שאלות ותשובות

עיבוד שבבי הוא תהליך ייצור מבוסס הסרה של חומר מגוש גלם, לרוב מתכת או פלסטיק הנדסי, באמצעות כלי חיתוך מדויקים המופעלים על גבי מכונות כמו CNC, כרסומות, מחרטות או מערכות EDM. מטרת העיבוד היא יצירת חלקים בעלי צורה, מידה ודיוק הנדסי גבוה, בהתאם לשרטוט טכני או קובץ תלת-ממדי. תהליך זה מהווה בסיס לייצור רכיבים בתעשיות הרפואית, הרכב, התעופה, ועוד. בבחירת ספק מתאים למכונה, חשוב לבחור בכזה המתמחה בעיבוד מדויק תוך התאמה אישית מלאה לדרישות הלקוח, כולל ייעוץ הנדסי ושירות מקצה לקצה.

כרסום וחריטה הם שני התהליכים העיקריים בעולם העיבוד שבבי. בכרסום החלק המעובד מקובע למכונה, בעוד שכלי החיתוך הוא שמבצע את התנועה הסיבובית ומסיר חומר לפי נתיב תנועה מתוכנת. לעומת זאת, בחריטה החלק מסתובב סביב צירו והכלי הוא הקבוע, ולכן התהליך בעיקר לחלקים גליליים או סימטריים סביב ציר. הבחירה בין כרסום לחריטה תלויה בצורה הגיאומטרית של החלק, ברמת הדיוק הנדרשת וביעילות התהליך. היום קיימות מכונות המשלבות את שני התהליכים במכונה אחת מבוקרת מחשב, כך שיש מחרטות עם יכולות כרסום ויש כרסומות עם יכולות חריטה.

צירי תנועה במכונות CNC קובעים את יכולת המכונה לעבד חלקים בזוויות שונות. מכונות 3 צירים כוללות תנועה ב- X (ימינה-שמאלה), ב- Y (קדימה-אחורה) וב—Z (למעלה-למטה). לעומתן, מכונות 5 צירים מוסיפות גם תנועה סיבובית על החלק או הכלי, ומאפשרות עיבוד של גיאומטריות מורכבות במיוחד מזוויות משתנות, יתרון משמעותי לייצור חלקים מורכבים כמו חלקים תעופתיים או רפואיים. הבחירה בין מכונת 3 צירים או מכונת 5 צירים (ואף יותר צירים) נעשית בהתאם לצורכי הלקוח והפרויקט.

בעיבוד שבבי ניתן לעבד מגוון רחב של חומרים תעשייתיים, ביניהם מתכות (אלומיניום, נירוסטה, טיטניום, פלדה מוקשית וסגסוגות תעופתיות), חומרים פלסטיים הנדסיים (PEEK, Delrin, ו- PTFE), או חומרים מאתגרים יותר. היות ולכל חומר מאפיינים מכניים שונים, על מנת לשמור על דיוק גבוה, רמות גימור מתקדמות ותיעוד איכות מלא, נדרשת התאמה של כלי החיתוך, מהירות העבודה וקירור מתאים.

עיבוד EDM (עיבוד בפריקה חשמלית) הוא תהליך עיבוד שאינו דורש מגע פיזי בין כלי העבודה לחומר, אלא נעשה באמצעות ניצוצות חשמליים הפורקים חום וממיסים חומר באזורים זעירים. הוא משמש בעיקר לחומרים קשים במיוחד, לחלקים עדינים, ולעיבוד פנימי של פתחים קטנים וצורות לא ניתנות לחיתוך בכלים רגילים. לעומת זאת, בעיבוד שבבי קונבנציונלי (כגון חריטה או כרסום), הכלי מסיר חומר באופן מכני דרך חיתוך, עם מגבלות פיזיות על גאומטריה.

עיבוד CNC (Computer Numerical Control) הוא תהליך שבו המכונה מתוכנתת לבצע את תנועות העיבוד באופן אוטומטי לפי תוכנית הכתובה ב- G-code ומאפשרת דיוק חוזר ויכולת לייצר חלקים זהים ללא הגבלה. עיבוד ידני מבוצע על ידי מפעיל המשתמש במכונה קונבנציונלית (ללא בקרת מחשב), ודורש מיומנות גבוהה. עיבוד שבבי CNC מתאים לייצור סדרתי ולדיוקים גבוהים, בעוד שעיבוד ידני יכול להיות פתרון לאב טיפוס פשוט או להתאמות מקומיות.

