Co je to CNC obráběcí stroj?
CNC obráběcí stroj je stroj, který lze ovládat počítačovým programem. Dokáže automaticky provádět různé složité obráběcí úlohy podle přednastavených obráběcích programů. CNC je zkratka pro „Computer Numerical Control“, což je počítačové numerické řízení.
CNC obrábění je subtraktivní výrobní proces, který využívá počítačem řízené obráběcí stroje k odebírání materiálu z obrobku za účelem výroby dílů. CNC obráběcí stroje obvykle automaticky plánují trasu obrábění na základě trojrozměrného CAD modelu a řídí nástroj tak, aby řezal podél trasy a dosáhl tvaru dílu.
Tento článek představí různé typy CNC obráběcích strojů a jak fungují.
1. CNC frézka
CNC frézka je podobná CNC frézce, ale obecně se používá pro obrábění měkčích materiálů a je obvykle méně přesná než CNC frézky. CNC frézky jsou známé svou schopností používat počítačové numerické řízení k směrování drah vřetena a obráběcího stroje pro navrhování a tvarování materiálů, jako je dřevo, ocel, pěna, kompozity, hliník a plast.
CNC frézky se obvykle skládají z krokových motorů, krokových ovladačů, mechanické základny, vřetena, řídicích jednotek a napájecího zdroje. CNC frézky pomáhají snižovat odpad, zvyšovat produktivitu a přesnost a vyrábět produkty rychleji.
2. Vrtací CNC stroj
CNC vrtací stroj se používá pro obráběcí procesy, které vyžadují vytváření válcových otvorů v obrobku vrtáním. Používá rotační vrtáky, jejichž konstrukce umožňuje, aby odpadní kov, známý jako třísky, během vytváření otvorů odpadávaly z obrobku.
Existuje několik běžných typů vrtáků, které lze použít s CNC vrtačkou, přičemž každý z nich je vhodný pro jiné aplikace. Mezi typy patří navrtávačky pro začáteční vrtání otvorů, vrtáky s pecí pro vrtání hlubokých otvorů, vrtáky se závitem pro přesné otvory a upínací výstružníky pro dokončování otvorů na požadovanou velikost.
Stejně jako jiné CNC stroje, i vrtací CNC stroj využívá k automatizaci procesu vrtání počítačové numerické řízení. Řídí umístění vrtáků a vzory pohybu podle naprogramovaných drah nástroje. To umožňuje přesné vrtání více otvorů v obrobku s přesností a opakovatelností. Vrtací CNC stroje jsou užitečné, když velké objemy dílů potřebují identické vzory otvorů nebo velikosti vyrobené pomocí automatizovaných vrtacích procesů.
3. Soustruh s CNC obráběcím strojem
CNC soustruh se používá pro obráběcí procesy, které zahrnují soustružení nebo tvarování rotujících obrobků. Používá jednobřité řezné nástroje, jejichž konstrukce se liší v závislosti na konkrétní soustružnické aplikaci, jako je hrubování, dokončování, čelní obrábění, řezání závitů, tváření, podřezávání, upichování a zapichování.
CNC soustruh automatizuje proces soustružení pomocí počítačového numerického řízení. Řídí polohu a pohyb řezného nástroje podle naprogramovaných drah nástroje. To umožňuje vyrábět složité tvary a geometrie z válcových obrobků s přesností a opakovatelností.
Existují různé typy CNC soustruhů vhodných pro různé aplikace. Mezi běžné typy patří revolverové soustruhy vhodné pro hromadnou výrobu s automatickou výměnou nástrojů, motorové soustruhy pro všeobecné soustružení a speciální soustruhy určené pro specifické geometrie nebo materiály.
CNC soustružení zvyšuje produktivitu oproti ručním soustruhům tím, že umožňuje bezobslužný provoz a výrobu více dílů podle přesných specifikací. CNC soustruhy jsou obzvláště užitečné v automobilovém, leteckém a přesném průmyslu, kde je třeba přesně a efektivně obrábět velké množství soustružených součástí.
4. 5osý CNC stroj
Pětiosý CNC stroj rozšiřuje možnosti tradičních tříosých frézek přidáním dvou dalších rotačních os, což umožňuje obrábění složitých geometrií v jediném upnutí.
Kromě tří lineárních os (X, Y, Z) pro polohování řezného nástroje obsahuje 5osý CNC stroj buď dvě další rotační osy na řezném vřetenu, nebo naklápěcí/otočný stůl. To poskytuje další dva stupně volnosti pro polohování obrobku.
Naklápěním a otáčením upínacího přípravku (čepového stolu) umožňuje pětiosý stroj řeznému nástroji přístup a obrábění pěti ploch hranolového obrobku pod úhlem 90 stupňů, aniž by bylo nutné obrobek mezi operacemi znovu nastavovat.
