10 CNC mašīnu veidi

Kas ir CNC darbgalds?

CNC darbgalds ir darbgalds, ko var vadīt ar datorprogrammu. Tas var automātiski veikt dažādus sarežģītus apstrādes uzdevumus saskaņā ar iepriekš iestatītām apstrādes programmām. CNC ir saīsinājums no "Computer Numerical Control", kas ir datora ciparu vadība.

CNC apstrāde ir subtraktīvs ražošanas process, kurā detaļu izgatavošanai tiek izmantoti datorvadāmi darbgaldi, lai noņemtu sagataves materiālu. Parasti CNC darbgaldi automātiski plāno apstrādes ceļu, pamatojoties uz trīsdimensiju CAD modeli, un kontrolē instrumentu, lai tas grieztu pa ceļu, lai sasniegtu detaļas formu.

Šajā rakstā tiks iepazīstināts ar dažādiem CNC darbgaldu veidiem un to darbības principiem.

1. CNC frēzēšanas mašīna

CNC frēzēšanas iekārta ir līdzīga CNC frēzēšanas iekārtai, taču to parasti izmanto mīkstāku materiālu apstrādei, un tā parasti ir mazāk precīza nekā CNC frēzēšanas iekārtas. CNC frēzēšanas iekārtas ir pazīstamas ar spēju izmantot datora ciparu vadību, lai frēzētu vārpstas un darbgaldu ceļus, lai projektētu un veidotu tādus materiālus kā koks, tērauds, putuplasts, kompozītmateriāli, alumīnijs un plastmasa.

CNC frēzes parasti sastāv no soļu motoriem, soļu piedziņas mehānismiem, mehāniskas pamatnes, vārpstas, kontrolieriem un barošanas avota. CNC frēzes palīdz samazināt atkritumus, palielināt produktivitāti un precizitāti, kā arī ātrāk ražot produktus.

2. CNC urbšanas iekārta

 CNC urbšanas iekārta tiek izmantota apstrādes procesos, kuros sagatavē jāizveido cilindriski caurumi, izmantojot urbšanu. Tajā tiek izmantoti rotējoši urbšanas uzgaļi, kuru konstrukcija ļauj metāla atkritumiem, kas pazīstami kā skaidas, caurumu veidošanas laikā nokrist no sagataves.

Ir vairāki izplatīti urbju uzgaļu veidi, ko var izmantot ar CNC urbšanas iekārtu, un katrs no tiem ir piemērots dažādiem pielietojumiem. Pie šiem veidiem pieder centrēšanas urbji urbumu veidošanai, dziļu urbumu urbji dziļurbju veidošanai, skrūvju urbji precīziem urbumiem un urbšanas urbji urbumu apstrādei līdz vēlamajam izmēram.

Tāpat kā citas CNC iekārtas, urbšanas CNC iekārta izmanto datora ciparu vadību, lai automatizētu urbšanas procesu. Tā vada urbja uzgaļu atrašanās vietas un kustības modeļus atbilstoši ieprogrammētajiem instrumentu ceļiem. Tas ļauj precīzi urbt vairākus caurumus sagatavē ar precizitāti un atkārtojamību. Urbšanas CNC iekārtas ir noderīgas, ja lieliem detaļu apjomiem ir nepieciešami identiski caurumu raksti vai izmēri, kas iegūti, izmantojot automatizētus urbšanas procesus.

3. CNC virpas mašīna

CNC virpas iekārta tiek izmantota apstrādes procesiem, kas ietver rotējošu sagatavju virpošanu vai formēšanu. Tajā tiek izmantoti viena punkta griezējinstrumenti, kuru konstrukcija mainās atkarībā no konkrētā virpošanas pielietojuma, piemēram, rupja apstrāde, apdare, virsapstrāde, vītņošana, formēšana, izgriešana, atdalīšana un rievošana.

CNC virpas iekārta automatizē virpošanas procesu, izmantojot datora ciparu vadību. Tā vada griezējinstrumentu atrašanās vietas un kustības atbilstoši ieprogrammētajām instrumentu trajektorijām. Tas ļauj no cilindriskām sagatavēm izgatavot sarežģītas formas un ģeometrijas ar precizitāti un atkārtojamību.

