Trasowanie, czyli proces obróbki mechanicznej metali – na czym polega?

Trasowanie to często wykorzystywany proces w obróbce metali. Pozwala planować i wyznaczać linie ruchu narzędzi skrawających, dzięki czemu możliwa jest dokładna i precyzyjna obróbka materiału. W poniższym artykule przybliżona została problematyka technologii trasowania, z uwzględnieniem wykorzystywanych narzędzi, metod oraz pojawiających się wyzwań i potencjalnych innowacji.

Narzędzia do trasowania

Do przeprowadzenia procesu trasowania, niezbędne są odpowiednie przybory. Narzędzia do trasowania to takie, które umożliwiają naniesienie linii i znaków na powierzchni obrabianego materiału. Mówiąc o narzędziach, możemy mieć na myśli nie tylko przybory, ale i całe systemy i urządzenia umożliwiające wykonanie tego procesu w sposób nowoczesny i skuteczny.

Jakie właściwości mają narzędzia do trasowania?

W obróbce skrawaniem właściwości narzędzi mają ogromny wpływ na wydajność i jakość całego procesu. Podobnie jest w przypadku narzędzi do trasowania. Oto ich najważniejsze właściwości:

1. Precyzja

Niewątpliwie, precyzyjność narzędzi jest jedną z najważniejszych właściwości narzędzi do trasowania. Ich zadaniem jest przecież jak najdokładniejsze odwzorowanie zaprojektowanej trajektorii skrawania.

1. Powtarzalność

Proces trasowania jest często wykonywany na ogromną skalę. Oznacza to, że te same narzędzia powinny uzyskiwać dokładnie ten sam efekt, niezależnie od ilości powtórzeń.

1. Szybkość

Szybkość, wraz z poprzednimi dwiema właściwościami, wpływa na poprawienie wydajności procesu, co w przedsiębiorstwach produkcyjnych jest często nadrzędnym celem działalności.

1. Programowalność

Nowoczesne narzędzia do trasowania w maszynach CNC dają szerokie możliwości programowania, dzięki czemu istnieje możliwość realizacji nawet bardzo niestandardowych projektów. Taka właściwość jest przydatna w wielu branżach wymagających indywidualnego podejścia.

1. Bezpieczeństwo

W celu uniknięcia potencjalnych kolizji narzędzi z obrabianym materiałem, ważne jest, aby narzędzia i systemy były przetestowane i zoptymalizowane pod kątem bezpieczeństwa.

1. Kompatybilność

Rozwój technologii ustandaryzował wykorzystanie maszyn z systemem CNC. Dlatego też ważne jest, aby narzędzia były w pełni kompatybilne z różnymi maszynami opartymi na właśnie tej technologii.

1. Trwałość

Narzędzia do trasowania wykonują solidną, powtarzalną pracę. Dlatego też ważne jest, aby były trwałe, zapewniając taką samą jakość obróbki na każdym etapie żywotności.

Rodzaje narzędzi do trasowania

Aby zrozumieć wachlarz dostępnych narzędzi do trasowania, musimy mieć na uwadze alternatywne sposoby przeprowadzania tego procesu. W tym kontekście wyróżniamy trasowanie ręczne i maszynowe.

Trasowanie ręczne jest wykorzystywane stosunkowo rzadko ze względu na niską wydajność i wysoki poziom wymagań wobec operatora. Niemniej jednak poszczególne prace rzemieślnicze czy artystyczne są możliwe jedynie z wykorzystaniem narzędzi do trasowania ręcznego z uwagi na wartość kreatywną. Do popularnych narzędzi do trasowania ręcznego należą: frezy, gładzie, dłuta, pilniki i noże tokarskie.

Trasowanie maszynowe jest opcją zdecydowanie bardziej zaawansowaną technologicznie, pozwalającą na przeprowadzenie masowego  i niezwykle wydajnego procesu produkcyjnego. Do popularnych narzędzi do trasowania maszynowego zaliczamy kompatybilne z systemem CNC: frezy, tokarki, wiertła i piły.

