Obróbka CNC to proces produkcyjny, w którym wstępnie zaprogramowane oprogramowanie komputerowe steruje ruchem narzędzi i maszyn fabrycznych. Proces ten można wykorzystać do sterowania szeregiem złożonych maszyn, od szlifierek i tokarek po młyny i routery. Dzięki obróbce CNC trójwymiarowe zadania cięcia można wykonać za pomocą jednego zestawu podpowiedzi.
Skrót od „komputerowego sterowania numerycznego” oznacza proces CNC, który kontrastuje z ograniczeniami sterowania ręcznego — a tym samym zastępuje je — w przypadku sterowania ręcznego, w przypadku którego potrzebni są operatorzy na żywo, aby wyświetlać komunikaty i kierować poleceniami narzędzi obróbczych za pomocą dźwigni, przycisków i kół. Dla widza system CNC może przypominać zwykły zestaw komponentów komputerowych, ale programy i konsole stosowane w obróbce CNC odróżniają go od wszystkich innych form obliczeń.
Jak działa obróbka CNC?
Po uruchomieniu systemu CNC żądane cięcia są programowane w oprogramowaniu i narzucane odpowiednim narzędziom i maszynom, 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, która jest większa, gdy maszyna CNC jest kierowana do cięcia w więcej niż jednym kierunku jednocześnie. Umieszczenie narzędzia w systemie sterowania numerycznego jest określone przez szereg danych wejściowych znanych jako program części.
W maszynie sterowanej numerycznie programy wprowadza się za pomocą kart dziurkowanych. Natomiast programy dla maszyn CNC są wprowadzane do komputerów za pośrednictwem małych klawiatur. Programowanie CNC jest zachowywane w pamięci komputera. Sam kod jest pisany i edytowany przez programistów. Dlatego systemy CNC oferują znacznie większe możliwości obliczeniowe. A co najważniejsze, systemy CNC w żadnym wypadku nie są statyczne, ponieważ do istniejących programów można dodawać nowsze podpowiedzi za pomocą poprawionego kodu.
PROGRAMOWANIE MASZYN CNC
W CNC maszyny sterowane są poprzez sterowanie numeryczne, w którym do sterowania obiektem przeznaczony jest program. Język obróbki CNC jest naprzemiennie nazywany kodem G i został napisany w celu kontrolowania różnych zachowań odpowiedniej maszyny, takich jak prędkość, prędkość posuwu i koordynacja.
Zasadniczo obróbka CNC umożliwia wstępne zaprogramowanie prędkości i położenia funkcji obrabiarki oraz uruchamianie ich za pomocą oprogramowania w powtarzalnych, przewidywalnych cyklach, a wszystko to przy niewielkim zaangażowaniu ludzi. Ze względu na te możliwości proces ten został zastosowany we wszystkich zakątkach sektora produkcyjnego i jest szczególnie istotny w obszarach produkcji metali i tworzyw sztucznych.
Na początek opracowywany jest rysunek CAD 2D lub 3D, który następnie jest tłumaczony na kod komputerowy, który może wykonać system CNC. Po wprowadzeniu programu operator uruchamia go próbnie, aby upewnić się, że w kodowaniu nie ma błędów.
Systemy obróbki w otwartej/zamkniętej pętli
Sterowanie położeniem odbywa się za pomocą układu z pętlą otwartą lub zamkniętą. W pierwszym przypadku sygnalizacja przebiega w jednym kierunku pomiędzy sterownikiem a silnikiem. W układzie zamkniętym sterownik może odbierać informacje zwrotne, co umożliwia korekcję błędów. Zatem system z zamkniętą pętlą może korygować nieprawidłowości w prędkości i położeniu.
W obróbce CNC ruch jest zwykle kierowany w poprzek osi X i Y. Narzędzie z kolei jest pozycjonowane i prowadzone za pomocą silników krokowych lub serwo, które odtwarzają dokładne ruchy określone przez kod G. Jeśli siła i prędkość są minimalne, proces można przeprowadzić poprzez sterowanie w otwartej pętli. We wszystkich innych przypadkach konieczne jest sterowanie w pętli zamkniętej, aby zapewnić prędkość, spójność i dokładność wymaganą 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 rzeczywisty gotowy produkt za pomocą oprogramowania do komputerowego wspomagania produkcji (CAM).
Dowolny przedmiot obrabiany może wymagać użycia różnych obrabiarek, takich jak wiertarki i frezy. Aby sprostać tym potrzebom, wiele współczesnych maszyn łączy kilka różnych funkcji w jedną komórkę. Alternatywnie instalacja może składać się z kilku maszyn i zestawu robotycznych rąk, które przenoszą części z jednej aplikacji do drugiej, ale wszystko jest kontrolowane przez ten sam program. Niezależnie od konfiguracji, proces CNC pozwala na zachowanie spójności w produkcji części, których ręczne odtworzenie byłoby trudne, jeśli nie niemożliwe.
RÓŻNE TYPY MASZYN CNC
Najwcześniejsze maszyny sterowane numerycznie pochodzą z lat czterdziestych XX wieku, kiedy po raz pierwszy zastosowano silniki do sterowania ruchem istniejących narzędzi. W miarę postępu technologii mechanizmy były udoskonalane komputerami analogowymi, a docelowo komputerami cyfrowymi, co doprowadziło do powstania obróbki CNC.
