Τι είναι μια εργαλειομηχανή CNC;
Μια εργαλειομηχανή CNC είναι μια εργαλειομηχανή που μπορεί να ελεγχθεί από ένα πρόγραμμα υπολογιστή. Μπορεί να ολοκληρώσει αυτόματα διάφορες σύνθετες εργασίες επεξεργασίας σύμφωνα με προκαθορισμένα προγράμματα επεξεργασίας. Το CNC είναι η συντομογραφία του "Computer Numerical Control", που σημαίνει αριθμητικός έλεγχος υπολογιστή.
Η κατεργασία CNC είναι μια αφαιρετική διαδικασία κατασκευής που χρησιμοποιεί εργαλειομηχανές ελεγχόμενες από υπολογιστή για την αφαίρεση υλικού από τεμάχιο εργασίας και την παραγωγή εξαρτημάτων. Κανονικά, οι εργαλειομηχανές CNC σχεδιάζουν αυτόματα τη διαδρομή επεξεργασίας με βάση το τρισδιάστατο μοντέλο CAD και ελέγχουν το εργαλείο για να κόβει κατά μήκος της διαδρομής για να επιτευχθεί το σχήμα του εξαρτήματος.
Αυτό το άρθρο θα σας παρουσιάσει τους διαφορετικούς τύπους εργαλειομηχανών CNC και τον τρόπο λειτουργίας τους.
1. Μηχανή CNC δρομολογητή
Μια μηχανή δρομολόγησης CNC είναι σαν μια φρέζα CNC, αλλά χρησιμοποιείται γενικά για την κατεργασία μαλακότερων υλικών και συνήθως είναι λιγότερο ακριβής από τις φρέζες CNC. Οι φρέζες CNC είναι γνωστές για την ικανότητά τους να χρησιμοποιούν αριθμητικό έλεγχο υπολογιστή για τη δρομολόγηση διαδρομών ατράκτου και εργαλειομηχανών για το σχεδιασμό και τη διαμόρφωση υλικών όπως ξύλο, χάλυβας, αφρός, σύνθετα υλικά, αλουμίνιο και πλαστικό.
Οι δρομολογητές CNC συνήθως αποτελούνται από βηματικούς κινητήρες, βηματικούς οδηγούς, μηχανική βάση, άξονα, ελεγκτές και τροφοδοτικό. Οι δρομολογητές CNC συμβάλλουν στη μείωση των αποβλήτων, στην αύξηση της παραγωγικότητας και της ακρίβειας και στην ταχύτερη παραγωγή προϊόντων.
2. Μηχανή CNC γεώτρησης
Μια μηχανή CNC διάτρησης χρησιμοποιείται για διαδικασίες κατεργασίας που απαιτούν την παραγωγή κυλινδρικών οπών σε ένα τεμάχιο εργασίας μέσω διάτρησης. Χρησιμοποιεί περιστρεφόμενα τρυπάνια των οποίων ο σχεδιασμός επιτρέπει στο απόβλητο μέταλλο, γνωστό ως τσιπς, να πέφτει μακριά από το τεμάχιο εργασίας κατά τη διάρκεια της δημιουργίας οπών.
Υπάρχουν διάφοροι συνηθισμένοι τύποι τρυπανιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με μια μηχανή CNC διάτρησης, ο καθένας κατάλληλος για διαφορετικές εφαρμογές. Οι τύποι περιλαμβάνουν τρυπάνια με κηλίδες για την έναρξη οπών, τρυπάνια με ράμφη για διάτρηση βαθιών οπών, τρυπάνια με κοχλία για ακριβείς οπές και τρυπάνια με τσοκ για το φινίρισμα οπών στο επιθυμητό μέγεθος.
