Dalam pembuatan moden, teknologi pemprosesan CNC (kawalan berangka komputer) telah menjadi sokongan teras untuk pemprosesan bahagian ketepatan, terutamanya dalam bidang seperti aksesori VCR dan peralatan perubatan yang memerlukan ketepatan dan kebolehpercayaan yang sangat tinggi, peranannya adalah penting. Artikel ini akan menganalisis secara mendalam sistem proses teras pemesinan CNC, menggabungkan kes produk tertentu, menerangkan kelebihan aplikasinya dalam industri yang berbeza, dan mendedahkan bagaimana teknologi ini boleh mencapai transformasi yang tepat daripada lukisan kepada bahagian berketepatan tinggi melalui proses piawai dan keupayaan pembuatan yang fleksibel.
Reka bentuk pengaturcaraan: otak pintar pemesinan CNC
1. Daripada pemodelan CAD kepada penjanaan kod G
Titik permulaan pemesinan CNC ialah pemodelan digital berdasarkan lukisan reka bentuk produk. Jurutera perlu menggunakan perisian seperti UG dan SolidWorks untuk membina model tiga dimensi dan menandakan toleransi dimensi dan keperluan kekasaran permukaan dengan tepat. Mengambil gear ketepatan dalam aksesori VCR sebagai contoh, parameter profil gigi mereka (modul, sudut tekanan, bilangan gigi) mesti mematuhi piawaian penghantaran mekanikal dengan ketat. Apabila menukar model tiga dimensi kepada kod G yang boleh dikenali oleh alat mesin melalui perisian CAM, perhatian khusus mesti diberikan kepada perancangan laluan alat – mengelakkan pemotongan udara, mengurangkan hantaran alat berulang, dan mengambil kira kecekapan pemprosesan dan ketepatan permukaan.
2. Pengaruh utama pengalaman manusia terhadap pengaturcaraan
Walaupun perisian itu boleh menjana program asas secara automatik, pengalaman jurutera kanan masih diperlukan. Sebagai contoh, apabila memproses bahagian struktur berdinding nipis dalam peranti perubatan, kelajuan suapan dan kedalaman pemotongan perlu dilaraskan secara manual untuk mengelakkan ubah bentuk bahagian akibat daya pemotongan yang berlebihan. Gabungan “algoritma perisian + pelarasan manual” ini adalah kelebihan teras pemesinan CNC yang membezakannya daripada peralatan automatik semata-mata, dan merangkumi kebijaksanaan “kerjasama manusia-mesin” dalam industri pembuatan.
Penyesuaian bahan: Biarkan setiap bahan berprestasi terbaik
1. Proses pemilihan untuk pemprosesan bahan logam
Strategi yang berbeza diperlukan untuk pemesinan CNC aloi aluminium (seperti 6061-T6) dan loyang, yang biasa digunakan dalam bahagian VCR: aloi aluminium mempunyai kekerasan yang rendah dan kekonduksian terma yang baik, menjadikannya sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi. Alat bersalut berlian boleh mengurangkan alat melekat. Loyang mempunyai kemuluran yang kuat, jadi pemecahan cip perlu dilakukan dengan berhati-hati untuk mengelakkan keterjeratan cip yang menjejaskan ketepatan pemesinan. Dalam bidang peranti perubatan, aloi titanium (seperti TC4) telah menjadi bahan pilihan untuk peranti implan kerana biokompatibiliti yang sangat baik. Walau bagaimanapun, ia mempunyai modulus anjal yang rendah dan pengerasan kerja yang teruk, memerlukan proses “pengilangan bawah” dengan kadar suapan yang kecil dan kedalaman pemotongan yang besar, digabungkan dengan sistem penyejukan tekanan tinggi untuk mengawal suhu pemotongan.
2. Memproses cabaran bahan bukan logam
Sesetengah komponen peranti perubatan memerlukan penggunaan plastik gred perubatan (seperti PEEK polyetherketone). Bahan jenis ini mempunyai takat lebur yang tinggi dan kecairan yang lemah, dan terdedah kepada tekanan dalaman dan ubah bentuk semasa pemprosesan. Jurutera perlu memastikan bahagian tersebut memenuhi piawaian biokeselamatan ISO 10993 dengan melaraskan sudut canggih (menggunakan sudut heliks 30° untuk mengurangkan geseran), mengawal kelajuan gelendong alat mesin (mengekalkannya pada 8,000-12,000rpm untuk mengelakkan terlalu panas), dan penyepuhlindapan selepas pemprosesan untuk menghilangkan tekanan.
