Doitasun-mekanizazioa pieza batetik materiala kentzeko prozesua da, tolerantzia estua duten akaberak mantenduz. Doitasun-makinak mota asko ditu, besteak beste, fresaketa, torneaketa eta deskarga elektriko bidezko mekanizazioa. Gaur egungo doitasun-makina, oro har, Ordenagailuzko Kontrol Zenbakizko (CNC) bidez kontrolatzen da.
Metalezko produktu ia guztiek zehaztasun-mekanizazioa erabiltzen dute, plastikoa eta egurra bezalako beste material askok bezala. Makina hauek mekanizatzaile espezializatu eta trebatuek erabiltzen dituzte. Ebaketa-erremintak bere lana egin dezan, zehaztutako norabideetan mugitu behar da ebaki zuzena egiteko. Lehen mugimendu horri "ebaketa-abiadura" deritzo. Lan-pieza ere mugitu daiteke, "aurrerapen" bigarren mugimendu gisa ezagutzen dena. Mugimendu hauek eta ebaketa-erremintaren zorroztasunak zehaztasun-makinak funtzionatzea ahalbidetzen dute.
Kalitatezko doitasun-mekanizazioak CAD (ordenagailuz lagundutako diseinua) edo CAM (ordenagailuz lagundutako fabrikazioa) programek egindako plano oso zehatzak jarraitzeko gaitasuna eskatzen du, hala nola AutoCAD eta TurboCAD. Softwareak tresna, makina edo objektu bat fabrikatzeko beharrezkoak diren 3 dimentsioko diagrama edo eskema konplexuak sortzen lagun dezake. Plano hauek xehetasun handiz bete behar dira produktuak bere osotasuna mantentzen duela ziurtatzeko. Zehaztasun-mekanizazioko enpresa gehienek CAD/CAM programaren batekin lan egiten duten arren, diseinuaren hasierako faseetan eskuz egindako zirriborroekin lan egiten dute askotan.
Zehaztasun-mekanizazioa hainbat materialetan erabiltzen da, besteak beste, altzairuan, brontzean, grafitoan, beiran eta plastikoetan. Proiektuaren tamainaren eta erabiliko diren materialen arabera, hainbat zehaztasun-mekanizazio tresna erabiliko dira. Tornu, fresatzeko makina, zulagailu-prentsen, zerren eta artezgailuen edozein konbinazio erabil daiteke, eta baita abiadura handiko robotika ere. Aeroespazio-industriak abiadura handiko mekanizazioa erabil dezake, eta zurgintza-erremintak egiteko industriak, berriz, grabatu fotokimikoak eta fresatzeko prozesuak. Elementu jakin baten ekoizpena, edo kantitate zehatz bat, milaka izan daiteke, edo gutxi batzuk besterik ez. Zehaztasun-mekanizazioak askotan CNC gailuak programatzea eskatzen du, hau da, ordenagailuz zenbakizko kontrolatzen dira. CNC gailuak produktu baten ekoizpen osoan zehar neurri zehatzak jarraitzea ahalbidetzen du.
Fresatzea pieza batetik materiala kentzeko ebakitzaile birakariak erabiliz mekanizazio prozesua da, ebakitzailea piezan norabide jakin batean aurreratuz (edo sartuz). Ebakitzailea erremintaren ardatzarekiko angelu batean ere eutsi daiteke. Fresatzeak eragiketa eta makina ugari hartzen ditu barne, pieza txikietatik hasi eta fresaketa-eragiketa handi eta astunetaraino. Pieza pertsonalizatuak tolerantzia zehatzekin mekanizatzeko prozesurik erabilienetako bat da.
Fresatzea makina-erreminta sorta zabal batekin egin daiteke. Fresatzeko makina-erreminta klase originala fresatzeko makina izan zen (askotan fresa deitzen zaio). Ordenagailu bidezko kontrol numerikoa (CNC) agertu ondoren, fresatzeko makinak mekanizazio-zentro bihurtu ziren: fresatzeko makinak tresna-aldagailu automatikoekin, tresna-biltegiekin edo karruselekin, CNC gaitasunarekin, hozte-sistemekin eta itxiturekin osatuta. Fresatzeko zentroak, oro har, mekanizazio-zentro bertikal (VMC) edo mekanizazio-zentro horizontal (HMC) gisa sailkatzen dira.
