne komponenty. Do takich elementów zaliczają się izolatory, koła zębate i tuleje.

Tytan

Tytan może mieć niską przewodność cieplną i wysoką wytrzymałość. Jednak szwajcarska obróbka musi być stosowana do wytwarzania części takich jak urządzenia medyczne, które wymagają biokompatybilności i odporności na korozję.

Aluminium

Aluminium zapewnia dobrą odporność na korozję, niską gęstość i doskonałą obrabialność i umożliwia wytwarzanie części takich jak towary konsumpcyjne, osprzęt samochodowy itp.

Nikiel

W przypadku części wymagających takich cech, jak przewodność elektryczna i odporność na korozję w wysokiej temperaturze, przydatny jest nikiel.

Tworzywa sztuczne

Części wykonane z tworzyw sztucznych metodą szwajcarską obróbką oferują korzyści, takie jak niski koszt, niskie tarcie, niska gęstość i odporność na korozję.

Stal węglowa

Stal węglową można łatwo poddać obróbce mechanicznej metodą szwajcarską, aby uzyskać części takie jak sworznie, wały i elementy złączne.

Dokładność w obróbce typu szwajcarskiego

Ogólnie rzecz biorąc, szwajcarska obróbka jest specjalnie zaprojektowana, aby zapewnić precyzję części o węższych tolerancjach i kompletnym wykończeniu powierzchni. W zależności od wyboru maszyn, niektóre mogą wytrzymać dokładność do 5 µm. Mogą one oferować powtarzalność mniejszą niż 2 µm. Inne maszyny oferują jeszcze lepszy poziom dokładności.

Pamiętaj, że wysoki poziom dokładności można osiągnąć jedynie dzięki dokładnej dbałości o szczegóły na każdym poziomie procesu. Dobra uwaga w tym zakresie wymaga wiedzy i doświadczenia.

Szwajcarskie możliwości obróbki w produkcji materiałów

Proces ten daje możliwość wykonania dużych ilości elementów w krótkim czasie. Warto pamiętać, że jedna szwajcarska maszyna jest w stanie wykonać wszystkie operacje jednocześnie w krótkim czasie.

W przypadku metali takich jak stal nierdzewna tokarka szwajcarska może pracować ze średnicami do 2 cali, umożliwiając projektowanie unikalnych elementów. Inne metale, takie jak nikiel, tytan itp., mogą dać części z tolerancją 0,0001 cala. Ogólnie możemy stwierdzić, że obróbka szwajcarska jest jedną z najlepszych operacji obróbczych, która oferuje doskonałe możliwości obróbki.

Porównanie obróbki szwajcarskiej z tradycyjnym frezowaniem

Obróbka szwajcarska i tradycyjne frezowanie mają różne możliwości, co omówiono poniżej.

Geometria i rozmiar przedmiotu obrabianego

Obróbka szwajcarska jest generalnie zaprojektowana do obróbki małych i skomplikowanych elementów, skupiając się głównie na precyzji.

Z drugiej strony tradycyjne frezowanie może obsługiwać zarówno małe, jak i większe elementy o złożonej geometrii.

Konfiguracja maszyny

Ponieważ szwajcarska obróbka może obsługiwać bardzo złożone projekty, jej konfiguracja i operacje również wymagają ekspertów z dużym doświadczeniem.

Ustawienie tradycyjnej frezarki nie wymaga wiele, ponieważ jest łatwe i proste.

Obróbka

Szwajcarska obróbka wymaga użycia specjalnych narzędzi skrawających przeznaczonych do mniejszych cięć.

Tradycyjne frezowanie może pomieścić dużą liczbę narzędzi, które są łatwo dostępne, a także ekonomiczne.

Dokładność lub precyzja

Szwajcarska obróbka skrawaniem jest zdecydowanie znana ze swoich precyzyjnych możliwości w zakresie produkcji części o węższych tolerancjach.

Tradycyjne frezowanie jest również w stanie zapewnić dokładne i precyzyjne części, ale nie na poziomie szwajcarskiej obróbki.

Szwajcarska obróbka vs Obróbka CNC

Trzeba zrozumieć, że są zadania, z którymi poradzi sobie zarówno szwajcarska obróbka skrawaniem, jak i obróbka CNC. Istnieją jednak również cechy, które czynią je wyjątkowymi i różnią się od siebie. Porównując oba pod względem:

Projekt i zastosowanie

Obróbka szwajcarska uznawana jest za metodę obróbki elementów o dokładnych wymiarach i skomplikowanych kształtach o mniejszej średnicy.