Όπως και άλλες μηχανές CNC, μια μηχανή CNC διάτρησης χρησιμοποιεί αριθμητικό έλεγχο υπολογιστή για να αυτοματοποιήσει τη διαδικασία διάτρησης. Κατευθύνει τις θέσεις των τρυπανιών και τα μοτίβα κίνησης σύμφωνα με τις προγραμματισμένες διαδρομές του εργαλείου. Αυτό επιτρέπει την ακριβή διάτρηση πολλαπλών οπών σε ένα τεμάχιο εργασίας με ακρίβεια και επαναληψιμότητα. Οι μηχανές CNC διάτρησης είναι χρήσιμες όταν μεγάλοι όγκοι εξαρτημάτων χρειάζονται πανομοιότυπα μοτίβα ή μεγέθη οπών που παράγονται μέσω αυτοματοποιημένων διαδικασιών διάτρησης.
3. Μηχανή CNC τόρνου
Μια μηχανή τόρνου CNC χρησιμοποιείται για διαδικασίες κατεργασίας που περιλαμβάνουν τόρνευση ή διαμόρφωση περιστρεφόμενων τεμαχίων εργασίας. Χρησιμοποιεί εργαλεία κοπής μονής αιχμής των οποίων ο σχεδιασμός ποικίλλει ανάλογα με την συγκεκριμένη εφαρμογή τόρνευσης, όπως χοντροκομμένη κατεργασία, φινίρισμα, επένδυση, σπειροτόμηση, διαμόρφωση, υποκοπή, διαχωρισμό και αυλάκωση.
Η μηχανή τόρνου CNC αυτοματοποιεί τη διαδικασία τόρνευσης μέσω αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή. Κατευθύνει τις θέσεις και τις κινήσεις των εργαλείων κοπής σύμφωνα με προγραμματισμένες διαδρομές εργαλείων. Αυτό επιτρέπει την παραγωγή σύνθετων σχημάτων και γεωμετριών από κυλινδρικά τεμάχια εργασίας με ακρίβεια και επαναληψιμότητα.
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι τόρνων CNC που είναι κατάλληλοι για διάφορες εφαρμογές. Οι συνηθισμένοι τύποι περιλαμβάνουν τόρνους πυργίσκου κατάλληλους για μαζική παραγωγή με αυτόματες αλλαγές εργαλείων, τόρνους κινητήρα για γενική τόρνευση και τόρνους ειδικής χρήσης σχεδιασμένους για συγκεκριμένες γεωμετρίες ή υλικά.
Η διαδικασία τόρνευσης CNC βελτιώνει την παραγωγικότητα σε σχέση με τους χειροκίνητους τόρνους, επιτρέποντας την μη επανδρωμένη λειτουργία και την παραγωγή πολλαπλών εξαρτημάτων σύμφωνα με ακριβείς προδιαγραφές. Οι μηχανές τόρνου CNC είναι ιδιαίτερα χρήσιμες στις αυτοκινητοβιομηχανίες, την αεροδιαστημική και τις βιομηχανίες ακριβείας, όπου ένας μεγάλος αριθμός τορνευμένων εξαρτημάτων πρέπει να κατεργάζεται με ακρίβεια και αποτελεσματικότητα.
4. Μηχανή CNC 5 αξόνων
Μια μηχανή CNC 5 αξόνων ενισχύει τις δυνατότητες των παραδοσιακών φρεζαρισμάτων 3 αξόνων προσθέτοντας δύο επιπλέον άξονες περιστροφής, επιτρέποντας την κατεργασία σύνθετων γεωμετριών με μία μόνο σύσφιξη.
Εκτός από τους τρεις γραμμικούς άξονες (X, Y, Z) για την τοποθέτηση του εργαλείου κοπής, μια μηχανή CNC 5 αξόνων ενσωματώνει είτε δύο επιπλέον άξονες περιστροφής στον άξονα κοπής είτε ένα τραπέζι με κλίση/περιστροφή. Αυτό παρέχει δύο ακόμη βαθμούς ελευθερίας για την τοποθέτηση του τεμαχίου εργασίας.
