מהו כלי עבודה CNC?
מכונת CNC היא מכונה שניתן לשלוט בה על ידי תוכנת מחשב. היא יכולה להשלים באופן אוטומטי משימות עיבוד מורכבות שונות בהתאם לתוכניות עיבוד מוגדרות מראש. CNC הוא קיצור של "Computer Numerical Control", שהיא בקרה מספרית ממוחשבת.
עיבוד שבבי CNC הוא תהליך ייצור חיסורי המשתמש בכלי מכונה מבוקרי מחשב כדי להסיר חומר מחומר העבודה כדי לייצר חלקים. בדרך כלל, כלי מכונה CNC מתכננים אוטומטית את נתיב העיבוד בהתבסס על מודל CAD תלת-ממדי ושולטים בכלי לחתוך לאורך הנתיב כדי להשיג את צורת החלק.
מאמר זה יציג את הסוגים השונים של מכונות CNC וכיצד הן פועלות.
1. מכונת CNC נתב
מכונת נתב CNC דומה לכרסום CNC אך משמשת בדרך כלל לעיבוד חומרים רכים יותר ובדרך כלל פחות מדויקת מכרסומי CNC. נתבי CNC ידועים ביכולתם להשתמש בבקרה מספרית ממוחשבת כדי לנתב נתיבי ציר וכלי מכונה כדי לעצב ולעצב חומרים כמו עץ, פלדה, קצף, חומרים מרוכבים, אלומיניום ופלסטיק.
נתבי CNC מורכבים בדרך כלל ממנועי צעד, מנהלי התקנים של מנועי צעד, בסיס מכני, ציר, בקרים וספק כוח. נתבי CNC מסייעים להפחית פסולת, להגביר את הפרודוקטיביות והדיוק, ולייצר מוצרים מהר יותר.
2. מכונת קידוח CNC
מכונת קידוח CNC משמשת לתהליכי עיבוד שבבי הדורשים יצירת חורים גליליים בחומר עבודה באמצעות קידוח. היא משתמשת במקדחים מסתובבים שתכנונם מאפשר לפסולת המתכת, המכונה שבבים, ליפול מחומר העבודה במהלך יצירת החורים.
ישנם מספר סוגים נפוצים של מקדחים שניתן להשתמש בהם עם מכונת קידוח CNC, כל אחד מתאים ליישומים שונים. הסוגים כוללים מקדחי נקודתיים להתחלת חורים, מקדחי פקק לקידוח חורים עמוקים, מקדחי מכונת בורג לחורים מדויקים, ומקדחי צ'אק לקידוח חורים בגודל הרצוי.
כמו מכונות CNC אחרות, מכונת קידוח CNC משתמשת בבקרה מספרית ממוחשבת כדי להפוך את תהליך הקידוח לאוטומטי. היא מכוונת את מיקומי המקדחים ודפוסי התנועה בהתאם למסלולי הכלי המתוכנתים. זה מאפשר קידוח מדויק של חורים מרובים בחומר עבודה בדיוק רב וחזרתיות. מכונות קידוח CNC שימושיות כאשר כמויות גדולות של חלקים זקוקות לדפוסי חורים או גדלים זהים המיוצרים באמצעות תהליכי קידוח אוטומטיים.
3. מכונת מחרטה CNC
מכונת מחרטה CNC משמשת לתהליכי עיבוד שבבי הכוללים חריטה או עיצוב של חומרי עבודה מסתובבים. היא משתמשת בכלי חיתוך חד-נקודתיים שעיצובם משתנה בהתאם ליישום החריטה הספציפי, כגון חריטה גסה, גימור, חיתוך ציפוי, חריטה הברגה, עיצוב, חיתוך תחתון, פרידה וחריצים.
מכונת מחרטת CNC הופכת את תהליך החריטה לאוטומטי באמצעות בקרה מספרית ממוחשבת. היא מכוונת את מיקומי כלי החיתוך ותנועותיהם בהתאם למסלולי הכלים המתוכנתים. זה מאפשר לייצר צורות וגיאומטריות מורכבות מחומרים גליליים בדיוק ובחזרה.
ישנם סוגים שונים של מחרטות CNC המתאימות ליישומים שונים. סוגים נפוצים כוללים מחרטות צריח המתאימות לייצור המוני עם החלפת כלים אוטומטית, מחרטות מנוע לחריטה למטרות כלליות, ומחרטות ייעודיות המיועדות לגיאומטריות או חומרים ספציפיים.