Fresaketa torneaketa-inguruneetan integratzea, eta alderantziz, tornuetarako tresneria bizidunekin eta noizean behin fresak torneaketa-eragiketetarako erabiltzearekin hasi zen. Horrek makina-erreminta klase berri bat sortu zuen, multitasking makinak (MTM), lan-eremu berean fresaketa eta torneaketa errazteko bereziki eraikiak.
Piezen horniduraren menpe dauden diseinu-ingeniarientzat, I+G taldeentzat eta fabrikatzaileentzat, CNC mekanizazio zehatzak pieza konplexuak sortzea ahalbidetzen du prozesaketa gehigarririk gabe. Izan ere, CNC mekanizazio zehatzak askotan pieza amaituak makina bakarrean egitea ahalbidetzen du.
Mekanizazio prozesuak materiala kentzen du eta ebaketa tresna ugari erabiltzen ditu pieza baten azken diseinua sortzeko, askotan oso konplexua dena. Zehaztasun maila hobetzen da ordenagailu bidezko kontrol numerikoa (CNC) erabiliz, mekanizazio tresnen kontrola automatizatzeko erabiltzen dena.
"CNC"-ren eginkizuna doitasun-mekanizazioan
Programazio-argibide kodetuak erabiliz, CNC mekanizazio zehatzak pieza bat zehaztapenen arabera moztu eta moldatzea ahalbidetzen du, makina-operadorearen esku-hartzerik gabe.
Bezero batek emandako ordenagailuz lagundutako diseinu (CAD) eredu bat hartuta, makinari aditu batek ordenagailuz lagundutako fabrikazio softwarea (CAM) erabiltzen du pieza mekanizatzeko argibideak sortzeko. CAD ereduan oinarrituta, softwareak behar diren tresna-bideak zehazten ditu eta makinari esaten dion programazio-kodea sortzen du:
■ Zeintzuk dira RPM eta elikatze-abiadura zuzenak
■ Noiz eta non mugitu erreminta eta/edo pieza
■ Zein sakonera moztu behar den
■ Noiz aplikatu hozgarria
■ Abiadurarekin, elikatze-tasarekin eta koordinazioarekin lotutako beste edozein faktore
CNC kontrolatzaile batek programazio kodea erabiltzen du makinaren mugimenduak kontrolatzeko, automatizatzeko eta monitorizatzeko.
Gaur egun, CNC makinak hainbat ekipamendutan txertatutako ezaugarri bat da, tornuetatik, fresadoreetatik eta bideratzaileetatik hasi eta hari bidezko elektroerosiozko makinetaraino (deskarga elektriko bidezko mekanizazioa), laser bidezko eta plasma bidezko ebaketa-makinetaraino. Mekanizazio-prozesua automatizatzeaz eta zehaztasuna hobetzeaz gain, CNCak eskuzko zereginak ezabatzen ditu eta makinistak aldi berean hainbat makina gainbegiratzeko aukera ematen du.
Gainera, tresna-ibilbide bat diseinatu eta makina programatu ondoren, pieza bat nahi adina aldiz exekutatu dezake. Horri esker, zehaztasun eta errepikagarritasun maila handia lortzen da, eta, aldi berean, prozesua oso kostu-eraginkorra eta eskalagarria bihurtzen da.
Mekanizatzen diren materialak.
Mekanizatzen diren metalen artean daude aluminioa, letoia, brontzea, kobrea, altzairua, titanioa eta zinka. Horrez gain, egurra, aparra, beira-zuntzezkoa eta plastikoak, hala nola polipropilenoa, ere mekanizatu daitezke.
Izan ere, ia edozein material erabil daiteke CNC mekanizazio zehatzarekin — noski, aplikazioaren eta haren eskakizunen arabera.
CNC mekanizazio zehatzaren abantaila batzuk
Hainbat produktu fabrikatutan erabiltzen diren pieza eta osagai txiki askorentzat, CNC mekanizazio zehatza da askotan aukeratzen den fabrikazio-metodoa.
Ebaketa eta mekanizazio metodo ia guztietan gertatzen den bezala, material ezberdinek modu ezberdinean jokatzen dute, eta osagai baten tamainak eta formak ere eragin handia dute prozesuan. Hala ere, oro har, CNC mekanizazio zehatzaren prozesuak abantailak eskaintzen ditu beste mekanizazio metodoekin alderatuta.
