10 tipuri de mașini CNC

Ce este o mașină-unealtă CNC?

O mașină-unealtă CNC este o mașină-unealtă care poate fi controlată de un program de calculator. Aceasta poate finaliza automat diverse sarcini complexe de prelucrare conform unor programe de prelucrare prestabilite. CNC este abrevierea de la „Computer Numerical Control”, care înseamnă control numeric computerizat.

Prelucrarea CNC este un proces de fabricație subtractiv care utilizează mașini-unelte controlate de computer pentru a îndepărta materialul piesei de prelucrat în vederea producerii unor componente. În mod normal, mașinile-unelte CNC planifică automat traiectoria de prelucrare pe baza modelului CAD tridimensional și controlează scula pentru a tăia de-a lungul traiectoriei pentru a obține forma piesei.

Acest articol va prezenta diferitele tipuri de mașini-unelte CNC și modul în care acestea funcționează.

1. Mașină de frezat CNC

O mașină de frezat CNC este similară cu o freză CNC, dar este utilizată în general pentru prelucrarea materialelor mai moi și este de obicei mai puțin precisă decât frezele CNC. Frezele CNC sunt cunoscute pentru capacitatea lor de a utiliza controlul numeric computerizat pentru a ruta traiectoriile axului și ale mașinii-unelte pentru a proiecta și modela materiale precum lemn, oțel, spumă, compozite, aluminiu și plastic.

Frezele CNC constau de obicei din motoare pas cu pas, drivere pas cu pas, o bază mecanică, un ax principal, controlere și o sursă de alimentare. Frezele CNC ajută la reducerea deșeurilor, la creșterea productivității și a preciziei și la producerea mai rapidă a produselor.

2. Mașină de găurit CNC

 O mașină de găurit CNC este utilizată pentru procesele de prelucrare care necesită producerea de găuri cilindrice într-o piesă de prelucrat prin găurire. Aceasta utilizează burghie rotative al căror design permite metalului rezidual, cunoscut sub numele de așchii, să cadă de pe piesa de prelucrat în timpul realizării găurii.

Există mai multe tipuri comune de burghie care pot fi utilizate cu o mașină de găurit CNC, fiecare potrivit pentru aplicații diferite. Printre tipuri se numără burghiele de punctare pentru începerea găurilor, burghiele de precizie pentru găurire adâncă, burghiele cu șurub pentru găuri precise și alezoarele cu mandrină pentru finisarea găurilor la dimensiunea dorită.

La fel ca alte mașini CNC, o mașină de găurit CNC utilizează control numeric computerizat pentru a automatiza procesul de găurire. Aceasta direcționează locațiile burghiului și modelele de mișcare conform traiectoriilor programate ale sculelor. Acest lucru permite găurirea cu precizie a mai multor găuri într-o piesă de prelucrat, cu acuratețe și repetabilitate. Mașinile de găurit CNC sunt utile atunci când volume mari de piese necesită modele sau dimensiuni identice de găuri produse prin procese automate de găurire.

3. Strung CNC

Un strung CNC este utilizat pentru procese de prelucrare care implică strunjirea sau modelarea pieselor rotative. Acesta utilizează scule așchietoare cu un singur punct al căror design variază în funcție de aplicația specifică de strunjire, cum ar fi degroșarea, finisarea, așchierea, filetarea, formarea, subtrângerea, debitarea și canelarea.

Strungul CNC automatizează procesul de strunjire prin control numeric computerizat. Acesta direcționează pozițiile și mișcările sculelor așchietoare în funcție de traiectoriile programate ale sculelor. Acest lucru permite producerea de forme și geometrii complexe din piese cilindrice cu precizie și repetabilitate.

Există diferite tipuri de strunguri CNC potrivite pentru diverse aplicații. Printre tipurile comune se numără strunguri cu turelă potrivite pentru producția de masă cu schimbare automată a sculelor, strunguri cu motor pentru strunjire generală și strunguri cu scop special concepute pentru geometrii sau materiale specifice.

Procesul de strunjire CNC îmbunătățește productivitatea față de strunjurile manuale, permițând operarea fără personal și producția de mai multe piese conform specificațiilor exacte. Mașinile CNC de strunjire sunt utile în special în industria auto, aerospațială și în industria prelucrătoare de precizie, unde un număr mare de componente strunjite trebuie prelucrate cu precizie și eficiență.

4. Mașină CNC cu 5 axe

O mașină CNC cu 5 axe îmbunătățește capacitățile mașinilor de frezat tradiționale cu 3 axe prin adăugarea a două axe de rotație suplimentare, permițând prelucrarea geometriilor complexe într-o singură prindere.

Pe lângă cele trei axe liniare (X, Y, Z) pentru poziționarea sculei așchietoare, o mașină CNC cu 5 axe încorporează fie două axe de rotație suplimentare la axul așchietor, fie o masă basculantă/rotativă. Aceasta oferă încă două grade de libertate pentru poziționarea piesei de prelucrat.

