הלב הפועם של הייצור: כרסום מול חריטה
כאשר אנו ניגשים לייצר חלק מתכתי, השאלה הראשונה שעליה עלינו לענות היא איזו טכנולוגיה תשרת את המטרה בצורה הטובה ביותר. עולם ה-CNC מתבסס על שתי טכניקות עיקריות, שלמרות שהן חולקות את אותו עיקרון של הסרת חומר, הן פועלות בצורה שונה לחלוטין.
כרסום (CNC Milling)
בכרסום, חומר הגלם נותר מקובע לשולחן העבודה, בעוד שכלי החיתוך (הכרסום) מסתובב במהירות גבוהה ונע על גבי הצירים השונים (X, Y, Z ולעיתים גם צירים נוספים) כדי להסיר חומר. שיטה זו אידיאלית ליצירת צורות לא סימטריות, חריצים, קדחים מורכבים ומשטחים ישרים. מכונות כרסום מודרניות מסוגלות לנוע ב-5 צירים במקביל, מה שמאפשר לייצר גיאומטריות מורכבות ביותר בפעולה אחת ללא צורך בשינוי דפינה (החזקת החלק).
חריטה (CNC Turning)
לעומת הכרסום, בחריטה חומר הגלם הוא זה שמסתובב במהירות גבוהה, בעוד שכלי החיתוך (הסכין) נע בצורה קווית כנגד החומר המסתובב. תהליך זה משמש בעיקר לייצור חלקים גליליים, צינורות, ברגים וצירים. החריטה יעילה מאוד ומהירה לייצור חלקים בעלי סימטריה סיבובית.
הבחירה בין כרסום לחריטה אינה תמיד דיכוטומית. חלקים רבים דורשים שילוב של השניים – למשל, ציר שיוצר בחריטה אך דורש קדח רוחבי שנעשה בכרסום. כחברה המתמחה בתחום של פיתוח אבטיפוס, אנו ב-ATI נתקלים לא אחת בצורך לשלב בין הטכנולוגיות כדי להגיע לתוצאה המושלמת.
קרב המתכות: אלומיניום 6061 מול 7075
אחת הטעויות הנפוצות בפיתוח מוצרים היא ההתייחסות ל"אלומיניום" כחומר אחיד. בפועל, קיימות סגסוגות רבות, כאשר השתיים השולטות בתעשייה הן 6061 ו-7075. ההבדל ביניהן יכול להיות ההבדל בין מוצר שנכשל בעומס לבין מוצר שמחזיק שנים, או בין פרויקט רווחי לפרויקט יקר להחריד.
אלומיניום 6061: הסוס העבודה של התעשייה
סגסוגת זו מכילה בעיקר מגנזיום וסיליקון. היא נחשבת ל"לחם והחמאה" של עיבוד שבבי. היא נוחה לעיבוד, בעלת עמידות טובה מאוד לקורוזיה, וניתנת לריתוך בקלות. רוב חלקי המכונות, מסגרות אופניים, וחלקי רכב כלליים מיוצרים מ-6061. היתרון הגדול שלה הוא העלות – היא זולה משמעותית מסגסוגות תעופתיות.
אלומיניום 7075: הבחירה התעופתית
כאן היסוד העיקרי בסגסוגת הוא אבץ. התוצאה היא חומר חזק בצורה יוצאת דופן, לעיתים חזק כמו סוגי פלדה מסוימים, אך במשקל של אלומיניום. השימוש העיקרי הוא בתעשייה התעופתית, ציוד טיפוס הרים, וחלקי מכונות הנתונים לעומסים כבדים במיוחד. החסרונות: עמידות נמוכה יותר לקורוזיה (ללא ציפוי), קושי רב בריתוך, ומחיר גבוה משמעותית.
| תכונה | אלומיניום 6061 | אלומיניום 7075 |
|---|---|---|
| חוזק למתיחה | בינוני (כ-310 MPa) | גבוה מאוד (כ-572 MPa) |
| יכולת עיבוד | טובה מאוד | סבירה |
| עמידות לקורוזיה | מצוינת | בינונית |
| יכולת ריתוך | גבוהה | נמוכה מאוד |
| עלות | נמוכה / בינונית | גבוהה |
למידע נוסף ומעמיק על תכונות מתכות, ניתן לעיין במאגרי מידע הנדסיים בינלאומיים כמו MatWeb המספקים נתונים טכניים מדויקים לכל סגסוגת.