Hori horrela da CNC mekanizazioak honako hau emateko gai delako:
■ Piezen konplexutasun maila handia
■ Perdoi estuak, normalean ±0,0002" (±0,00508 mm) eta ±0,0005" (±0,0127 mm) artekoak.
■ Gainazaleko akabera leunak, akabera pertsonalizatuak barne
■ Errepikagarritasuna, bolumen handietan ere
Makinista trebe batek eskuzko tornu bat erabil dezake 10 edo 100eko kantitateetan kalitatezko pieza bat egiteko, baina zer gertatzen da 1.000 pieza behar dituzunean? 10.000 pieza? 100.000 edo milioi bat pieza?
CNC mekanizazio zehatzarekin, bolumen handiko ekoizpen mota honetarako beharrezkoak diren eskalagarritasuna eta abiadura lor ditzakezu. Gainera, CNC mekanizazio zehatzaren errepikagarritasun handiak hasieratik amaierara arteko pieza berdinak ematen dizkizu, zenbat pieza ekoizten ari zaren kontuan hartu gabe.
CNC mekanizazioan metodo oso espezializatu batzuk daude, besteak beste, hari bidezko elektrohigadura (deskarga elektriko bidezko mekanizazioa), gehigarrizko mekanizazioa eta 3D laser inprimaketa. Adibidez, hari bidezko elektrohigadurak material eroaleak (normalean metalak) eta deskarga elektrikoak erabiltzen ditu pieza bat forma korapilatsuetan higatzeko.
Hala ere, hemen fresatzeko eta torneatzeko prozesuetan zentratuko gara — CNC mekanizazio zehatzean oso eskuragarri eta maiz erabiltzen diren bi metodo kenkari.
Fresatzea vs. torneatzea
Fresatzea mekanizazio-prozesu bat da, non biraketa-formako ebaketa-erreminta zilindriko bat erabiltzen den materiala kentzeko eta formak sortzeko. Fresatzeko ekipoak, fresa edo mekanizazio-zentro gisa ezagutzen direnak, pieza-geometria konplexuen unibertso bat lortzen du mekanizatutako metalezko objektu handienetako batzuetan.
Fresaketaren ezaugarri garrantzitsu bat da pieza geldirik mantentzea ebakitzeko tresna biratzen den bitartean. Beste era batera esanda, fresagailu batean, biraka doan ebakitzeko tresna piezaren inguruan mugitzen da, eta pieza finko mantentzen da ohe batean.
Tornua lantzeko pieza bat tornu izeneko ekipo batean ebakitzeko edo moldatzeko prozesua da. Normalean, tornuak pieza ardatz bertikal edo horizontal batean biratzen du, ebaketa-erreminta finko batek (biratzen egon daitekeen edo ez) programatutako ardatzean zehar mugitzen den bitartean.
Tresnak ezin du fisikoki piezaren inguruan ibili. Materiala biratzen da, eta horrek tresnari programatutako eragiketak egiteko aukera ematen dio. (Badago tornu azpimultzo bat non tresnak bobina batek elikatzen duen alanbre baten inguruan biratzen diren, baina hori ez da hemen azaltzen.)
Tornuan, fresatzean ez bezala, pieza biratzen da. Pieza-materiala tornuaren ardatzean biratzen da eta ebaketa-erreminta piezarekin kontaktuan jartzen da.
Eskuzko mekanizazioa vs. CNC mekanizazioa
Fresatzeko makinak eta tornuak eskuzko modeloetan eskuragarri dauden arren, CNC makinak egokiagoak dira pieza txikiak fabrikatzeko — eskalagarritasuna eta errepikagarritasuna eskaintzen dituzte tolerantzia estua duten piezen bolumen handiko ekoizpena behar duten aplikazioetarako.
X eta Z ardatzetan tresna mugitzen den 2 ardatzeko makina sinpleak eskaintzeaz gain, CNC ekipamendu zehatzek pieza ere mugi daitekeen ardatz anitzeko modeloak dituzte. Tornu batekin alderatuta, pieza biraka mugatuta dagoen eta tresnak nahi den geometria sortzeko mugituko diren tornuarekin alderatuta.
Ardatz anitzeko konfigurazio hauek geometria konplexuagoak eragiketa bakarrean ekoiztea ahalbidetzen dute, makinaren operadoreak lan gehigarririk egin behar izan gabe. Horrek ez ditu pieza konplexuak ekoiztea errazten bakarrik, baita operadorearen akatsen aukera murrizten edo ezabatzen ere.