Με την κλίση και την περιστροφή του εξαρτήματος συγκράτησης εργασίας (τραπέζι κοπής), η μηχανή 5 αξόνων επιτρέπει στο εργαλείο κοπής να έχει πρόσβαση και να επεξεργάζεται πέντε όψεις ενός πρισματικού τεμαχίου υπό γωνίες 90 μοιρών χωρίς να χρειάζεται να επαναφέρετε το τεμάχιο εργασίας μεταξύ των λειτουργιών.
Οι δύο επιπλέον περιστροφικοί άξονες (συνήθως ονομάζονται άξονας Α και άξονας C) βελτιώνουν σημαντικά την απόδοση της κατεργασίας, εξαλείφοντας την ανάγκη για πολλαπλές συσφίξεις και ρυθμίσεις. Περίπλοκες γεωμετρίες, όπως οι σμιλεμένες φόρμες, μπορούν να υποστούν πλήρη κατεργασία με μία μόνο σύσφιξη σε μια μηχανή CNC 5 αξόνων.
Βρίσκει ευρείες εφαρμογές στην αεροδιαστημική, στις βιομηχανίες καλουπιών/μήτρων και στην ιατρική, όπου τα σύνθετα εξαρτήματα είναι συνηθισμένα. Η κατεργασία CNC 5 αξόνων χρησιμοποιείται επίσης συχνά για γλυπτική λόγω της ικανότητάς της να κατεργάζεται επιφάνειες ελεύθερης διαμόρφωσης.
5. Μηχανή άλεσης CNC
Μια μηχανή CNC φρεζαρίσματος χρησιμοποιεί περιστρεφόμενα εργαλεία κοπής πολλαπλών σημείων για την ακριβή διαμόρφωση και κατεργασία τεμαχίων εργασίας. Τα συνηθισμένα εργαλεία φρεζαρίσματος περιλαμβάνουν φρέζες με άκρα, ελικοειδείς φρέζες και φρέζες με λοξοτομή, οι οποίοι μπορούν να προσανατολιστούν είτε οριζόντια είτε κάθετα, ανάλογα με την συγκεκριμένη εφαρμογή φρεζαρίσματος.
Η μηχανή φρεζαρίσματος CNC αυτοματοποιεί τη διαδικασία φρεζαρίσματος μέσω αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή. Κατευθύνει τη θέση του εργαλείου κοπής και την πορεία κίνησης σύμφωνα με τις προγραμματισμένες διαδρομές εργαλείων. Αυτό επιτρέπει την παραγωγή σύνθετων προφίλ και γεωμετριών από πρώτες ύλες ή χυτά με ακρίβεια και επαναληψιμότητα.
Οι μηχανές φρεζαρίσματος CNC, που αναφέρονται επίσης ως μηχανές φρεζαρίσματος ή φρέζες, διατίθενται τόσο σε οριζόντιο όσο και σε κάθετο προσανατολισμό. Οι βασικές φρέζες CNC παρέχουν τρεις γραμμικούς άξονες κίνησης (X, Y, Z), ενώ τα πιο προηγμένα μοντέλα ενσωματώνουν επιπλέον περιστροφικούς άξονες για αυξημένη προσβασιμότητα.
Οι συνηθισμένοι τύποι φρεζών CNC περιλαμβάνουν χειροκίνητους φρέζες για μικρά εξαρτήματα, απλούς ή κάθετους φρέζες για γενική κατεργασία, καθολικούς φρέζες κατάλληλους για μια ποικιλία εργασιών και καθολικούς φρέζες που προσφέρουν μέγιστη ευελιξία μέσω τεσσάρων ή πέντε αξόνων.
Η διαδικασία φρεζαρίσματος CNC βελτιώνει την παραγωγικότητα σε σχέση με τις χειροκίνητες φρέζες. Επιτρέπει την μη επανδρωμένη και μαζική παραγωγή φρεζαρισμένων εξαρτημάτων με περιορισμένες ανοχές. Οι φρεζαριστικές μηχανές CNC χρησιμοποιούνται ευρέως στις μεταποιητικές βιομηχανίες για την κατεργασία εξαρτημάτων από μέταλλα, πλαστικά, ξύλο, σύνθετα υλικά και άλλα.
