در زمینه پردازش مکانیکی مدرن، ماشین‌های حفاری و ماشین‌های فرز CNC دو تجهیزات ابزار ماشینی رایج و مهم هستند که تفاوت‌های قابل توجهی در عملکرد، ساختار و سناریوهای کاربردی دارند. به منظور ارائه درک عمیق‌تر و جامع‌تر از این دو نوع ماشین ابزار، سازنده ماشین فرز CNC توضیح مفصلی را در زیر ارائه می‌دهد.
۱. کنتراست سفت و سخت
ویژگی‌های استحکام ماشین‌های حفاری
دستگاه حفاری عمدتاً برای مقاومت در برابر نیروهای عمودی بزرگ و نیروهای جانبی نسبتاً کوچک طراحی شده است. دلیل این امر این است که روش اصلی پردازش دستگاه حفاری، سوراخکاری است و مته عمدتاً در طول کار در امتداد جهت عمودی سوراخکاری می‌کند و نیروی اعمال شده به قطعه کار عمدتاً در جهت محوری متمرکز است. بنابراین، ساختار دستگاه حفاری در جهت عمودی تقویت شده است تا پایداری، کاهش لرزش و انحراف در طول فرآیند حفاری تضمین شود.
با این حال، به دلیل توانایی ضعیف ماشین‌های حفاری در تحمل نیروهای جانبی، این امر کاربرد آنها را در برخی از سناریوهای پیچیده ماشینکاری نیز محدود می‌کند. هنگامی که انجام ماشینکاری جانبی روی قطعه کار ضروری است یا هنگامی که تداخل جانبی قابل توجهی در طول فرآیند حفاری وجود دارد، ماشین حفاری ممکن است نتواند دقت و پایداری ماشینکاری را تضمین کند.
الزامات سختی برای ماشین‌های فرز CNC
برخلاف ماشین‌های حفاری، ماشین‌های فرز CNC به دلیل پیچیدگی بیشتر نیروهای تولید شده در طول فرآیند فرزکاری، به استحکام خوبی نیاز دارند. نیروی فرزکاری نه تنها شامل نیروهای عمودی بزرگ است، بلکه باید در برابر نیروهای جانبی بزرگ نیز مقاومت کند. در طول فرآیند فرزکاری، سطح تماس بین تیغه فرز و قطعه کار بزرگ است و ابزار هنگام برش در جهت افقی می‌چرخد و در نتیجه نیروهای فرزکاری در جهات مختلف عمل می‌کنند.
برای مقابله با چنین شرایط تنش پیچیده‌ای، طراحی ساختاری ماشین‌های فرز CNC معمولاً مقاوم‌تر و پایدارتر است. اجزای کلیدی ماشین ابزار، مانند بستر، ستون‌ها و ریل‌های راهنما، از مواد با استحکام بالا و ساختارهای بهینه ساخته شده‌اند تا استحکام کلی و عملکرد مقاومت در برابر ارتعاش را بهبود بخشند. استحکام خوب، ماشین‌های فرز CNC را قادر می‌سازد تا ماشینکاری با دقت بالا را در عین تحمل نیروهای برشی بزرگ حفظ کنند و آنها را برای پردازش اشکال پیچیده مختلف و قطعات با دقت بالا مناسب می‌سازد.
۲. تفاوت‌های ساختاری
ویژگی های ساختاری ماشین آلات حفاری
ساختار دستگاه حفاری نسبتاً ساده است و در بیشتر موارد، تا زمانی که تغذیه عمودی حاصل شود، می‌تواند نیازهای پردازش را برآورده کند. یک دستگاه حفاری معمولاً از بدنه تخت، ستون، جعبه اسپیندل، میز کار و مکانیزم تغذیه تشکیل شده است.