Pemesinan berbilang paksi: Penyelesaian membentuk ketepatan untuk permukaan kompleks
1. Lonjakan teknologi daripada tiga paksi kepada lima paksi
Alat mesin CNC tiga paksi tradisional hanya boleh mencapai gerakan linear X/Y/Z dan sesuai untuk memproses bahagian rata; bagaimanapun, bahagian melengkung yang kompleks seperti cam berbentuk khas dalam aksesori VCR dan prostesis sendi untuk peranti perubatan memerlukan pusat pemesinan pautan lima paksi. Mengambil kepala bebola sendi pinggul tiruan sebagai contoh, ketepatan permukaan sferanya diperlukan untuk mencapai tahap IT5 (toleransi ±0.008mm), dan kekasaran permukaan Ra≤0.2μm. Alat mesin lima paksi boleh melengkapkan pemprosesan ketepatan permukaan sfera dan leher dalam satu penjepit melalui putaran selaras paksi alat dan bahan kerja, mengelakkan pelbagai ralat kedudukan, dan kecekapan adalah lebih daripada 3 kali lebih tinggi daripada pemprosesan bersegmen tradisional.
2. Reka bentuk lekapan tersuai
Pemprosesan bahagian yang kompleks tidak dapat dipisahkan daripada lekapan berketepatan tinggi. Contohnya, apabila memproses komponen kecil dalam peranti perubatan (seperti skru perubatan dengan diameter ≤2mm), lekapan penjerapan vakum diperlukan untuk mengurangkan ubah bentuk yang disebabkan oleh daya pengapit. Apabila memproses rak VCR yang besar, perkakas sokongan boleh laras perlu direka bentuk untuk mengimbangi sisihan dimensi yang disebabkan oleh pengembangan haba bahan. Rasionaliti reka bentuk lekapan secara langsung mempengaruhi ketepatan kedudukan bahagian. Ia biasanya perlu untuk menentukur permukaan kedudukan lekapan menggunakan alat pengukur tiga dimensi untuk memastikan ketepatan kedudukan berulang ialah ≤0.005mm.
Kawalan kualiti: perlindungan ketepatan sepanjang keseluruhan proses
1. Pengesanan dalam talian dan pampasan masa nyata
Alat mesin CNC moden biasanya dilengkapi dengan sistem probe Renishaw, yang membenarkan pengukuran dalam proses bahan kerja semasa pemesinan. Sebagai contoh, apabila pemesinan lubang ketepatan tinggi dalam bahagian ketepatan, siasatan dicetuskan untuk mengukur diameter dan kedudukan lubang serta-merta selepas bahagian pertama diproses. Jika sisihan didapati melebihi ±0.01mm, sistem secara automatik membetulkan nilai pampasan jejari alat untuk mengelakkan kelompok produk yang rosak. Mekanisme kawalan gelung tertutup ini meningkatkan kestabilan dimensi pemesinan CNC lebih daripada 5 kali ganda berbanding alat mesin tradisional.
2. Piawaian ketat untuk pemeriksaan akhir
Untuk bahagian peranti perubatan, pemeriksaan akhir mesti mengikut sistem pengurusan kualiti ISO 13485. Sebagai tambahan kepada pemeriksaan dimensi konvensional, pemeriksaan kekasaran permukaan (menggunakan penguji kekasaran Taylor), analisis komposisi bahan (ujian spektrometer), dan pengesahan biokompatibiliti (ujian sitotoksisiti) juga diperlukan. Mengambil omboh picagari perubatan sebagai contoh, ralat kerataan permukaan pengedapnya mestilah ≤0.002mm, jika tidak, ia boleh menyebabkan kebocoran larutan ubat. Dimensi kritikal sedemikian memerlukan pemeriksaan 100% untuk memastikan sifar kecacatan sebelum meninggalkan kilang.
Daripada pengeluaran aksesori VCR yang diseragamkan kepada pemprosesan peranti perubatan yang disesuaikan, teknologi CNC telah membina sistem pembuatan ketepatan lengkap yang meliputi reka bentuk – pemprosesan – ujian melalui pengaturcaraan pintar, proses yang fleksibel dan kawalan yang tepat. Nilai terasnya bukan sahaja terletak pada pencapaian pembiakan ketepatan tinggi bagi dimensi lukisan, tetapi juga dalam menerobos batasan bahan melalui inovasi proses, memastikan keselamatan aplikasi melalui kawalan kualiti, dan memenuhi keperluan yang pelbagai melalui pengeluaran yang fleksibel. Dengan kemajuan Industri 4.0, pemesinan CNC akan disepadukan secara mendalam dengan Internet Perkara dan algoritma AI, mempromosikan pembuatan ketepatan daripada “pemesinan ketepatan” kepada “pembuatan pintar”, meletakkan asas yang kukuh untuk pembangunan industri peralatan mewah.