6. Μηχανή CNC κοπής με λέιζερ
Μια μηχανή CNC κοπής με λέιζερ χρησιμοποιεί ένα λέιζερ υψηλής ισχύος για την κοπή υλικών με τήξη, καύση ή εξάτμισή τους. Επιτρέπει την ακριβή κοπή περίπλοκων σχεδίων και προφίλ.
Οι κύριοι τύποι βιομηχανικών λέιζερ που χρησιμοποιούνται σε μηχανές κοπής λέιζερ περιλαμβάνουν:
- Λέιζερ CO2: Ένα από τα πιο συνηθισμένα λέιζερ αερίου που χρησιμοποιεί μείγμα διοξειδίου του άνθρακα. Κατάλληλο για κοπή μη μετάλλων όπως ξύλο, πλαστικά, υφάσματα. Μπορεί επίσης να κόψει ορισμένους μαλακούς χάλυβες.
- Λέιζερ στερεάς κατάστασης: Συνήθως λέιζερ Yttrium Aluminum Garnet (YAG) που χρησιμοποιούν νεοδύμιο ως ενεργό στοιχείο. Πιο ισχυρά από τα λέιζερ CO2 και ικανά να κόβουν παχύτερα και σκληρότερα μέταλλα.
- Λέιζερ οπτικών ινών: Ένας νεότερος τύπος λέιζερ στερεάς κατάστασης με ανώτερη ποιότητα δέσμης. Πολύ αποτελεσματικό για εφαρμογές ακριβείας κοπής μετάλλων.
Οι μηχανές CNC κοπής με λέιζερ κατευθύνουν τη δέσμη λέιζερ σύμφωνα με προγραμματισμένες διαδρομές εργαλείων χρησιμοποιώντας xy gantries και έλεγχο CNC. Τα συνηθισμένα μεγέθη εργασίας κυμαίνονται από επιτραπέζιες έως μηχανές μεγάλου μεγέθους.
Το λέιζερ παρέχει καθαρή κοπή με υψηλή ακρίβεια και ελάχιστη θερμικά επηρεαζόμενη ζώνη. Επιτρέπει την περίπλοκη κοπή σε ένα ευρύ φάσμα υλικών. Η κοπή με λέιζερ χρησιμοποιείται ευρέως στη μεταποίηση, την κατασκευή πρωτοτύπων και την αυτοκινητοβιομηχανία/αεροδιαστημική βιομηχανία.
7. Μηχανή CNC κοπής πλάσματος
Μια μηχανή CNC κοπής πλάσματος χρησιμοποιεί έναν πυρσό πλάσματος για την κοπή ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών. Λειτουργεί περνώντας ένα αέριο υψηλής ταχύτητας, όπως οξυγόνο ή αέρα, μέσα από ένα ακροφύσιο και σχηματίζοντας ένα ηλεκτρικό τόξο κάτω από τον πυρσό που ιονίζει το αέριο σε ένα αγώγιμο ρεύμα πλάσματος.
Στη συνέχεια, το ρεύμα πλάσματος μεταφέρει τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό στο υλικό του τεμαχίου εργασίας, κόβοντάς το με τήξη και εξάτμιση. Τα συνηθισμένα υλικά που κόβονται σε μηχανές κοπής πλάσματος περιλαμβάνουν χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα, αλουμίνιο, ορείχαλκο και χαλκό.
Σε μια μηχανή κοπής πλάσματος CNC, ο πυρσός πλάσματος ελέγχεται από το σύστημα CNC σύμφωνα με προγραμματισμένες διαδρομές εργαλείων. Αυτό επιτρέπει την ακριβή κοπή από υπολογιστή σε σύνθετα δισδιάστατα και τρισδιάστατα σχήματα από μέταλλο.
Βασικά χαρακτηριστικά των μηχανών CNC κοπής με πλάσμα περιλαμβάνουν την ικανότητα κοπής υλικών με παχιά πλάκα, καλή ποιότητα κοπής με ελάχιστες ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα και υψηλές ταχύτητες κοπής. Είναι ιδανικές για εφαρμογές κατασκευής, συντήρησης και επισκευής.