تخت (bed) جزء اساسی یک ماشین حفاری است که برای پشتیبانی و نصب سایر اجزا استفاده می‌شود. ستون روی تخت ثابت شده است تا تکیه‌گاهی برای جعبه محور اصلی فراهم کند. جعبه اسپیندل مجهز به یک اسپیندل و یک مکانیزم سرعت متغیر است که برای چرخاندن مته استفاده می‌شود. میز کار برای قرار دادن قطعات کار استفاده می‌شود و به راحتی قابل تنظیم و قرارگیری است. مکانیزم تغذیه (feed) مسئول کنترل حرکت تغذیه محوری مته برای دستیابی به کنترل عمق حفاری است.
با توجه به روش پردازش نسبتاً ساده ماشین‌های حفاری، ساختار آنها نسبتاً ساده و هزینه آنها نسبتاً پایین است. اما این ساختار ساده، عملکرد و محدوده پردازش ماشین حفاری را نیز محدود می‌کند.
ترکیب ساختاری ماشین‌های فرز CNC
ساختار ماشین‌های فرز CNC بسیار پیچیده‌تر است. این ماشین‌ها نه تنها نیاز به تغذیه عمودی دارند، بلکه مهم‌تر از آن، باید عملکردهای تغذیه طولی و عرضی افقی را نیز داشته باشند. ماشین‌های فرز CNC معمولاً از قطعاتی مانند تخت، ستون، میز کار، زین، جعبه اسپیندل، سیستم CNC، سیستم محرک تغذیه و غیره تشکیل شده‌اند.
بستر و ستون، ساختار پشتیبانی پایداری را برای ابزار ماشین فراهم می‌کنند. میز کار می‌تواند به صورت افقی حرکت کند تا به تغذیه جانبی دست یابد. زین روی ستون نصب شده است و می‌تواند جعبه اسپیندل را به صورت عمودی حرکت دهد و به تغذیه طولی دست یابد. جعبه اسپیندل مجهز به اسپیندل‌های با کارایی بالا و دستگاه‌های انتقال سرعت متغیر دقیق است تا الزامات تکنیک‌های مختلف پردازش را برآورده کند.
سیستم CNC بخش کنترل اصلی دستگاه فرز CNC است که وظیفه دریافت دستورالعمل‌های برنامه‌نویسی و تبدیل آنها به سیگنال‌های کنترل حرکت برای هر محور ابزار ماشین را بر عهده دارد و به اقدامات ماشینکاری دقیق دست می‌یابد. سیستم محرک تغذیه، دستورالعمل‌های سیستم CNC را از طریق اجزایی مانند موتورها و پیچ‌ها به حرکات واقعی میز کار و زین تبدیل می‌کند و دقت ماشینکاری و کیفیت سطح را تضمین می‌کند.
۳. تابع پردازش
ظرفیت پردازش دستگاه حفاری
ماشین حفاری عمدتاً وسیله‌ای است که از یک مته برای سوراخکاری و ماشینکاری قطعات کار استفاده می‌کند. در شرایط عادی، چرخش مته حرکت اصلی است، در حالی که حرکت محوری ماشین حفاری حرکت پیشروی است. ماشین‌های حفاری می‌توانند عملیات سوراخکاری از طریق سوراخ، سوراخکاری کور و سایر عملیات ماشینکاری را روی قطعات کار انجام دهند و می‌توانند با جایگزینی مته‌های با قطرها و انواع مختلف، نیازهای مختلف دیافراگم و دقت را برآورده کنند.
علاوه بر این، ماشین سوراخکاری می‌تواند برخی از عملیات سوراخکاری و قلاویزکاری ساده را نیز انجام دهد. با این حال، به دلیل محدودیت‌های ساختاری و عملکردی، ماشین‌های سوراخکاری قادر به انجام ماشینکاری اشکال پیچیده روی سطح قطعات کار مانند سطوح صاف، شیارها، چرخ‌دنده‌ها و غیره نیستند.