Prin înclinarea și rotirea dispozitivului de susținere a piesei de prelucrat (masa pivotantă), mașina cu 5 axe permite sculei așchietoare să acceseze și să prelucreze cinci fețe ale unei piese prismatice la unghiuri de 90 de grade, fără a fi nevoie să resetați piesa de prelucrat între operații.

Cele două axe rotative suplimentare (numite de obicei axa A și axa C) îmbunătățesc semnificativ eficiența prelucrării prin eliminarea necesității unor strângeri și configurări multiple. Geometriile complexe, cum ar fi formele sculptate, pot fi prelucrate complet într-o singură strângere pe o mașină CNC cu 5 axe.

Își găsește aplicații largi în industria aerospațială, de matrițe și medicală, unde piesele complexe sunt comune. Prelucrarea CNC pe 5 axe este adesea utilizată și pentru sculptură datorită capacității sale de a prelucra suprafețe cu formă liberă.

5. Mașină de frezat CNC

O mașină de frezat CNC utilizează scule de tăiere rotative multi-punct pentru a modela și prelucra cu precizie piesele de prelucrat. Sculele de frezare comune includ frezele frontale, frezele elicoidale și frezele de teșire, care pot fi orientate fie orizontal, fie vertical, în funcție de aplicația specifică de frezare.

Mașina de frezare CNC automatizează procesul de frezare prin control numeric computerizat. Aceasta direcționează locația sculei așchietoare și traiectoria de mișcare conform traiectoriilor programate ale sculei. Acest lucru permite producerea de profile și geometrii complexe din materii prime sau piese turnate cu precizie și repetabilitate.

Mașinile de frezat CNC, denumite și mașini de frezat sau freze, sunt disponibile atât în ​​orientare orizontală, cât și verticală. Frezele CNC de bază oferă trei axe liniare de mișcare (X, Y, Z), în timp ce modelele mai avansate încorporează axe rotative suplimentare pentru o accesibilitate sporită.

Tipurile comune de mașini de frezat CNC includ freze manuale pentru piese mici, freze simple sau verticale pentru prelucrare generală, freze universale potrivite pentru o varietate de operațiuni și freze omniversale care oferă flexibilitate maximă prin patru sau cinci axe.

Procesul de frezare CNC îmbunătățește productivitatea față de frezele manuale. Permite producția fără personal și în masă a componentelor frezate cu toleranțe strânse. Mașinile de frezare CNC sunt utilizate pe scară largă în industriile prelucrătoare pentru prelucrarea pieselor din metale, materiale plastice, lemn, compozite și multe altele.

6. Mașină CNC de tăiere cu laser

 O mașină CNC de tăiere cu laser utilizează un laser de mare putere pentru a tăia materiale prin topirea, arderea sau vaporizarea acestora. Aceasta permite tăierea precisă a modelelor și profilelor complexe.

Principalele tipuri de lasere industriale utilizate în mașinile de tăiere cu laser includ:

- Lasere CO2: Unul dintre cele mai comune lasere cu gaz care utilizează un amestec de dioxid de carbon. Potrivit pentru tăierea nemetalelor precum lemnul, materialele plastice, textilele. Poate tăia și unele oțeluri moi.

- Lasere în stare solidă: De obicei, lasere cu granat de ytriu și aluminiu (YAG) care utilizează neodim ca element activ. Mai puternice decât laserele cu CO2 și capabile să taie metale mai groase și mai dure.

- Lasere cu fibră: Un tip mai nou de laser în stare solidă, cu o calitate superioară a fasciculului. Foarte eficient pentru aplicații de tăiere precisă a metalelor.

Mașinile CNC de tăiere cu laser direcționează fasciculul laser conform traiectoriilor programate ale sculelor, utilizând portaluri xy și control CNC. Dimensiunile comune ale pieselor variază de la mașini de birou la mașini de format mare.

Laserul oferă o tăiere curată, cu precizie ridicată și o zonă minimă afectată termic. Permite tăierea complexă a unei game largi de materiale. Tăierea cu laser este utilizată pe scară largă în producție, prototipare și în industria auto/aerospațială.

7. Mașină CNC de tăiere cu plasmă

O mașină CNC de tăiere cu plasmă utilizează o torță cu plasmă pentru a tăia materiale conductoare de electricitate. Funcționează prin trecerea unui gaz de mare viteză, cum ar fi oxigenul sau aerul, printr-o duză și formarea unui arc electric sub torță care ionizează gazul într-un flux de plasmă conductiv.

Fluxul de plasmă transferă apoi căldura și electricitatea asupra materialului piesei de prelucrat, tăindu-l prin topire și vaporizare. Printre materialele obișnuite tăiate pe mașinile de tăiere cu plasmă se numără oțelul, oțelul inoxidabil, aluminiul, alama și cuprul.

Pe o mașină de tăiere cu plasmă CNC, torța cu plasmă este controlată de sistemul CNC conform unor traiectorii programate. Acest lucru permite tăierea precisă, controlată de computer, a unor forme complexe 2D și 3D din metal.

Caracteristicile cheie ale mașinilor CNC de tăiere cu plasmă includ capacitatea de a tăia materiale groase în tablă, o calitate bună a tăierii cu zone minime afectate termic și viteze mari de tăiere. Sunt potrivite pentru aplicații de fabricație, întreținere și reparații.

