Hva er et CNC-maskinverktøy?
En CNC-maskinverktøy er et maskinverktøy som kan styres av et dataprogram. Det kan automatisk fullføre ulike komplekse prosesseringsoppgaver i henhold til forhåndsinnstilte prosesseringsprogrammer. CNC er forkortelsen for «Computer Numerical Control», som er datamaskinnumerisk kontroll.
CNC-maskinering er en subtraktiv produksjonsprosess som bruker datastyrte maskinverktøy til å fjerne arbeidsstykkemateriale for å produsere deler. Normalt planlegger CNC-maskinverktøy automatisk prosesseringsbanen basert på den tredimensjonale CAD-modellen og kontrollerer verktøyet til å skjære langs banen for å oppnå formen på delen.
Denne artikkelen vil introdusere de ulike typene CNC-maskinverktøy og hvordan de fungerer.
1. CNC-rutermaskin
En CNC-ruter er som en CNC-fres, men brukes vanligvis til å bearbeide mykere materialer og er vanligvis mindre presis enn CNC-freser. CNC-rutere er kjent for sin evne til å bruke datastyrt numerisk kontroll til å rute spindel- og maskinverktøybaner for å designe og forme materialer som tre, stål, skum, kompositter, aluminium og plast.
CNC-rutere består vanligvis av steppermotorer, stepperdrivere, en mekanisk base, en spindel, kontrollere og en strømforsyning. CNC-rutere bidrar til å redusere avfall, øke produktivitet og nøyaktighet, og produsere produkter raskere.
2. Boring av CNC-maskin
En CNC-boremaskin brukes til maskineringsprosesser som krever at man produserer sylindriske hull i et arbeidsstykke gjennom boring. Den bruker roterende borekroner hvis design gjør at avfallsmetallet, kjent som spon, faller bort fra arbeidsstykket under hullfremstilling.
Det finnes flere vanlige typer bor som kan brukes med en CNC-boremaskin, som hver er egnet for forskjellige bruksområder. Typene inkluderer punktbor for å starte hull, peckbor for dyphullsboring, skruemaskinbor for presise hull og chucking-reamere for å fullføre hull til ønsket størrelse.
I likhet med andre CNC-maskiner bruker en borende CNC-maskin datastyrt numerisk kontroll for å automatisere boreprosessen. Den styrer borekronens plasseringer og bevegelsesmønstre i henhold til programmerte verktøybaner. Dette muliggjør presisjonsboring av flere hull i et arbeidsstykke med nøyaktighet og repeterbarhet. Borende CNC-maskiner er nyttige når store mengder deler trenger identiske hullmønstre eller størrelser produsert gjennom automatiserte boreprosesser.
3. Dreiebenk CNC-maskin
En CNC-dreiebenk brukes til maskineringsprosesser som involverer dreiing eller forming av roterende arbeidsstykker. Den benytter ettpunkts skjæreverktøy hvis design varierer basert på den spesifikke dreieapplikasjonen, for eksempel grovfresing, etterbehandling, planfresing, gjenging, forming, underskjæring, avskjæring og sporing.
CNC-dreiebenken automatiserer dreieprosessen gjennom numerisk datamaskinstyring. Den styrer plasseringen og bevegelsene til skjæreverktøyet i henhold til programmerte verktøybaner. Dette gjør det mulig å produsere komplekse former og geometrier fra sylindriske arbeidsstykker med presisjon og repeterbarhet.
Det finnes forskjellige typer CNC-dreiebenker som er egnet for ulike bruksområder. Vanlige typer inkluderer dreiebenker med tårnmontering som er egnet for masseproduksjon med automatiske verktøyskift, motordreiebenker for generell dreiing og spesialdreiebenker designet for spesifikke geometrier eller materialer.
CNC-dreieprosessen forbedrer produktiviteten i forhold til manuelle dreiebenker ved å muliggjøre ubemannet drift og produksjon av flere deler til nøyaktige spesifikasjoner. CNC-dreiebenker er spesielt nyttige i bil-, luftfarts- og presisjonsproduksjonsindustrien der et stort antall dreide komponenter må maskineres nøyaktig og effektivt.
4. 5-akset CNC-maskin
En 5-akset CNC-maskin forbedrer egenskapene til tradisjonelle 3-aksede fresemaskiner ved å legge til to ekstra rotasjonsakser, noe som muliggjør maskinering av komplekse geometrier i én enkelt oppspenning.
I tillegg til de tre lineære aksene (X, Y, Z) for posisjonering av skjæreverktøyet, har en 5-akset CNC-maskin enten to ekstra rotasjonsakser på skjærespindelen eller et vippe-/rotasjonsbord. Dette gir to ekstra frihetsgrader for posisjonering av arbeidsstykket.