محدوده ماشینکاری ماشین‌های فرز CNC
ماشین‌های فرز CNC طیف وسیع‌تری از قابلیت‌های پردازشی را دارند. این ماشین‌ها می‌توانند از تیغه‌های فرز برای پردازش سطح صاف قطعات کار و همچنین اشکال پیچیده مانند شیارها و چرخ‌دنده‌ها استفاده کنند. علاوه بر این، ماشین‌های فرز CNC همچنین می‌توانند با استفاده از ابزارهای برش ویژه و روش‌های برنامه‌نویسی، قطعات کار با پروفیل‌های پیچیده مانند سطوح منحنی و سطوح نامنظم را پردازش کنند.
در مقایسه با ماشین‌های حفاری، ماشین‌های فرز CNC راندمان ماشینکاری بالاتر، سرعت بیشتر و دقت ماشینکاری و کیفیت سطح بالاتری دارند. این امر باعث شده است که ماشین‌های فرز CNC به طور گسترده در زمینه‌هایی مانند قالب‌سازی، هوافضا و قطعات خودرو مورد استفاده قرار گیرند.
۴. ابزار و وسایل
ابزار و یراق آلات ماشین آلات حفاری
ابزار اصلی مورد استفاده در دستگاه حفاری، مته است و شکل و اندازه مته بر اساس الزامات پردازش انتخاب می‌شود. در فرآیند حفاری، معمولاً از فیکسچرهای ساده‌ای مانند انبردست، بلوک‌های V شکل و غیره برای قرار دادن و بستن قطعه کار استفاده می‌شود. با توجه به اینکه نیروی پردازش شده توسط دستگاه حفاری عمدتاً در جهت محوری متمرکز است، طراحی فیکسچر نسبتاً ساده است و عمدتاً تضمین می‌کند که قطعه کار در طول فرآیند حفاری حرکت یا چرخش نخواهد داشت.
ابزار و یراق آلات برای ماشین های فرز CNC
در ماشین‌های فرز CNC انواع مختلفی از ابزارهای برشی، از جمله فرزهای انتهایی ساچمه‌ای، فرزهای انتهایی، فرزهای پیشانی و غیره، علاوه بر تیغه فرزهای رایج، استفاده می‌شود. انواع مختلف ابزارهای برشی برای تکنیک‌های مختلف پردازش و الزامات شکل مناسب هستند. در فرزکاری CNC، الزامات طراحی برای فیکسچرها بالاتر است و عواملی مانند توزیع نیروی برش، دقت موقعیت‌یابی قطعه کار و بزرگی نیروی گیره باید در نظر گرفته شوند تا اطمینان حاصل شود که قطعه کار در طول فرآیند ماشینکاری دچار جابجایی و تغییر شکل نمی‌شود.
به منظور بهبود کارایی و دقت ماشینکاری، ماشین‌های فرز CNC معمولاً از فیکسچرها و تجهیزات تخصصی مانند فیکسچرهای ترکیبی، فیکسچرهای هیدرولیکی و غیره استفاده می‌کنند. در عین حال، ماشین‌های فرز CNC همچنین می‌توانند با استفاده از دستگاه‌های تعویض خودکار ابزار، به سرعت ابزارهای برش مختلف را تعویض کنند و انعطاف‌پذیری و کارایی پردازش را بهبود بخشند.
۵. برنامه‌نویسی و عملیات
برنامه نویسی و اپراتوری ماشین آلات حفاری
برنامه‌ریزی یک ماشین حفاری نسبتاً ساده است و معمولاً فقط نیاز به تنظیم پارامترهایی مانند عمق حفاری، سرعت و نرخ پیشروی دارد. اپراتورها می‌توانند فرآیند ماشینکاری را با کار دستی با دسته یا دکمه ابزار ماشین تکمیل کنند و همچنین می‌توانند از یک سیستم CNC ساده برای برنامه‌ریزی و کنترل استفاده کنند.
با توجه به فناوری پردازش نسبتاً ساده ماشین‌های حفاری، عملیات نسبتاً آسان است و الزامات فنی برای اپراتورها نسبتاً کم است. اما این امر کاربرد ماشین‌های حفاری را در پردازش قطعات پیچیده نیز محدود می‌کند.
