Czym jest obrabiarka CNC?
Obrabiarka CNC to obrabiarka sterowana za pomocą programu komputerowego. Może automatycznie wykonywać różne złożone zadania obróbcze zgodnie z zaprogramowanymi programami. CNC to skrót od „Computer Numerical Control”, czyli komputerowego sterowania numerycznego.
Obróbka CNC to proces ubytkowy, który wykorzystuje obrabiarki sterowane komputerowo do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego w celu wytworzenia części. Zazwyczaj obrabiarki CNC automatycznie planują ścieżkę obróbki na podstawie trójwymiarowego modelu CAD i sterują narzędziem, aby ciąć wzdłuż ścieżki w celu uzyskania kształtu części.
W tym artykule przedstawimy różne typy obrabiarek CNC i zasady ich działania.
1. Frezarka CNC
Frezarka CNC jest podobna do frezarki CNC, ale jest zazwyczaj używana do obróbki miękkich materiałów i zazwyczaj jest mniej precyzyjna niż frezarki CNC. Frezarki CNC są znane ze swojej możliwości wykorzystania komputerowego sterowania numerycznego do trasowania wrzeciona i narzędzi obrabiarki, co pozwala na projektowanie i kształtowanie materiałów takich jak drewno, stal, pianka, kompozyty, aluminium i tworzywa sztuczne.
Frezarki CNC zazwyczaj składają się z silników krokowych, sterowników krokowych, podstawy mechanicznej, wrzeciona, kontrolerów i zasilacza. Frezarki CNC pomagają zredukować ilość odpadów, zwiększyć wydajność i dokładność oraz przyspieszyć produkcję.
2. Maszyna wiertnicza CNC
Wiertarka CNC jest używana do procesów obróbki skrawaniem wymagających wykonywania otworów cylindrycznych w przedmiocie obrabianym poprzez wiercenie. Wykorzystuje ona obrotowe wiertła, których konstrukcja pozwala odpadom metalowym, zwanym wiórami, odrywać się od przedmiotu obrabianego podczas wiercenia.
Istnieje kilka popularnych rodzajów wierteł, które można stosować z wiertarką CNC, z których każdy nadaje się do różnych zastosowań. Należą do nich nawiertaki do otworów początkowych, wiertła udarowe do wiercenia głębokich otworów, wiertła do precyzyjnego wiercenia oraz rozwiertaki zaciskowe do wykańczania otworów do pożądanego rozmiaru.
Podobnie jak inne maszyny CNC, wiertarka CNC wykorzystuje komputerowe sterowanie numeryczne do automatyzacji procesu wiercenia. Kieruje ona położeniem wiertła i schematami ruchu zgodnie z zaprogramowanymi ścieżkami narzędzia. Pozwala to na precyzyjne wiercenie wielu otworów w obrabianym przedmiocie z dokładnością i powtarzalnością. Wiertarki CNC są przydatne, gdy duże ilości części wymagają identycznych wzorów lub rozmiarów otworów wytwarzanych w zautomatyzowanych procesach wiercenia.
3. Tokarka CNC
Tokarka CNC jest używana do procesów obróbki skrawaniem obejmujących toczenie lub kształtowanie obrotowych przedmiotów. Wykorzystuje jednoostrzowe narzędzia skrawające, których konstrukcja różni się w zależności od konkretnego zastosowania tokarki, takiego jak obróbka zgrubna, wykańczająca, planowanie, gwintowanie, formowanie, podcinanie, przecinanie i rowkowanie.
Tokarka CNC automatyzuje proces toczenia poprzez komputerowe sterowanie numeryczne. Kieruje położeniem i ruchem narzędzi skrawających zgodnie z zaprogramowanymi ścieżkami. Pozwala to na precyzyjną i powtarzalną obróbkę skomplikowanych kształtów i geometrii z cylindrycznych detali.
Istnieją różne typy tokarek CNC, odpowiednie do różnych zastosowań. Do popularnych typów należą tokarki rewolwerowe, przeznaczone do produkcji masowej z automatyczną wymianą narzędzi, tokarki silnikowe do toczenia ogólnego oraz tokarki specjalistyczne, przeznaczone do obróbki określonych geometrii lub materiałów.
