Tässä artikkelissa
Poraus ja sorvaus eivät ole kilpailevia tapoja käsitellä samaa pintaa tavallisessa CNC-sorvissa. Ulkoinen sorvaus leikkaa pyörivän osan ulkopintaa; sorvissa tehtävä poraus leikkaa jo olemassa olevan aukon seinämää. Keskiössä, jolla on sijoitettava ulkohalkaisija (OD) ja laakerin sisähalkaisija (ID), saattaa olla tarve molemmille operaatioille. Käytännöllinen valinta ei siis ole ”poraus vai sorvaus?”, vaan mikä pinnan viimeistelytaso osalle vaaditaan, miten alustava aukko tehdään ja pystyykö sisäinen työkalu saavuttamaan ja pitämään vaaditun tuloksen.
Tämä ero estää myös yleisen tarjousvirheen. Piirustus, joka vaatii tarkkaa porausta mutta jossa raakapuolueena on kiinteä sauva, sisältää porauksen edeltävän reiänmuodostusvaiheen. Piirustus, joka vaatii vain yksinkertaisen vapaussuuren reiän, ei ehkä vaadi porausta lainkaan. Sorvausoperaatioiden opas käsittelee ulkohalkaisijan sorvausta, päätyjen käsittelyä, urien tekemistä ja katkaisua. Tässä keskitytään yhden valmiin komponentin ulko- ja sisäpinnan valintaan.
Poraus on sisäistä sorvausta sorvissa, mutta termiä käytetään myös muualla.
Tavallisessa sorvauksessa työkappale pyörii ja leikkuuterä etenee sen vastaan. Ulkoinen työkalu poistaa materiaalia pyörivän työkappaleen ulkopinnalta. Porakannatin työntyy aukon läpi ja leikkaa sen sisäistä lieriömuotoista seinämää. Sandvik Coromant jakaa nämä ulkoiseen sorvausprosessiin ja sisäiseen sorvausprosessiin [1] [2]; sen sisäisen sorvauksen ohjeet käsittelevät reiän halkaisijaa ja syvyyttä työkalun rajoituksina. Samaa osaa voidaan sorvata ulkopuolelta ja porata sisäpuolelta yhdessä sopivassa kiinnityksessä. Tämä on prosessimahdollisuus, ei takuu siitä, että molemmat pinnat täyttävät kaikki geometriset vaatimukset ilman tarkastusta.
”Poraus” viittaa sekä sisäiseen ominaisuuteen että leikkuuoperaatioon, ei yhteen yleiseen konejärjestelyyn. Koneistuskeskuksessa pyörivä porapää voi käsitellä pöydällä pidettyä komponenttia; BIG DAISHOWAn loppuporauspään dokumentaatio mainitsee koneistuskeskukset ja porakoneet sovellusalueinaan [3]. Työkalun ja työkappaleen liike muuttuu, mutta tavoitteena on edelleen olemassa olevan aukon käsittely. Selvitä, minkä konepolun ja työkalukokoonpanon lause kuvailee, ennen kuin käsittelet sorvissa tehtävää porausta koskevaa sääntöä kaikenlaisten porausoperaatioiden sääntönä.
Hollow-hubin ulkopinta ja sisäpinta ovat kaksi erillistä pintaa. Leikkausmenetelmä, joka parantaa toista niistä, ei valmista toista, eikä kumpikaan leikkausoperaation nimi määritä, kuinka tarkasti niiden akselit täytyy sijaita suhteessa toisiinsa. Tämä suhde johtuu komponentin toiminnasta ja piirustuksesta.
