Čo je CNC obrábací stroj?
CNC obrábací stroj je stroj, ktorý je možné ovládať počítačovým programom. Dokáže automaticky vykonávať rôzne zložité úlohy spracovania podľa prednastavených programov. CNC je skratka pre „Computer Numerical Control“, čo je počítačové numerické riadenie.
CNC obrábanie je subtraktívny výrobný proces, ktorý využíva počítačom riadené obrábacie stroje na odoberanie materiálu z obrobku na výrobu dielov. CNC obrábacie stroje zvyčajne automaticky plánujú dráhu spracovania na základe trojrozmerného CAD modelu a riadia nástroj na rezanie pozdĺž dráhy, aby sa dosiahol tvar dielu.
Tento článok predstaví rôzne typy CNC obrábacích strojov a ich fungovanie.
1. CNC frézka
CNC frézka je podobná CNC frézke, ale vo všeobecnosti sa používa na obrábanie mäkších materiálov a zvyčajne je menej presná ako CNC frézky. CNC frézky sú známe svojou schopnosťou používať počítačové numerické riadenie na smerovanie dráh vretena a obrábacieho stroja na navrhovanie a tvarovanie materiálov ako drevo, oceľ, pena, kompozity, hliník a plast.
CNC frézy sa zvyčajne skladajú z krokových motorov, krokových ovládačov, mechanickej základne, vretena, ovládačov a napájacieho zdroja. CNC frézy pomáhajú znižovať odpad, zvyšovať produktivitu a presnosť a vyrábať produkty rýchlejšie.
2. Vŕtací CNC stroj
CNC vŕtačka sa používa na obrábacie procesy, ktoré vyžadujú vytváranie valcových otvorov v obrobku vŕtaním. Používa rotujúce vrtáky, ktorých konštrukcia umožňuje, aby odpadový kov, známy ako triesky, počas vytvárania otvorov odpadával z obrobku.
Existuje niekoľko bežných typov vrtákov, ktoré sa dajú použiť s CNC vŕtačkou, pričom každý z nich je vhodný pre iné aplikácie. Medzi typy patria bodové vrtáky na počiatočné vŕtanie otvorov, vŕtačky s pekelným vŕtaním na hlboké vŕtanie otvorov, vrtáky so závitovkou na presné vŕtanie otvorov a upínacie výstružníky na dokončovanie otvorov na požadovanú veľkosť.
Rovnako ako iné CNC stroje, aj vŕtací CNC stroj využíva počítačové numerické riadenie na automatizáciu procesu vŕtania. Riadi polohy vrtákov a vzory pohybu podľa naprogramovaných dráh nástroja. To umožňuje presné vŕtanie viacerých otvorov v obrobku s presnosťou a opakovateľnosťou. Vŕtacie CNC stroje sú užitočné, keď je potrebné vyrobiť veľké množstvo dielov s rovnakými vzormi alebo veľkosťami otvorov pomocou automatizovaných procesov vŕtania.
3. Sústruh s CNC obrábacím strojom
CNC sústruh sa používa na obrábacie procesy, ktoré zahŕňajú sústruženie alebo tvarovanie rotujúcich obrobkov. Používa jednobodové rezné nástroje, ktorých konštrukcia sa líši v závislosti od konkrétnej sústružníckej aplikácie, ako je hrubovanie, dokončovanie, čelné obrábanie, závitovanie, tvárnenie, podrezanie, upichovanie a drážkovanie.
CNC sústruh automatizuje proces sústruženia pomocou počítačového numerického riadenia. Riadi polohy a pohyby rezných nástrojov podľa naprogramovaných dráh nástrojov. To umožňuje vyrábať zložité tvary a geometrie z valcových obrobkov s presnosťou a opakovateľnosťou.
