Obróbka CNC to proces produkcyjny, w którym wstępnie zaprogramowane oprogramowanie komputerowe steruje ruchem narzędzi i maszyn fabrycznych. Proces ten może być wykorzystywany do sterowania szeregiem skomplikowanych maszyn, od szlifierek i tokarek po frezarki i routery. Dzięki obróbce CNC, zadania cięcia trójwymiarowego można wykonać w ramach jednego zestawu poleceń.
Proces CNC, skrót od „komputerowego sterowania numerycznego”, działa w opozycji do – a tym samym przewyższa – ograniczenia sterowania ręcznego, w którym operatorzy są potrzebni do wydawania poleceń i sterowania narzędziami obróbkowymi za pomocą dźwigni, przycisków i pokręteł. Dla obserwatora system CNC może przypominać zwykły zestaw komponentów komputerowych, ale programy i konsole wykorzystywane w obróbce CNC odróżniają go od wszystkich innych form obliczeń.
Jak działa obróbka CNC?
Po uruchomieniu systemu CNC żądane cięcia zostają zaprogramowane w oprogramowaniu i przypisane do odpowiednich narzędzi i maszyn, które wykonują określone zadania wymiarowe, podobnie jak robot.
W programowaniu CNC generator kodu w systemie numerycznym często zakłada, że mechanizmy są bezbłędne, pomimo możliwości wystąpienia błędów, co jest szczególnie istotne, gdy maszyna CNC jest sterowana cięciem w więcej niż jednym kierunku jednocześnie. Umiejscowienie narzędzia w systemie sterowania numerycznego jest określone przez serię danych wejściowych, zwaną programem części.
W maszynach sterowanych numerycznie programy są wprowadzane za pomocą kart perforowanych. Natomiast w przypadku maszyn CNC programy są przesyłane do komputerów za pomocą małych klawiatur. Programowanie CNC jest przechowywane w pamięci komputera. Sam kod jest pisany i edytowany przez programistów. Dzięki temu systemy CNC oferują znacznie większą moc obliczeniową. Co najważniejsze, systemy CNC nie są w żadnym wypadku statyczne, ponieważ nowsze polecenia można dodawać do istniejących programów za pomocą zmodyfikowanego kodu.
PROGRAMOWANIE MASZYN CNC
W CNC maszyny są obsługiwane za pomocą sterowania numerycznego, gdzie program komputerowy służy do sterowania obiektem. Język programowania obróbki CNC jest alternatywnie nazywany kodem G i jest pisany w celu sterowania różnymi zachowaniami danej maszyny, takimi jak prędkość, posuw i koordynacja.
Zasadniczo obróbka CNC umożliwia wstępne zaprogramowanie prędkości i pozycji funkcji obrabiarki oraz ich uruchamianie za pomocą oprogramowania w powtarzalnych, przewidywalnych cyklach, przy minimalnym zaangażowaniu operatora. Dzięki tym możliwościom proces ten został wdrożony we wszystkich gałęziach sektora produkcyjnego i jest szczególnie istotny w obszarach produkcji metali i tworzyw sztucznych.
Na początek powstaje rysunek CAD 2D lub 3D, który następnie jest tłumaczony na kod komputerowy dla systemu CNC. Po wprowadzeniu programu operator przeprowadza jego test, aby upewnić się, że w kodowaniu nie ma błędów.
Systemy obróbki w pętli otwartej/zamkniętej
Sterowanie położeniem odbywa się za pomocą układu pętli otwartej lub zamkniętej. W pierwszym przypadku sygnalizacja przebiega w jednym kierunku między sterownikiem a silnikiem. W układzie pętli zamkniętej sterownik może odbierać sprzężenie zwrotne, co umożliwia korekcję błędów. W ten sposób układ pętli zamkniętej może korygować nieregularności prędkości i położenia.
W obróbce CNC ruch jest zazwyczaj kierowany w osiach X i Y. Narzędzie z kolei jest pozycjonowane i prowadzone za pomocą silników krokowych lub serwomotorów, które odtwarzają ruchy precyzyjnie określone przez kod G. Przy minimalnej sile i prędkości proces można zrealizować za pomocą sterowania w pętli otwartej. W pozostałych przypadkach sterowanie w pętli zamkniętej jest niezbędne, aby zapewnić prędkość, powtarzalność i dokładność wymagane w zastosowaniach przemysłowych, takich jak obróbka metali.
Obróbka CNC jest w pełni zautomatyzowana
W dzisiejszych protokołach CNC produkcja części za pomocą wstępnie zaprogramowanego oprogramowania jest w większości zautomatyzowana. Wymiary danej części są ustalane za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), a następnie przekształcane w gotowy produkt za pomocą oprogramowania do wytwarzania wspomaganego komputerowo (CAM).
Każdy przedmiot obrabiany może wymagać zastosowania różnorodnych obrabiarek, takich jak wiertła i frezy. Aby sprostać tym potrzebom, wiele współczesnych maszyn łączy kilka różnych funkcji w jednym ogniwie. Alternatywnie, instalacja może składać się z kilku maszyn i zestawu robotycznych rąk, które przenoszą części z jednego zastosowania do drugiego, ale wszystko jest sterowane przez ten sam program. Niezależnie od konfiguracji, proces CNC zapewnia spójność produkcji części, którą trudno, a wręcz niemożliwe byłoby odtworzyć ręcznie.
RÓŻNE TYPY MASZYN CNC
Najwcześniejsze maszyny sterowane numerycznie (CNC) pochodzą z lat 40. XX wieku, kiedy to po raz pierwszy zastosowano silniki do sterowania ruchem istniejących już narzędzi. Wraz z rozwojem technologii mechanizmy te zostały udoskonalone o komputery analogowe, a ostatecznie o komputery cyfrowe, co doprowadziło do rozwoju obróbki CNC.
