Obróbka CNC to proces produkcyjny, a maszyna CNC to urządzenie mechaniczne, które ten proces realizuje. Oba elementy współdziałają ze sobą i wspólnie przyczyniają się do rozwoju nowoczesnej produkcji.
W różnych zakładach produkcyjnych można często spotkać maszyny CNC. Wdrożenie maszyn CNC przyspiesza produkcję, jednocześnie obniżając całkowite koszty.
Programy komputerowe i oprogramowanie umożliwiają automatyzację pracy w zakresie od niepełnego do pełnego etatu. Programy komputerowe ograniczają ryzyko błędów ludzkich, jednocześnie zwiększając wydajność i efektywność. Ta idealna sytuacja skłania wiele branż do odejścia od ręcznego sposobu prowadzenia działalności i przejścia na obróbkę CNC.
Poniżej omówimy, jak działa maszyna CNC, czym jest CNC oraz jakie są różne typy tych maszyn.
Czym jest CNC?
Sterowanie numeryczne komputerowe (CNC) to technologia oparta na programach komputerowych i oprogramowaniu. CNC stanowi obecnie podstawę zautomatyzowanej obróbki skrawaniem dzięki wykorzystaniu wcześniej zaprogramowanego języka komputerowego.
Wbudowanie tych programów w maszyny sprawia, że produkcja jest precyzyjna, szybka i wydajna. Opierają się one na znormalizowanych językach w postaci kodów G i M. Kody G sterują ruchami, prędkością i kierunkiem maszyny. Kody M automatyzują różne zadania maszyny, takie jak uruchamianie i zatrzymywanie określonych programów lub czynności.
Chociaż współczesne technologie CNC wydają się być bardzo nową dziedziną ze względu na złożoność programowania, ich początki sięgają lat 40. XX wieku. Technologia ta wywodzi się z pierwszych maszyn sterowanych numerycznie z 1949 roku. Po raz pierwszy zastosowano ją w eksperymentalnej frezarce opracowanej przez Johna T. Parsonsa, pioniera informatyki.
Parson wykorzystał maszynę liczącą IBM 602A do obliczenia współrzędnych przepływu powietrza w celu opracowania łopat śmigłowca. Kolejne innowacje doprowadziły ostatecznie do powstania obróbki CNC, jaką znamy dzisiaj. Jest to zautomatyzowana metoda stosowana we wszystkich dziedzinach i w różnorodnych zastosowaniach. Możliwości w zakresie projektowania i produkcji wydają się nieograniczone.
Czym jest obróbka CNC?
Obróbka CNC to produkcja sterowana komputerowo. Stanowi ona szczytowy osiągnięcie postępu technologicznego i dążenia do zautomatyzowanej produkcji.
Dzięki wbudowaniu sterowania CNC lub poleceń komputerowych maszyna staje się sterowana numerycznie. Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) tworzy modele 2D i 3D na komputerze. Oprogramowanie do produkcji wspomaganej komputerowo (CAM) steruje maszyną w celu wykonania tych modeli.
Obróbka CNC łączy w sobie elementy projektowania, matematyki, rysunku technicznego i programów komputerowych. Do typowych maszyn CNC należą tokarki, wiertarki, drukarki 3D i frezarki.
Oto, co sprawia, że obróbka CNC jest możliwa:
- Programowanie. Kody G i M określają instrukcje i czynności związane z obróbką. Ten język programowania steruje całym przebiegiem pracy maszyny, zapewniając precyzyjne projektowanie i cięcie.
- Komputer. Jednostka komputerowa pełni rolę mózgu maszyny. Odczytuje ona i interpretuje kody. Wysoce zaawansowane komputery umożliwiają pełną automatyzację maszyny.
- Sterowanie maszyną. Po zinterpretowaniu kodów wbudowany komputer wysyła sygnały do elementów mechanicznych. Silniki i siłowniki otrzymują polecenia dotyczące momentu uruchomienia i zatrzymania.
- Precyzyjny mechanizm. Prędkość, częstotliwość i ruch elementów są precyzyjnie kontrolowane. Maszyna z dużą dokładnością automatycznie określa, gdzie i w jaki sposób należy wykonać cięcie, aby uzyskać pożądany kształt obrabianego elementu.
Różne rodzaje maszyn CNC
Praktyczność i wydajność maszyn CNC doprowadziły również do opracowania bardziej wyspecjalizowanych typów maszyn. Obecnie różne typy maszyn CNC zaspokajają różnorodne potrzeby i zastosowania w przemyśle.