Dvě další rotační osy (obvykle nazývané osa A a osa C) výrazně zlepšují efektivitu obrábění tím, že eliminují potřebu vícenásobného upínání a nastavení. Složité geometrie, jako jsou tvarované tvary, lze na 5osém CNC stroji obrábět kompletně jediným upnutím.
Nachází široké uplatnění v leteckém průmyslu, výrobě forem a lékařství, kde jsou běžné složité díly. Pětiosé CNC obrábění se také často využívá pro tvarování díky své schopnosti obrábět volné povrchy.
5. Frézka CNC
Frézovací CNC stroj využívá rotační vícebřité řezné nástroje k přesnému tvarování a obrábění obrobků. Mezi běžné frézovací nástroje patří čelní frézy, šroubovicové frézy a srážecí frézy, které lze v závislosti na konkrétní frézovací aplikaci orientovat horizontálně nebo vertikálně.
CNC frézka automatizuje proces frézování pomocí počítačového numerického řízení. Řídí polohu a dráhu pohybu řezného nástroje podle naprogramovaných drah nástroje. To umožňuje přesnou a opakovatelnou výrobu složitých profilů a geometrií ze surovin nebo odlitků.
Frézovací CNC stroje, označované také jako frézky nebo obráběcí stroje, jsou k dispozici v horizontální i vertikální orientaci. Základní CNC frézky poskytují tři lineární osy pohybu (X, Y, Z), zatímco pokročilejší modely obsahují další rotační osy pro lepší přístupnost.
Mezi běžné typy CNC frézek patří ruční frézky pro malé díly, rovné nebo vertikální frézky pro všeobecné obrábění, univerzální frézky vhodné pro různé operace a všestranné frézky nabízející maximální flexibilitu díky čtyřem nebo pěti osám.
CNC frézovací proces zvyšuje produktivitu oproti ručním frézkám. Umožňuje bezobslužnou a hromadnou výrobu frézovaných součástí s přesnými tolerancemi. Frézky CNC se široce používají ve výrobním průmyslu k obrábění dílů z kovů, plastů, dřeva, kompozitů a dalších materiálů.
6. CNC řezací stroj s laserem
Laserový řezací CNC stroj využívá vysoce výkonný laser k řezání materiálů jejich tavením, vypalováním nebo odpařováním. Umožňuje přesné řezání složitých vzorů a profilů.
Mezi hlavní typy průmyslových laserů používaných v laserových řezacích strojích patří:
- CO2 lasery: Jeden z nejběžnějších plynových laserů využívající směs oxidu uhličitého. Vhodné pro řezání nekovů, jako je dřevo, plasty, textilie. Mohou také řezat některé měkké oceli.
- Pevnolátkové lasery: Typicky yttrium-hlinito-granátové (YAG) lasery s neodymem jako aktivním prvkem. Výkonnější než CO2 lasery a schopné řezat silnější a tvrdší kovy.
- Vláknové lasery: Novější typ pevnolátkového laseru s vynikající kvalitou paprsku. Velmi účinný pro přesné řezání kovů.
CNC řezací stroje s laserovým paprskem směrují laserový paprsek podle naprogramovaných drah nástroje pomocí portálů xy a CNC řízení. Běžné velikosti obrobků sahají od stolních strojů až po velkoformátové stroje.
Laser poskytuje čistý řez s vysokou přesností a minimální tepelně ovlivněnou zónou. Umožňuje složité řezání široké škály materiálů. Řezání laserem se široce používá ve výrobě, prototypování a automobilovém/leteckém průmyslu.
7. Plazmový řezací CNC stroj
Plazmový řezací CNC stroj využívá plazmový hořák k řezání elektricky vodivých materiálů. Funguje na principu průchodu plynu s vysokou rychlostí, jako je kyslík nebo vzduch, tryskou a vytvoření elektrického oblouku pod hořákem, který ionizuje plyn do vodivého proudu plazmy.
Plazmový proud poté přenáší teplo a elektřinu na materiál obrobku, kterým se prořezává tavením a odpařováním. Mezi běžné materiály řezané na plazmových řezacích strojích patří ocel, nerezová ocel, hliník, mosaz a měď.
Na CNC plazmovém řezacím stroji je plazmový hořák řízen CNC systémem podle naprogramovaných drah nástroje. To umožňuje přesné počítačem řízené řezání složitých 2D a 3D tvarů z kovu.
Mezi klíčové vlastnosti plazmových řezacích CNC strojů patří schopnost řezat silné plechové materiály, dobrá kvalita řezu s minimálními tepelně ovlivněnými zónami a vysoké řezné rychlosti. Jsou vhodné pro výrobu, údržbu a opravy.