Proces toczenia CNC zwiększa wydajność w porównaniu z tokarkami manualnymi, umożliwiając bezobsługową obsługę i produkcję wielu części zgodnie z precyzyjnymi specyfikacjami. Tokarki CNC są szczególnie przydatne w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i produkcji precyzyjnej, gdzie duża liczba toczonych elementów musi być precyzyjnie i wydajnie obrabiana.
4. Maszyna CNC 5-osiowa
Maszyna CNC 5-osiowa rozszerza możliwości tradycyjnych frezarek 3-osiowych, dodając dwie dodatkowe osie obrotowe, co pozwala na obróbkę skomplikowanych geometrii w jednym zamocowaniu.
Oprócz trzech osi liniowych (X, Y, Z) do pozycjonowania narzędzia skrawającego, 5-osiowa maszyna CNC zawiera dwie dodatkowe osie obrotowe przy wrzecionie skrawającym lub stół uchylno-obrotowy. Zapewnia to dwa dodatkowe stopnie swobody w pozycjonowaniu przedmiotu obrabianego.
Dzięki przechylaniu i obracaniu uchwytu obrabianego przedmiotu (stołu obrotowego) maszyna 5-osiowa umożliwia narzędziu tnącemu dostęp i obróbkę pięciu powierzchni pryzmatycznego przedmiotu obrabianego pod kątem 90 stopni, bez konieczności ponownego ustawiania przedmiotu obrabianego między operacjami.
Dwie dodatkowe osie obrotowe (zwykle nazywane osią A i osią C) znacząco zwiększają wydajność obróbki, eliminując potrzebę wielokrotnego mocowania i ustawiania. Skomplikowane geometrie, takie jak formy rzeźbione, można obrabiać w całości za pomocą jednego mocowania na 5-osiowej maszynie CNC.
Znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym, formującym i medycznym, gdzie powszechnie stosuje się skomplikowane części. Obróbka CNC 5-osiowa jest często wykorzystywana w rzeźbieniu ze względu na możliwość obróbki powierzchni o dowolnych kształtach.
5. Frezarka CNC
Frezarka CNC wykorzystuje obrotowe, wieloostrzowe narzędzia skrawające do precyzyjnego kształtowania i obróbki detali. Do popularnych narzędzi frezarskich należą frezy trzpieniowe, frezy śrubowe i frezy fazujące, które mogą być ustawione poziomo lub pionowo, w zależności od konkretnego zastosowania.
Frezarka CNC automatyzuje proces frezowania poprzez komputerowe sterowanie numeryczne. Kieruje położeniem narzędzia skrawającego i ścieżką jego ruchu zgodnie z zaprogramowanymi ścieżkami. Umożliwia to precyzyjną i powtarzalną produkcję złożonych profili i geometrii z surowców lub odlewów.
Frezarki CNC, zwane również frezarkami lub walcarkami, są dostępne zarówno w orientacji poziomej, jak i pionowej. Podstawowe frezarki CNC oferują trzy liniowe osie ruchu (X, Y, Z), natomiast bardziej zaawansowane modele posiadają dodatkowe osie obrotowe dla zwiększenia dostępności.
Do popularnych typów frezarek CNC zaliczają się frezarki ręczne do małych części, frezarki płaskie lub pionowe do ogólnej obróbki, frezarki uniwersalne nadające się do różnych operacji oraz frezarki omniwersalne oferujące maksymalną elastyczność dzięki czterem lub pięciu osiom.
Proces frezowania CNC zwiększa wydajność w porównaniu z frezarkami ręcznymi. Umożliwia bezobsługową i masową produkcję frezowanych elementów z zachowaniem ścisłych tolerancji. Frezarki CNC są szeroko stosowane w przemyśle wytwórczym do obróbki części z metali, tworzyw sztucznych, drewna, kompozytów i innych materiałów.
6. Maszyna CNC do cięcia laserowego
Maszyna CNC do cięcia laserowego wykorzystuje laser o dużej mocy do cięcia materiałów poprzez ich topienie, wypalanie lub odparowywanie. Umożliwia to precyzyjne cięcie skomplikowanych wzorów i profili.
