Naddatek w obróbce CNC

Naddatek na obróbkę to dodatkowy materiał, który jest zostawiony celowo na obrabianym przedmiocie, aby później zostać usuniętym na kolejnych etapach obróbki. Jest to powszechna praktyka, która zapewnia dokładność wymiarową, jakość powierzchni i produkcję niezawodnych i funkcjonalnych komponentów dla różnych branż.

Naddatek a tolerancja

Pojęcie naddatku jest często mylone z tolerancją. Głównym kryterium odróżniającym jest to, że naddatek jest nadmiarem materiału pozostawionym na detalu celowo. Tolerancja natomiast dotyczy dopuszczalnych i zaakceptowanych przez projektanta odchyleń od wymiaru na plus lub minus, które mogą niezamierzenie powstać w trakcie obróbki. Nie jest możliwe osiągnięcie dokładnych z projektem wymiarów części, a dzięki określonym tolerancjom producenci otrzymują zakres, w ramach którego muszą się zmieścić.

Dlaczego naddatek jest istotny dla obróbki CNC?

Naddatek daje margines bezpieczeństwa do wykonywania operacji obróbki wykańczającej. Wysokie prędkości i niskie głębokości skrawania umożliwiają osiągnięcie wysokich dokładności wymiarowych podczas końcowych cięć oraz skuteczną kontrolę jakości w trakcie całego procesu. Operatorzy maszyn mają szansę monitorowania produkcji między cyklami obróbki zgrubnej i wykańczającej, jak i mogą na bieżąco aktualizować swoje plany produkcyjne, co prowadzi do mniejszej liczby odrzuceń części.

Celem pozostawienia naddatku na obróbkę jest usunięcie błędów i zewnętrznych wad pozostawionych przez poprzedni proces, takich jak warstwa chłodząca, pory, warstwa wtrąceń piaskowych na zewnątrz odlewu, zgorzelina tlenkowa, warstwa odwęglenia i zewnętrzne pęknięcia na zewnątrz odkuwki. , wewnętrzna warstwa naprężeń i chropowatość powierzchni po cięciu. Następnie należy poprawić dokładność i chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego. Wielkość naddatku na obróbkę ma duży wpływ na jakość obróbki i wydajność produkcji.

Jak obliczyć prawidłowo naddatek?

Wskazówki do obliczenia odpowiedniego naddatku daje inżynierom głównie ich doświadczenie i obserwacje z procesu produkcyjnego części przed obróbką. Odlewane części są na ogół mniej dokładne wymiarowo i dlatego wymagają z reguły większego naddatku na obróbkę wynoszącego 2-5mm. W przypadku kucia może to być 1-3mm ze względu na jego prawie końcowy kształt. Należy wziąć pod uwagę również rodzaj materiału. Te podatne na zmiany wymiarowe lub wypadki podczas obróbki wymagają zazwyczaj większych naddatków obróbki. Dlatego warto wybrać większe naddatki dla materiałów ciągliwych, jak choćby aluminium (1-2mm), a mniejsze dla np. stali (0,5-1mm). Typ obróbki również jest decydujący w planowaniu odpowiedniego naddatku. W operacjach zgrubnych wymagany jest on większy, w operacjach wykańczających mniejszy. Części o wysokich wymaganiach jakościowych (ścisłe tolerancje, dokładne wykończenie powierzchni) są zazwyczaj planowane z większymi naddatkami, aby zapewnić możliwość skorygowania drobnych odchyleń na etapie wykończenia detalu.

Naddatek i wyzwania z nim związane  

Dobre zaplanowanie naddatków i zarządzanie nimi jest kluczowe dla precyzyjnej produkcji. Mogą jednak pojawić się związane z nimi zagrożenia:

• nadmierny naddatek, który wprawdzie jest bezpiecznym podejściem, ale może prowadzić do niepotrzebnego marnotrawstwa energii i materiału, zużycia narzędzi i dłuższego czasu produkcji,
• niedoszacowanie naddatku, czyli pozostawienie zbyt małego nadmiaru materiału, co może prowadzić do przeróbek części lub strat, czy powstania nadmiarowego odpadu,
• trudne definiowanie naddatku dla złożonych cech geometrycznych (skomplikowane profile, podcięcia), do obliczenia którego wykorzystuje się zaawansowane rozwiązania CAD/CAM,
• określenie naddatku zależy również od rodzaju obrabianego materiału, szczególnie istotne jest to w branżach wymagających wysokiej precyzji,
• zarządzanie naddatkami jest też utrudnione przez stan narzędzi i pogarszającą się z czasem dokładność maszyn CNC, to sprawia że trudniej utrzymać ścisłe tolerancje, a tym samym zarządzanie założonymi naddatkami.

Pozostawienie naddatków na obróbkę to praktyka, która pomaga osiągnąć lepszą jakość części poprzez zapewnienie dokładności wymiarowej, większej kontroli nad wykończeniem powierzchni i lepszego zarządzania procesem cięcia. Wymaga również praktycznego doświadczenia, aby zdecydować, jakie naddatki na obróbkę zastosować, ponieważ zależą one od czynników takich jak właściwości materiału, geometria i wymagania jakościowe.

Naddatek i jego rodzaje

W przypadku powierzchni skrętnych, takich jak zewnętrzne okręgi i otwory, naddatek na obróbkę jest naliczany od średnicy, dlatego nazywa się go naddatkiem symetrycznym (in. naddatkiem obustronnym), czyli rzeczywista grubość usuniętej warstwy metalu jest dodaniem naddatku na obróbkę na średnicy. Naddatek na obróbkę płaszczyzny natomiast jest naddatkiem jednostronnym, który jest rzeczywistą grubością usuniętej warstwy metalu.

Wskazówki do zaplanowania prawidłowego naddatku

Nadmierny naddatek na obróbkę nie tylko zwiększa nakład pracy przy obróbce i zmniejsza wydajność, ale także zwiększa zużycie materiałów, przedmiotów i mocy, a obróbka CNC zwiększa koszty obróbki. Jeśli naddatek na obróbkę jest założony zbyt mały to jest za późno, aby wyeliminować wszelkiego rodzaju wady i błędy w poprzednim procesie, co skutkuje produktami odpadowymi. Zasada polega na tym, aby naddatek był jak najmniejszy pod warunkiem zapewnienia jakości obróbki CNC. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej wykończenia, tym mniejszy naddatek na proces.

Podczas określania kolejności obróbki CNC konieczne jest również wyjaśnienie, czy części mają być wstępnie obrobione przed obróbką. Jeśli precyzja półfabrykatu jest wysoka, pozycjonowanie jest bardziej niezawodne lub naddatek na obróbkę jest wystarczający i jednolity, można go obrabiać bezpośrednio na obrabiarce CNC bez wstępnego przetwarzania.