Το σύστημα CNC παρέχει αυτοματοποιημένες, επαναλαμβανόμενες κοπές και επιτρέπει την μη επανδρωμένη λειτουργία. Η κοπή με πλάσμα χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η μεταποίηση, η ναυπηγική και οι κατασκευές για την κοπή, την λοξοτομή και τη χάραξη μεταλλικών εξαρτημάτων και εξαρτημάτων.
8. Μηχανή CNC ηλεκτρικής εκκένωσης
Μια μηχανή CNC ηλεκτρικής εκκένωσης, επίσης γνωστή ως EDM (ηλεκτρική εκκένωση) ή μηχανή CNC διάβρωσης με σπινθήρα, χρησιμοποιεί τη θερμοηλεκτρική διαδικασία των ηλεκτρικών σπινθήρων για την κοπή ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών.
Λειτουργεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρικούς σπινθήρες που παράγονται μέσω διαφοράς τάσης μεταξύ δύο ηλεκτροδίων - ενός ηλεκτροδίου εργαλείου και του υλικού του τεμαχίου εργασίας - για να φθείρει μικροσκοπικές ποσότητες υλικού μέσω τήξης και εξάτμισης. Απιονισμένο νερό χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των υπολειμμάτων.
Σε μια μηχανή EDM CNC, το ηλεκτρόδιο του εργαλείου συνδέεται με το σύστημα CNC και τοποθετείται με ακρίβεια και ελέγχεται σύμφωνα με προγραμματισμένες διαδρομές εργαλείων. Αυτό επιτρέπει την κατεργασία σύνθετων τρισδιάστατων σχημάτων από σκληρά μέταλλα και κράματα που είναι δύσκολο να κοπούν με τις παραδοσιακές μεθόδους.
Μερικά βασικά πλεονεκτήματα των μηχανών EDM CNC περιλαμβάνουν την ικανότητα κατεργασίας πολύ σκληρών υλικών, την παραγωγή εξαρτημάτων με πολύ υψηλή ακρίβεια και φινιρίσματα επιφάνειας, καθώς και την κοπή σύνθετων εσωτερικών κοιλοτήτων και προφίλ.
Συνήθεις εφαρμογές περιλαμβάνουν καλούπια, μήτρες, εξαρτήματα αεροδιαστημικής και χειρουργικά εμφυτεύματα, λόγω της μη επαφής της διαδικασίας και της παραγωγής ελάχιστων μηχανικών δυνάμεων στο τεμάχιο εργασίας. Οι μηχανές EDM CNC είναι κατάλληλες για παραγωγή μικρού όγκου σύνθετων εξαρτημάτων.
9. Εδώ είναι τα βασικά σημεία σχετικά με μια μηχανή λείανσης CNC:
- - Μια μηχανή λείανσης CNC χρησιμοποιεί έναν περιστρεφόμενο λειαντικό τροχό για να κόβει και να διαμορφώνει μεταλλικά μέρη μέσω της μηχανικής διαδικασίας της τριβής.
- - Ο λειαντικός τροχός λείανσης, συνήθως κατασκευασμένος από διαμάντια ή CBN (κυβικό νιτρίδιο του βορίου), αφαιρεί μικρά θραύσματα μετάλλου όταν έρχεται σε επαφή με το τεμάχιο εργασίας. Απαιτείται ακριβής έλεγχος για την επίτευξη αυστηρών ανοχών.
- - Σε μια μηχανή λείανσης CNC, ο τροχός λείανσης και το τεμάχιο εργασίας τοποθετούνται και κινούνται με ακρίβεια από το σύστημα CNC σύμφωνα με έναν προγραμματισμένο κώδικα. Αυτό επιτρέπει την αυτόματη λείανση σύνθετων τρισδιάστατων προφίλ.
