CO TO JEST OBRÓBKA CNC? PRZEGLĄD PROCESU OBRÓBKI CNC

Obróbka CNC jest procesem produkcyjnym, w którym zaprogramowane oprogramowanie komputerowe dyktuje ruch narzędzi i maszyn fabrycznych. Proces ten może być wykorzystywany do sterowania szeregiem skomplikowanych maszyn, od szlifierek i tokarek po walcarki i frezarki. Dzięki obróbce CNC, trójwymiarowe zadania cięcia mogą być realizowane w jednym zestawie podpowiedzi.

Krótko mówiąc “sterowanie numeryczne komputerowe“, proces CNC przebiega w przeciwieństwie do – i tym samym zastępuje – ograniczenia sterowania ręcznego, gdzie operatorzy na żywo są potrzebni do wywoływania i prowadzenia poleceń narzędzi obróbczych za pomocą dźwigni, przycisków i kół. Dla obserwatora, system CNC może przypominać zwykły zestaw komponentów komputerowych, ale oprogramowanie i konsole stosowane w obróbce CNC odróżniają go od wszystkich innych form obliczeń.

Rzeczy, które warto poznać na temat obróbki CNC

Kiedy system CNC jest aktywowany, pożądane cięcia są programowane w oprogramowaniu i dyktowane odpowiednim narzędziom i maszynom, które wykonują zadania wymiarowe zgodnie z wymaganiami, podobnie jak robot.

W programowaniu CNC, generator kodu w systemie numerycznym często zakłada, że mechanizmy są bezbłędne, pomimo możliwości wystąpienia błędów, co jest większe, gdy maszyna CNC jest skierowana do cięcia w więcej niż jednym kierunku jednocześnie.

W przypadku maszyny ze sterowaniem numerycznym, programy są wprowadzane za pomocą kart wykrawających. W przeciwieństwie do tego, programy dla maszyn CNC są wprowadzane do komputerów za pomocą małych klawiatur. Programowanie CNC jest przechowywane w pamięci komputera. Sam kod jest zapisywany i edytowany przez programistów. Dlatego też, systemy CNC oferują znacznie większe możliwości obliczeniowe. Co najlepsze, systemy CNC nie są w żaden sposób statyczne, ponieważ nowsze podpowiedzi mogą być dodawane do wcześniej istniejących programów poprzez zmieniony kod.

PROGRAMOWANIE MASZYN CNC

W CNC maszyny są obsługiwane za pomocą sterowania numerycznego, w którym program jest przeznaczony do sterowania obiektem. Język stojący za obróbką CNC jest naprzemiennie określany jako G-kod, i jest napisany w celu kontrolowania różnych zachowań odpowiedniej maszyny, takich jak prędkość, posuw i koordynacja.

Zasadniczo, obróbka CNC umożliwia wstępne zaprogramowanie prędkości i pozycji funkcji obrabiarki i uruchomienie ich przez oprogramowanie w powtarzalnych, przewidywalnych cyklach, a wszystko to przy niewielkim zaangażowaniu ludzkich operatorów. Ze względu na te możliwości, proces ten został przyjęty we wszystkich zakątkach sektora produkcyjnego i jest szczególnie istotny w obszarach produkcji metalu i tworzyw sztucznych.

Na początek tworzony jest rysunek CAD 2D lub 3D, który jest następnie tłumaczony na kod komputerowy do wykonania przez system CNC. Po wprowadzeniu programu, operator wykonuje go w trybie próbnym, aby upewnić się, że w kodowaniu nie ma żadnych błędów.

Systemy Obróbki Otwartej/zamkniętej pętli

Sterowanie położeniem jest określane za pomocą systemu pętli otwartej lub zamkniętej. W przypadku tego pierwszego, sygnalizacja przebiega w jednym kierunku pomiędzy sterownikiem a silnikiem. W systemie pętli zamkniętej sterownik może odbierać informacje zwrotne, co umożliwia korekcję błędów. Dzięki temu system pętli zamkniętej może korygować nieprawidłowości w zakresie prędkości i pozycji.

W obróbce CNC ruch jest zwykle kierowany w poprzek osi X i Y. Z kolei narzędzie jest pozycjonowane i prowadzone za pomocą silników krokowych lub serwomotorów, które odtwarzają dokładne ruchy określone przez G-kod. Jeśli siła i prędkość są minimalne, proces może być prowadzony poprzez sterowanie w pętli otwartej. W pozostałych przypadkach sterowanie w pętli zamkniętej jest konieczne, aby zapewnić prędkość, spójność i dokładność wymagane w zastosowaniach przemysłowych, np. w metalurgii.

Obróbka CNC jest w pełni zautomatyzowana.

W dzisiejszych protokołach CNC, produkcja części za pomocą zaprogramowanego oprogramowania jest w większości zautomatyzowana. Wymiary danej części są ustawiane za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), a następnie przekształcane w rzeczywisty produkt końcowy za pomocą oprogramowania do produkcji wspomaganej komputerowo (CAM).