برنامه نویسی و اپراتوری ماشین های فرز CNC
برنامه‌نویسی ماشین‌های فرز CNC بسیار پیچیده‌تر است و نیاز به استفاده از نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی حرفه‌ای مانند MasterCAM، UG و غیره دارد تا برنامه‌های ماشینکاری را بر اساس نقشه‌ها و نیازهای ماشینکاری قطعات تولید کند. در طول فرآیند برنامه‌نویسی، عوامل زیادی مانند مسیر ابزار، پارامترهای برش و توالی فرآیند باید در نظر گرفته شوند تا دقت و کارایی ماشینکاری تضمین شود.
از نظر عملکرد، دستگاه‌های فرز CNC معمولاً مجهز به صفحات لمسی یا پنل‌های عملیاتی هستند. اپراتورها باید با رابط کاربری و عملکردهای سیستم CNC آشنا باشند، بتوانند دستورالعمل‌ها و پارامترها را به طور دقیق وارد کنند و وضعیت را در طول فرآیند ماشینکاری نظارت کنند. با توجه به فناوری پردازش پیچیده دستگاه‌های فرز CNC، تقاضای زیادی برای سطح فنی و دانش حرفه‌ای اپراتورها وجود دارد که برای تسلط کامل به آن نیاز به آموزش و تمرین تخصصی دارد.
۶، زمینه کاربرد
سناریوهای کاربردی ماشین‌های حفاری
به دلیل ساختار ساده، هزینه کم و عملکرد راحت، ماشین‌های حفاری به طور گسترده در برخی از کارگاه‌های کوچک پردازش مکانیکی، کارگاه‌های تعمیر و نگهداری و خانوارهای پردازش انفرادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه عمدتاً برای پردازش قطعات با ساختارهای ساده و الزامات دقت کم مانند قطعات نوع سوراخ، قطعات اتصال و غیره استفاده می‌شود.
در برخی از شرکت‌های تولید انبوه، ماشین‌های حفاری می‌توانند برای پردازش فرآیندهای ساده مانند سوراخکاری روی ورق فلزی نیز استفاده شوند. با این حال، برای پردازش قطعات با دقت بالا و شکل پیچیده، ماشین‌های حفاری نمی‌توانند الزامات را برآورده کنند.
دامنه کاربرد ماشین‌های فرز CNC
ماشین‌های فرز CNC به دلیل مزایای دقت بالای ماشینکاری، راندمان بالا و عملکردهای قدرتمند، به طور گسترده در زمینه‌هایی مانند ساخت قالب، هوافضا، قطعات خودرو، تجهیزات الکترونیکی و غیره مورد استفاده قرار گرفته‌اند. می‌توان از آنها برای پردازش انواع قالب‌های پیچیده، قطعات دقیق، قطعات جعبه‌ای و غیره استفاده کرد و نیازهای تولید مدرن را برای پردازش با دقت و راندمان بالا برآورده کرد.
به خصوص در برخی از صنایع تولیدی سطح بالا، ماشین‌های فرز CNC به تجهیزات کلیدی ضروری تبدیل شده‌اند و نقش مهمی در بهبود کیفیت محصول، کوتاه کردن چرخه تولید و کاهش هزینه‌ها دارند.
۷، مقایسه نمونه‌های ماشینکاری
برای نشان دادن تفاوت‌های موجود در اثرات ماشینکاری بین ماشین‌های سوراخکاری و ماشین‌های فرز CNC، دو مثال ماشینکاری خاص در زیر با هم مقایسه خواهند شد.