Systemy CNC są swego rodzaju uniwersalnym zestawem narzędzi i można je stosować do części o mniejszych gabarytach, jak i obiektów o dużych gabarytach. Procesy te są obsługiwane z dowolnym stopniem złożoności.

Konfiguracja i oprzyrządowanie

Szwajcarskie maszyny mają przeważnie skomplikowaną konfigurację, która wymaga specjalnych narzędzi. Jest to związane z konstrukcją maszyn i przeznaczeniem.

Proste części lub operacje mogą wymagać prostszego procesu konfiguracji i oprzyrządowania CNC. Wynika to z faktu, że maszyny CNC mają mniej problemów fizycznych i komplikacji.

Precyzja i tolerancje

Obróbka szwajcarska to doskonały wybór w przypadku dużej precyzji i wąskich tolerancji, zwłaszcza w przypadku długich i delikatnych części.

Pod względem precyzji obróbka CNC może w przypadku większości komponentów być równa lub nawet lepsza od obróbki szwajcarskiej. Jednakże niektóre typy części mogą wymagać wyższej precyzji obróbki szwajcarskiej.

Koszt i wydajność

Szwajcarska obróbka na początkowych etapach może wydawać się droższa, ponieważ stosowane narzędzia i maszyny są bardziej skomplikowane.

Konieczność pracy z obróbką CNC oznacza, że będziesz musiał zaoszczędzić na kosztach podczas obsługi nieskomplikowanych lub większych elementów.

Zastosowania obróbki szwajcarskiej

Urządzenia medyczne

Szwajcarska obróbka skrawaniem jest regularnie uważana za jedną z najbardziej postępowych i precyzyjnych technologii w branży medycznej. Jest bardzo niezbędny do wytwarzania elementów, takich jak narzędzia chirurgiczne, implanty ortopedyczne, implanty dentystyczne, cewnik i inne.

Lotnictwo

Ponieważ redukcja masy jest kluczem, a precyzja jest podstawowym wymaganiem, szwajcarska obróbka jest wielkim osiągnięciem dla przemysłu lotniczego. W tym miejscu powstają wszystkie elementy przestrzeni powietrznej: złączki, złącza, elementy złączne, elementy układu paliwowego i siłowniki.

Elektronika

Szwajcarską obróbkę stosuje się podczas produkcji różnych elementów elektronicznych, np. płaskich kabli, pinów, gniazd, terminali i innych mikroelementów.

Automobilowy

W sektorze motoryzacyjnym szwajcarska obróbka jest stosowana do produkcji dokładnych części silnika i układu przeniesienia napędu. Główną zaletą prototypowania w zastosowaniach motoryzacyjnych jest fakt, że prototypowanie pozwala uzyskać wyniki najwyższej jakości i szczegółową geometrię.

Zegarmistrzostwo

Zegarmistrzostwo było podstawą szwajcarskiego procesu obróbki, gdzie bezprecedensowa dbałość o szczegóły i precyzja były głównymi czynnikami sukcesu. Do produkcji mechanizmów zegarkowych metal ten wykorzystuje się m.in. do wycinania takich części jak koła zębate, zębniki i śruby. Dostarcza również mniejsze części, takie jak wychwyty i klejnoty, niezbędne do zegarków mechanicznych i elektronicznych.

Obrona i broń palna

Szwajcarska obróbka jest wykorzystywana w procesie produkcyjnym takich przedmiotów, jak broń chirurgiczna, urządzenia obronne i sprzęt taktyczny.

Optyka i oprzyrządowanie

Dobrym przykładem szwajcarskiej obróbki skrawaniem jest produkcja przemysłowa oparta na fotonice, optyce i oprzyrządowaniu. To tutaj umiejętności wytwarzania jednostek optycznych wykorzystywane są m.in. w soczewkach i mocowaniach sprzętu optycznego.

Telekomunikacja

Złącza, adaptery, obudowy i inne drobne części, które mają zastosowanie w urządzeniach sieciowych, światłowodach, wykonywane są metodą szwajcarską obróbką.

Wniosek

Ogólnie rzecz biorąc, wyjątkowa precyzja, wydajność i elastyczność szwajcarskich firm zajmujących się obróbką skrawaniem sprawiają, że jest to dominująca procedura wytwarzania małych, szczegółowych części w prawie wszystkich głównych gałęziach przemysłu, gdzie wysoka dokładność i wąskie tolerancje są zwykle niezbędnymi potrzebami.

Więcej zasobów:

Obróbka wyładowań elektrycznych – Źródło: TSINFA

Obróbka aluminium CNC – Źródło: TSINFA

Obróbka szwajcarska – Źródło: XOMETRY