Mikä kumpikin operaatio leikkaa ja mitä se vaatii
Pyörivälle keskiölle tai holkille vertailu toimii, kun kappale ja raakapuolue pysyvät vakiona. Alla olevat rivit kuvaavat tavallista ulkoista sorvausta ja sorvissa tehtävää porausta, eikä niissä verrata toisiinsa liittymättömiä koneita tai luvata tiettyä tarkkuutta.
| Kysymys | Ulkoinen sorvaus | Sorvissa tehtävä poraus |
|---|---|---|
| Pintaleikkaus | Saavutettava ulkohalkaisija tai ulkoprofiili | Aukon sisäseinä tai sisäprofiili |
| Lähtöpiirre | Näkyvä ulkoinen raakapinta, joka on riittävän suuri koneistettavaksi | Olemassa oleva reikä tai ontto tyhjäkappale työkalun sisääntulolle |
| Työkalun saavutettavuus | Pidin on poistuttava kiinnityskampasta, olkapäästä ja viereisestä ulkohalkaisijasta | Tangon ja leikkuuterän on poistuttava porauksen suuun ja saavutettava vaadittu syvyys |
| Yleinen rajoitus | Työkappaleen tukeminen, kiinnitys ja olkapään saavutettavuus | Tangon ulkoneva osa, porauksen halkaisija, lastut ja sokean pään varaus |
| Valmiin koon tarkistus | Sopiva ulkohalkaisijan koneistustapa | Sopiva sisähalkaisijan koneistustapa vaadituissa paikoissa |
Kumpikaan sarake ei ole lupaus siitä, että kääntökonetta voidaan käyttää yksin kaikkien piirteiden valmistukseen. Poikkeavassa akselissa oleva reikä, tasainen tai poikittainen ura vaativat usein toisen työkalun tai uuden asennuksen. Myöskään porattua pinnan ei automaattisesti pidä pitää “tarkempana” pinnana: osan geometria, työkalun vakaus, koneistusvaranne, koneistusreitti ja tarkastus määrittävät sen, täyttääkö kumpikaan valmis pinta piirustuksen vaatimukset.
Porakärki ei voi korvata ensimmäistä reiänmuodostusvaihetta
Ulkoista sorvaustyökalua voidaan käyttää heti, kun työkappaleen ulkohalkaisija (OD) tulee näkyviin. Sisäistä sauvaosaa varten tarvitaan sisääntulokanaava. Kiinteästä sauvamateriaalista keskitetty aksiaalinen poraus on yleinen tapa luoda tällainen kanava. Poraus poistaa materiaalia keskeltä; myöhempää porausta käytetään kanavan laajentamiseen tai tarkasti ohjatun sisäisen profiilin valmistamiseen. Haas Automation esittää jopa yhteensopivaa teräpäätä käyttävää poraustyökalua, jota voidaan käyttää sekä poraukseen että myöhempään poraustoimintoon, mikä osoittaa, että toiminnot pysyvät erillisinä vaikka työkalu olisi sopiva molempiin tehtäviin [4].
Aloitusaukko voi perustua myös putkimaiselle raaka-aineelle, valukappaleelle, muovattavalle kappaleelle tai toiselle esikoneistetulle raaka-aineelle. Tämä muuttaa poistettavan materiaalin määrää ja sijaintia; se ei kuitenkaan poista tarvetta arvioida lopullista reikää. Toimittajan toimittama reikä voi olla liian suuri, sijainniltaan virheellinen, kartiomainen, karkea tai epäjatkuva verrattuna valmiiseen vaatimukseen. Toisaalta sopivalla poralla tehty reikä voi jo täyttää ei-kriittisen varausfunktion. Vaatimus porauksesta pelkästään sen takia, että reikä on olemassa, lisää operaation ilman, että selitetään, mitä tulosta sitä parannetaan.
Laakerin istukkaa varten tärkeitä ovat reiän halkaisija, muoto ja suhde kääntöpinnan tai pinnan kanssa. Öljykanavalle tai ruuvin tyhjäkäyntireiälle tärkeintä saattaa olla, että reikä kulkee läpi ja että sen vähimmäisvapaus on määritelty. Nämä ovat erilaisia hyväksyntätehtäviä. Päätä ensin toiminnallinen tulos; valitut valmistus- ja viimeistelymenetelmät saavat tällöin perustansa. Artikkelissamme poraus vs. jyrsintä reiän tekemisessä käsitellään erikseen se, miten reikä luodaan.