Sistemul CNC oferă tăieri automate, repetabile și permite operarea fără personal. Tăierea cu plasmă este utilizată pe scară largă în industrii precum cea auto, producția, construcțiile navale și construcțiile pentru tăierea, teşirea și crăițuirea pieselor și componentelor metalice.

8. Mașină CNC cu descărcare electrică

O mașină CNC prin electroeroziune, cunoscută și sub denumirea de EDM (prelucrare prin electroeroziune) sau mașină CNC prin eroziune prin scânteie, utilizează procesul termoelectric al scânteilor electrice pentru a tăia materiale conductoare electric.

Funcționează prin utilizarea scânteilor electrice produse printr-o diferență de tensiune între doi electrozi - un electrod al sculei și materialul piesei de prelucrat - pentru a uza cantități mici de material prin topire și vaporizare. Apa deionizată este utilizată pentru a îndepărta resturile.

Pe o mașină CNC EDM, electrodul sculei este conectat la sistemul CNC și poziționat și controlat cu precizie conform traiectoriilor programate ale sculei. Acest lucru permite prelucrarea formelor 3D complexe din metale dure și aliaje care sunt dificil de tăiat cu metodele tradiționale.

Printre avantajele cheie ale mașinilor CNC EDM se numără capacitatea de a prelucra materiale foarte dure, de a produce piese cu precizie și finisaje de suprafață foarte ridicate și de a tăia cavități și profile interne complexe.

Aplicațiile comune includ matrițe, ștanțe, componente aerospațiale și implanturi chirurgicale, deoarece procesul este fără contact și generează forțe mecanice minime asupra piesei de prelucrat. Mașinile CNC EDM sunt potrivite pentru producția de volum mic de piese complexe.

9. Iată punctele cheie despre o mașină de rectificat CNC:

1. O mașină de rectificat CNC folosește o roată abrazivă rotativă pentru a tăia și modela piese metalice prin procesul mecanic de abraziune.
2. - Discul abraziv de șlefuit, de obicei fabricat din diamante sau CBN (nitrură cubică de bor), îndepărtează așchii mici de metal atunci când intră în contact cu piesa de prelucrat. Este necesar un control precis pentru a obține toleranțe strânse.
3. - Pe o mașină de rectificat CNC, discul abraziv și piesa de prelucrat sunt poziționate și deplasate cu precizie de sistemul CNC conform unui cod programat. Acest lucru permite rectificarea automată a profilelor 3D complexe.
4. Operațiile comune de rectificare includ rectificarea cilindrică (suprafețe exterioare sau interne), rectificarea plană (suprafețe plane), rectificarea fără centre și rectificarea profilelor.
5. - Piesele realizate cu mașini CNC de rectificat necesită o precizie și finisaje de suprafață foarte ridicate. Acestea sunt adesea componente mecanice de precizie, cum ar fi arbori cu came, rulmenți cu bile, angrenaje.
6. Industriile care utilizează rectificarea CNC includ industria auto, aerospațială, medicală și producția generală, unde toleranțele strânse sunt critice.
7. Avantajele față de rectificarea convențională includ precizia repetabilă, controlul multiaxe și capacitatea de a rectifica contururi și profile complexe fără supraveghere.

Așadar, pe scurt, o mașină de rectificat CNC modelează cu precizie piesele metalice prin prelucrarea automată a discurilor abrazive, controlată de un sistem de control numeric computerizat.

10. Iată punctele cheie despre o mașină CNC cu schimbare automată a sculelor:

1. - Are o magazie/carusel de scule care conține mai multe unelte, cum ar fi burghie, freze, routere etc., lângă spațiul de lucru al mașinii.
2. Schimbătorul automat de scule permite înlocuirea rapidă și automată a sculelor, după cum este necesar, în timpul procesului de prelucrare CNC, fără intervenție manuală.
3. - Acest lucru îmbunătățește semnificativ productivitatea prin reducerea la minimum a timpului de neașchiere în comparație cu schimbarea manuală a sculelor. Piesele complexe care necesită mai multe scule pot fi prelucrate fără oprirea procesului.
4. - Sculele sunt preluate/schimbate robotizat din magazie și montate pe ax folosind un braț de schimbare automată a sculelor sub control CNC.
5. - Crește capacitatea de transport a sculelor a mașinii dincolo de o singură sculă, permițând prelucrarea unor piese mai complexe fără a reîncărca manual sculele.
6. - Sculele defecte sau uzate pot fi înlocuite pe loc, fără a opri întreaga producție. Acest lucru îmbunătățește fiabilitatea și timpul de funcționare.
7. - Calibrarea automată a sculelor poate fi, de asemenea, posibilă pentru a asigura precizia geometrică după fiecare modificare.
8. - Aduce prelucrarea CNC către o producție mai eficientă, fără intervenție umană minimă.

Așadar, pe scurt, schimbarea automată a sculelor îmbunătățește flexibilitatea și productivitatea mașinilor CNC.