Podczas obróbki komputerowej sterowanej numerycznie (CNC) urządzenia produkcyjne i narzędzia poruszają się zgodnie z oprogramowaniem komputerowym. Program może służyć do obsługi różnorodnych, skomplikowanych maszyn, w tym frezarek, frezarek CNC, tokarek i szlifierek. Trójwymiarowe cięcia można wykonać w jednym zestawie instrukcji za pomocą obróbki CNC. W tym artykule omówimy niektóre podstawy maszyn CNC i dostarczymy wyczerpujących informacji na temat różnych typów maszyn CNC. Jeśli jesteś zaznajomiony z procesem CNC i jego działaniem, będziesz w stanie lepiej zrozumieć trudności związane z efektywnym wykorzystaniem danych do obróbki CNC lub cięcia. Pamiętaj, że obrabiarki CNC służące do obróbki metali, bądź innych materiałów różnią się między sobą. Mamy nadzieję, że poniższy artykuł pomoże ci lepiej zrozumieć proces obróbki oraz wytłumaczy rodzaje obrabiarek CNC, co pozytywnie wpłynie na polepszenie szybkości produkcji w twoim zakładzie.
Rodzaje maszyn CNC – charakterystyka
Obecnie najpopularniejsze rodzaje maszyn CNC są następujące:
- Frezarka CNC
- Tokarka CNC
- Wiertarka CNC
- Maszyna do cięcia laserem CNC
- Szlifierka CNC
- Maszyna do cięcia strumieniem wody CNC
- Maszyna do cięcia plazmowego CNC
- Maszyna do wyładowań elektrycznych CNC
- Frezarka CNC
- Drukarka 3D
Frezarka, rodzaje maszyn CNC
Niektóre z najpopularniejszych maszyn CNC to frezarki, zawierające zintegrowane narzędzia najczęściej używane do wiercenia i cięcia. Aby rozmieścić i przesunąć wrzeciona na różne sposoby, fabryka opracowuje i konwertuje specjalne programy składające się z liter i cyfr (G-code). Każdy ruch i ruch wrzeciona oraz narzędzia jest prowadzony i kierowany przez kod komputerowy w celu dokładnego cięcia i przekształcania przedmiotu obrabianego w zaplanowany niestandardowy element. Niektóre typowe zadania, które może wykonywać frezarka CNC, obejmują gwintowanie, toczenie, wiercenie, frezowanie czołowe i frezowanie walcowo-czołowe. Frezarki CNC dostępne są w konfiguracjach od trzech do sześciu osi. Trzy osie w najprostszym 3-osiowym CNC reprezentują ruch w osi X (poziomej), osi Y (pionowej) i osi Z (głębokości). W porównaniu z innymi urządzeniami CNC, takimi jak routery CNC, frezarki CNC są stosunkowo duże i drogie. Jednymi z bardziej znanych producentów dużych frezarek CNC to Okuma, Haas i DMG Mori.
Tokarka, rodzaje maszyn CNC
W tej maszynie CNC zrobisz wiele praktycznych rzeczy. Są one co do zasady krótsze i bardziej kompaktowe niż frezarki CNC, ponieważ mają mniej osi. Jej główna część to tokarka, która steruje programem i przesyła materiały do komputera. Jest obecnie często używana ze względu na szybkość i precyzję działania. Po wstępnej konfiguracji może być łatwo obsługiwana przez zwykłych ludzi.
Wiertarka, rodzaje maszyn CNC
Podobnie jak tradycyjne wiertła, wiertarki CNC wykorzystują obrotowe frezy do wykonywania otworów w nieruchomych przedmiotach. Jednak wiertarki CNC są bardziej precyzyjne i elastyczne niż tradycyjne wiertła, ponieważ opierają się na technologii CNC. Na przykład otwory mogą być obrabiane przez wiertarki CNC z tolerancjami tak małymi jak 0,001 mm. Ponadto pracują na szerokiej gamie materiałów, w tym na drewnie, plastiku i metalu. Ponadto wiele wiertarek CNC ma głowicę narzędziową, która może pomieścić wiele wierteł i umożliwia szybkie przełączanie się między nimi podczas produkcji. Jeżeli mają być produkowane piasty, półfabrykaty kół zębatych i wały obrabiane maszynowo, należy więc użyć wiertarki CNC.
