Какво е CNC машинен инструмент?
CNC машината е машинен инструмент, който може да се управлява от компютърна програма. Тя може автоматично да изпълнява различни сложни задачи за обработка според предварително зададени програми за обработка. CNC е съкращение от „Computer Numerical Control“, което означава компютърно числово управление.
CNC обработката е субтрактивен производствен процес, който използва компютърно управлявани машинни инструменти за отстраняване на материал от детайла за производство на части. Обикновено CNC машините автоматично планират пътя на обработка въз основа на триизмерния CAD модел и управляват инструмента за рязане по пътя, за да се постигне формата на детайла.
Тази статия ще ви запознае с различните видове CNC машини и как те работят.
1. Рутер с ЦПУ машина
CNC фрезата е подобна на CNC фреза, но обикновено се използва за обработка на по-меки материали и обикновено е по-малко прецизна от CNC фрезите. CNC фрезите са известни със способността си да използват компютърно числово управление за насочване на пътищата на шпиндела и машинния инструмент за проектиране и оформяне на материали като дърво, стомана, пяна, композити, алуминий и пластмаса.
CNC рутерите обикновено се състоят от стъпкови двигатели, стъпкови драйвери, механична основа, шпиндел, контролери и захранване. CNC рутерите помагат за намаляване на отпадъците, повишаване на производителността и точността и по-бързо производство на продукти.
2. Пробивна машина с ЦПУ
CNC пробивна машина се използва за машинни процеси, които изискват получаване на цилиндрични отвори в детайла чрез пробиване. Тя използва въртящи се свредла, чиято конструкция позволява на отпадъчния метал, известен като стружки, да пада от детайла по време на изработването на отвори.
Има няколко често срещани вида свредла, които могат да се използват с CNC пробивна машина, всяко от които е подходящо за различни приложения. Видовете включват точкови свредла за начално пробиване на отвори, свредла с отвор за пробиване на дълбоки отвори, свредла с винтова резачка за прецизни отвори и патронни разширители за довършителни работи на отвори до желания размер.
Подобно на други CNC машини, CNC пробивната машина използва компютърно числово управление, за да автоматизира процеса на пробиване. Тя насочва позициите на свредлото и моделите на движение според програмираните траектории на инструмента. Това позволява прецизно пробиване на множество отвори в детайла с точност и повторяемост. CNC пробивните машини са полезни, когато големи обеми от части се нуждаят от идентични модели или размери на отвори, произведени чрез автоматизирани процеси на пробиване.
3. Струг с ЦПУ
CNC стругът се използва за машинни процеси, които включват струговане или оформяне на въртящи се детайли. Той използва едноточкови режещи инструменти, чийто дизайн варира в зависимост от конкретното приложение на струговане, като например груба обработка, чиста обработка, челна обработка, нарязване на резба, формоване, подрязване, разделяне и каналиране.
CNC стругът автоматизира процеса на струговане чрез компютърно числово управление. Той насочва позициите и движенията на режещите инструменти според програмираните траектории на инструмента. Това позволява производството на сложни форми и геометрии от цилиндрични детайли с прецизност и повторяемост.
Съществуват различни видове CNC стругове, подходящи за различни приложения. Често срещаните видове включват револверни стругове, подходящи за масово производство с автоматична смяна на инструментите, двигателни стругове за общо струговане и стругове със специално предназначение, проектирани за специфични геометрии или материали.
Процесът на струговане с ЦПУ повишава производителността в сравнение с ръчните стругове, като позволява безпилотна работа и производство на множество части по точни спецификации. Струговете с ЦПУ са особено полезни в автомобилната, аерокосмическата и прецизната производствена промишленост, където голям брой стругови компоненти трябва да бъдат обработени точно и ефективно.
4. 5-осна CNC машина
5-осна CNC машина подобрява възможностите на традиционните 3-осни фрезови машини, като добавя две допълнителни ротационни оси, което позволява обработка на сложни геометрии с едно затягане.
В допълнение към трите линейни оси (X, Y, Z) за позициониране на режещия инструмент, 5-осната CNC машина включва или две допълнителни ротационни оси на режещия шпиндел, или накланяща се/въртяща се маса. Това осигурява още две степени на свобода за позициониране на детайла.
Чрез накланяне и завъртане на захвата за детайла (маса с цапфа), 5-осната машина позволява на режещия инструмент да достигне и да обработи пет страни на призматичен детайл под ъгъл от 90 градуса, без да е необходимо повторно настройване на детайла между операциите.