Główne typy laserów przemysłowych stosowanych w maszynach do cięcia laserowego obejmują:
- Lasery CO2: Jeden z najpopularniejszych laserów gazowych wykorzystujących mieszankę dwutlenku węgla. Nadaje się do cięcia materiałów niemetalicznych, takich jak drewno, tworzywa sztuczne i tekstylia. Może również ciąć niektóre gatunki stali miękkiej.
- Lasery na ciele stałym: Zazwyczaj lasery YAG (YaC) z granatem itrowo-glinowy, wykorzystujące neodym jako pierwiastek aktywny. Mocniejsze niż lasery CO2 i zdolne do cięcia grubszych i twardszych metali.
- Lasery światłowodowe: Nowszy typ lasera półprzewodnikowego o lepszej jakości wiązki. Bardzo wydajny w zastosowaniach związanych z precyzyjnym cięciem metali.
Maszyny CNC do cięcia laserowego kierują wiązką lasera zgodnie z zaprogramowanymi ścieżkami narzędzi za pomocą portali XY i sterowania CNC. Typowe rozmiary obrabianych elementów wahają się od maszyn stacjonarnych po maszyny wielkoformatowe.
Laser zapewnia czyste cięcie z wysoką dokładnością i minimalną strefą wpływu ciepła. Umożliwia precyzyjne cięcie szerokiej gamy materiałów. Cięcie laserowe jest szeroko stosowane w produkcji, prototypowaniu oraz przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.
7. Maszyna CNC do cięcia plazmowego
Maszyna CNC do cięcia plazmowego wykorzystuje palnik plazmowy do cięcia materiałów przewodzących prąd elektryczny. Działa poprzez przepuszczanie gazu o dużej prędkości, takiego jak tlen lub powietrze, przez dyszę i wytwarzanie łuku elektrycznego pod palnikiem, który jonizuje gaz, przekształcając go w przewodzący strumień plazmy.
Strumień plazmy przekazuje następnie ciepło i energię elektryczną na materiał obrabianego przedmiotu, przecinając go poprzez topienie i odparowywanie. Typowe materiały cięte za pomocą maszyn do cięcia plazmowego to stal, stal nierdzewna, aluminium, mosiądz i miedź.
W maszynach do cięcia plazmowego CNC, palnik plazmowy jest sterowany przez system CNC zgodnie z zaprogramowanymi ścieżkami narzędzia. Pozwala to na precyzyjne, sterowane komputerowo cięcie złożonych kształtów 2D i 3D z metalu.
Do najważniejszych cech maszyn CNC do cięcia plazmowego należą możliwość cięcia grubych blach, dobra jakość cięcia z minimalną ilością stref wpływu ciepła oraz duża prędkość cięcia. Doskonale nadają się one do zastosowań w produkcji, konserwacji i naprawach.
System CNC zapewnia zautomatyzowane, powtarzalne cięcia i pozwala na obsługę bezobsługową. Cięcie plazmowe jest szeroko stosowane w takich branżach jak motoryzacja, produkcja, przemysł stoczniowy i budownictwo do cięcia, fazowania i żłobienia metalowych części i podzespołów.
8. Maszyna CNC do elektroerozyjnej obróbki elektroerozyjnej
Maszyna CNC do obróbki elektroerozyjnej, znana również jako EDM (obróbka elektroerozyjna) lub maszyna CNC do obróbki elektroerozyjnej, wykorzystuje proces termoelektryczny iskier elektrycznych w celu cięcia materiałów przewodzących prąd elektryczny.
Działa poprzez wykorzystanie iskier elektrycznych wytwarzanych przez różnicę napięcia między dwiema elektrodami – elektrodą narzędzia a materiałem obrabianym – w celu ścierania niewielkich ilości materiału poprzez topienie i odparowywanie. Do wypłukiwania zanieczyszczeń używana jest woda dejonizowana.
W obrabiarce CNC EDM elektroda narzędziowa jest podłączona do systemu CNC i precyzyjnie pozycjonowana oraz sterowana zgodnie z zaprogramowanymi ścieżkami narzędzia. Pozwala to na obróbkę złożonych kształtów 3D z twardych metali i stopów, które trudno skrawać tradycyjnymi metodami.