Rodzaje maszyn CNC do cięcia laserem
Wycinarki laserowe CNC są podobne do przecinarek plazmowych CNC pod względem możliwości cięcia twardych materiałów. Ale w przeciwieństwie do przecinarek plazmowych, które wykorzystują plazmę, wycinarki laserowe CNC wykorzystują mocne i silnie skupione światło lasera (zjonizowany gaz), aby wykonać zadanie. Wycinarki laserowe CNC generalnie zapewniają większą precyzję i lepszą jakość powierzchni niż przecinarki plazmowe CNC, ponieważ laser ma mniej punktów styku i rozwarcia niż palnik. Ponadto wycinarki laserowe CNC są znacznie droższe niż wycinarki plazmowe CNC o tych samych parametrach (dokładność i głębokość cięcia). Jednak przecinarki plazmowe CNC oferują większą moc cięcia, ponieważ plazma jest mocniejsza niż laser. Najczęściej używane są do cięcia drewna, metalu i tworzyw sztucznych. Moc lasera można regulować w zależności od gęstości i twardości materiału, łatwo przecinając materiał. Kształt materiału to zwykle arkusz w wycinarce laserowej CNC. Materiał jest następnie precyzyjnie cięty przez wiązkę lasera poruszającą się po nim tam i z powrotem. Aby wykonać precyzyjne cięcie, działanie termiczne lasera odparowuje lub topi materiał. Wycinarki laserowe CNC często mogą wytwarzać szereg wzorów w porównaniu z innymi urządzeniami tnącymi. Często powstające nacięcia i krawędzie są tak delikatne i czyste, że polerowanie nie jest już wymagane. Dlatego maszyny do grawerowania laserowego CNC są zwykle używane do produkcji części i części maszyn do grawerowania. Grawerowanie laserowe jest szeroko stosowane w rzemiośle dekoracyjnym, w tym w oznakowaniach, sztuce drewna i grawerowaniu szkła. Gdy wymagane są wąskie tolereancje i precyzyjne wyniki, użyj cięcia laserowego CNC.
Szlifierka CNC
Jest to dobrze wykonane narzędzie, które oddziela metal od metalu za pomocą obracających się kółek. Wałki rozrządu, łożyska kulkowe, wały napędowe i inne części funkcjonalne, które wymagają dokładnego wykończenia, są często obrabiane na szlifierkach CNC. Cylindryczne detale są zwykle produkowane przy użyciu szlifierek CNC. Za pomocą szlifierek można również wytwarzać inne rodzaje przedmiotów obrabianych.
Maszyna do cięcia strumieniem wody CNC
Jak sama nazwa wskazuje, wycinarki strumieniem wody CNC wykorzystują do cięcia materiałów strumienie wody pracujące pod wysokim ciśnieniem. Cięcie strumieniem wody CNC jest często pierwszym wyborem podczas pracy z materiałami wrażliwymi na temperaturę, takimi jak tworzywa sztuczne i aluminium, które mogą topić się w wysokich temperaturach. Chociaż te maszyny mogą ciąć tylko wodą, często do wody dodaje się dodatkowe materiały ścierne, takie jak granat lub tlenek glinu, aby zwiększyć wydajność cięcia. Wycinarki strumieniem wody CNC są droższe niż przecinarki plazmowe porównując jednocześnie ich specyfikację. Jest jednak tańsza, niż wycinarka laserowa CNC o tych samych specyfikacjach. Jedną z wad wycinarek wodnych CNC jest to, że działają one wolniej niż wycinarki plazmowe CNC i wycinarki laserowe CNC.
Maszyna do cięcia plazmowego CNC
Podobnie jak wycinarki laserowe, wycinarki plazmowe CNC oferują wysoki poziom precyzji cięcia i szeroką kompatybilność materiałową. Różnią się od wycinarek laserowych tylko tym, że do cięcia wykorzystują płomień plazmy. Palniki plazmowe wytwarzają wysokoenergetyczną plazmę (lub gaz naładowany elektrycznie) w temperaturach do 50 000 ° F. Wszystko, co przewodzi prąd, jest bez wysiłku odcinane przez to ogromne ciepło.