Ved å vippe og rotere arbeidsfestefestet (tappbordet), lar 5-aksemaskinen skjæreverktøyet få tilgang til og maskinere fem flater av et prismatisk arbeidsstykke i 90-graders vinkler uten å måtte tilbakestille arbeidsstykket mellom operasjonene.
De to ekstra roterende aksene (vanligvis kalt A-akse og C-akse) forbedrer maskineringseffektiviteten betydelig ved å fjerne behovet for flere spenninger og oppsett. Intrikate geometrier som skulpturerte former kan maskineres komplett i en enkelt spenning på en 5-akset CNC-maskin.
Den finner brede bruksområder innen luftfart, støpe- og medisinsk industri, der komplekse deler er vanlige. 5-akset CNC-maskinering brukes også ofte til skulpturering på grunn av dens evne til å maskinere frittformede overflater.
5. CNC-fresemaskin
En CNC-fresemaskin bruker roterende flerpunkts skjæreverktøy for å forme og maskinere arbeidsstykker presist. Vanlige freseverktøy inkluderer endefreser, spiralfreser og avfasede freser, som kan orienteres enten horisontalt eller vertikalt basert på den spesifikke freseapplikasjonen.
CNC-fresemaskinen automatiserer freseprosessen gjennom numerisk datamaskinstyring. Den styrer skjæreverktøyets plassering og bevegelsesbane i henhold til programmerte verktøybaner. Dette gjør det mulig å produsere komplekse profiler og geometrier fra råmaterialer eller støpegods med presisjon og repeterbarhet.
CNC-fresemaskiner, også referert til som fresemaskiner eller fresemaskiner, er tilgjengelige i både horisontal og vertikal retning. Grunnleggende CNC-freser har tre lineære bevegelsesakser (X, Y, Z), mens mer avanserte modeller har ekstra roterende akser for økt tilgjengelighet.
Vanlige typer CNC-fresemaskiner inkluderer håndfreser for små deler, vanlige eller vertikale freser for generell maskinering, universalfreser egnet for en rekke operasjoner og omniversale freser som tilbyr maksimal fleksibilitet gjennom fire eller fem akser.
CNC-freseprosessen forbedrer produktiviteten sammenlignet med manuelle fresemaskiner. Den tillater ubemannet og masseproduksjon av freste komponenter med små toleranser. CNC-fresemaskiner er mye brukt i produksjonsindustrien for maskinering av deler av metaller, plast, tre, kompositter og mer.
6. Laserskjærende CNC-maskin
En CNC-laserskjærende maskin bruker en kraftig laser til å skjære materialer ved å smelte, brenne eller fordampe dem. Dette muliggjør presis skjæring av intrikate mønstre og profiler.
De viktigste typene industrielle lasere som brukes i laserskjæremaskiner inkluderer:
- CO2-lasere: En av de vanligste gasslaserne som bruker en karbondioksidgassblanding. Egnet for skjæring av ikke-metaller som tre, plast og tekstiler. Kan også skjære i noen typer milde ståltyper.
- Faststofflasere: Vanligvis Yttrium-aluminiumgranat (YAG)-lasere som bruker neodym som aktivt element. Kraftigere enn CO2-lasere og i stand til å skjære tykkere og hardere metaller.
- Fiberlasere: En nyere faststofflasertype med overlegen strålekvalitet. Svært effektiv for presisjonsmetallskjæring.
CNC-laserskjærende CNC-maskiner styrer laserstrålen i henhold til programmerte verktøybaner ved hjelp av xy-portaler og CNC-kontroll. Vanlige arbeidsstørrelser varierer fra stasjonære maskiner til storformatmaskiner.
Laseren gir et rent snitt med høy nøyaktighet og minimal varmepåvirket sone. Den muliggjør kompleks skjæring av et bredt spekter av materialer. Laserskjæring er mye brukt i produksjon, prototyping og bil-/luftfartsindustrien.
7. Plasmaskutting CNC-maskin
En CNC-plasmaskjæremaskin bruker en plasmabrenner til å skjære elektrisk ledende materialer. Den fungerer ved å føre en høyhastighetsgass, som oksygen eller luft, gjennom en dyse og danne en elektrisk lysbue under brenneren som ioniserer gassen til en ledende plasmastrøm.
Plasmastrømmen overfører deretter varme og elektrisitet til arbeidsstykkematerialet, og skjærer gjennom det ved å smelte og fordampe. Vanlige materialer som skjæres på plasmaskjæremaskiner inkluderer stål, rustfritt stål, aluminium, messing og kobber.
På en CNC-plasmaskjæremaskin styres plasmabrenneren av CNC-systemet i henhold til programmerte verktøybaner. Dette muliggjør presis datastyrt skjæring av komplekse 2D- og 3D-former fra metall.
Viktige funksjoner ved CNC-plasmaskjærende maskiner inkluderer muligheten til å skjære tykke platematerialer, god skjærekvalitet med minimale varmepåvirkede soner og høye skjærehastigheter. De er godt egnet for fabrikasjon, vedlikehold og reparasjonsapplikasjoner.