Do głównych zalet obrabiarek CNC EDM zalicza się możliwość obróbki bardzo twardych materiałów, produkcję części o bardzo wysokiej dokładności i wykończeniu powierzchni oraz wycinanie skomplikowanych wewnętrznych wnęk i profili.
Typowe zastosowania obejmują formy, matryce, komponenty lotnicze i implanty chirurgiczne, ze względu na bezkontaktowy proces i minimalne siły mechaniczne oddziałujące na obrabiany przedmiot. Maszyny CNC EDM doskonale nadają się do produkcji małoseryjnej złożonych części.
9. Oto najważniejsze informacje na temat szlifierki CNC:
- - Szlifierka CNC wykorzystuje obracającą się tarczę ścierną do cięcia i kształtowania części metalowych poprzez mechaniczny proces ścierania.
- - Ściernica, zazwyczaj wykonana z diamentów lub CBN (sześciennego azotku boru), usuwa drobne wióry metalu w kontakcie z przedmiotem obrabianym. Precyzyjna kontrola jest niezbędna do uzyskania ścisłych tolerancji.
- - W szlifierce CNC ściernica i obrabiany przedmiot są precyzyjnie pozycjonowane i przesuwane przez system CNC zgodnie z zaprogramowanym kodem. Umożliwia to automatyczne szlifowanie złożonych profili 3D.
- - Do typowych operacji szlifowania zalicza się szlifowanie walcowe (powierzchnie zewnętrzne lub wewnętrzne), szlifowanie powierzchni (powierzchnie płaskie), szlifowanie bezkłowe i szlifowanie profilowe.
- - Części wykonane na szlifierkach CNC wymagają bardzo wysokiej dokładności i wykończenia powierzchni. Często są to precyzyjne elementy mechaniczne, takie jak wałki rozrządu, łożyska kulkowe, koła zębate.
- - Branże wykorzystujące szlifowanie CNC to m.in. motoryzacja, przemysł lotniczy, medycyna i ogólna produkcja, w których zachowanie ścisłych tolerancji ma kluczowe znaczenie.
- - Zalety w porównaniu do konwencjonalnego szlifowania obejmują powtarzalną dokładność, kontrolę wieloosiową i możliwość szlifowania skomplikowanych konturów i profili bez nadzoru.
Podsumowując, szlifierka CNC precyzyjnie kształtuje części metalowe poprzez zautomatyzowaną obróbkę ścierną, sterowaną przez komputerowy system sterowania numerycznego.
10. Oto najważniejsze informacje na temat maszyny CNC z automatyczną wymianą narzędzi:
- - Posiada magazyn narzędzi/karuzelę, w której można umieścić wiele narzędzi, takich jak wiertarki, frezarki, routery itp., umieszczonych w pobliżu obszaru roboczego maszyny.
- - Automatyczna zmieniarka narzędzi umożliwia szybką i automatyczną wymianę narzędzi w razie potrzeby podczas procesu obróbki CNC, bez konieczności ręcznej ingerencji.
- - To znacząco zwiększa wydajność, minimalizując czas bezobsługowy w porównaniu z ręczną wymianą narzędzi. Skomplikowane części wymagające użycia wielu narzędzi można obrabiać bez zatrzymywania procesu.
- - Narzędzia są pobierane/wymieniane z magazynu w sposób zautomatyzowany i montowane na wrzecionie za pomocą automatycznego ramienia do zmiany narzędzi sterowanego numerycznie (CNC).
- - Zwiększa nośność maszyny, umożliwiając obróbkę bardziej złożonych części bez konieczności ręcznego uzupełniania narzędzi.
- - Zniszczone lub zużyte narzędzia można wymieniać na bieżąco, bez zatrzymywania całej produkcji. To poprawia niezawodność i czas sprawności.
- - Możliwa jest również automatyczna kalibracja narzędzi w celu zapewnienia dokładności geometrycznej po każdej zmianie.
- - Przenosi obróbkę CNC w stronę bardziej wydajnej produkcji bezobsługowej, z minimalną ingerencją człowieka.
Podsumowując, automatyczna wymiana narzędzi poprawia elastyczność i wydajność maszyn CNC.
Czas publikacji: 08-12-2023