Ir dažādi CNC virpu veidi, kas piemēroti dažādiem pielietojumiem. Izplatītākie veidi ir revolvervirpas, kas piemērotas masveida ražošanai ar automātisku instrumentu maiņu, motorvirpas vispārējai virpošanai un speciāla pielietojuma virpas, kas paredzētas specifiskām ģeometrijām vai materiāliem.

CNC virpošanas process uzlabo produktivitāti salīdzinājumā ar manuālajām virpām, nodrošinot bezpilota darbību un vairāku detaļu ražošanu atbilstoši precīzām specifikācijām. CNC virpas ir īpaši noderīgas autobūves, kosmosa un precīzās ražošanas nozarēs, kur precīzi un efektīvi jāapstrādā liels skaits virpotu detaļu.

4. 5 asu CNC mašīna

5 asu CNC iekārta uzlabo tradicionālo 3 asu frēzmašīnu iespējas, pievienojot divas papildu rotācijas asis, kas ļauj apstrādāt sarežģītas ģeometrijas ar vienu stiprinājumu.

Papildus trim lineārajām asīm (X, Y, Z) griezējinstrumenta pozicionēšanai, 5 asu CNC iekārta ietver vai nu divas papildu rotācijas asis pie griešanas vārpstas, vai arī noliecamu/rotējošu galdu. Tas nodrošina divas papildu brīvības pakāpes sagataves pozicionēšanai.

Noliecot un pagriežot sagataves stiprinājumu (rotācijas galdu), 5 asu mašīna ļauj griezējinstrumentam piekļūt un apstrādāt prizmatiskas sagataves piecas virsmas 90 grādu leņķī, bez nepieciešamības atiestatīt sagatavi starp darbībām.

Divas papildu rotējošās asis (parasti sauktas par A asi un C asi) ievērojami uzlabo apstrādes efektivitāti, novēršot nepieciešamību pēc vairākām stiprinājumiem un iestatījumiem. Sarežģītas ģeometrijas, piemēram, skulpturētas formas, var pilnībā apstrādāt ar vienu stiprinājumu uz 5 asu CNC iekārtas.

Tas atrod plašu pielietojumu kosmosa, presformu/formu un medicīnas nozarēs, kur bieži tiek izgatavotas sarežģītas detaļas. 5 asu CNC apstrāde bieži tiek izmantota arī skulptūru veidošanai, jo tā spēj apstrādāt brīvas formas virsmas.

5. CNC frēzēšanas mašīna

CNC frēzēšanas iekārta izmanto rotējošus daudzpunktu griezējinstrumentus, lai precīzi veidotu un apstrādātu sagataves. Izplatītākie frēzēšanas instrumenti ir gala frēzes, spirālveida frēzes un fāzfrēzes, kuras var orientēt horizontāli vai vertikāli atkarībā no konkrētā frēzēšanas pielietojuma.

Frēzēšanas CNC iekārta automatizē frēzēšanas procesu, izmantojot datora ciparu vadību. Tā vada griezējinstrumenta atrašanās vietu un kustības trajektoriju atbilstoši ieprogrammētām instrumentu trajektorijām. Tas ļauj izgatavot sarežģītus profilus un ģeometrijas no izejvielām vai lējumiem ar precizitāti un atkārtojamību.

Frēzēšanas CNC iekārtas, ko sauc arī par frēzmašīnām vai frēzēm, ir pieejamas gan horizontālā, gan vertikālā orientācijā. Pamata CNC frēzēm ir trīs lineāras kustības asis (X, Y, Z), savukārt modernākiem modeļiem ir papildu rotācijas asis, lai uzlabotu piekļuvi.

Izplatītākie CNC frēzmašīnu veidi ir rokas frēzes mazām detaļām, vienkāršas vai vertikālas frēzes vispārējai apstrādei, universālas frēzes, kas piemērotas dažādām darbībām, un universālas frēzes, kas piedāvā maksimālu elastību, izmantojot četras vai piecas asis.

CNC frēzēšanas process uzlabo produktivitāti salīdzinājumā ar manuālajām frēzētavām. Tas ļauj bezapkalpes un masveidā ražot frēzētus komponentus ar stingrām pielaidēm. CNC frēzēšanas iekārtas tiek plaši izmantotas ražošanas nozarēs detaļu apstrādei no metāliem, plastmasas, koka, kompozītmateriāliem un citiem materiāliem.