מדד Ra הוא מדד לחספוס פני השטח (Roughness Average) ונמדד במיקרונים (μm). הוא מבטא את הממוצע הסטטיסטי של סטיות הגובה על פני שטח החלק לאחר העיבוד. ככל ש-Ra נמוך יותר, כך פני השטח חלקים יותר. דרישות ל-Ra מופיעות בשרטוטים הנדסיים, במיוחד בתחומים רגישים כמו תעופה, אופטיקה ורפואה. מכונות עיבוד שבבי רבות מאפשרות הגעה לרמות גימור גבוהות לפי דרישה, כולל ליטוש וליטוש מיקרוני.

ישנם כלי חיתוך שונים הנבחרים בהתאם לתהליך: מקדחים (Drills) לקידוח חורים, כרסומים (End Mills) לעיבוד שטחים וצורות, אינסרטים לחריטה מדויקת, מקדחי דרג (Step Drills), חורצי הברגה (Taps) ועוד. כל כלי מתאים לסוג חומר, למהירות סיבוב שונה, ולתוצאה הרצויה. כדי להבטיח את אורך החיים של המכונה, ודיוק ויעילות מקסימליים, יש להתאים לכל פרויקט את כלי החיתוך המתאימים.

התחום מתקדם במהירות וכולל פתרונות כמו שילוב הדפסה תלת-ממדית עם עיבוד שבבי, עיבוד רב-צירי, שילוב רובוטיקה בטעינה/פריקה, מערכות CAM חכמות, אוטומציה מלאה בתכנון-ייצור (Industry 4.0), וזיהוי תקלות בזמן אמת על ידי חיישנים.

בעולם העיבוד השבבי קיימות טכנולוגיות שונות, שכל אחת מהן מתאימה לצרכים ייחודיים. עיבוד קונבנציונלי כולל כרסום, חריטה, קידוח והשחזה. עיבוד CNC מתקדם כולל עיבוד 3, 4 ו-5 צירים, המאפשרים עיבוד חלקים מורכבים בזוויות משתנות, ללא צורך בהידוק מחדש. בנוסף, קיימים תהליכים משלימים כמו חיתוך בלייזר, חיתוך בסילון מים (Waterjet), עיבוד ב-EDM (פריקה חשמלית) ועוד. ב-HORTAL אנו מתמחים בעיבוד CNC מדויק, ומשלבים טכנולוגיות נוספות בשיתופי פעולה עם שותפים מוסמכים – בהתאם לדרישת הלקוח.

כמובן. גם כאשר אין שרטוט סופי, ניתן להתחיל את התהליך עם רעיון ראשוני, סקיצה ידנית או תיאור של הצורך הפונקציונלי. על בסיס זה ניתן לגבש פתרון הנדסי שלם הכולל תכנון, מידול תלת-ממדי, בחירת חומרים מתאימים והכנה מלאה לייצור.

בחירת ספק עיבוד שבבי מוסמך חשובה כדי להבטיח עמידה בדרישות איכות, דיוק ובטיחות בכל שלבי הייצור. ספק מוסמך פועל בהתאם לתקנים מחמירים (כגון ISO 9001 או תקני תעשייה ייעודיים), משתמש בציוד מתקדם, ומפעיל מערך בקרת איכות מסודר. עבודה עם גורם כזה מפחיתה סיכון לטעויות, מפחיתה עלויות תיקון או עיכובים, ותורמת לאמינות המוצר הסופי, במיוחד כאשר מדובר ברכיבים קריטיים לתעשיות כמו התעשייה הרפואית או תעשיית התעופה.

עיבוד שבבי ב-5 צירים מאפשר תנועת הכלי או החלק סביב 5 צירים שונים- שלושה צירים קוויים (X,Y,Z) ושני צירים סיבוביים (A ו-B). היתרון המרכזי הוא היכולת לעבד גאומטריות מורכבות מאוד, כמו כיסים בזווית, תעלות אלכסוניות וחתכים לא נגישים. שימוש בטכנולוגיה כזו מקטין את הצורך בהיפוך החלק או שימוש בכמה מתקנים. עבודה ב- 5 צירים מאפשרת עבודה על 5 פאות של העובד ולכן משפרת את הדיוק ומקצרת את זמן ייצור. התהליך נפוץ בתעשיות רבות.

חיתוך בלייזר הוא תהליך מהיר ומדויק לחיתוך צורות דו-ממדיות בעיקר בלוחות שטוחים. הוא מתאים במיוחד לחיתוך פלטות מתכת, פלסטיק או חומרים דקים, אך מוגבל בעיבוד עומק או גאומטריה תלת-ממדית. לעומתו, עיבוד שבבי מאפשר עיבוד של נפחים, הברגות, כיסים ועבודות הדורשות דיוק מרחבי גבוה.