תהליך החריטה ב-CNC משפר את הפרודוקטיביות בהשוואה למחרטות ידניות בכך שהוא מאפשר הפעלה ללא טייס וייצור של חלקים מרובים לפי מפרטים מדויקים. מכונות מחרטה ב-CNC שימושיות במיוחד בתעשיות הרכב, התעופה והחלל וייצור מדויק, בהן יש לעבד מספר רב של רכיבים מחוררים בצורה מדויקת ויעילה.
4. מכונת CNC בעלת 5 צירים
מכונת CNC בעלת 5 צירים משפרת את היכולות של מכונות כרסום מסורתיות בעלות 3 צירים על ידי הוספת שני צירים סיבוביים נוספים, המאפשרים עיבוד שבבי של גיאומטריות מורכבות בהידוק אחד.
בנוסף לשלושת הצירים הליניאריים (X, Y, Z) למיקום כלי החיתוך, מכונת CNC בעלת 5 צירים משלבת שני צירים סיבוביים נוספים בציר החיתוך או שולחן הטיה/סיבוב. זה מספק שתי דרגות חופש נוספות למיקום חומר העבודה.
על ידי הטיה וסיבוב של מתקן אחיזת העבודה (שולחן טרוניון), המכונה בעלת 5 הצירים מאפשרת לכלי החיתוך לגשת ולעבד חמישה פאות של חומר עבודה פריזמטי בזוויות של 90 מעלות מבלי שיהיה צורך לאפס את חומר העבודה בין פעולות.
שני הצירים הסיבוביים הנוספים (הנקראים בדרך כלל ציר A וציר C) משפרים משמעותית את יעילות העיבוד השבבי על ידי ביטול הצורך בהידוק והקמה מרובים. גיאומטריות מורכבות כמו צורות מפוסלות ניתנות לעיבוד מלא בהידוק יחיד במכונת CNC בעלת 5 צירים.
הוא מוצא יישומים נרחבים בתעשיות התעופה והחלל, התבנית והרפואה, בהן חלקים מורכבים נפוצים. עיבוד שבבי CNC בעל 5 צירים משמש לעתים קרובות גם לפיסול בשל יכולתו לעבד משטחים בעלי צורה חופשית.
5. מכונת כרסום CNC
מכונת כרסום CNC משתמשת בכלי חיתוך מרובי נקודות מסתובבים כדי לעצב ולעבד בצורה מדויקת חלקים. כלי כרסום נפוצים כוללים כרסומי קצה, כרסומי סליל וכרסומי שפיעה, אשר ניתנים לכוונון אופקי או אנכי בהתאם ליישום הכרסום הספציפי.
מכונת הכרסום CNC הופכת את תהליך הכרסום לאוטומטי באמצעות בקרה מספרית ממוחשבת. היא מכוונת את מיקום כלי החיתוך ואת נתיב התנועה בהתאם לנתיבים מתוכנתים של כלים. זה מאפשר לייצר פרופילים וגיאומטריות מורכבות מחומרי גלם או יציקות בדיוק ובחזרה.
מכונות כרסום CNC, המכונות גם מכונות כרסום או טחנות, זמינות הן בכיוון אופקי והן בכיוון אנכי. טחנות CNC בסיסיות מספקות שלושה צירי תנועה ליניאריים (X, Y, Z), בעוד שדגמים מתקדמים יותר משלבים צירים סיבוביים נוספים לשיפור הנגישות.
סוגים נפוצים של מכונות כרסום CNC כוללים כרסומים ידניים לחלקים קטנים, כרסומים רגילים או אנכיים לעיבוד שבבי כללי, כרסומים אוניברסליים המתאימים למגוון פעולות, וכרסומים רב-גוניים המציעים גמישות מקסימלית באמצעות ארבעה או חמישה צירים.
תהליך כרסום CNC משפר את הפרודוקטיביות בהשוואה לכרסום ידני. הוא מאפשר ייצור בלתי מאויש וייצור המוני של רכיבים כרסומים בסבולות צפופות. מכונות כרסום CNC נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות ייצור לעיבוד שבבי של חלקים ממתכות, פלסטיק, עץ, חומרים מרוכבים ועוד.
6. מכונת חיתוך לייזר CNC
מכונת חיתוך לייזר CNC משתמשת בלייזר בעל עוצמה גבוהה כדי לחתוך חומרים על ידי התכה, שריפה או אידוי שלהם. היא מאפשרת חיתוך מדויק של דוגמאות ופרופילים מורכבים.