Jätä realistinen varaus aloitusaukon ja suunnitellun lopullisen sisähalkaisijan väliin, kun porausta suunnitellaan. Tarkka varaus riippuu valitusta raakaputkesta, reiänmuodostusmenetelmästä, materiaalista, sauvasta ja viimeistelystrategiasta. Luonnos, joka esittää nimellisen lopullisen porauksen ilman, että alkutilaa on määritetty, ei kerro toimittajalle, onko sisäinen operaatio kevyt viimeistelykäynti vai merkittävä poistomäärä.
Koko porakärki on saatava vaaditulle pinnalle
Vain kärjen kärkipiste ei takaa saavutettavuutta. Tarttuvan varren rungon on kuljettava läpi porauksen suun ilman kierteitä, leikkuureuna on päästävä määritettyyn syvyyteen ja lastut ovat voitava poistaa. Pinnallisessa avoimessa porauksessa nämä ehdot voivat olla suoraviivaisia. Kapeassa, syvässä tai sokeassa porauksessa työkalun on saatava olla pitkä ulkoneva varren osa suhteessa sen halkaisijaan. Sandvik Coromant tunnistaa pitkän ulkonevan osan, taipumisen, värähtelyn ja lastujen poiston ominaispiirteiksi sisäistä sorvausta. Sen käytännöllinen ohjeisto on käyttää mahdollisimman lyhyttä ulkonevaa osaa ja mahdollisimman suurta työkalukokoa, joka sopii todelliseen aukkoon [2].
Nuo suositukset eivät muodostu yleispäteväksi maksimisyvyys-halkaisija-suhteeksi. Valittu sauvamateriaali, vaimennus, kärki, leikkaus, kone ja osan tukeminen vaikuttavat käytettävissä olevaan saavutettavuuteen. Suurempi sauva on yleensä jäykempi, mutta sen on silti päästävä reiän suulle tilaa leikkuureunan ja puristusvirran varalta. Sauva, joka sopii reiän suulle, mutta ei pääse syvälle sijaitsevaan kantareunaan tai pääsee sinne vain epävakaalla ulottumalla, ei kelpaa valmiin reiän valmistussuunnitelmaksi.
Rajoitettu pääsy aiheuttaa seurauksia, joita OD ei välttämättä jakaa. Sokea pää voi jäädä kiinni lastuissa, pakottaa eri poistosuunnan tai vaatia puristusalueen sisäisen olkan läheisyydessä. Ohutseinäinen osa voi taipua kiinnityksen aikana ja palautua alkuperäiseen muotoonsa vapauttamisen jälkeen. Ulkoinen sorvaus vaatii myös vakauden kiinnityksessä ja riittävästi tilaa olkan ympärille, mutta ulkopuolinen työkalu ei ole rajoitettu reiän seinämän toimesta. Sorvaustyökalujen opas käsittelee sauvakuntia, kärkiä ja pitimen vapaa-tilaa sen jälkeen, kun piirteiden reitti on valittu.
Ennen tiukkojen porausvaatimusten määrittämistä näytä koko poraus leikkauspiirroksessa, mukaan lukien suuaukko, käytettävissä oleva valmis pituus, sokean pään muoto ja mahdollinen sisäinen askel. Jos este on toiminnallisesti merkityksetön, sen muuttaminen voi avata yksinkertaisemman työstöpolun; jos se liittyy toiseen osaan, polun on sopeuduttava tähän liitokseen. Älä poista toiminnallisesti merkityksellistä sisäistä kantaa pelkästään työkalun käytön helpottamiseksi.
Työkappaleen raakapala ja kiinnitystapa määrittävät, mikä toiminto kantaa työtä
Lähtökohtana käytettävän kiinteän sauvan, putken tai esimuotoiltujen keskustan käyttö voi johtaa erilaisiin valmistusjärjestelyihin, vaikka valmiin komponentin piirustus olisi täsmälleen sama. Kiinteä sauva tarjoaa jatkuvan ulkohalkaisijan puristukseen, mutta sen sisäaukko on tehtävä erikseen. Putki alkaa valmiilla aukeamalla ja voi vähentää alkuperäistä sisäistä poistettavaa materiaalia, mutta saatavilla oleva seinämänpaksuus, sisähalkaisija ja keskittävyys eivät välttämättä vastaa valmista suunnittelua. Lähes valmis raaka-aine (near-net blank) voi jättää epätasaisen poistonvaran molemmille pinnalle. Näistä lähtömuodoista mikään ei ole itsestään edullisin ilman todellisia materiaali-, koko-, toimitustilan ja eräkoon tietoja.