- - Οι συνήθεις εργασίες λείανσης περιλαμβάνουν κυλινδρική λείανση (εξωτερικές ή εσωτερικές επιφάνειες), λείανση επιφάνειας (επίπεδες επιφάνειες), λείανση χωρίς κέντρο και λείανση προφίλ.
- - Τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται με μηχανές λείανσης CNC απαιτούν πολύ υψηλή ακρίβεια και φινίρισμα επιφάνειας. Συχνά είναι μηχανικά εξαρτήματα ακριβείας όπως εκκεντροφόροι άξονες, ρουλεμάν, γρανάζια.
- - Οι βιομηχανίες που χρησιμοποιούν λείανση CNC περιλαμβάνουν την αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική, την ιατρική και τη γενική κατασκευή, όπου οι αυστηρές ανοχές είναι κρίσιμες.
- - Τα πλεονεκτήματα έναντι της συμβατικής λείανσης περιλαμβάνουν επαναλήψιμη ακρίβεια, έλεγχο πολλαπλών αξόνων και δυνατότητα λείανσης σύνθετων περιγραμμάτων και προφίλ χωρίς επίβλεψη.
Συνοπτικά, μια μηχανή λείανσης CNC διαμορφώνει με ακρίβεια μεταλλικά μέρη μέσω αυτοματοποιημένης κατεργασίας με τροχούς λείανσης που ελέγχεται από ένα σύστημα αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή.
10. Ακολουθούν τα βασικά σημεία σχετικά με μια μηχανή CNC με αυτόματες αλλαγές εργαλείων:
- - Διαθέτει γεμιστήρα/καρουζέλ εργαλείων που χωράει πολλά εργαλεία όπως τρυπάνια, φρέζες, φρέζες κ.λπ. δίπλα στον χώρο εργασίας του μηχανήματος.
- - Ο αυτόματος εναλλάκτης εργαλείων επιτρέπει την γρήγορη και αυτόματη αντικατάσταση εργαλείων όπως απαιτείται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατεργασίας CNC χωρίς χειροκίνητη παρέμβαση.
- - Αυτό βελτιώνει σημαντικά την παραγωγικότητα ελαχιστοποιώντας τον χρόνο που δεν απαιτείται για την κοπή σε σύγκριση με τις χειροκίνητες αλλαγές εργαλείων. Πολύπλοκα εξαρτήματα που απαιτούν πολλαπλά εργαλεία μπορούν να υποστούν μηχανική κατεργασία χωρίς να διακοπεί η διαδικασία.
- - Τα εργαλεία παραλαμβάνονται/ανταλλάσσονται ρομποτικά από τον γεμιστήρα και τοποθετούνται στον άξονα χρησιμοποιώντας έναν αυτόματο βραχίονα αλλαγής εργαλείων υπό έλεγχο CNC.
- - Αυξάνει την ικανότητα μεταφοράς εργαλείων του μηχανήματος πέρα από ένα μόνο εργαλείο, επιτρέποντας την κατεργασία πιο σύνθετων εξαρτημάτων χωρίς χειροκίνητη επαναφόρτωση εργαλείων.
- - Τα σπασμένα ή φθαρμένα εργαλεία μπορούν να αντικατασταθούν άμεσα χωρίς να διακοπεί ολόκληρη η παραγωγή. Αυτό βελτιώνει την αξιοπιστία και τον χρόνο λειτουργίας.
- - Η αυτόματη βαθμονόμηση του εργαλείου μπορεί επίσης να είναι δυνατή για να διασφαλιστεί η γεωμετρική ακρίβεια μετά από κάθε αλλαγή.
- - Μετακινεί την κατεργασία CNC προς πιο αποτελεσματική παραγωγή χωρίς φωτισμό/μη επανδρωμένη παραγωγή με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση.
Συνοψίζοντας, λοιπόν, η αυτόματη αλλαγή εργαλείων βελτιώνει την ευελιξία και την παραγωγικότητα των μηχανών CNC.
Ώρα δημοσίευσης: 08-12-2023