Existujú rôzne typy CNC sústruhov vhodných pre rôzne aplikácie. Medzi bežné typy patria revolverové sústruhy vhodné pre hromadnú výrobu s automatickou výmenou nástrojov, motorové sústruhy na všeobecné sústruženie a špeciálne sústruhy určené pre špecifické geometrie alebo materiály.
CNC sústružnícky proces zvyšuje produktivitu oproti manuálnym sústruhom tým, že umožňuje bezobslužnú prevádzku a výrobu viacerých dielov podľa presných špecifikácií. CNC sústruhy sú obzvlášť užitočné v automobilovom, leteckom a presnom výrobnom priemysle, kde je potrebné presne a efektívne obrábať veľké množstvo sústružených komponentov.
4. 5-osový CNC stroj
5-osový CNC stroj rozširuje možnosti tradičných 3-osových frézok pridaním dvoch ďalších rotačných osí, čo umožňuje obrábanie zložitých geometrií v jednom upnutí.
Okrem troch lineárnych osí (X, Y, Z) na polohovanie rezného nástroja obsahuje 5-osový CNC stroj buď dve ďalšie rotačné osi na rezacom vretene, alebo naklápací/otočný stôl. To poskytuje ďalšie dva stupne voľnosti pre polohovanie obrobku.
Nakláňaním a otáčaním upínacieho prípravku (sklopného stola) umožňuje 5-osový stroj reznému nástroju prístup a obrábanie piatich plôch prizmatického obrobku pod uhlom 90 stupňov bez nutnosti prestavovania obrobku medzi operáciami.
Dve ďalšie rotačné osi (zvyčajne nazývané os A a os C) výrazne zlepšujú efektivitu obrábania tým, že eliminujú potrebu viacnásobného upnutia a nastavovania. Zložité geometrie, ako sú tvarované tvary, je možné kompletne obrobiť jedným upnutím na 5-osovom CNC stroji.
Nachádza široké uplatnenie v leteckom priemysle, pri výrobe foriem/lisovacích foriem a v medicíne, kde sú bežné zložité diely. 5-osové CNC obrábanie sa tiež často používa na tvarovanie vďaka svojej schopnosti obrábať voľné tvary povrchov.
5. Frézovací CNC stroj
Frézovací CNC stroj využíva rotačné viacbodové rezné nástroje na presné tvarovanie a obrábanie obrobkov. Medzi bežné frézovacie nástroje patria čelné frézy, špirálové frézy a zrážacie frézy, ktoré môžu byť orientované horizontálne alebo vertikálne v závislosti od konkrétnej frézovacej aplikácie.
CNC frézovací stroj automatizuje proces frézovania pomocou počítačového numerického riadenia. Riadi polohu a dráhu pohybu rezného nástroja podľa naprogramovaných dráh nástroja. To umožňuje vyrábať zložité profily a geometrie zo surovín alebo odliatkov s presnosťou a opakovateľnosťou.
Frézovacie CNC stroje, označované aj ako frézky alebo obrábacie stroje, sú dostupné v horizontálnej aj vertikálnej orientácii. Základné CNC frézky poskytujú tri lineárne osi pohybu (X, Y, Z), zatiaľ čo pokročilejšie modely obsahujú ďalšie rotačné osi pre lepšiu prístupnosť.
Medzi bežné typy CNC frézok patria ručné frézy na malé diely, hladké alebo vertikálne frézy na všeobecné obrábanie, univerzálne frézy vhodné na rôzne operácie a všestranné frézy ponúkajúce maximálnu flexibilitu vďaka štyrom alebo piatim osiam.
CNC frézovací proces zvyšuje produktivitu oproti manuálnym frézkam. Umožňuje bezobslužnú a hromadnú výrobu frézovaných komponentov s presnými toleranciami. Frézovacie CNC stroje sa široko používajú vo výrobnom priemysle na obrábanie dielov z kovov, plastov, dreva, kompozitov a ďalších materiálov.