Kiinnityspaikka on yhtä merkityksellinen. Ulkohalkaisijan (OD) osaa peittävät kiinnityshampaat estävät sen osan koneistamisen samassa kiinnityksessä. Liian tiukka kiinnitys ohuun putkimaiseen seinämään voi muuttaa sen mitattua muotoa kiinnitettäessä. Osan kääntäminen paljastaa takapinnan tai peitetyn ohjauspinnan, mutta se aiheuttaa toisen sijoitustapahtuman; eri kiinnityksissä valmistettujen ominaisuuksien lopullista suhdetta on tarkistettava. Joissakin asennuksissa saattaa olla sopiva sisäinen laajeneva kiinnitin tai erityisesti valmistetut hampaat, mutta piirustuksen tulee kuvata valmiiden toiminnallisten pintojen vaatimukset eikä vaatia tarkistamattomia kiinnitinlaitteita.
Tyhjän puolivalmiin kappaleen tapauksessa kysytään, mikä ulkopinta on turvallinen kiinnitettäväksi, mitkä valmiit pinnat on suojattava ja onko reikä avoin vain toisesta vai molemmista päistä. Lyhyt läpikuuluva reikä tarjoaa erilaisen lastunpoiston ja tarkastuspolun kuin syvä sokea reikä. Samat työvaiheiden nimet voivat peittää nämä asennuserot, minkä vuoksi tarjouspyyntöön on ilmoitettava toimitettu puolivalmis kappale ja lopullinen tarkastustila.
Tukipyörä, joka vaatii sekä ulkoisen ohjauspinnan että laakerireiän
Harkitse teräksestä valmistettua kiinnityskeskitintä, jossa on sylinterimäinen ulkoinen ohjauspinta, liittimellinen pinta, joka asettuu koteloa vasten, ja läpikuultava reikä laakeria tai akselia varten. Ohjauspinta määrittää keskitimen ulkoisen sijainnin; reikä määrittää kumppaniosan sisäisen sijainnin. Piirustus määrittelee kunkin mitan ja mahdolliset vaaditut suhteet niiden akseleiden sekä istutuspinnan välillä. Tämä on hypoteettinen komponentti, jota käytetään esittämään valintapäätöstä, ei väitettä tietystä VETCNC-koneesta tai saavutetusta lopputoleranssista.
Toimiva tarkastus seuraa osan riippuvuuksia eikä kahta kilpailevaa merkintää:
- Tunnista työkappaleen ja toiminnallisten viitteiden sijainti. Merkitse, onko lähtöaineisto kiinteä, putkimainen vai esimuotoiltu, sekä mikä reikä, ohjausreikä tai pinta määrittää kokoonpanon sijainnin. Työkappaleen toimitettu aukeama ei automaattisesti ole valmis mittatukipinta.
- Valitse kiinnitystapa, joka paljastaa riittävästi raakamateriaalia. Jätä ohjauspinta ja käytettävissä oleva pinta vapaaksi, jos ne sorvataan ensimmäisessä asennossa. Jos takapinta on merkityksellinen, mutta se jää kiinnityksen sisälle, sallitaan toinen työvaihe ja sen sijaintia voidaan määrittää.
- Luo tai arvioi alustava aukko. Kiinteä työkappale vaatii reiän ennen kuin porakierre voi porata sitä. Putken valmiiksi toimitettu aukko vaatii edelleen riittävästi materiaalia oikeissa paikoissa vaaditun sisäisen tuloksen saavuttamiseksi; porattu reikä voi jo täyttää piirustuksen vaatimukset, jos porauksen jälkikäsittelyä ei vaadita.