Gainera, presio handiko hozgarria erabiltzeak CNC mekanizazio zehatzarekin batera txirbilak ez direla piezara sartzen ziurtatzen du, ardatz bertikalki orientatua duen makina bat erabiltzen denean ere.
CNC fresak
Fresatzeko makina desberdinak tamaina, ardatzen konfigurazio, aitzinamendu-abiadura, ebaketa-abiadura, fresatzeko aitzinamendu-norabidea eta beste ezaugarri batzuk dituzte.
Hala ere, oro har, CNC fresatzeko makina guztiek ardatz birakari bat erabiltzen dute nahi ez den materiala kentzeko. Altzairua eta titanioa bezalako metal gogorrak mozteko erabiltzen dira, baina plastikoa eta aluminioa bezalako materialekin ere erabil daitezke.
CNC fresak errepikagarritasunerako eraikitzen dira eta prototipoetatik hasi eta bolumen handiko ekoizpeneraino erabil daitezke. Goi-mailako zehaztasuneko CNC fresak askotan tolerantzia estua duten lanetarako erabiltzen dira, hala nola trokel eta molde finak fresatzeko.
CNC fresatzeak emaitza azkarrak eman ditzakeen arren, fresatze-akaberak erreminta-marka ikusgaiak dituzten piezak sortzen ditu. Ertz zorrotzak eta bizarra dituzten piezak ere sor ditzake, beraz, prozesu gehigarriak behar izan daitezke ertzak eta bizarra ezaugarri horietarako onartezinak badira.
Noski, sekuentzian programatutako desbarbatzeko tresnek desbarbatuko dute, nahiz eta normalean gehienez ere amaitutako beharren % 90 lortzen duten, eta ezaugarri batzuk eskuz akabera emateko utziz.
Gainazaleko akaberari dagokionez, badira gainazaleko akabera onargarria ez ezik, lan-produktuaren zatietan ispilu-itxurako akabera ere emango duten tresnak.
CNC fresatzeko makina motak
Bi fresatzeko makina mota nagusi daude: mekanizazio-zentro bertikalak eta mekanizazio-zentro horizontalak, eta aldea makinaren ardatzaren orientazioan dago.
Mekanizazio-zentro bertikala ardatzaren ardatza Z ardatzaren norabidean lerrokatuta dagoen fresagailu bat da. Makina bertikal hauek bi motatan bana daitezke:
■ Oheko fresak, non ardatza bere ardatzarekiko paraleloan mugitzen den mahaia ardatzaren ardatzarekiko perpendikularrean mugitzen den bitartean.
■Dorre-fresak, non ardatza geldirik dagoen eta mahaia mugitzen den ebaketa-eragiketan zehar ardatzaren ardatzarekiko perpendikularra eta paraleloa izan dadin beti.
Mekanizazio-zentro horizontal batean, fresagailuaren ardatza Y ardatzaren norabidean lerrokatuta dago. Egitura horizontalak esan nahi du fresagailu hauek mekanizazio-tailerrean leku gehiago hartzen dutela; gainera, oro har, makina bertikalak baino pisutsuagoak eta indartsuagoak dira.
Fresatzeko makina horizontala erabili ohi da gainazaleko akabera hobea behar denean; hori gertatzen da ardatzaren orientazioak ebaketa-txirbilak naturalki erortzen direlako eta erraz kentzen direlako. (Abantaila gehigarri gisa, txirbilak modu eraginkorrean kentzeko tresnaren bizitza handitzen laguntzen du.)
Oro har, mekanizazio-zentro bertikalak ohikoagoak dira, mekanizazio-zentro horizontalak bezain indartsuak izan daitezkeelako eta pieza oso txikiak maneiatu ditzaketelako. Gainera, zentro bertikalek mekanizazio-zentro horizontalak baino aztarna txikiagoa dute.
CNC ardatz anitzeko fresadoreak
Zehaztasun handiko CNC fresatzeko zentroak hainbat ardatzekin daude eskuragarri. 3 ardatzeko fresatzeko makinak X, Y eta Z ardatzak erabiltzen ditu lan askotarako. 4 ardatzeko fresatzeko makinarekin, makinak ardatz bertikal eta horizontal batean biratu eta pieza mugitu dezake mekanizazio jarraituagoa ahalbidetzeko.