Technologia produkcji narzędzi do trasowania

Technologia produkcji narzędzi do trasowania odgrywa istotną rolę, ponieważ ich jakość i właściwości gwarantują powodzenie lub niepowodzenie całego procesu. Oto najważniejsze elementy w produkcji narzędzi do trasowania:

1. Projekt

Żadne narzędzie do trasowania nie może mieć miejsca bez projektu. Ten etap należy do inżynierów, którzy tworząc projekt, biorą pod uwagę przeznaczenie danego narzędzia.

1. Materiały

Wybór materiału, z którego wytwarzane będzie narzędzie, jest kluczowe – decyduje o trwałości i odporności na zużycie i czynniki zewnętrzne. Zazwyczaj używana jest wysokiej jakości stal narzędziowa.

1. Obróbka mechaniczna

Na tym etapie wybrany materiał jest poddawany obróbce, aby nadać mu kształt i właściwości zgodne z projektem.

1. Obróbka cieplna

Niektóre narzędzia wymagają podwyższonej twardości i odporności mechanicznej. W tym celu zmieniane są właściwości materiału w procesie obróbki cieplnej, czyli hartowaniu.

1. Szlifowanie

Etap szlifowania pozwala nam na wykończenie prac i uzyskanie wysokiej jakości rezultatów.

1. Kontrola jakości

Kontrola jakości, kalibracja i testowanie – to ostatni, jednak równie ważny krok w procesie produkcji narzędzi do trasowania.

Metody i techniki trasowania

Rozróżniamy wiele metod  i technik trasowania. Jednym ze sposobów ich katalogowania jest rozróżnianie według płaszczyzn:

Trasowanie na płaszczyźnie pionowej

Metody trasowania na płaszczyźnie pionowej bazują na określaniu ruchu ostrza wzdłuż osi pionowej, innymi słowy: w górę i w dół, w stosunku do obrabianego materiału.

Trasowanie na płaszczyźnie poziomej

Trasowanie na płaszczyźnie poziomej bazuje na określaniu ruchu ostrza wzdłuż osi poziomej, innymi słowy: w prawo i w lewo, w stosunku do obrabianego materiału.

Trasowanie na płaszczyźnie skośnej

Trasowanie na płaszczyźnie poziomej bazuje na określeniu ruchu ostrza pod kątem  w stosunku do obrabianego materiału.

Zastosowanie technik trasowania w metalurgii

Przemysł obróbki metali nie mógłby się obejść bez zastosowania technik trasowania. Poniżej opisaliśmy najważniejsze z nich:

1. Toczenie

Obrabiany fragment metalu zostaje obracany w tokarce, podczas gdy narzędzie skrawające przesuwane jest po powierzchni materiału, tworząc tym samym pożądany kształt poprzez usuwanie nadmiaru surowca.

1. Frezowanie

Proces frezowania polega na wykorzystaniu narzędzia skrawania (w tym przypadku freza). Frez obraca się i przesuwa względem obrabianego materiału, tworząc tym samym pożądany kształt.

1. Wiercenie

Wiercenie to proces trasowania z użyciem wiertła, które pozwala na wykonanie określonych otworów w obrabianych metalach.

Innowacje w dziedzinie trasowania

Technologia obróbki skrawaniem, w tym trasowania, ciągle się rozwija i dostarcza innowacyjne rozwiązania. Niekwestionowanym przełomem w tej dziedzinie było rozwinięcie technologii CNC, która na zawsze odmieniła proces obróbki metali. Maszyny CNC wykorzystują sterowanie komputerem do niezwykle precyzyjnego kierowania narzędziem skrawającym. Jednak technologia CNC to nie wszystko. Warto również wspomnieć o technologii trasowania adaptacyjnego, które wykorzystuje czujniki i algorytmy, a także trasowanie w obrabiarkach wieloczynnościowych czy pracę na bazie modeli 3D. Możemy być pewni, że przemysł ten będzie ciągle się rozwijał i zaskakiwał nas innowacyjnymi rozwiązaniami.

Zastosowanie trasowania w branży metalurgicznej

Trasowanie jest techniką, która znajduje wiele zastosowań w branży metalurgicznej. Oto kilka z nich:

Tworzenie elementów metalowych

Trasowanie jest bardzo istotną metodą w procesie tworzenia elementów metalowych. Pozwala określić optymalny zakres ruchu maszyn a tym samym uzyskać pożądany kształt, strukturę i wymiary. W ramach trasowania wykorzystywane są techniki takie jak: obróbka skrawaniem, cięcie i kształtowanie, spawanie, kucie czy walcowanie.