הסוגים העיקריים של לייזר תעשייתי המשמש במכונות חיתוך לייזר כוללים:
- לייזרי CO2: אחד מלייזרי הגז הנפוצים ביותר המשתמש בתערובת גז פחמן דו-חמצני. מתאים לחיתוך חומרים שאינם מתכות כמו עץ, פלסטיק וטקסטיל. יכול גם לחתוך פלדות עדינות מסוימות.
לייזרים במצב מוצק: בדרך כלל לייזרים מסוג איטריום אלומיניום גארנט (YAG) המשתמשים בניאודימיום כאלמנט פעיל. חזקים יותר מלייזרי CO2 ומסוגלים לחתוך מתכות עבות וקשות יותר.
- לייזרי סיבים: סוג לייזר במצב מוצק חדש יותר עם איכות קרן מעולה. יעיל מאוד עבור יישומי חיתוך מתכת מדויקים.
מכונות חיתוך לייזר CNC מכוונות את קרן הלייזר בהתאם למסלולי כלים מתוכנתים באמצעות גנטרי XY ובקרת CNC. גדלי עבודה נפוצים נעים בין מכונות שולחניות למכונות בפורמט גדול.
הלייזר מספק חיתוך נקי בדיוק גבוה ואזור מושפע חום מינימלי. הוא מאפשר חיתוך מורכב של מגוון רחב של חומרים. חיתוך בלייזר נמצא בשימוש נרחב בייצור, בניית אבות טיפוס ובתעשיות הרכב/החלל.
7. מכונת חיתוך פלזמה CNC
מכונת חיתוך פלזמה CNC משתמשת במבער פלזמה לחיתוך חומרים מוליכים חשמלית. היא פועלת על ידי העברת גז במהירות גבוהה, כגון חמצן או אוויר, דרך זרבובית ויצירת קשת חשמלית מתחת למבער אשר מייננת את הגז לזרם פלזמה מוליך.
זרם הפלזמה מעביר את החום והחשמל לחומר העבודה, וחותך דרכו על ידי התכה ואידוי. חומרים נפוצים הנחתכים במכונות חיתוך פלזמה כוללים פלדה, נירוסטה, אלומיניום, פליז ונחושת.
במכונת חיתוך פלזמה CNC, מבער הפלזמה נשלט על ידי מערכת ה-CNC בהתאם למסלולי כלים מתוכנתים. זה מאפשר חיתוך מדויק מבוקר מחשב של צורות דו-ממדיות ותלת-ממדיות מורכבות ממתכת.
המאפיינים העיקריים של מכונות חיתוך פלזמה CNC כוללים את היכולת לחתוך חומרי לוח עבים, איכות חיתוך טובה עם אזורים מושפעי חום מינימליים ומהירויות חיתוך גבוהות. הן מתאימות היטב ליישומי ייצור, תחזוקה ותיקון.
מערכת ה-CNC מספקת חיתוכים אוטומטיים וחוזרים ומאפשרת פעולה ללא טייס. חיתוך בפלזמה נמצא בשימוש נרחב בתעשיות כגון רכב, ייצור, בניית ספינות ובנייה לחיתוך, שיוף וחריטה של חלקי ורכיבי מתכת.
8. מכונת CNC עם פריקה חשמלית
מכונת CNC לפריקה חשמלית, המכונה גם EDM (עיבוד שבבי פריקה חשמלית) או מכונת CNC לפריקה חשמלית, משתמשת בתהליך התרמואלקטרי של ניצוצות חשמליים כדי לחתוך חומרים מוליכים חשמלית.
זה עובד באמצעות ניצוצות חשמליים המופקים באמצעות הפרש מתח בין שתי אלקטרודות - אלקטרודת הכלי וחומר העבודה - כדי לשחוק כמויות זעירות של חומר באמצעות התכה ואידוי. מים מזוקקים משמשים לניקוי פסולת.
במכונת EDM CNC, אלקטרודת הכלי מחוברת למערכת ה-CNC וממוקמת ונשלטת במדויק בהתאם למסלולי כלים מתוכנתים. זה מאפשר לעבד צורות תלת-ממדיות מורכבות ממתכות קשות וסגסוגות שקשה לחתוך בשיטות מסורתיות.