Dowolny przedmiot obrabiany może wymagać różnych obrabiarek, takich jak wiertarki i frezy. Aby sprostać tym potrzebom, wiele dzisiejszych maszyn łączy kilka różnych funkcji w jedną komórkę. Alternatywnie, instalacja może składać się z kilku maszyn i zestawu dłoni robota, które przenoszą części z jednej aplikacji do drugiej, ale ze wszystkim sterowanym przez ten sam program. Niezależnie od konfiguracji, proces CNC pozwala na spójność w produkcji części, które byłyby trudne, jeśli nie niemożliwe, do powielenia ręcznie.

RODZAJE MASZYN CNC

Najwcześniejsze maszyny sterowane numerycznie pochodzą z lat czterdziestych XX wieku, kiedy to po raz pierwszy zastosowano silniki do sterowania ruchem istniejących wcześniej narzędzi. Wraz z postępem technologicznym, mechanizmy zostały rozbudowane o komputery analogowe, a ostatecznie o komputery cyfrowe, co doprowadziło do rozwoju obróbki CNC.

Zdecydowana większość dzisiejszych maszyn CNC to maszyny całkowicie elektroniczne. Niektóre z bardziej powszechnych procesów obsługiwanych przez CNC obejmują spawanie ultradźwiękowe, dziurkowanie i cięcie laserowe. Do najczęściej używanych maszyn w systemach CNC należą:

Frezarki CNC

Frezarki CNC są zdolne do pracy na programach składających się z podpowiedzi liczbowych i literowych, które prowadzą elementy na różne odległości. Programowanie wykorzystywane do maszyny frezującej może być oparte albo na kodzie G, albo na unikalnym języku opracowanym przez zespół produkcyjny. Podstawowe frezy składają się z systemu trzyosiowego (X, Y i Z), chociaż większość nowszych frezarek może przyjąć trzy dodatkowe osie.

Tokarki

Na tokarkach elementy są cięte w kierunku okrągłym za pomocą narzędzi wymiennych. Przy zastosowaniu technologii CNC, cięcia stosowane przez tokarki są wykonywane z precyzją i dużą prędkością. Tokarki CNC wykorzystywane są do wykonywania skomplikowanych konstrukcji, które nie byłyby możliwe w przypadku ręcznie prowadzonych wersji maszyny. Ogólnie rzecz biorąc, funkcje sterowania frezarek i tokarek sterowanych CNC są podobne. Podobnie jak w przypadku tych pierwszych, tokarki mogą być kierowane przez G-kod lub unikalny kod własności. Jednak większość tokarek CNC składa się z dwóch osi – X i Z.

Przecinarki plazmowe

W przecinarce plazmowej materiał jest cięty przy pomocy palnika plazmowego. Proces ten jest stosowany przede wszystkim w przypadku materiałów metalowych, ale może być również stosowany na innych powierzchniach. W celu wytworzenia prędkości i ciepła niezbędnego do cięcia metalu, plazma jest wytwarzana poprzez połączenie gazu sprężonego powietrza i łuków elektrycznych.

Elektryczne maszyny wyładowcze

Obróbka elektroerozyjna (EDM) – naprzemiennie nazywana obróbką wgłębną i iskrową – jest procesem polegającym na formowaniu przedmiotów obrabianych w określone kształty za pomocą iskier elektrycznych. W przypadku elektrodrążarki elektroerozyjnej pomiędzy dwoma elektrodami występują wyładowania prądowe, które usuwają fragmenty danego przedmiotu obrabianego.

Gdy przestrzeń pomiędzy elektrodami staje się mniejsza, pole elektryczne staje się bardziej intensywne i tym samym silniejsze niż dielektryk. Pozwala to na przepływ prądu pomiędzy dwoma elektrodami. W ten sposób każda z elektrod usuwa fragmenty danego przedmiotu. Do podtypów EDM należą:

Elektrodrążarka drutowa, w której erozja iskrowa jest stosowana do usuwania części z materiału przewodzącego prąd elektryczny.

Obróbka elektroerozyjna wgłębna, w której elektroda i obrabiany przedmiot są zanurzane w płynie dielektrycznym w celu utworzenia przedmiotu.

W procesie zwanym płukaniem, odłamki z każdego gotowego przedmiotu obrabianego są przenoszone przez płynny dielektryk, który pojawia się po zatrzymaniu prądu pomiędzy dwoma elektrodami i ma na celu wyeliminowanie dalszych ładunków elektrycznych.

Obcinarki strumieniowe wodne (Water Jet Cutters)

W obróbce CNC, dysze wodne są narzędziami, które tną twarde materiały, takie jak granit i metal, przy zastosowaniu wody pod wysokim ciśnieniem. W niektórych przypadkach woda jest mieszana z piaskiem lub inną mocną 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 procesów innych maszyn CNC. Jako takie, dysze wodne są stosowane w różnych sektorach, takich jak przemysł lotniczy i górniczy, gdzie proces jest skuteczny między innymi do celów rzeźbienia i cięcia. Dysze wodne są również wykorzystywane do zastosowań, które wymagają bardzo skomplikowanych cięć w materiale, ponieważ brak ciepła zapobiega wszelkim zmianom w wewnętrznych właściwościach materiałów, które mogą wynikać z cięcia metalu na metalu.