Skoro już wiesz, czym jest system CNC, przyjrzyjmy się różnym rodzajom maszyn CNC i ich działaniu.
1. Frezarka CNC
Do funkcji frezarki CNC należą wiercenie, frezowanie i cięcie. Urządzenia te są powszechnie stosowane do obróbki bardziej miękkich materiałów, takich jak drewno, aluminium i materiały kompozytowe. Chociaż frezarki CNC są podobne do frezarek, zapewniają mniej precyzyjne wykończenie.
Maszyny te idealnie nadają się do rzeźbienia i grawerowania na płaskich elementach. Można je wykorzystywać do produkcji oznakowań, instrumentów muzycznych i elementów dekoracyjnych. Frezarki wykorzystują różne frezy jako główne narzędzie skrawające. Wrzeciono obraca te narzędzia skrawające z dużą prędkością, umożliwiając tworzenie określonych wzorów i nacięć.
Jednak podczas ich użytkowania trzeba liczyć się z pewnym poziomem hałasu. Niemniej jednak doskonale nadają się do obróbki drewna i metalu.
2. Tokarka CNC
Jest to idealne rozwiązanie do produkcji elementów wymagających wykonania takich elementów jak otwory, gwinty i otwory wiercone. Tokarki wyposażone są w obracający się pręt i nieruchome narzędzie skrawające. Obrabiany element jest obracany za pomocą wrzeciona wzdłuż opory skrawającej w celu uzyskania określonego cięcia.
Tokarki są często wykorzystywane do produkcji śrub, wkrętów i wałów. Wykorzystuje się w nich różne narzędzia skrawające do takich zadań, jak gwintowanie, obróbka wykańczająca i rowkowanie. Tokarki CNC doskonale sprawdzają się również w obróbce drewna.
3. Frezarka CNC
Frezarka działa podobnie jak tokarka. Jednak zamiast obracającego się pręta i nieruchomego narzędzia skrawającego posiada ona nieruchomy pręt i ruchome narzędzia skrawające. Zamiast pojedynczego narzędzia skrawającego wyposażona jest w narzędzia wielopunktowe.
Obróbka skrawaniem metodą frezowania CNC najlepiej sprawdza się przy wykonywaniu elementów na materiałach płaskich i o nieregularnych kształtach. Podobnie jak tokarki, nadaje się ona również idealnie do gwintowania, wiercenia oraz wykonywania szczelin i rowków. Ponieważ jednak posiada wiele ruchomych frezów, może również przekształcić pojedynczy blok materiału w trójwymiarową formę.
4. Tokarka CNC
Centra tokarskie CNC stanowią ulepszoną wersję tokarek CNC i tradycyjnych. W związku z tym wykazują podobieństwa zarówno pod względem konstrukcji, jak i działania.
Jednak ponieważ centra tokarskie stanowią ulepszenie, oferują szerszy zakres możliwości. Obejmują one między innymi automatyczną wymianę narzędzi oraz bardziej wydajne odprowadzanie wiórów. W przeciwieństwie do tokarek o konstrukcji z płaskim łożem, centra tokarskie mają łoże nachylone, co zapewnia lepszy przepływ wiórów. Wyposażone są również w pełną obudowę maszyny, która zapewnia lepszą ochronę.
Tokarki CNC charakteryzują się również wyższą prędkością obrotową, napędzanymi narzędziami oraz automatycznym podawaniem materiałów. W porównaniu z tokarkami tradycyjnymi mogą być wyposażone w 3 do 5 osi, co pozwala na szybszą obróbkę. Wszystkie te cechy sprawiają, że maszyny te są bardziej wszechstronne niż tokarki CNC. Jedyną wadą jest to, że są one również droższe.
5. Maszyny do cięcia laserowego CNC
Wycinarki laserowe CNC działają podobnie jak wycinarki plazmowe. Jedyna różnica polega na tym, że podczas gdy wycinarki plazmowe wykorzystują strumień gazu o dużej prędkości, wycinarki laserowe wykorzystują intensywne wiązki światła. Taka wiązka laserowa szybko topi i odparowuje fragmenty materiału, który ma zostać przecięty.