6. CNC rezací stroj s laserom
CNC laserový rezací stroj využíva na rezanie materiálov vysokovýkonný laser ich tavením, pálením alebo odparovaním. Umožňuje presné rezanie zložitých vzorov a profilov.
Hlavné typy priemyselných laserov používaných v laserových rezacích strojoch zahŕňajú:
- CO2 lasery: Jeden z najbežnejších plynových laserov využívajúci zmes oxidu uhličitého. Vhodné na rezanie nekovov, ako je drevo, plasty, textílie. Dokážu rezať aj niektoré mäkké ocele.
- Pevnolátkové lasery: Typicky ytriovo-hliníkové granátové (YAG) lasery používajúce neodým ako aktívny prvok. Sú výkonnejšie ako CO2 lasery a schopné rezať hrubšie a tvrdšie kovy.
- Vláknové lasery: Novší typ laseru v pevnej fáze s vynikajúcou kvalitou lúča. Veľmi účinný pre presné rezanie kovov.
CNC laserové rezacie stroje smerujú laserový lúč podľa naprogramovaných dráh nástroja pomocou xy portálov a CNC riadenia. Bežné veľkosti obrobkov siahajú od stolových až po veľkoformátové stroje.
Laser poskytuje čistý rez s vysokou presnosťou a minimálnou tepelne ovplyvnenou zónou. Umožňuje zložité rezanie širokej škály materiálov. Rezanie laserom sa široko používa vo výrobe, prototypovaní a automobilovom/leteckom priemysle.
7. Plazmový rezací CNC stroj
Plazmový rezací CNC stroj využíva plazmový horák na rezanie elektricky vodivých materiálov. Funguje tak, že plyn s vysokou rýchlosťou, ako je kyslík alebo vzduch, prechádza cez trysku a pod horákom sa vytvára elektrický oblúk, ktorý ionizuje plyn na vodivý plazmový prúd.
Plazmový prúd potom prenáša teplo a elektrinu na materiál obrobku, ktorý prerezáva tavením a odparovaním. Medzi bežné materiály rezané plazmovými rezacími strojmi patrí oceľ, nehrdzavejúca oceľ, hliník, mosadz a meď.
Na CNC plazmovom rezacom stroji je plazmový horák riadený CNC systémom podľa naprogramovaných dráh nástroja. To umožňuje presné počítačom riadené rezanie zložitých 2D a 3D tvarov z kovu.
Medzi kľúčové vlastnosti plazmových rezacích CNC strojov patrí schopnosť rezať hrubé plechové materiály, dobrá kvalita rezu s minimálnymi tepelne ovplyvnenými zónami a vysoké rýchlosti rezania. Sú vhodné pre výrobu, údržbu a opravy.
CNC systém umožňuje automatizované, opakovateľné rezy a bezobslužnú prevádzku. Plazmové rezanie sa široko používa v odvetviach ako automobilový priemysel, výroba, lodiarstvo a stavebníctvo na rezanie, skosenie a drážkovanie kovových dielov a komponentov.
8. CNC stroj s elektrickým výbojom
CNC stroj s elektrickým výbojom, tiež známy ako EDM (elektroerozívne obrábanie) alebo CNC stroj s iskrovou eróziou, využíva termoelektrický proces elektrických iskier na rezanie elektricky vodivých materiálov.
Funguje na princípe elektrických iskier, ktoré vznikajú rozdielom napätia medzi dvoma elektródami – nástrojovou elektródou a materiálom obrobku – na opotrebovanie malého množstva materiálu jeho tavením a odparovaním. Na odstránenie nečistôt sa používa deionizovaná voda.
Na EDM CNC obrábacom stroji je nástrojová elektróda pripojená k CNC systému a presne polohovaná a riadená podľa naprogramovaných dráh nástroja. To umožňuje obrábať zložité 3D tvary z tvrdých kovov a zliatin, ktoré sa ťažko obrábajú tradičnými metódami.