טולרנסים: מחיר הדיוק
המושג "טולרנס" (Tolerance) מתייחס לסטייה המותרת מהמידה הנומינלית שתוכננה. אין מכונה בעולם שמייצרת בדיוק אבסולוטי; תמיד ישנה סטייה מזערית. השאלה היא כמה הסטייה הזו קריטית למוצר שלכם. תקן ISO 2768 הוא התקן הנפוץ המגדיר טולרנסים כלליים לעיבוד שבבי.
ככל שהטולרנס הדוק יותר (למשל, פלוס/מינוס 0.005 מ"מ לעומת 0.1 מ"מ), כך עלות הייצור עולה. הסיבה לכך היא הצורך בציוד מדויק יותר, מהירויות עבודה איטיות יותר, בקרת איכות קפדנית יותר ופחת גבוה יותר. בניהול ייצור מוצר, החוכמה היא להגדיר טולרנסים הדוקים רק היכן שזה הכרחי לתפקוד (למשל במיסבים), ולהשאיר טולרנסים פתוחים יותר בשאר האזורים כדי לחסוך בעלויות.
גימורים: הפנים של המוצר
לאחר שהחלק יורד ממכונת ה-CNC, הוא לרוב לא מוכן לשיווק. פני השטח עשויים להראות סימני עיבוד (Tool marks) ודורשים טיפול נוסף. בחירת הגימור משפיעה לא רק על האסתטיקה אלא גם על הפונקציונליות.
- As Machined: החלק נשאר כפי שירד מהמכונה. זול ביותר, אך רואים סימני סכין. מתאים לחלקים פנימיים.
- Bead Blasting (התזת חול/כדוריות): ירי של כדוריות זכוכית או קרמיקה על החלק ליצירת מרקם מט אחיד ומחיקת סימני העיבוד.
- Anodizing (אנודייז): תהליך אלקטרוכימי היוצר שכבת תחמוצת המגנה מפני קורוזיה ומאפשרת צביעה. קיים אנודייז רגיל (Type II) ואנודייז קשה (Type III) לעמידות בפני שחיקה.
- Powder Coating (צביעה באבקה): ציפוי פולימרי עמיד מאוד, מתאים למוצרים חיצוניים.
מפיתוח לייצור המוני
המעבר מתכנון במחשב לייצור פיזי דורש הבנה עמוקה של מגבלות הייצור (DFM – Design for Manufacturing). כ- חברת פיתוח מוצר מובילה, אנו רואים יזמים רבים שמגיעים עם תכנונים בלתי ניתנים לייצור או יקרים להחריד ללא הצדקה. תפקידנו הוא לבצע אופטימיזציה לתכנון כך שיתאים לטכנולוגיות ה-CNC, לבחור את החומר הנכון ולנהל את שרשרת האספקה.
תהליך עבודה נכון כולל אנליזה של גיאומטריית החלק. למשל, הימנעות מפינות פנימיות חדות (שכרסום עגול לא יכול לייצר) או תכנון קירות דקים מדי שעלולים לרעוד במהלך החריטה. למידע נוסף על תהליכי ייצור ממוחשבים, ניתן לקרוא בערך המקיף של ויקיפדיה בנושא CNC.
בסופו של דבר, סוד ההצלחה טמון באיזון. איזון בין החומר הנכון לדרישות החוזק, איזון בין דיוק לעלות, ואיזון בין עיצוב ליכולות ייצור. ככל שתערבו מומחי ייצור בשלב מוקדם יותר, כך תחסכו יותר משאבים בהמשך הדרך.