Двете допълнителни ротационни оси (обикновено наричани ос А и ос С) значително подобряват ефективността на обработката, като премахват необходимостта от множество затягания и настройки. Сложни геометрии, като например изваяни форми, могат да бъдат обработени изцяло с едно затягане на 5-осна CNC машина.
Той намира широко приложение в аерокосмическата, щанцостроителната и медицинската промишленост, където сложните части са често срещани. 5-осната CNC обработка също често се използва за скулптуриране, поради способността си да обработва повърхности със свободна форма.
5. Фрезова машина с ЦПУ
Фрезова машина с ЦПУ използва въртящи се многоточкови режещи инструменти за прецизно оформяне и обработка на детайли. Често срещани фрезови инструменти включват крайни фрези, спирални фрези и фасочни фрези, които могат да бъдат ориентирани хоризонтално или вертикално в зависимост от специфичното приложение на фрезоване.
Фрезовата CNC машина автоматизира процеса на фрезоване чрез компютърно числово управление. Тя управлява местоположението на режещия инструмент и траекторията на движение според програмираните траектории на инструмента. Това позволява производството на сложни профили и геометрии от суровини или отливки с прецизност и повторяемост.
Фрезовите CNC машини, наричани още фрезови машини или мелници, се предлагат както в хоризонтална, така и във вертикална ориентация. Основните CNC фрези осигуряват три линейни оси на движение (X, Y, Z), докато по-усъвършенстваните модели включват допълнителни ротационни оси за по-голяма достъпност.
Често срещаните видове CNC фрезови машини включват ръчни фрези за малки части, обикновени или вертикални фрези за обща обработка, универсални фрези, подходящи за различни операции, и универсални фрези, предлагащи максимална гъвкавост чрез четири или пет оси.
Процесът на CNC фрезоване повишава производителността в сравнение с ръчните фрези. Той позволява безпилотно и масово производство на фрезовани компоненти с малки допуски. Фрезовите CNC машини се използват широко в производствените индустрии за обработка на части от метали, пластмаси, дърво, композити и други.
6. CNC машина за лазерно рязане
Машина за лазерно рязане с ЦПУ използва мощен лазер за рязане на материали чрез топене, изгаряне или изпаряване. Това позволява прецизно рязане на сложни модели и профили.
Основните видове индустриални лазери, използвани в машините за лазерно рязане, включват:
- CO2 лазери: Един от най-разпространените газови лазери, използващи газова смес от въглероден диоксид. Подходящ за рязане на неметали като дърво, пластмаси, текстил. Може да реже и някои меки стомани.
- Твърдотелни лазери: Обикновено лазери с итриево-алуминиев гранат (YAG), използващи неодим като активен елемент. По-мощни от CO2 лазерите и способни да режат по-дебели и по-твърди метали.
- Фибролазери: По-нов тип твърдотелен лазер с превъзходно качество на лъча. Много ефективен за прецизно рязане на метал.
Лазерните машини за рязане с ЦПУ насочват лазерния лъч според програмираните траектории на инструмента, използвайки xy портали и ЦПУ управление. Често срещаните размери на обработваните материали варират от настолни до широкоформатни машини.
Лазерът осигурява чисто рязане с висока точност и минимална зона на топлинно въздействие. Той позволява сложно рязане на широка гама от материали. Лазерното рязане се използва широко в производството, прототипирането и автомобилната/аерокосмическата промишленост.
7. CNC машина за плазмено рязане
Машина за плазмено рязане с ЦПУ използва плазмена горелка за рязане на електропроводими материали. Тя работи чрез пропускане на високоскоростен газ, като кислород или въздух, през дюза и образуване на електрическа дъга под горелката, която йонизира газа в проводим плазмен поток.
След това плазменият поток пренася топлината и електричеството върху материала на детайла, като го реже чрез топене и изпаряване. Често срещани материали, режени на машини за плазмено рязане, включват стомана, неръждаема стомана, алуминий, месинг и мед.
При CNC машина за плазмено рязане, плазмената горелка се управлява от CNC системата според програмирани траектории на инструмента. Това позволява прецизно компютърно контролирано рязане на сложни 2D и 3D форми от метал.
Ключовите характеристики на CNC машините за плазмено рязане включват способността за рязане на дебели листови материали, добро качество на рязане с минимално термично засегнати зони и бързи скорости на рязане. Те са подходящи за приложения в производството, поддръжката и ремонта.