6. Lāzergriešanas CNC mašīna

 Lāzergriešanas CNC iekārta izmanto jaudīgu lāzeru, lai grieztu materiālus, tos kausējot, dedzinot vai iztvaicējot. Tā ļauj precīzi izgriezt sarežģītus rakstus un profilus.

Galvenie rūpniecisko lāzeru veidi, ko izmanto lāzergriešanas mašīnās, ir šādi:

- CO2 lāzeri: viens no visizplatītākajiem gāzes lāzeriem, kas izmanto oglekļa dioksīda gāzes maisījumu. Piemērots nemetālu, piemēram, koka, plastmasas, tekstilizstrādājumu, griešanai. Var griezt arī dažus mīkstos tēraudus.

- Cietvielu lāzeri: parasti itrija alumīnija granāta (YAG) lāzeri, kuros kā aktīvo elementu izmanto neodīmu. Jaudīgāki nekā CO2 lāzeri un spēj griezt biezākus un cietākus metālus.

- Šķiedru lāzeri: jaunāks cietvielu lāzera tips ar izcilu stara kvalitāti. Ļoti efektīvs precīzai metāla griešanai.

Lāzergriešanas CNC iekārtas virza lāzera staru atbilstoši ieprogrammētām instrumentu trajektorijām, izmantojot X-Y portālus un CNC vadību. Izplatītākie darba izmēri ir no galda iekārtām līdz lielformāta iekārtām.

Lāzers nodrošina tīru griezumu ar augstu precizitāti un minimālu karstuma ietekmēto zonu. Tas ļauj veikt sarežģītu griešanu plašam materiālu klāstam. Lāzergriešana tiek plaši izmantota ražošanā, prototipu izgatavošanā un autobūves/kosmosa nozarē.

7. Plazmas griešanas CNC iekārta

Plazmas griešanas CNC iekārta izmanto plazmas degli, lai grieztu elektriski vadošus materiālus. Tā darbojas, izlaižot ātrgaitas gāzi, piemēram, skābekli vai gaisu, caur sprauslu un veidojot elektrisko loku zem degļa, kas jonizē gāzi vadošā plazmas plūsmā.

Pēc tam plazmas plūsma pārnes siltumu un elektrību uz sagataves materiālu, to griežot, izkausējot un iztvaicējot. Ar plazmas griešanas iekārtām griežamie materiāli ir tērauds, nerūsējošais tērauds, alumīnijs, misiņš un varš.

CNC plazmas griešanas iekārtā plazmas degli kontrolē CNC sistēma atbilstoši ieprogrammētām instrumentu trajektorijām. Tas ļauj precīzi ar datoru izgriezt sarežģītas 2D un 3D formas no metāla.

Plazmas griešanas CNC iekārtu galvenās iezīmes ietver spēju griezt biezus plākšņu materiālus, labu griešanas kvalitāti ar minimālām karstuma ietekmētajām zonām un lielu griešanas ātrumu. Tās ir labi piemērotas ražošanas, apkopes un remonta darbiem.

CNC sistēma nodrošina automatizētus, atkārtojamus griezumus un ļauj darboties bez apkalpes. Plazmas griešana tiek plaši izmantota tādās nozarēs kā autobūve, ražošana, kuģubūve un būvniecība metāla detaļu un komponentu griešanai, slīpēšanai un grebšanai.

8. Elektriskās izlādes CNC iekārta

Elektriskās izlādes CNC iekārta, kas pazīstama arī kā EDM (elektriskās izlādes apstrāde) vai dzirksteles erozijas CNC iekārta, izmanto elektrisko dzirksteļu termoelektrisko procesu, lai grieztu elektriski vadošus materiālus.

Tas darbojas, izmantojot elektriskās dzirksteles, kas rodas sprieguma starpības rezultātā starp diviem elektrodiem – instrumenta elektrodu un sagataves materiālu –, lai nodiltu nelielu materiāla daudzumu, to kustot un iztvaicējot. Dejonizētu ūdeni izmanto, lai noskalotu gružus.

EDM CNC iekārtā instrumenta elektrods ir savienots ar CNC sistēmu un precīzi novietots un kontrolēts atbilstoši ieprogrammētām instrumentu trajektorijām. Tas ļauj no cietmetāliem un sakausējumiem, kurus ir grūti griezt ar tradicionālajām metodēm, izgatavot sarežģītas 3D formas.