Maszyna do wyładowań elektrycznych CNC
Nazywana jest również iskierkami. Unikalny typ maszyny CNC, wykorzystuje wyładowania elektryczne do obróbki materiału w pożądany kształt. Rozładowanie może uszkodzić materiał, z którym jest dostarczany, ponieważ ma tymczasowy efekt. Elektrodrążarki CNC używają go do kształtowania materiałów poprzez tworzenie kontrolowanych iskier. Materiał jest umieszczany na górze i na dole elektrod, a komputer określa, ile wyładowań wygenerują elektrody.
Frezarka CNC
Frezarka CNC używana jest przede wszystkim do bardziej miękkich materiałów i jest mniej precyzyjna. Koszt routera CNC jest znacznie niższy niż koszt frezarki CNC. Możesz kupić wysokiej jakości frezarkę CNC za mniej niż 800 pln w porównaniu do podstawowej frezarki CNC, która kosztuje ponad 45 000 złotych. Aby obrabiać materiały takie jak drewno, stal, kompozyty, aluminium, piankę i tworzywa sztuczne w pożądane wzory i kształty, routery CNC wykorzystują komputerowe sterowanie numeryczne do wyznaczania trasy wrzeciona i ścieżki maszyny. Podstawa mechaniczna, wrzeciono, sterownik krokowy, silnik krokowy, sterownik i zasilacz to podstawowe elementy grawerki CNC. Plotery CNC przyspieszają produkcję, zmniejszając ilość odpadów, poprawiając dokładność i zwiększając produktywność. Większość frezarek CNC dobrze sprawdza się w tworzeniu skromnych projektów, obsłudze prototypów podstawowych i złożonych projektów we wszystkich trzech wymiarach. Frezarki CNC są dostępne w różnych osiach, od trzech do sześciu.
Drukarka 3D
Jest to maszyna CNC, która drukuje jeden projekt na raz. Procesy CAD i CAM są wykorzystywane do opracowywania projektów i rysunków, które są następnie odzwierciedlane za pomocą drukarek 3D. Maszyny CNC wykorzystywane są w drukarniach 3D i innych konstrukcjach.
Zalety i ograniczenia obróbki CNC
Zalety:
Maszyny CNC pomagają producentom zwiększyć produktywność i dokładność oraz zmniejszyć ryzyko błędu ludzkiego, umożliwiając producentom automatyzację różnych operacji produkcyjnych, które w innym przypadku musiałyby być wykonywane ręcznie. Ponadto warto zaznaczyć, że:
- Obróbka CNC jest idealna do produkcji wielu części
- Na maszynach CNC można obrabiać różne materiały
- Sprzęt CNC szybko produkuje przedmioty
- Sprzęt CNC jest bardzo precyzyjny
- Obróbka CNC posiada różne opcje wykańczania.
Ograniczenia:
Możliwości maszyny CNC mogą być ograniczone przez złożoność i wiek jej systemów sterowania i napędu. Większość sterowników CNC obsługuje tylko ruch kołowy i liniowy. Na wielu maszynach łuki są generalnie dozwolone tylko w podstawowej płaszczyźnie XYZ. Oś obrotu można traktować jako ruch liniowy, tylko w stopniach, a nie w przestrzeni. Dwie lub więcej osi musi interpolować (poruszać się razem w precyzyjnej synchronizacji), aby wytworzyć ruch łukowy lub liniowy pod kątem do osi głównej. Osie obrotowe i liniowe mogą być również interpolowane jednocześnie. Maszyny pięcioosiowe wymagają precyzyjnej synchronizacji wszystkich pięciu osi, co jest trudnym zadaniem. Bardzo ważne jest, aby sterownik maszyny mógł szybko interpretować przychodzące dane, wysyłać polecenia do układu napędowego oraz śledzić prędkość i pozycję maszyny. Starszy i tańszy sprzęt jest oczywiście pod tym względem mniej wydajny, podobnie jak starsze komputery wykonują wymagające zadania wydajniej i szybciej niż nowoczesne komputery.
Zastosowanie technologii CNC
Chociaż zwykle myślimy o komputerach z ostatnich dwóch dekad, to technologia CNC istnieje już od lat czterdziestych XX wieku. Od tego czasu CNC znacznie się rozwinęło i obecnie ma szeroki zakres nowych zastosowań. Omówmy niektóre z najważniejszych zastosowań i zalet obróbki CNC.