مثال ۱: ماشینکاری یک قطعه ساده با صفحه روزنه‌دار
پردازش دستگاه حفاری: ابتدا قطعه کار را روی میز کار ثابت کنید، یک مته مناسب انتخاب کنید، عمق حفاری و سرعت تغذیه را تنظیم کنید و سپس دستگاه حفاری را برای پردازش حفاری شروع کنید. با توجه به اینکه ماشین‌های حفاری فقط می‌توانند حفاری عمودی انجام دهند، الزامات دقت موقعیت سوراخ و کیفیت سطح بالا نیست و راندمان پردازش نسبتاً کم است.
پردازش دستگاه فرز CNC: هنگام استفاده از دستگاه فرز CNC برای پردازش، اولین قدم مدل‌سازی قطعات به صورت سه‌بعدی و تولید یک برنامه ماشینکاری مطابق با الزامات فرآیند ماشینکاری است. سپس قطعه کار را روی یک فیکسچر اختصاصی نصب کنید، برنامه ماشینکاری را از طریق سیستم CNC وارد کنید و ابزار ماشین را برای ماشینکاری شروع کنید. دستگاه‌های فرز CNC می‌توانند از طریق برنامه‌نویسی، ماشینکاری همزمان چندین سوراخ را انجام دهند و می‌توانند دقت موقعیت و کیفیت سطح سوراخ‌ها را تضمین کنند و راندمان ماشینکاری را تا حد زیادی بهبود بخشند.
مثال ۲: پردازش یک قطعه قالب پیچیده
پردازش با دستگاه سوراخکاری: برای چنین قطعات قالب با شکل پیچیده، دستگاه‌های سوراخکاری تقریباً قادر به انجام وظایف پردازش نیستند. حتی اگر از طریق برخی روش‌های خاص پردازش شوند، تضمین دقت ماشینکاری و کیفیت سطح دشوار است.
پردازش دستگاه فرز CNC: با استفاده از عملکردهای قدرتمند دستگاه‌های فرز CNC، می‌توان ابتدا ماشینکاری خشن روی قطعات قالب انجام داد، بیشتر اضافات را حذف کرد و سپس ماشینکاری نیمه دقیق و دقیق را انجام داد و در نهایت قطعات قالب با دقت بالا و کیفیت بالا به دست آورد. در طول فرآیند ماشینکاری، می‌توان از انواع مختلف ابزار استفاده کرد و پارامترهای برش را بهینه کرد تا راندمان ماشینکاری و کیفیت سطح بهبود یابد.
با مقایسه دو مثال فوق، می‌توان دریافت که ماشین‌های سوراخکاری برای برخی از پردازش‌های ساده سوراخ مناسب هستند، در حالی که ماشین‌های فرز CNC قادر به پردازش اشکال پیچیده مختلف و قطعات با دقت بالا هستند.
۸. خلاصه
به طور خلاصه، تفاوت‌های قابل توجهی بین ماشین‌های سوراخکاری و ماشین‌های فرز CNC از نظر استحکام، ساختار، عملکردهای پردازش، فیکسچرهای ابزار، عملیات برنامه‌نویسی و زمینه‌های کاربرد وجود دارد. ماشین سوراخکاری ساختار ساده و هزینه کمی دارد و برای سوراخکاری ساده و پردازش بزرگ کردن سوراخ مناسب است. ماشین‌های فرز CNC دارای ویژگی‌های دقت بالا، راندمان بالا و چندمنظوره بودن هستند که می‌توانند نیازهای تولید مدرن را برای پردازش قطعات پیچیده برآورده کنند.
در تولید واقعی، ماشین‌های حفاری یا ماشین‌های فرز CNC باید بر اساس وظایف و الزامات خاص پردازش به طور منطقی انتخاب شوند تا بهترین اثر پردازش و مزایای اقتصادی حاصل شود. در عین حال، با پیشرفت مداوم فناوری و توسعه صنعت تولید، ماشین‌های حفاری و ماشین‌های فرز CNC نیز به طور مداوم در حال بهبود و تکمیل هستند و پشتیبانی فنی قوی‌تری را برای توسعه صنعت پردازش مکانیکی فراهم می‌کنند.