Jak możliwe jest tworzenie elementów technicznych o ściśle ustalonych parametrach?

W dzisiejszych czasach trudno wyobrazić sobie masową produkcję jakichkolwiek wyrobów przy całkowitym pominięciu technologii. W praktycznie każdym zakładzie produkcyjnym można spotkać się z mniej lub bardziej zaawansowanym i rozbudowanymi instalacjami, złożonymi z maszyn odpowiedzialnych za poszczególne etapy powstawania danego wyrobu. Ich niezawodność zależy przede wszystkim z precyzji, z jaką zostały wykonane poszczególne ich elementy.

Dlaczego dokładność wykonania elementów jest tak ważna?

Dokładność wymiarowa oraz kształtowa prostych elementów technicznych jest ważna z kilku powodów. Przede wszystkim – niedokładnie wykonane elementy nie będą pasować do pozostałych części układu, co w najgorszym przypadku skutkuje po prostu brakiem funkcjonalności. Nawet jeśli dany układ będzie w stanie pracować, nieodpowiednie parametry jego elementów będą skutkować nieprawidłowościami, takimi jak spadek wydajności pracy, większe zużycie energii, nadmierne tarcie i tym podobne. Ponadto niedokładnie wykonane elementy są bardziej narażone na zużywanie i uszkodzenia, wynikające np. z nieprawidłowego obciążenia, nadmiar wibracji, czy odkształcanie pod wpływem ciepła. Prawidłowo wykonana obróbka elementu oraz dobór prawidłowego tworzywa konstrukcyjnego pozwalają w dużym stopniu ograniczyć występowanie takich problemów.

Obróbka elementów technicznych

Pod względem praktycznym elementy techniczne maszyn, takich jak koła zębate czy prowadnice wytwarzane są od dekad w taki sam sposób. Używa się w tym celu między innymi metod zaliczanych do obróbki skrawaniem, przede wszystkim:

• frezowania,
• toczenia,
• gwintowania,
• wiercenia.

Kluczową zmianą jest fakt, że na masową skalę nie wykonuje się tych procesów przy użyciu obrabiarek sterowanych ręcznie, lecz maszyn CNC, czyli obrabiarek sterowanych komputerowo. Pierwszym etapem produkcji elementów z wykorzystaniem technologii CNC jest wykonanie cyfrowego projektu. Wykorzystuje się w tym celu specjalistyczne programy graficzne typu CAD. Po wgraniu projektu do systemu obrabiarki, sterujący nią komputer wykorzystuje go do opracowania przebiegu ścieżek, po których będzie poruszać się narzędzie robocze, np. frez. Dopiero po utworzeniu planu sterowania maszyną – nazywanego CAM – możliwe jest rozpoczęcie obróbki. Upowszechnienie się technologii CNC było ważnym skokiem jakościowym dla współczesnego przemysłu, nawet mimo faktu, że opracowanie projektu jest bardziej skomplikowane, a sterowane komputerowo obrabiarki są droższe, niż urządzenia do obróbki konwencjonalnej. Zastosowanie nowoczesnych sterowników pozwala uzyskać ogromną precyzję pracy – gotowy element posiada dokładnie takie same parametry techniczne, jak w projekcie. Jednocześnie obrabiarka pracuje z dużo większą prędkością i jest w stanie zrealizować dany projekt właściwie dowolną ilość razy. To wszystko przekłada się na wyższą jakość i zminimalizowanie ilość wadliwych produktów – a tym samym na mniejsze ogólne koszty produkcji.

Obróbka CNC nie zdaje egzaminu jedynie w przypadku produkcji pojedynczych elementów bądź niewielkich serii – koszty wykonania projektu są wtedy zbyt wysokie. W takich sytuacjach lepszym rozwiązaniem jest obróbka konwencjonalna, która jednak wymaga zachowania bardzo wysokiej staranności oraz odpowiednich kwalifikacji. Dlatego warto zlecić takie nam – nasi specjaliści posiadają wiele lat doświadczenia w obróbce konwencjonalnej.

Odpowiedni dobór materiałów

Wymiary i kształty to oczywiście nie jedynie parametry, które mają znaczenie dla jakości elementów technicznych. Równie ważne jest to, jakich materiałów użyto w ich produkcji, ponieważ to właśnie one decydują o właściwościach elementów takich jak:

• wytrzymałość mechaniczna – tj. odporność na obciążenia, wibracje etc.,
• odporność na temperaturę – istotna m.in. w przypadku elementów narażonych na wysokie tarcie,
• gęstość – przekłada się na masę elementu,
• odporność na czynniki chemiczne – m.in. smary, oleje, benzynę, kwasy czy zasady,
• obojętność chemiczna – decyduje o tym, czy dany materiał reaguje z innymi substancjami. Ważne np. w przypadku elementów narażonych na kontakt z wodą lub żywnością.

W dzisiejszych czasach wiele elementów technicznych wykonuje się z różnego rodzaju tworzyw konstrukcyjnych, takich jak poliamidy, poliwęglan, polipropylen czy teflon. Każdy z nich odznacza się nieco innymi właściwościami (niektóre z nich występują w kilku podtypach, również różniących się składem i cechami), stąd znajdują one odmienne zastosowanie. Przykładowo polipropylen stosuje się np. w produkcji wytrzymałych elementów dla branży motoryzacyjnej i budownictwa, podczas gdy odporny na temperaturę i związki chemiczne teflon często jest stosowany do wytwarzania uszczelek różnego rodzaju instalacji.