Вычитательная обработка: техники, применение и преимущества

Если глубоко погрузиться в мир станочных инструментов и современных методов обработки, вы, вероятно, столкнетесь с обсуждением вычитательных и аддитивных методов обработки. Что это за техники, как они работают и как используются?

Мы рассмотрим обе идеи в этом блоге, а затем немного больше сфокусируемся на вычитательной обработке.

Современные методы обработки

Обработка относится к механическим процессам, используемым для создания и финишной отделки деталей. Большинство обработки выполняется с различными станочными инструментами — это включают токарные станки, фрезерные станки, фрезеры и подобные машины.

Аддитивная и вычитательная обработка — два разных способа достижения одной цели. Аддитивная обработка, как следует из названия, объединяет материал для создания детали. Один грубый пример — гончарное дело, где круг (станочный инструмент) используется для комбинирования и формовки материала (глины) в готовый изделие.

Однако аддитивная обработка всегда была ограничена видами материалов. Глина хорошо работает для аддитивных процессов, но дерево невозможно. Различные металлы могут быть отлиты, но только в горячем состоянии, а литье и формовка — отдельные процессы, отличные от аддитивной обработки.

На протяжении большой части истории человечества это означало, что детали для различных машин нужно было создавать с помощью вычитательной обработки.

Вычитательная обработка — стандартный подход

Приведем пример. Допустим, у вас есть плоский металлический диск, и вам нужно создать шестерню или зубчатое колесо. Вы могли бы попытаться прикрепить зубья шестерни к краю диска, но это может стать проблемой. Вам нужно нагреть и приварить зубья к диску, и даже тогда чистота не будет особенно гладкой. Чтобы отфинишировать шестерню и обеспечить ее правильную работу, вам придется вернуться и удалить лишний материал.

Конечно, чтобы сэкономить время, вы могли просто создать шестерню, удаляя материал с диска в первую очередь. Вырезая или шлифуя лишний материал, вы можете создать возвышенный узор зубьев для зубчатого колеса. И пока вы это делаете, вы можете использовать финишные процессы для обеспечения гладкой, равномерной чистоты.

Удаляя материал, вы создали готовую деталь — это и есть вычитательная обработка. Исторически вычитательные процессы использовались с деревом и металлом. Подумайте о столяре, точащем дуб на токарном станке для создания красивой ножки стула, или металлургических фрезерных станков промышленной революции, шлифовавших железные опоры для новых заводов.

Вычитательная обработка обычно используется одним из двух способов: для создания готовой детали из более крупной, необработанной заготовки, или для доводки уже обработанной детали до более полированного состояния.

Вырезание ножки из бревна дерева — отличный пример первого метода. Замена режущего инструмента на токарном станке на более тонкий, гладкий — отличный пример второго. Оба случая удаляют материал, просто в разных количествах и для немного разных целей.

Вычитательная обработка в современном производстве

Сегодняшние вычитательные станочные инструменты мало похожи на своих ранних предшественников. Современные токарные и фрезерные станки крайне точны, высокомощны, с переменной скоростью и часто оснащены ЧПУ. С технологией ЧПУ операторы могут использовать компьютеры для планирования, программирования и выполнения режущих операций с невероятно узкими допусками.

Многие токарные и фрезерные станки могут двигаться по трем или даже четырем осям, позволяя деталям быть резаными, поворачиваться, резаться снова, переворачиваться и резаться еще раз, столько раз, сколько нужно. То, что раньше требовало нескольких станков или нескольких операций на одном станке, теперь можно запрограммировать и вырезать на одном станочном инструменте.

Современная технология добавила ряд новых вычитательных станочных инструментов в арсенал токаря. Электроэрозионные станки (ЭЭС) используют электрический ток для медленного сечения феррительных материалов. Для неметаллических или покрытых деталей водяные резаки используют концентрированные струи для нарезки. Лазерные резаки работают на различных материалах, сеча детали по мере необходимости.

Будущее вычитательных и аддитивных процессов

Пока вычитательные станочные инструменты все еще занимают почетное место на большинстве производственных площадок, растет стремление интегрировать современные аддитивные процессы. Современные инструменты вроде 3D-принтеров позволяют аддитивные процессы использовать с деревом и металлическими сплавами, добавляя новое измерение к современной обработке. Вычитательные станочные инструменты могут затем использоваться в финишной роли, удаляя лишний материал или вырезая геометрии, пока невозможные аддитивными методами.

Двигаясь вперед, токары смогут использовать оба процесса вместе. Может даже стать возможным создать компьютерную программу, которая начнет процесс на 3D-принтере, а закончит на токарном или фрезерном станке, бесшовно комбинируя два подхода. Пока токары смогут экспериментировать с новыми аддитивными процессами, все еще полагаясь на токарные, фрезерные станки и вычитательную обработку.