CNC systém umožňuje automatizované, opakovatelné řezy a bezobslužný provoz. Plazmové řezání se široce používá v odvětvích, jako je automobilový průmysl, výroba, stavba lodí a stavebnictví, k řezání, zkosení a drážkování kovových dílů a komponentů.
8. Elektroerozivní CNC stroj
Elektroerozivní CNC stroj, známý také jako EDM (elektroerozivní obrábění) nebo jiskrová eroze CNC, využívá termoelektrický proces elektrických jisker k řezání elektricky vodivých materiálů.
Funguje na principu elektrických jisker vznikajících napěťovým rozdílem mezi dvěma elektrodami – nástrojovou elektrodou a materiálem obrobku – k opotřebení nepatrného množství materiálu jeho tavením a odpařováním. K odstraňování nečistot se používá deionizovaná voda.
Na EDM CNC obráběcím stroji je nástrojová elektroda připojena k CNC systému a přesně polohována a řízena podle naprogramovaných drah nástroje. To umožňuje obrábět složité 3D tvary z tvrdých kovů a slitin, které se tradičními metodami obtížně řezají.
Mezi klíčové výhody EDM CNC strojů patří schopnost obrábět velmi tvrdé materiály, vyrábět díly s velmi vysokou přesností a povrchovou úpravou a řezat složité vnitřní dutiny a profily.
Mezi běžné aplikace patří formy, matrice, letecké a kosmické komponenty a chirurgické implantáty, protože proces je bezkontaktní a generuje minimální mechanické síly na obrobek. EDM CNC stroje jsou vhodné pro malosériovou výrobu složitých dílů.
9. Zde jsou klíčové body o CNC brusném stroji:
- - Bruska CNC používá rotující brusný kotouč k řezání a tvarování kovových dílů mechanickým procesem obrušování.
- - Brusný kotouč, obvykle vyrobený z diamantů nebo CBN (kubického nitridu boru), při kontaktu s obrobkem odstraňuje malé kovové třísky. Pro dosažení přesných tolerancí je nutná přesná kontrola.
- - Na CNC brusce jsou brusný kotouč a obrobek přesně polohovány a pohybovány CNC systémem podle naprogramovaného kódu. To umožňuje automatické broušení složitých 3D profilů.
- - Mezi běžné brousicí operace patří válcové broušení (vnější nebo vnitřní plochy), rovinné broušení (rovné plochy), bezhrotové broušení a profilové broušení.
- - Díly vyrobené na CNC brousicích strojích vyžadují velmi vysokou přesnost a povrchovou úpravu. Často se jedná o přesné mechanické součástky, jako jsou vačkové hřídele, kuličková ložiska, ozubená kola.
- - Mezi odvětví, která využívají CNC broušení, patří automobilový průmysl, letecký průmysl, lékařství a všeobecná výroba, kde jsou přesné tolerance kritické.
- - Mezi výhody oproti konvenčnímu broušení patří opakovatelná přesnost, víceosé řízení a možnost brousit složité kontury a profily bez dozoru.
Stručně řečeno, bruska CNC přesně tvaruje kovové díly pomocí automatizovaného obrábění brusných kotoučů řízeného počítačovým numerickým řídicím systémem.
10. Zde jsou klíčové body o CNC stroji s automatickou výměnou nástrojů:
- - Má zásobník/karusel nástrojů, který pojme více nástrojů, jako jsou vrtačky, frézky, frézky atd., hned vedle pracovního prostoru stroje.
- - Automatický měnič nástrojů umožňuje rychlou a automatickou výměnu nástrojů dle potřeby během CNC obráběcího procesu bez ručního zásahu.
- - To výrazně zvyšuje produktivitu minimalizací doby mimo řezání ve srovnání s ruční výměnou nástrojů. Složité díly vyžadující více nástrojů lze obrábět bez zastavení procesu.
- - Nástroje jsou roboticky odebírány/vyměňovány ze zásobníku a upevňovány na vřeteno pomocí automatického ramene pro výměnu nástrojů pod CNC řízením.
- - Zvyšuje nosnost stroje nad rámec jednoho nástroje, což umožňuje obrábění složitějších součástí bez nutnosti ručního přebíjení nástrojů.
- - Poškozené nebo opotřebované nástroje lze vyměnit za chodu, aniž by došlo k zastavení celé výroby. To zvyšuje spolehlivost a provozuschopnost.
- - Automatická kalibrace nástroje může být také možná pro zajištění geometrické přesnosti po každé změně.
- - Posouvá CNC obrábění směrem k efektivnější bezobslužné výrobě s minimálním lidským zásahem.
Stručně řečeno, automatická výměna nástrojů zlepšuje flexibilitu a produktivitu CNC strojů.
Čas zveřejnění: 8. prosince 2023