ה- HSS (ראשי תיבות של (High Speed Steel)) הוא פלדת כלי מהירה. זהו חומר עמיד וזול יחסית, גמיש יותר מקרביד, ומתאים לעיבוד כללי במהירויות סיבוב נמוכות עד בינוניות. הוא טוב לכרסום ידני, לעיבוד מתכות רכות, או למכונות פשוטות. הקרביד (Carbide) הוא חומר קשה פי כמה מ- HSS, שומר על חוד חיתוך טוב גם בחום גבוה, ומיועד למהירויות חיתוך גבוהות ולעיבוד חומרים קשים כמו נירוסטה, טיטניום וסגסוגות תעופתיות. בכרסום נירוסטה תמיד עדיף קרביד, עם ציפוי מתאים (כגון TiAlN), מערכת קירור טובה, ומהירויות חיתוך מבוקרות. לשם השוואה, שימוש ב- HSS בנירוסטה יביא לשחיקה מהירה, חום גבוה ולעיתים אף ריתוך קר בין הכלי לחומר.

קירור חיצוני (Flood Cooling) הוא שיטה נפוצה וזולה יחסית שבה נוזל הקירור נשפך לכיוון אזור החיתוך. יעילה במרבית היישומים הכלליים, אך פחות מדויקת באזורים שקשה להגיע אליהם (כמו כיסים עמוקים, חורים פנימיים או עיבוד זוויתי). קירור דרך הכלי (Through Tool Coolant, או internal coolant) מזריק את נוזל הקירור בדיוק לנקודת המגע בין הכלי לחומר דרך תעלות פנימיות, ומשפר משמעותית את הפינוי התרמי ואת פינוי השבבים. לקידוחים עמוקים, כיסים צרים או עיבוד חומרים קשים, קירור דרך הכלי עדיף, כן הוא תורם לחיים ארוכים יותר של הכלי, מונע שבירה, ומשפר את איכות פני השטח.

שבבים ארוכים (Continuous Chips) נוצרים כאשר חומר העבודה מתנהג באופן פלסטי, כפי שקורה באלומיניום, נירוסטה או חומרים פלסטיים, והתנאים במהלך העיבוד אינם מאפשרים שבירה מסודרת של השבב. התופעה זו נובעת לרוב מזווית חיתוך לא מתאימה, שימוש באינסרט ללא שובר-שבב (chip breaker), מהירות חיתוך שאינה תואמת, עומק חיתוך או קידום נמוכים מדי, או חוסר בקירור יעיל. על מנת להתמודד עם התופעה, ניתן להשתמש באינסרט בעל שובר שבב אקטיבי, לשנות את עומק החיתוך ומהירות הסיבוב, לשפר את מערכת הקירור או לבחור בכלי חיתוך בעל גיאומטריה מותאמת לחומר המעובד.

רעידות (Chatter) בעת כרסום כיסים עמוקים הן תופעה מוכרת הנגרמת לרוב בשל חוסר קשיחות של כלי החיתוך, עומק חיתוך מוגזם, או תדרים עצמיים של המכונה או הכלי. ישנן מספר דרכי התמודדות עם הבעיה, ביניהן: קיצור בליטת הכלי (tool overhang) למינימום האפשרי, שימוש בכלים בעלי גיאומטריה מדורגת או מחוזקת (כגון variable flute pitch), הפחתת עומק החיתוך תוך התאמת קצב ההזנה (feed per tooth), שינוי קל במהירות הסיבוב על מנת להתרחק מתדרי תהודה, או שימוש בטכנולוגיית HSM (High Speed Machining) המאפשרת עיבוד עם עומס קבוע ונתיב כלים יעיל יותר.

ה- MAZATROL היא שפת תכנות דו-שיח (Conversational Programming) ייחודית מבית MAZAK, המיועדת להקל על תהליך תכנות חלקים במכונות עיבוד שבבי. בשונה מקוד G מסורתי, ה- MAZATROL מאפשרת למפעיל להזין פרמטרים פשוטים כגון צורת החלק, עומק חיתוך, סוג החומר והכלי, והמכונה יוצרת את תוכנית העיבוד באופן אוטומטי. לשיטה זו יתרונות רבים: מהירות תכנות גבוהה משמעותית, התאמה למפעילים ללא ניסיון קודם בתוכנות CAM, ידידותיות גבוהה למשתמש, זמן קצר לייצור החלק הראשון בהשוואה לתכנות EIA/ISO, וסימולציה גרפית בזמן אמת המפחיתה שגיאות. השפה מתאימה לתכנות חלקים בתצורת שלושה או ארבעה צירים.