Zdecydowana większość współczesnych maszyn CNC jest w pełni elektroniczna. Do najpopularniejszych procesów CNC należą spawanie ultradźwiękowe, dziurkowanie i cięcie laserowe. Do najczęściej używanych maszyn w systemach CNC należą:
Frezarki CNC
Frezarki CNC mogą obsługiwać programy składające się z poleceń opartych na cyfrach i literach, które prowadzą elementy na różne odległości. Programowanie frezarki może być oparte na kodzie G lub na unikalnym języku opracowanym przez zespół produkcyjny. Podstawowe frezarki składają się z układu trzyosiowego (X, Y i Z), chociaż większość nowszych frezarek może obsługiwać trzy dodatkowe osie.
Tokarki
W tokarkach elementy są cięte po okręgu za pomocą noży wieloostrzowych. Dzięki technologii CNC, cięcie wykonywane przez tokarki jest precyzyjne i szybkie. Tokarki CNC służą do produkcji skomplikowanych projektów, których wykonanie nie byłoby możliwe w przypadku wersji sterowanych ręcznie. Ogólnie rzecz biorąc, funkcje sterowania frezarek i tokarek sterowanych CNC są podobne. Podobnie jak w przypadku tokarek sterowanych numerycznie, tokarki mogą być sterowane za pomocą kodu G lub unikalnego kodu firmowego. Jednak większość tokarek CNC składa się z dwóch osi – X i Z.
Przecinarki plazmowe
W przecinarce plazmowej materiał jest cięty za pomocą palnika plazmowego. Proces ten jest stosowany głównie do materiałów metalowych, ale może być również stosowany do innych powierzchni. Aby uzyskać prędkość i temperaturę niezbędną do cięcia metalu, plazma jest generowana poprzez połączenie sprężonego powietrza i łuków elektrycznych.
Maszyny wyładowcze elektryczne
Obróbka elektroerozyjna (EDM) – nazywana również obróbką wgłębną i elektroiskrową – to proces, w którym elementy obrabiane są formowane w określone kształty za pomocą iskier elektrycznych. W przypadku EDM wyładowania prądu zachodzą między dwiema elektrodami, co powoduje usunięcie fragmentów danego elementu obrabianego.
Gdy przestrzeń między elektrodami staje się mniejsza, pole elektryczne staje się intensywniejsze, a tym samym silniejsze niż dielektryk. Umożliwia to przepływ prądu między dwiema elektrodami. W rezultacie, każda elektroda usuwa fragmenty obrabianego przedmiotu. Podtypy obróbki elektroerozyjnej obejmują:
● Obróbka elektroerozyjna drutowa, w której elektroerozja iskrowa jest wykorzystywana do usuwania części z materiału przewodzącego prąd elektryczny.
● Obróbka elektroerozyjna wgłębna, w której elektrodę i obrabiany element zanurza się w płynie dielektrycznym w celu uformowania elementu.
W procesie znanym jako płukanie, zanieczyszczenia z każdego gotowego elementu obrabianego są odprowadzane przez ciekły dielektryk, który pojawia się po zatrzymaniu prądu pomiędzy dwiema elektrodami i ma na celu wyeliminowanie wszelkich dalszych ładunków elektrycznych.
Przecinarki strumieniowe
W obróbce CNC strumienie wody to narzędzia, które tną twarde materiały, takie jak granit i metal, za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem. W niektórych przypadkach woda jest mieszana z piaskiem lub inną substancją ścierną. Części maszyn fabrycznych są często kształtowane w tym procesie.
Strumienie wody są stosowane jako chłodniejsza alternatywa dla materiałów, które nie są w stanie wytrzymać wysokich temperatur w innych maszynach CNC. Z tego powodu strumienie wody są wykorzystywane w wielu sektorach, takich jak przemysł lotniczy i górniczy, gdzie proces ten jest skuteczny między innymi do rzeźbienia i cięcia. Przecinarki strumieniowe są również wykorzystywane w zastosowaniach wymagających bardzo skomplikowanych cięć materiału, ponieważ brak ciepła zapobiega wszelkim zmianom właściwości wewnętrznych materiałów, które mogą wynikać z cięcia metalu z metalem.
RÓŻNE TYPY MASZYN CNC
Jak pokazują liczne prezentacje wideo maszyn CNC, system ten służy do wykonywania precyzyjnych cięć z metalowych elementów do produkcji okuć przemysłowych. Oprócz wyżej wymienionych maszyn, w systemach CNC stosowane są również inne narzędzia i komponenty, takie jak:
● Maszyny hafciarskie
● Frezarki do drewna
● Dziurkacze rewolwerowe
● Giętarki do drutu
● Nożyce do cięcia pianki
● Przecinarki laserowe
● Szlifierki walcowe
● Drukarki 3D
● Nożyki do szkła
Gdy konieczne jest wykonanie skomplikowanych cięć na różnych poziomach i pod różnymi kątami na obrabianym przedmiocie, można to zrobić w ciągu kilku minut na maszynie CNC. O ile maszyna jest zaprogramowana odpowiednim kodem, jej funkcje wykonają kroki zgodnie z instrukcjami oprogramowania. Zakładając, że wszystko jest zaprogramowane zgodnie z projektem, po zakończeniu procesu powinien pojawić się produkt o wysokiej szczegółowości i wartości technologicznej.
Czas publikacji: 31 marca 2021 r.