Maszyny CNC są powtarzalne
Główną zaletą tłoczenia CNC jest to, że po zdefiniowaniu projektu materiał będzie w stanie wyprodukować jak najwięcej kopii projektu. Po zainstalowaniu aplikacji możesz ją zapisać i używać w dowolnym momencie, bez względu na to, czy robisz tabliczkę, grawerujesz znak, ozdobę czy część samochodową.
Materiał dentystyczny
Możesz być zaskoczony, gdy dowiesz się, jak często dentyści używają maszyn CNC, zwłaszcza podczas zakładania koron dentystycznych. Chociaż drewno i blacha są zwykle wytwarzane przy użyciu usług CNC, są w stanie wyprodukować znacznie więcej. Nawet korony i implanty można ciąć za pomocą oprogramowania CNC, ponieważ technologia jest tak precyzyjna. Piękno tego zabiegu polega na tym, że jest bardzo prosty w konfiguracji i może z dużą dokładnością stworzyć koronę, która pasuje dokładnie tam, gdzie jest przeznaczona w jamie ustnej.
Sprzęt wojskowy
Prawdopodobnie znasz kontrowersje wokół drukarek 3D ze względu na ich zdolność do produkcji broni bez numerów seryjnych. Jednak maszyny CNC istnieją od dawna i zawsze miały ten potencjał. Dodatkowo maszyny CNC mogą być nawet używane do modyfikowania karabinów poprzez dodawanie uchwytów i innych akcesoriów. Jedyną różnicą w stosunku do drukarki 3D jest ilość materiału potrzebnego do rozpoczęcia. Mimo, że produkcja broni palnej bez licencji jest zabroniona, to wiele różnych firm produkujących broń palną wytwarza swoje produkty na frezarkach CNC. Sektory wojskowe i obronne często wykorzystują produkcję CNC do produkcji różnego rodzaju broni poza bronią palną. Duża część sprzętu w całej branży pochodzi z produkcji CNC.
Budownictwo
Nawet jeśli nie jest to zaskoczeniem, tłoczenie CNC jest również bardzo przydatne w budownictwie. Nawet najbardziej wykwalifikowany stolarz może mieć trudności z osiągnięciem poziomu precyzji wymaganego do niektórych prac, zwłaszcza podczas pracy z istniejącymi konstrukcjami.
Transport
Jest to szerokie pojęcie, ponieważ usługi świadczone przez technologię CNC w tej dziedzinie są bardzo zróżnicowane. Technologia CNC jest wykorzystywana na różne sposoby przez przemysł lotniczy, kolejowy i motoryzacyjny, ponieważ zapewnia tak szeroki zakres usług. Aby zapewnić prawidłowe działanie każdej części samolotu na wysokości tysięcy stóp, każda część musi być wyprodukowana z dużą precyzją. W związku z tym przemysł tradycyjnie polegał na usługach obróbki skrawaniem. Aby zapewnić bezpieczeństwo, linie kolejowe i samochody również musiały być odpowiednio zbudowane. Producenci samochodów muszą upewnić się, że kontrola jakości jest ich głównym celem, ponieważ każdego roku produkowanych jest ponad 70 milionów pojazdów. Wszędzie musi być jedność. W związku z tym, że maszyny mogą zapewnić większą regularność niż ludzie, usługi CNC są bardzo przydatne w tej branży.
Badania rozwojowe
Prototypy są niezbędne dla prac badawczo-rozwojowych w prawie każdym sektorze, wraz z pewnym stopniem prób i błędów. Obejmuje to fizykę, chemię, biotechnologię, stolarstwo i inne dyscypliny. Każda koncepcja, która przyjdzie Ci do głowy, może zostać zrealizowana z mistrzowską precyzją dzięki obróbce CNC. Od samego początku prawie każda branża, o której myślisz, używała CNC do tworzenia dokładnych prototypów i nadal to robi.
Produkcja niszowa
W rzeczywistości maszyny CNC mogą zrobić prawie wszystko, co musi być wykonane z odpowiedniej ilości dowolnego materiału. Jaka inna maszyna może zrobić drzwi, kołowrotek, gitarę elektryczną i koronę dentystyczną w ciągu kilku godzin? Technologia CNC podniosła standard produkcji we wszystkich sektorach profesjonalnych i modowych i z dnia na dzień komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych staje się coraz lepsze.