Trasowanie w produkcji blach

Trasowanie odgrywa równie ważną rolę w procesie produkcji blach. Technologia ta bierze bowiem udział w procesach takich jak cięcie, wytłaczanie, gięcie czy spawanie blach.

Zastosowanie trasowania w odlewnictwie

Produkcja odlewów metalowych jest bardziej efektywna dzięki zastosowaniu technik trasowania. Pozwalają one na projektowanie i wytwarzanie różnorodnych form odlewniczych czy modelowanie odlewów.

Wyzwania i możliwości rozwoju w trasowaniu

Branża metalurgiczna, a w tym technologia trasowania – niosą za sobą wiele wyzwań i napotykają liczne problemy. Na szczęście, to właśnie te wyzwania przyczyniają się do rozwoju nowych technologii i rozwiązań. Poniżej opisaliśmy najczęstsze wyzwania, potencjalne innowacje oraz stosunek trasowania do ekologii.

Wyzwania w dziedzinie trasowania w metalurgii

Oto najczęstsze i najbardziej znaczące wyzwania i problemy w dziedzinie trasowania:

1. Skomplikowane geometrie obrabianych elementów

Rozwój przemysłu tworzy potrzebę na coraz bardziej skomplikowane kształty. Wraz ze wzrostem poziomu złożoności geometrii obrabianych elementów wzrasta zapotrzebowanie na nowoczesne rozwiązania.

1. Konieczność zachowania wysokiej precyzji i powtarzalności

W dzisiejszych czasach, każdy z produkowanych elementów metalowych musi być nie tylko niezwykle precyzyjny w swoim wykonaniu, ale i identyczny względem każdego kolejnego egzemplarza z tej samej serii. Błąd na polu precyzji i powtarzalności może nieść za sobą ogromne straty, ważne jest zatem, aby dopilnować tych właściwości.

1. Bezpieczeństwo

Maszyny wielkogabarytowe, często wykorzystywane w procesach obróbki metali, często generują wibracje o dużej sile. Te z kolei, mogę uszkodzić narzędzia, maszyny lub obrabiany materiał. Wyzwaniem jest zapewnienie bezpieczeństwa i uniknięcie uszkodzenia maszyn czy narzędzi.

1. Zmienne warunki obróbki

Istnieje wiele czynników, które mogą mieć wpływ na jakość procesu trasowania. Należą do nich między innymi zmienne warunki środowiskowe czy zmieniające się właściwości materiałów.

Potencjalne innowacje i trendy w przyszłości

Technologie przyszłości możemy jedynie przewidywać, choć na tym etapie nie jest to już wróżenie z fusów – obecne trendy są solidnymi przesłankami na temat tego, czego możemy się spodziewać. Oto kilka potencjalnych kierunków w przyszłości:

• Technologia zrównoważonej produkcji
• Metalurgia bezemisyjna
• Innowacje w materiałach
• Dalsza automatyzacja i robotyzacja procesów

Ekologiczne aspekty trasowania

Trasowanie, jak i każda dziedzina przemysłu, w ostatnim czasie dąży do optymalizacji rozwiązań proekologicznych. Działanie te znacznie wykraczają poza sam proces trasowania, jednak wciąż są z nim powiązane. Do ekologicznych rozwiązań zaliczamy:

• Redukcję zużycia energii
• Minimalizowanie strat materiałów
• Monitorowanie emisji gazów i jakości powietrza
• Recykling narzędzi skrawających

Podsumowanie

W powyższym artykule wyraźnie widać, że proces trasowania jest niezbędny w nowoczesnym przemyśle metalurgicznym. Technologia trasowania ewoluowała od trasowania ręcznego, do bardzo zaawansowanych metod z użyciem maszyn CNC. Ponadto, przemysł ten wciąż stawia nam wyzwania, zatem możemy być pewni rozwoju kolejnych, innowacyjnych rozwiązań.