- Koneistaa vaaditut ulkoiset ja sisäiset piirteet. Ulkoinen sorvaus määrittää ohjausprofiilin, kun taas sisäseinän poraus tehdään tarvittaessa. Työjärjestys voi vaihtua työkalujen ja kiinnityksen mukaan. Sekä ulkoisten että sisäisten pintojen säilyttäminen yhteisessä kiinnityksessä voi vähentää yhtä siirtovirhelähteen aiheuttajaa, mutta se ei korvaa lopullista tarkistusta.
- Valmistele ja tarkasta toimitus. Paljasta kaikki pituutta tai istumista ohjaavat peitetyt päätyt, poista hyväksymättömät reunaehtojen mukaiset reunojen tilanteet ja mittaa sitten molemmat mitat sekä piirustuksessa vaadittu suhde valmiissa komponentissa.
Järjestelmä on päätöksentekokehys, ei kiinteä työohje. Jos ohjausreikä on toimeton varastossa oleva osa ja ainoana sovituskohtana toimii reiän sisäpinta, ulkopinnan käsittelyyn saattaa tarvita huomattavasti vähemmän työtä. Jos ohjausreikä sijoittaa kytkintä yhdistelmässä, sen akselin suhteellinen sijainti reiän sisäpintaan nähden voi olla ratkaiseva hyväksyntäkriteeri. Jos reikä toimii ainoastaan läpikuuluavana kanavana, tarkkaa ja kalliiksi muodostuvaa sisäpinnan käsittelyä ei tarvita, koska se ei paranna osan tarkoitettua toimintaa. Jokaisessa tapauksessa insinööri voi selittää, miksi jokainen työvaihe on mukana valitussa valmistuspolussa.
Ulkoisen halkaisijan koko, reiän koko ja niiden välinen suhde ovat eri tarkastukset
Pinnan sorvaus tai poraus ei määritä sen lopullista tarkkuutta. Piirustuksessa on ilmoitettava jokainen toiminnallinen mitan raja-arvo ja tarvittaessa ulkohalkaisijan (OD), sisähalkaisijan (ID) ja pinnan välinen suhde. ASME Y14.5-2018 (R2024) -standardin julkinen kuvaus vahvistaa, että standardi kattaa mitoituksen, geometriset ohjaukset ja referenssipisteiden (datum) kielenkäytön. Se ei määritä oletustarkkuutta tälle keskuksele. Käytä piirustuksessa todellisuudessa viitattua painosta ja valitse referenssipisteet osan sijoittelun perusteella kokoonpanossa.
Ulkomittari voi tarkistaa käytettävissä olevan ohjausreikämitan; sopiva sisämittauslaite tai muu sisämitattava menetelmä voi tarkistaa sisämitan vaadituilla syvyyksillä ja asennoilla. Mitutoyon reikämittauslaitteen dokumentaatio kuvaa vaihdettavia kosketinpäitä ja kykyä havaita halkaisijan vaihtelua, kuten kartiomaista muotoa tai soikeutta, sopivalla mallilla [6]. Yksittäinen halkaisijalukema suun kohdalla ei vahvista koko reiän tilaa. Samoin kaksi hyväksyttävää yksittäistä mitatun koon arvoa eivät osoita, että ohjausreikä ja reikä ovat sijoitettu oikein tai että niiden pyörähdysvirhe täyttää piirustuksen viitemäärittelyn vaatimukset. Tämä edellyttää asianmukaista mittausasetelmaa ja menetelmää piirustuksen viitemäärittelyn mukaisesti.
As-inspectoidun tilan merkitys on suuri ohuille tai joustaville osille. Jos komponenttia mitataan ainoastaan puristettuna, kiinnityshampurin aiheuttama vääntymä voi peittää sen vapautetun tilan, jossa se toimii. Hyväksyntäehto, pinnankäsittely, jäyste ja asiaankuuluvat geometriset vaatimukset tulee merkitä piirustukseen juuri siihen kohtaan, jossa ne vaikuttavat kokoonpanoon. Erillinen toleranssit, mittapisteet ja tarkastusopas selittää näitä ohjauksia koneistettujen osien yleisellä tasolla; tämä vertailu keskittyy siihen, miksi ulkohalkaisija (OD) ja sisähalkaisija (ID) vaativat erillisiä, toisiaan tukevia tarkastuksia.