5 ardatzeko fresagailuak hiru ardatz tradizional eta bi ardatz birakari gehigarri ditu, pieza biratzea ahalbidetuz ardatzaren burua haren inguruan mugitzen den heinean. Horri esker, pieza baten bost alde mekanizatu daitezke pieza kendu eta makina berrezarri gabe.
CNC tornuak
Tornu batek —tornu-zentro ere deitua— ardatz bat edo gehiago eta X eta Z ardatzak ditu. Makina pieza bat bere ardatzean biratzeko erabiltzen da, hainbat ebaketa eta moldaketa eragiketa egiteko, tresna sorta zabala aplikatuz piezari.
CNC tornuak, ekintza errealeko tresneria-tornuak ere deitzen direnak, aproposak dira pieza zilindriko edo esferiko simetrikoak sortzeko. CNC fresadoreen antzera, CNC tornuek eragiketa txikiagoak egin ditzakete, hala nola prototipoak egitea, baina errepikakortasun handia izateko ere konfigura daitezke, bolumen handiko ekoizpena ahalbidetuz.
CNC tornuak esku libreko ekoizpenerako ere konfigura daitezke, eta horrek automobilgintzan, elektronikan, aeroespazialean, robotikan eta gailu medikoen industrietan asko erabiltzen ditu.
Nola funtzionatzen duen CNC tornu batek
CNC tornu batean, material hutsezko barra bat tornuaren ardatzaren mandrinan kargatzen da. Mandrin honek pieza bere lekuan eusten du ardatza biratzen den bitartean. Ardatzak beharrezko abiadura lortzen duenean, ebaketa-erreminta finko bat piezarekin kontaktuan jartzen da materiala kentzeko eta geometria zuzena lortzeko.
CNC tornu batek hainbat eragiketa egin ditzake, hala nola zulatzea, hariztatzea, mandrinatzea, errematxatzea, aurpegitzea eta kono-torneatzea. Eragiketa desberdinek erreminta aldaketak behar dituzte eta kostua eta konfigurazio-denbora handitu dezakete.
Beharrezko mekanizazio eragiketa guztiak amaitutakoan, pieza stocketik mozten da gehiago prozesatzeko, behar izanez gero. CNC tornua prest dago eragiketa errepikatzeko, tartean konfigurazio denbora gutxi edo batere behar izan gabe.
CNC tornuek barra-elikagailu automatiko ugari ere onartzen dituzte, eta horrek lehengaien eskuzko manipulazioa murrizten du eta abantaila hauek eskaintzen ditu:
■ Makina-operadoreari behar zaion denbora eta ahalegina murriztu
■ Barra-materialari euskarria, zehaztasunari eragin diezaioketen bibrazioak murrizteko.
■ Makina-erremintak ardatzaren abiadura optimoetan funtziona dezan uztea
■ Aldaketa-denborak minimizatu
■ Materialen hondakinak murriztu
CNC tornu motak
Hainbat tornu mota daude, baina ohikoenak 2 ardatzeko CNC tornuak eta Txina estiloko tornu automatikoak dira.
Txinako CNC tornu gehienek ardatz nagusi bat edo bi erabiltzen dituzte, gehi atzeko (edo bigarren mailako) ardatz bat edo bi, lehenengoaz biraketa-transferentzia arduratzen delarik. Ardatz nagusiak egiten du mekanizazio-eragiketa nagusia, gida-buxu baten laguntzarekin.
Gainera, Txinako estiloko tornu batzuek CNC fresatzaile gisa funtzionatzen duen bigarren tresna-buru batekin hornituta daude.
CNC Txina estiloko tornu automatiko batekin, materiala buru irristakor baten bidez gida-buxu batera eramaten da. Horri esker, tresnak materiala materiala euskarri dagoen puntutik gertuago ebaki dezake, Txina makina bereziki onuragarria bihurtuz pieza torneatu luze eta meheetarako eta mikromekanizaziorako.
CNC ardatz anitzeko torneaketa-zentroek eta Txinako estiloko tornuek mekanizazio-eragiketa ugari egin ditzakete makina bakarra erabiliz. Horrek aukera errentagarria bihurtzen ditu geometria konplexuetarako, bestela makina anitz edo CNC fresa tradizionala bezalako ekipamenduak erabiliz tresna-aldaketak beharko lituzketenetarako.