CNC системата осигурява автоматизирани, повтаряеми разрези и позволява безпилотна работа. Плазменото рязане се използва широко в индустрии като автомобилостроенето, производството, корабостроенето и строителството за рязане, скосяване и издълбаване на метални части и компоненти.
8. Електроерозионна CNC машина
Електроерозионна CNC машина, известна още като EDM (електроерозионна обработка) или искрово-ерозивна CNC машина, използва термоелектричния процес на електрически искри за рязане на електропроводими материали.
Работи чрез електрически искри, генерирани от разлика в напрежението между два електрода – инструментален електрод и материала на детайла – за износване на малки количества материал чрез топене и изпаряване. Дейонизирана вода се използва за отмиване на отломки.
На CNC машина с електроерозионна обработка (EDM), инструменталният електрод е свързан към CNC системата и е прецизно позициониран и контролиран съгласно програмирани траектории на инструмента. Това позволява обработката на сложни 3D форми от твърди метали и сплави, които са трудни за рязане с традиционните методи.
Някои ключови предимства на CNC машините с електроерозионна обработка (EDM) включват способността за обработка на много твърди материали, производство на части с много висока точност и повърхностна обработка, както и рязане на сложни вътрешни кухини и профили.
Често срещани приложения включват матрици, щанци, аерокосмически компоненти и хирургически импланти, тъй като процесът е безконтактен и генерира минимални механични сили върху детайла. CNC машините с електроерозионна обработка са подходящи за производство на малки обеми сложни части.
9. Ето ключовите моменти за шлифовъчна CNC машина:
- - Шлифовъчната CNC машина използва въртящ се абразивен диск за рязане и оформяне на метални части чрез механичния процес на абразия.
- - Абразивният шлифовъчен диск, обикновено изработен от диаманти или CBN (кубичен боров нитрид), премахва малки метални стружки при контакт с детайла. Необходим е прецизен контрол, за да се постигнат точни допуски.
- - На CNC шлифовъчна машина, шлифовъчният диск и детайлът се позиционират и преместват прецизно от CNC системата съгласно програмиран код. Това позволява автоматично шлифоване на сложни 3D профили.
- - Често срещаните шлифовъчни операции включват цилиндрично шлифоване (външни или вътрешни повърхности), повърхностно шлифоване (плоски повърхности), безцентрово шлифоване и профилно шлифоване.
- - Частите, изработени с шлифовъчни CNC машини, изискват много висока точност и повърхностна обработка. Те често са прецизни механични компоненти като разпределителни валове, сачмени лагери, зъбни колела.
- - Индустриите, които използват CNC шлифоване, включват автомобилната, аерокосмическата, медицинската и общото производство, където строгите допуски са от решаващо значение.
- - Предимствата пред конвенционалното шлифоване включват повторяема точност, многоосен контрол и възможност за шлифоване на сложни контури и профили без надзор.
Така че, в обобщение, шлифовъчната машина с ЦПУ прецизно оформя метални части чрез автоматизирана обработка на абразивни дискове, контролирана от компютърна система за цифрово управление.
10. Ето ключовите моменти за CNC машина с автоматична смяна на инструменти:
- - Разполага с инструментален магазин/въртележка, която съхранява множество инструменти, като например бормашини, фрези, рутери и др., разположени в непосредствена близост до работното пространство на машината.
- - Автоматичният сменител на инструменти позволява бърза и автоматична смяна на инструменти, когато е необходимо по време на процеса на CNC обработка, без ръчна намеса.
- - Това значително подобрява производителността, като минимизира времето без рязане в сравнение с ръчната смяна на инструменти. Сложни части, изискващи множество инструменти, могат да бъдат обработвани без спиране на процеса.
- - Инструментите се вземат/сменят роботизирано от магазина и се монтират върху шпиндела с помощта на автоматично рамо за смяна на инструменти под CNC управление.
- - Увеличава капацитета на машината за обработка на инструменти отвъд един-единствен инструмент, позволявайки обработка на по-сложни части без ръчно презареждане на инструменти.
- - Счупените или износени инструменти могат да бъдат подменяни в движение, без да се спира цялото производство. Това подобрява надеждността и времето за непрекъсната работа.
- - Възможно е също така автоматично калибриране на инструмента, за да се осигури геометрична точност след всяка промяна.
- - Това насочва CNC обработката към по-ефективно безпилотно производство с минимална човешка намеса.
Така че, в обобщение, автоматичната смяна на инструменти подобрява гъвкавостта и производителността на CNC машините.
Време на публикуване: 08 декември 2023 г.