Medzi kľúčové výhody CNC obrábacích strojov EDM patrí schopnosť obrábať veľmi tvrdé materiály, vyrábať diely s veľmi vysokou presnosťou a povrchovou úpravou a rezať zložité vnútorné dutiny a profily.
Medzi bežné aplikácie patria formy, matrice, letecké a kozmické komponenty a chirurgické implantáty, pretože proces je bezkontaktný a vytvára minimálne mechanické sily na obrobok. EDM CNC stroje sú vhodné na nízkoobjemovú výrobu zložitých dielov.
9. Tu sú kľúčové body o brúsnom CNC stroji:
- - Brúska CNC používa rotujúci brúsny kotúč na rezanie a tvarovanie kovových dielov mechanickým procesom obrusovania.
- - Brúsny kotúč, zvyčajne vyrobený z diamantov alebo CBN (kubického nitridu bóru), pri kontakte s obrobkom odstraňuje malé kovové triesky. Na dosiahnutie presných tolerancií je potrebná presná kontrola.
- - Na CNC brúske sú brúsny kotúč a obrobok presne polohované a pohybované CNC systémom podľa naprogramovaného kódu. To umožňuje automatické brúsenie zložitých 3D profilov.
- - Medzi bežné brúsne operácie patrí valcové brúsenie (vonkajšie alebo vnútorné povrchy), brúsenie plôch (rovné povrchy), bezhrotové brúsenie a profilové brúsenie.
- - Súčiastky vyrobené na brúsnych CNC strojoch vyžadujú veľmi vysokú presnosť a povrchovú úpravu. Často ide o presné mechanické komponenty, ako sú vačkové hriadele, guľôčkové ložiská, ozubené kolesá.
- - Medzi odvetvia, ktoré využívajú CNC brúsenie, patria automobilový, letecký, medicínsky a všeobecný priemysel, kde sú prísne tolerancie kritické.
- - Medzi výhody oproti konvenčnému brúseniu patrí opakovateľná presnosť, viacosové riadenie a schopnosť brúsiť zložité kontúry a profily bez dozoru.
Takže v skratke, brúska CNC presne tvaruje kovové diely pomocou automatizovaného obrábania brúsnych kotúčov riadeného počítačovým numerickým riadiacim systémom.
10. Tu sú kľúčové body o CNC stroji s automatickou výmenou nástrojov:
- - Má zásobník/karusel s nástrojmi, ktorý obsahuje viacero nástrojov, ako sú vŕtačky, frézy, horné frézy atď., ktoré sú umiestnené vedľa pracovného priestoru stroja.
- - Automatický menič nástrojov umožňuje rýchlu a automatickú výmenu nástrojov podľa potreby počas procesu CNC obrábania bez manuálneho zásahu.
- - Toto výrazne zvyšuje produktivitu minimalizáciou času mimo obrábania v porovnaní s manuálnou výmenou nástrojov. Zložité súčiastky vyžadujúce viacero nástrojov je možné obrábať bez zastavenia procesu.
- - Nástroje sa roboticky vyberajú/vymieňajú zo zásobníka a montujú sa na vreteno pomocou ramena na automatickú výmenu nástrojov pod CNC riadením.
- - Zvyšuje nosnosť nástrojov stroja nad rámec jedného nástroja, čo umožňuje obrábanie zložitejších súčiastok bez nutnosti manuálneho opätovného načítavania nástrojov.
- - Poškodené alebo opotrebované nástroje je možné vymeniť za chodu bez zastavenia celej výroby. To zvyšuje spoľahlivosť a prevádzkyschopnosť.
- - Automatická kalibrácia nástroja môže byť tiež možná na zabezpečenie geometrickej presnosti po každej zmene.
- - Posúva CNC obrábanie smerom k efektívnejšej bezobslužnej výrobe s minimálnym ľudským zásahom.
Takže v skratke, automatická výmena nástrojov zlepšuje flexibilitu a produktivitu CNC strojov.
Čas uverejnenia: 8. decembra 2023