Dažas no EDM CNC iekārtu galvenajām priekšrocībām ietver spēju apstrādāt ļoti cietus materiālus, ražot detaļas ar ļoti augstu precizitāti un virsmas apdari, kā arī griezt sarežģītas iekšējās dobumus un profilus.

Bieži sastopamie pielietojumi ir veidnes, štancformas, kosmosa komponenti un ķirurģiskie implanti, jo process ir bezkontakta un rada minimālu mehānisko spēku uz sagatavi. EDM CNC iekārtas ir labi piemērotas sarežģītu detaļu ražošanai nelielā apjomā.

9. Šeit ir galvenie punkti par slīpēšanas CNC iekārtu:

1. - CNC slīpēšanas iekārta izmanto rotējošu abrazīvu riteni, lai grieztu un veidotu metāla detaļas, izmantojot mehānisku abrazīvu procesu.
2. - Abrazīvā slīpripa, kas parasti ir izgatavota no dimantiem vai CBN (kubiskā bora nitrīda), noņem sīkas metāla skaidas, nonākot saskarē ar sagatavi. Lai panāktu stingras pielaides, ir nepieciešama precīza vadība.
3. - CNC slīpmašīnā slīpripa un sagatave tiek precīzi novietota un pārvietota ar CNC sistēmu saskaņā ar ieprogrammētu kodu. Tas ļauj automātiski slīpēt sarežģītus 3D profilus.
4. - Izplatītākās slīpēšanas operācijas ietver cilindrisku slīpēšanu (ārējām vai iekšējām virsmām), virsmas slīpēšanu (plakanām virsmām), bezcentra slīpēšanu un profila slīpēšanu.
5. - Detaļām, kas izgatavotas ar CNC slīpmašīnām, ir nepieciešama ļoti augsta precizitāte un virsmas apdare. Tās bieži vien ir precīzijas mehāniskās detaļas, piemēram, sadales vārpstas, lodīšu gultņi, zobrati.
6. - Nozares, kurās izmanto CNC slīpēšanu, ietver autobūves, kosmosa, medicīnas un vispārējo ražošanu, kur stingras pielaides ir kritiski svarīgas.
7. - Priekšrocības salīdzinājumā ar parasto slīpēšanu ietver atkārtojamu precizitāti, daudzu asu vadību un iespēju slīpēt sarežģītas kontūras un profilus bez uzraudzības.

Tātad, rezumējot, slīpēšanas CNC iekārta precīzi veido metāla detaļas, izmantojot automatizētu abrazīvo riteņu apstrādi, ko kontrolē datora ciparu vadības sistēma.

10. Šeit ir galvenie punkti par CNC iekārtu ar automātisku instrumentu maiņu:

1. - Tam ir instrumentu magazīna/karuselis, kurā blakus mašīnas darba vietai atrodas vairāki instrumenti, piemēram, urbji, frēzes, frēzes utt.
2. - Automātiskais instrumentu mainītājs ļauj ātri un automātiski nomainīt instrumentus pēc nepieciešamības CNC apstrādes procesā bez manuālas iejaukšanās.
3. - Tas ievērojami uzlabo produktivitāti, samazinot negriešanas laiku salīdzinājumā ar manuālu instrumentu maiņu. Sarežģītas detaļas, kurām nepieciešami vairāki instrumenti, var apstrādāt, neapturot procesu.
4. - Instrumenti tiek robotizēti paņemti/apmainīti no magazīnas un uzstādīti uz vārpstas, izmantojot automātisku instrumentu maiņas sviru CNC vadībā.
5. - Tas palielina mašīnas instrumentu nestspēju, pārsniedzot viena instrumenta ietilpību, ļaujot apstrādāt sarežģītākas detaļas bez manuālas instrumentu pārkraušanas.
6. - Bojātus vai nolietotus instrumentus var nomainīt acumirklī, neapturot visu ražošanu. Tas uzlabo uzticamību un darbspējas laiku.
7. - Pēc katras izmaiņas var būt iespējama arī automātiska instrumentu kalibrēšana, lai nodrošinātu ģeometrisko precizitāti.
8. - Tas virza CNC apstrādi uz efektīvāku ražošanu bez apkalpes un ar minimālu cilvēka iejaukšanos.

Tātad, rezumējot, automātiska instrumentu maiņa uzlabo CNC iekārtu elastību un produktivitāti.