CNC-systemet gir automatiserte, repeterbare kutt og muliggjør ubemannet drift. Plasmaskjæring er mye brukt i bransjer som bilindustri, produksjon, skipsbygging og konstruksjon for kutting, avfasing og fuging av metalldeler og -komponenter.
8. Elektrisk utladnings-CNC-maskin
En elektrisk utladnings-CNC-maskin, også kjent som en EDM (elektrisk utladningsbearbeiding) eller gnisterosjons-CNC-maskin, bruker den termoelektriske prosessen med elektriske gnister for å skjære elektrisk ledende materialer.
Den fungerer ved å bruke elektriske gnister som produseres via en spenningsforskjell mellom to elektroder – en verktøyelektrode og arbeidsstykkematerialet – for å slite bort små mengder materiale gjennom smelting og fordampning. Avionisert vann brukes til å skylle bort rusk.
På en EDM CNC-maskin er verktøyelektroden koblet til CNC-systemet og presist plassert og kontrollert i henhold til programmerte verktøybaner. Dette gjør det mulig å maskinere komplekse 3D-former fra harde metaller og legeringer som er vanskelige å skjære med tradisjonelle metoder.
Noen viktige fordeler med EDM CNC-maskiner inkluderer muligheten til å maskinere svært harde materialer, produsere deler med svært høy nøyaktighet og overflatefinish, og skjære komplekse indre hulrom og profiler.
Vanlige bruksområder inkluderer former, matriser, luftfartskomponenter og kirurgiske implantater fordi prosessen er berøringsfri og genererer minimale mekaniske krefter på arbeidsstykket. EDM CNC-maskiner er godt egnet for lavvolumproduksjon av komplekse deler.
9. Her er hovedpunktene om en CNC-slipemaskin:
- - En CNC-slipemaskin bruker et roterende slipehjul til å skjære og forme metalldeler gjennom den mekaniske sliteprosessen.
- - Slipeskiven, vanligvis laget av diamanter eller CBN (kubisk bornitrid), fjerner små metallspon når de kommer i kontakt med arbeidsstykket. Presis kontroll er nødvendig for å oppnå tette toleranser.
- – På en CNC-slipemaskin blir slipeskiven og arbeidsstykket presist plassert og beveget av CNC-systemet i henhold til en programmert kode. Dette gjør det mulig å slipe komplekse 3D-profiler automatisk.
- - Vanlige slipeoperasjoner inkluderer sylindrisk sliping (utvendige eller innvendige overflater), overflatesliping (plane overflater), senterløs sliping og profilsliping.
- – Deler laget med CNC-slipemaskiner krever svært høy nøyaktighet og overflatebehandling. De er ofte presisjonsmekaniske komponenter som kamaksler, kulelager og gir.
- – Bransjer som bruker CNC-sliping inkluderer bilindustri, luftfart, medisin og generell produksjon der små toleranser er avgjørende.
- - Fordeler fremfor konvensjonell sliping inkluderer repeterbar nøyaktighet, fleraksekontroll og muligheten til å slipe komplekse konturer og profiler uten tilsyn.
Så kort sagt, en CNC-slipemaskin former metalldeler presist gjennom automatisert slipeskivebearbeiding styrt av et numerisk datamaskinstyringssystem.
10. Her er hovedpunktene om en CNC-maskin med automatiske verktøyskift:
- - Den har et verktøymagasin/karusell som inneholder flere verktøy som bor, freser, overfreser osv. ved siden av maskinens arbeidsområde.
- - Den automatiske verktøyveksleren muliggjør rask og automatisk utskifting av verktøy etter behov under CNC-maskineringsprosessen uten manuell inngripen.
- – Dette forbedrer produktiviteten betydelig ved å minimere ikke-skjærende tid sammenlignet med manuelle verktøybytter. Komplekse deler som krever flere verktøy kan maskineres uten å stoppe prosessen.
- - Verktøy plukkes opp/byttes robotisk fra magasinet og monteres på spindelen ved hjelp av en automatisk verktøybyttearm under CNC-styring.
- - Det øker maskinens verktøybærekapasitet utover et enkelt verktøy, noe som muliggjør maskinering av mer komplekse deler uten å måtte lade verktøy manuelt.
- - Ødelagte eller slitte verktøy kan byttes ut på farten uten å stoppe hele produksjonen. Dette forbedrer påliteligheten og oppetiden.
- - Automatisk verktøykalibrering kan også være mulig for å sikre geometrisk nøyaktighet etter hver endring.
- – Det beveger CNC-maskinering mot mer effektiv produksjon uten bemanning med minimal menneskelig inngripen.
Så oppsummert forbedrer automatisk verktøybytte fleksibiliteten og produktiviteten til CNC-maskiner.
Publisert: 08. des. 2023