Vertaa valmiin osan valmistusreittejä, älä yhden leikkauksen hintaa
”Onko poraaminen kalliimpaa kuin sorvaaminen?” – kysymykseen ei ole yleistä vastausta, koska nämä operaatiot tuottavat yleensä erilaisia pintoja. Pinnallisessa porauksessa sopivassa ontossa valmisosassa poraus voi olla vain pieni osa valmistusreittiä. Syvä sokea poraus kiinteästä lähtöaineesta voi sen sijaan vaatia reikävalmistusta, pitkäkantaisia sisäisiä työkaluja, lastunhallintaa, huolellista viimeistelyä ja lisäksi tarkempaa sisäistä mittauksia. Ulkopinnan (OD) sorvaaminen suurella poistettavalla materiaalimäärällä, vaikealla tuella tai toisella kiinnityksellä voi puolestaan hallita koko tehtävää. Sandvikin ulkoisen ja sisäisen sorvausohjeet selittävät erilaiset pääsy- ja vakausolosuhteet [1] [2]; ne eivät kuitenkaan anna yleispätevää hintajärjestystä.
Kaksi tarjousta on vertailukelpoinen vain, jos ne kattavat saman valmiin osan. Ilmoita materiaali ja toimitusmuoto, piirustuksen versio, erän määrä, mitkä ulkohalkaisija- (OD) ja sisähalkaisija- (ID) pinnat ovat toiminnallisesti merkityksellisiä, pinnan tila, vaaditut geometriset suhteet, tarkastustodisteet sekä käsittely tai pintakäsittely. Kysy, sisältääkö tarjoiltu valmistusreitti aloitusreiän, porausvaran, toisen pään viimeistelyn ja mahdollisen jäysteenpoiston. Muussa tapauksessa yhden tarjouksen rivi “poraus” saattaa kattaa eri tulosteen kuin toisen tarjouksen rivi “sorvaus”.
Oletetaan, että yksi toimittaja tarjoaa hihnapyörän valmistamista kiinteästä sauvasta ja toinen putkesta. Putkemenetelmä voi säästää alustavaa reiänporausaikaa, mutta se vaatii eri materiaalin ostamista, seinämän paksuusvaraa tai sijoitusmenetelmää. Sauvamenetelmässä sisäistä materiaalia poistetaan mahdollisesti enemmän, mutta puristus on yksinkertaisempaa. Kumpikaan menetelmä ei voita pelkästään tämän kuvauksen perusteella. Vertaa kokonaishyväksyttyä osaa, mukaan lukien romu- tai uudelleenvalmistus-oletukset ja tarkastuksen laajuus, eikä ilmoita voittajaa yhden operaation nimellä. CNC-sorvauspalvelun sivu on asianmukainen paikka keskustella todellisesta osasta ja sen valmistusmenetelmästä.
Tekniset lähteet
- Sandvik Coromant. Ulkoisen sorvauksen sovellusohjeet: ulkohalkaisijan, profiilin ja päätyjen sorvaus.
- Sandvik Coromant. Sisäinen sorvaus. Reikä halkaisija, porakärjen ulkonevuus, varatila ja lastunpoiston ohjeet.
- BIG DAISHOWA. High Performance Tooling Solutions, osa 3, sarja 112 – viimeistelyporauspäät, s. 34. Pyörivätyökaluun perustuva poraus koneistuskeskuksissa ja porakoneissa.
- Haas Automation. Käytä vaihtopalaporaa avarrustankona! 2 työvaihetta 1 työkalulla! Poraus ja avarrus erillisinä työvaiheina yhteensopivassa sorvin asetuksessa.
- ASME. Y14.5 – Mitoitus ja tarkkuusmäärittely, 2018 (R2024). Julkinen soveltamisala koskee mittoja, referenssipisteitä (datum) ja geometrisia ohjauksia.
- Mitutoyo. Bore Gage-Standard-8mm-No Cover ja Ulkomittamikrometrin mallit. Esimerkkejä sisä- ja ulkomittausten mittauslaitteista.