כמה יתרונות מרכזיים של מכונות CNC EDM כוללים את היכולת לעבד חומרים קשים מאוד, לייצר חלקים בדיוק ובגימור פני שטח גבוהים מאוד, ולחתוך חללים פנימיים ופרופילים מורכבים.
יישומים נפוצים כוללים תבניות, שבלונות, רכיבי תעופה וחלל ושתלים כירורגיים הודות לתהליך ללא מגע ויצירת כוחות מכניים מינימליים על חומר העבודה. מכונות EDM CNC מתאימות היטב לייצור בנפח נמוך של חלקים מורכבים.
9. הנה הנקודות המרכזיות לגבי מכונת השחזה CNC:
- מכונת השחזה CNC משתמשת בגלגל שיוף מסתובב כדי לחתוך ולעצב חלקי מתכת באמצעות תהליך מכני של שחיקה.
- גלגל השחזה השוחק, העשוי בדרך כלל מיהלומים או CBN (בורון ניטריד מעוקב), מסיר שבבי מתכת קטנים כאשר הם באים במגע עם חומר העבודה. נדרשת שליטה מדויקת כדי להשיג סבולות צפופות.
- - במכונת השחזה CNC, גלגל ההשחזה וחומר העבודה ממוקמים ומוזזים במדויק על ידי מערכת ה-CNC בהתאם לקוד מתוכנת. זה מאפשר השחזה אוטומטית של פרופילים תלת-ממדיים מורכבים.
- - פעולות השחזה נפוצות כוללות השחזה גלילית (משטחים חיצוניים או פנימיים), השחזה משטחית (משטחים שטוחים), השחזה ללא מרכז והשחזה של פרופילים.
- חלקים המיוצרים במכונות CNC השחזה דורשים דיוק גבוה מאוד וגימור פני שטח גבוהים מאוד. לרוב מדובר ברכיבים מכניים מדויקים כמו גלי זיזים, מיסבים כדוריים, גלגלי שיניים.
- - תעשיות המשתמשות בשחיקה CNC כוללות רכב, תעופה וחלל, רפואה וייצור כללי שבהן סבולות צפופות הן קריטיות.
- - יתרונות על פני השחזה קונבנציונלית כוללים דיוק חוזר, שליטה מרובת צירים ויכולת לשחזת קווי מתאר ופרופילים מורכבים ללא השגחה.
לסיכום, מכונת השחזה CNC מעצבת במדויק חלקי מתכת באמצעות עיבוד שבבי אוטומטי של גלגלי שיוף הנשלט על ידי מערכת בקרה מספרית ממוחשבת.
10. הנה הנקודות המרכזיות לגבי מכונת CNC עם החלפת כלים אוטומטית:
- - יש לו מחסנית/קרוסלה של כלים המכילה כלים מרובים כגון מקדחות, כרסומים, נתבים וכו' בסמוך לסביבת העבודה של המכונה.
- - מחליף הכלים האוטומטי מאפשר החלפה מהירה ואוטומטית של כלים לפי הצורך במהלך תהליך עיבוד שבבי CNC ללא התערבות ידנית.
- - זה משפר משמעותית את הפרודוקטיביות על ידי מזעור זמן אי-חיתוך בהשוואה להחלפות כלים ידניות. ניתן לעבד חלקים מורכבים הדורשים מספר כלים מבלי לעצור את התהליך.
- - כלים נאספים/מוחלפים באופן רובוטי מהמחסנית ומורכבים על הציר באמצעות זרוע להחלפת כלים אוטומטית תחת בקרת CNC.
- - זה מגדיל את כושר נשיאת הכלים של המכונה מעבר לכלי בודד, ומאפשר עיבוד שבבי של חלקים מורכבים יותר מבלי לטעון כלים מחדש באופן ידני.
- - ניתן להחליף כלים שבורים או שחוקים תוך כדי תנועה מבלי לעצור את כל הייצור. זה משפר את האמינות ואת זמן הפעילות.
- כיול אוטומטי של כלים עשוי להיות אפשרי גם כדי להבטיח דיוק גיאומטרי לאחר כל שינוי.
- - זה מקדם עיבוד שבבי CNC לעבר ייצור יעיל יותר ללא תאורה/ייצור ללא מאויש עם התערבות אנושית מינימלית.
לסיכום, החלפת כלים אוטומטית משפרת את הגמישות והפרודוקטיביות של מכונות CNC.
זמן פרסום: 08-12-2023