Zdecydowana większość współczesnych arsenałów CNC jest całkowicie elektroniczna. Niektóre z bardziej powszechnych procesów sterowanych CNC obejmują zgrzewanie ultradźwiękowe, dziurkowanie i cięcie laserowe. Do najczęściej stosowanych maszyn w systemach CNC należą:
Frezarki CNC
Frezarki CNC mogą działać na programach składających się z podpowiedzi opartych na liczbach i literach, które prowadzą elementy na różne odległości. Programowanie frezarki może opierać się albo na kodzie G, albo na jakimś unikalnym języku opracowanym przez zespół produkcyjny. Podstawowe młyny składają się z układu trójosiowego (X, Y i Z), chociaż większość nowszych młynów może pomieścić trzy dodatkowe osie.
Tokarki
Na tokarkach elementy są wycinane w kierunku kołowym za pomocą narzędzi wymiennych. Dzięki technologii CNC cięcia na tokarkach wykonywane są z precyzją i dużą prędkością. Tokarki CNC służą do wykonywania skomplikowanych projektów, które nie byłyby możliwe na ręcznych wersjach maszyny. Ogólnie rzecz biorąc, funkcje sterujące frezarek i tokarek CNC są podobne. Podobnie jak w przypadku pierwszego, tokarkami można sterować za pomocą kodu G lub unikalnego, zastrzeżonego kodu. 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 dotyczy przede wszystkim materiałów metalowych, ale można go również zastosować na innych powierzchniach. Aby wytworzyć prędkość i ciepło niezbędne do cięcia metalu, plazma jest wytwarzana poprzez połączenie sprężonego powietrza i łuku elektrycznego.
Maszyny do wyładowań elektrycznych
Obróbka elektroerozyjna (EDM) — nazywana również obróbką wgłębną lub obróbką iskrową — to proces polegający na formowaniu obrabianych przedmiotów w określone kształty za pomocą iskier elektrycznych. W przypadku EDM wyładowania prądowe zachodzą pomiędzy dwiema elektrodami, co powoduje usunięcie odcinków danego przedmiotu obrabianego.
Kiedy przestrzeń między elektrodami staje się mniejsza, pole elektryczne staje się intensywniejsze, a tym samym silniejsze niż dielektryk. Umożliwia to przepływ prądu pomiędzy dwiema elektrodami. W rezultacie każda elektroda usuwa części obrabianego przedmiotu. Podtypy EDM obejmują:
● Drut EDM, w którym erozja iskrowa służy do usuwania fragmentów materiału przewodzącego elektrony.
● Obciążnik EDM, w którym elektroda i obrabiany przedmiot są zanurzane w płynie dielektrycznym w celu uformowania elementu.
W procesie znanym jako płukanie resztki każdego gotowego przedmiotu są usuwane przez ciekły dielektryk, który pojawia się, gdy prąd między dwiema elektrodami ustanie i ma na celu wyeliminowanie wszelkich dalszych ładunków elektrycznych.
Przecinarki wodne
W obróbce CNC strumienie wody to narzędzia, które tną twarde materiały, takie jak granit i metal, za pomocą wody pod wysokim ciśnieniem. W niektórych przypadkach wodę miesza się z piaskiem lub inną substancją o silnym działaniu ściernym. Części maszyn fabrycznych są często kształtowane w tym procesie.
Strumienie wody są stosowane jako chłodniejsza alternatywa dla materiałów, które nie są w stanie wytrzymać intensywnych procesów cieplnych innych maszyn CNC. W związku z tym strumienie wody są wykorzystywane w wielu sektorach, takich jak przemysł lotniczy i wydobywczy, gdzie proces ten jest potężny, między innymi do celów rzeźbienia i cięcia. Przecinarki strumieniem wody są również używane do zastosowań wymagających bardzo skomplikowanych cięć materiału, ponieważ brak ciepła zapobiega jakimkolwiek zmianom we właściwościach materiałów, które mogą wynikać z cięcia metalu na metalu.
RÓŻNE TYPY MASZYN CNC
Jak pokazało wiele demonstracji wideo maszyn CNC, system ten służy do wykonywania bardzo szczegółowych wycięć z elementów metalowych na potrzeby przemysłowych produktów sprzętowych. Oprócz wyżej wymienionych maszyn, dalsze narzędzia i komponenty wykorzystywane w systemach CNC obejmują:
● Maszyny do haftowania
● Frezarki do drewna
● Dziurkacze rewolwerowe
● Giętarki do drutu
● Przecinarki do pianki
● Wycinarki laserowe
● Szlifierki cylindryczne
● Drukarki 3D
● Przecinarki do szkła
Kiedy trzeba wykonać skomplikowane cięcia na różnych poziomach i pod różnymi kątami na obrabianym przedmiocie, wszystko to można wykonać w ciągu kilku minut na maszynie CNC. Tak długo jak maszyna jest zaprogramowana właściwym kodem, funkcje maszyny będą wykonywać kroki zgodnie z zaleceniami oprogramowania. Pod warunkiem, że wszystko jest zakodowane zgodnie z projektem, po zakończeniu procesu powinien pojawić się produkt szczegółowy i wartościowy technologicznie.
Czas publikacji: 01 stycznia 2022 r
