Obróbka skrawaniem, zwana również „obróbką ubytkową”, stanowi proces, podczas którego nadmiar materiału jest precyzyjnie usuwany w celu osiągnięcia pożądanego kształtu obiektu. Poprzez zastosowanie ostrzy lub frezów, zbędny materiał przekształcany jest głównie w formę wiórów, poddając się obróbce bryły materiału.
- frezowanie, gdzie materiał jest usuwany za pomocą frezu, zamontowanego na wysokoobrotowej głowicy – wrzecionie,
- toczenie, polegające na usuwaniu materiału przy wykorzystaniu specjalnych ostrzy tokarskich, obracających się wokół bryły materiału,
- struganie, opierające się na usuwaniu materiału za pomocą struga,
- wiercenie, obejmujące wykonywanie otworów przy użyciu dedykowanych wiertel – istotne jest zaznaczenie, że frezy różnią się od wiertel, mimo pozornego podobieństwa,
- szlifowanie, stanowiące etap usuwania niewielkich elementów przy wykorzystaniu powierzchni ściernych, zwykle pełniące rolę ostatniego etapu procesu obróbki skrawaniem, nadając gładkość powierzchni,
- obróbkę skrawaniem za pomocą maszyny CNC, która operuje na podstawie jednego z procesów (frezowanie CNC, szlifowanie, toczenie CNC), sterowanego numerycznie.
Obróbka skrawaniem dzieli się na dwie główne kategorie:
- obróbkę wiórową, w ramach której używane są narzędzia o określonej geometrii i liczbie ostrzy, generujące usuwany materiał w postaci wiórów,
- obróbkę ścierną, gdzie wykorzystuje się różnorodne narzędzia ścierne, takie jak tarcze, taśmy czy osełki, a nadmiar materiału ulega przekształceniu w mikroskopijne wióry.
Jak wygląda obróbka skrawaniem?
Proces obrabiania elementu za pomocą skrawania doskonale ukazuje się poprzez kolejne etapy, podzielone ze względu na precyzję oraz ilość usuwanego materiału. Te etapy obejmują:
- obróbkę wstępną, zwana również zgrubną, w trakcie której eliminowany jest nadmiar materiału,
- obróbkę średniodokładną, mającą na celu nadanie obiektowi wstępnego kształtu,
- obróbkę dokładną – na tym etapie przeprowadza się precyzyjną obróbkę obiektu, nadając mu finalny kształt,
- obróbkę bardzo dokładną, czasem określaną jako „wykańczającą”, w której często korzysta się z obróbki ścierniej.
Te etapy z powodzeniem można zastosować zarówno w frezowaniu, jak i toczeniu czy szlifowaniu. Natomiast rodzaj obróbki, czyli maszyna używana do procesu, zależy od:
- rodzaju materiału (metal, drewno, tworzywa sztuczne, itp.),
- wielkości docelowego elementu,
- rodzaju obiektu, który chcemy uzyskać.
Na przykład, produkcja elementów cylindrycznych (np. tulei łożysk) jest możliwa na frezarce, jednak do tego celu lepiej sprawdzi się toczenie CNC. W przypadku szybkiego uzyskania obiektu o skomplikowanych kształtach, frezowanie CNC jest najlepszym wyborem.
Efektem końcowym obróbki skrawaniem jest element o oczekiwanym kształcie i właściwościach, gotowy do dalszej obróbki, na przykład anodowania.
Zastosowanie obróbki skrawaniem
Owa metoda obróbki, używana do przetwarzania metali, drewna, szkła, kamienia oraz tworzyw sztucznych, umożliwia produkcję różnorodnych obiektów i części o zróżnicowanych rozmiarach. Dzięki wysokiej powtarzalności oferowanej przez obróbkę skrawaniem CNC, możliwości w zakresie powtarzalnej produkcji nawet najbardziej skomplikowanych obiektów stają się niemal nieograniczone.
Obecnie, szczególnie w kontekście obróbki CNC, skrawanie znalazło zastosowanie w produkcji elementów dla różnych branż, takich jak:
- motoryzacja (w tym łożyska, części silnika czy kompletna bloki, elementy turbosprężarek),
- lotnictwo (wirniki, elementy silników itp.),
- instrumenty medyczne,
- energetyka (części transformatorów itp.),
- szeroko pojęte wyposażenie domu (od AGD przez RTV aż po elementy wystroju wnętrz).
To jedynie kilka obszarów, gdzie precyzyjna obróbka skrawaniem odnajduje praktyczne zastosowanie. W rzeczywistości, każda branża, wymagająca precyzyjnych elementów, często korzysta z tej technologii, zwłaszcza przy wykorzystaniu obróbki CNC.
Obróbka CNC kontra tradycyjna obróbka skrawaniem – różnice
Sztuka skrawania sięga praktycznie zarania epoki przemysłowej, czerpiąc z zalet wysokiej prędkości i precyzji w produkcji obiektów. Zanim maszyny CNC wprowadziły wyższą precyzję i powtarzalność, skrawanie opierało się na szablonach, formatkach, a także procesach manualnych, stopniowo ewoluując od ręcznej obróbki do zmechanizowanej i tradycyjnych obrabiarek, takich jak tokarki.
Wprowadzenie sterowania numerycznego (CNC) diametralnie uproszcza proces obróbki maszynowej, przynosząc większą precyzję i umożliwiając szybszą produkcję. Starsze metody skrawania przy użyciu tokarek czy frezarek umożliwiały tworzenie skomplikowanych i powtarzalnych elementów, lecz wiązało się to z intensywną kontrolą jakości oraz długotrwałym procesem.
Mimo różnorodnych technik, tradycyjne maszyny do obróbki skrawaniem nie dorównywały precyzji nowoczesnym urządzeniom CNC. Skrócenie czasu produkcji sprawiło, że koszty obróbki skrawaniem przy wykorzystaniu CNC są bardziej atrakcyjne dla klientów, zwłaszcza w przypadku zamówień na większą ilość elementów.
Klasyczna obróbka metali cnc może być nadal użyteczna w produkcji pojedynczych elementów, jak np. toczenie niestandardowego łożyska (często praktykowane w czasach gospodarki centralnie sterowanej i ograniczonych dostępów do części zamiennych maszyn). Współczesny rozwój przemysłu sprawił, że zarówno obróbka CNC, jak i tradycyjna, cieszą się nieustającym zainteresowaniem.