Maszyna ta wykorzystuje strumień powietrza lub strumienie cieczy do utwardzania powierzchni bezpośrednio przylegającej do podgrzewanego obszaru. Powoduje to schłodzenie materiału, co zapobiega dalszemu topnieniu i pozwala uzyskać precyzyjne cięcia. Maszyny laserowe CNC stanowią doskonałe uzupełnienie maszyn do obróbki blach.
6. Prasa krawędziowa CNC
Do tradycyjnych typów pras krawędziowych zaliczają się modele hydrauliczne i ręczne. Jednak prasy krawędziowe sterowane numerycznie (CNC) są bardziej wydajne dzięki zastosowaniu komputera. Maszyny te są przeznaczone do gięcia blach w różne profile i kształty.
Prasy krawędziowe CNC to podstawowe maszyny do obróbki blach, wykorzystujące siłę nacisku do gięcia metali. Występują one w dwóch wersjach: z formowaniem w dół lub w górę. W przypadku gięcia w dół konstrukcja składa się ze stałego stołu i ruchomej belki górnej służącej do dociskania. W tych dwóch elementach montuje się wymienne matryce w zależności od zastosowania. Natomiast w przypadku gięcia w górę górna część jest nieruchoma, a dolna ruchoma.
7. Nożyce CNC
Podobnie jak prasy krawędziowe CNC, maszyna ta jest również przeznaczona przede wszystkim do obróbki blach. Nożyce do blach nazywane są również nożycami gilotynowymi, a ich głównym przeznaczeniem jest cięcie. Składają się one z uchwytu noża oraz noża dolnego, który tnie blachy.
Zasada działania tej maszyny przypomina sposób cięcia nożyczkami. Najpierw materiały są mocowane na stole roboczym za pomocą zacisków i przyssawek magnetycznych. Uchwyt noża i dolny nóż zbliżają się do siebie, aby przeciąć materiały. Dzięki zastosowaniu sterowania CNC maszyna tnie z wysoką precyzją i większą wydajnością.
Obróbka CNC a obróbka tradycyjna
Obróbka CNC stała się nowym trendem, jednak tradycyjna produkcja nadal ma swoje uzasadnienie. Poniżej porównujemy te dwie formy obróbki i analizujemy ich odpowiednie zastosowania.
- Proces. Technologia CNC wymaga mniejszego nadzoru, ponieważ prawie całą pracę wykonuje komputerowo sterowana maszyna. Tradycyjna produkcja wymaga specjalistycznej wiedzy do obsługi maszyn i dopracowania produktu końcowego. Proces CNC jest znacznie bardziej wydajny niż tradycyjny.
- Wszechstronność. Maszyny CNC mogą obrabiać zarówno proste, jak i skomplikowane profile i projekty. Tradycyjna obróbka skrawaniem jest ograniczona do wiedzy i umiejętności operatora.
- Precyzja. Chociaż niektórzy rzemieślnicy-mechanicy potrafią pracować precyzyjnie, maszyny CNC nie mają sobie równych. Inteligentne sterowanie komputerowe ogranicza ryzyko błędów i wad do zera lub niemal do zera.
- Koszt. Koszty początkowe maszyn CNC są wyższe niż w przypadku maszyn tradycyjnych. Jednak ich wydajność i szybkość obróbki rekompensują tę wyższą cenę zakupu. Chociaż tradycyjna obróbka skrawaniem może wiązać się z niższymi kosztami początkowymi, to jednak wymaga wyższych nakładów na siłę roboczą. Maszyny CNC pozostają lepszą inwestycją w przypadku produkcji wielkoseryjnej.
- Odpowiedniość. Maszyny CNC doskonale nadają się do produkcji wielkoseryjnej, wymagającej precyzji i wydajności. Tradycyjna obróbka skrawaniem najlepiej sprawdza się w przypadku małych partii oraz produkcji wymagającej większego wkładu rzemieślniczego.
Wnioski
Wprowadzenie obróbki CNC obejmuje niemal każdą dziedzinę. Wynika to z faktu, że obróbka CNC zapewnia bardziej praktyczne podejście do produkcji przemysłowej.
Znaczenie maszyny CNC wykracza poza sam opis urządzenia – to prawdziwa rewolucja w sposobie funkcjonowania przemysłu.
Jednak przechodząc na obróbkę CNC, musisz zrozumieć, czego potrzebujesz. Rozważ, jakie typy maszyn są Ci potrzebne i do jakich zastosowań będziesz ich używać. Chociaż maszyny CNC są wydajne, muszą one również być dostosowane do charakteru Twojej produkcji i Twoich potrzeb.