10 vrst CNC strojev

Kaj je CNC obdelovalni stroj?

CNC obdelovalni stroj je stroj, ki ga lahko krmili računalniški program. Samodejno lahko izvaja različne kompleksne obdelovalne naloge v skladu z vnaprej nastavljenimi programi. CNC je okrajšava za »Computer Numerical Control« (računalniško numerično krmiljenje), kar pomeni računalniško numerično krmiljenje.

CNC obdelava je subtraktivni proizvodni postopek, ki uporablja računalniško krmiljena strojna orodja za odstranjevanje materiala obdelovanca za izdelavo delov. Običajno CNC strojna orodja samodejno načrtujejo pot obdelave na podlagi tridimenzionalnega CAD modela in krmilijo orodje za rezanje vzdolž poti, da dosežejo obliko dela.

Ta članek bo predstavil različne vrste CNC obdelovalnih strojev in kako delujejo.

1. CNC rezkalni stroj

CNC rezkalni stroj je podoben CNC rezkalnemu stroju, vendar se običajno uporablja za obdelavo mehkejših materialov in je običajno manj natančen kot CNC rezkalni stroji. CNC rezkalni stroji so znani po svoji sposobnosti uporabe računalniškega numeričnega krmiljenja za usmerjanje poti vretena in obdelovalnega stroja za načrtovanje in oblikovanje materialov, kot so les, jeklo, pena, kompoziti, aluminij in plastika.

CNC usmerjevalniki običajno sestavljajo koračni motorji, gonilniki koračnih motorjev, mehanska osnova, vreteno, krmilniki in napajalnik. CNC usmerjevalniki pomagajo zmanjšati odpadke, povečati produktivnost in natančnost ter hitreje proizvajati izdelke.

2. CNC vrtalni stroj

 CNC vrtalni stroj se uporablja za strojno obdelavo, ki zahteva izdelavo valjastih lukenj v obdelovancu z vrtanjem. Uporablja vrteče se svedre, katerih zasnova omogoča, da odpadna kovina, znana kot ostružki, med izdelovanjem lukenj odpade z obdelovanca.

Obstaja več običajnih vrst svedrov, ki jih je mogoče uporabljati z vrtalnim CNC strojem, vsak pa je primeren za različne aplikacije. Vrste vključujejo točkovne svedre za začetno vrtanje lukenj, pedalne svedre za vrtanje globokih lukenj, vijačne svedre za natančne luknje in vpenjalne povrtale za dokončanje lukenj do želene velikosti.

Tako kot drugi CNC stroji tudi vrtalni CNC stroj uporablja računalniško numerično krmiljenje za avtomatizacijo procesa vrtanja. Usmerja lokacije svedrov in vzorce gibanja v skladu s programiranimi potemi orodja. To omogoča natančno vrtanje več lukenj v obdelovancu z natančnostjo in ponovljivostjo. Vrtalni CNC stroji so uporabni, kadar je za velike količine delov potrebno izdelati enake vzorce ali velikosti lukenj z avtomatiziranimi postopki vrtanja.

3. CNC stružnica

CNC stružnica se uporablja za obdelavo, ki vključuje struženje ali oblikovanje vrtečih se obdelovancev. Uporablja enotobižna rezalna orodja, katerih zasnova se razlikuje glede na posamezno aplikacijo struženja, kot so groba obdelava, fina obdelava, čelno obdelovanje, navojno rezanje, oblikovanje, spodrezovanje, odrezovanje in žlebljenje.

CNC stružnica avtomatizira postopek struženja z računalniškim numeričnim krmiljenjem. Usmerja položaje in gibanje rezalnega orodja v skladu s programiranimi potemi orodja. To omogoča natančno in ponovljivo izdelavo kompleksnih oblik in geometrij iz valjastih obdelovancev.

Obstajajo različne vrste CNC stružnic, primernih za različne aplikacije. Med pogoste vrste spadajo stružnice z revolverjem, primerne za masovno proizvodnjo z avtomatsko menjavo orodij, stružnice z motorjem za splošno struženje in stružnice za posebne namene, zasnovane za specifične geometrije ali materiale.

Postopek struženja s CNC-jem povečuje produktivnost v primerjavi z ročnimi stružnicami, saj omogoča brezpilotno delovanje in izdelavo več delov po natančnih specifikacijah. Stružnice s CNC-jem so še posebej uporabne v avtomobilski, letalski in vesoljski industriji ter industriji precizne proizvodnje, kjer je treba natančno in učinkovito obdelati veliko število struženih komponent.

4. 5-osni CNC stroj

5-osni CNC stroj izboljšuje zmogljivosti tradicionalnih 3-osnih rezkalnih strojev z dodajanjem dveh dodatnih rotacijskih osi, kar omogoča obdelavo kompleksnih geometrij z enim samim vpenjanjem.

Poleg treh linearnih osi (X, Y, Z) za pozicioniranje rezalnega orodja ima 5-osni CNC stroj bodisi dve dodatni rotacijski osi na rezalnem vretenu bodisi nagibno/vrtljivo mizo. To zagotavlja dve dodatni stopnji svobode za pozicioniranje obdelovanca.

Z nagibanjem in vrtenjem vpenjala za obdelovanec (mize z nihajnimi ročicami) 5-osni stroj omogoča rezalnemu orodju dostop in obdelavo petih ploskev prizmatične obdelovanca pod kotom 90 stopinj, ne da bi bilo treba obdelovanec med operacijami ponovno nastaviti.

Dve dodatni rotacijski osi (običajno imenovani os A in os C) znatno izboljšata učinkovitost obdelave, saj odpravljata potrebo po večkratnem vpenjanju in nastavitvah. Zapletene geometrije, kot so oblikovane oblike, je mogoče obdelati v celoti z enim samim vpenjanjem na 5-osnem CNC stroju.

Široko se uporablja v letalski, vesoljski in medicinski industriji, industriji kalupov/orodij ter kjer so kompleksni deli pogosti. 5-osna CNC obdelava se pogosto uporablja tudi za oblikovanje zaradi svoje sposobnosti obdelave prostih površin.

5. Rezkalni CNC stroj

Rezkalni CNC stroj uporablja vrtljiva večtočkovna rezalna orodja za natančno oblikovanje in obdelavo obdelovancev. Med običajna rezkalna orodja spadajo končni rezkarji, vijačni rezkarji in rezkarji za poševno rezkanje, ki jih je mogoče usmeriti vodoravno ali navpično, odvisno od specifične aplikacije rezkanja.

Rezkalni CNC stroj avtomatizira postopek rezkanja z računalniškim numeričnim krmiljenjem. Usmerja lokacijo in pot gibanja rezalnega orodja v skladu s programiranimi potemi orodij. To omogoča natančno in ponovljivo izdelavo kompleksnih profilov in geometrij iz surovin ali ulitkov.

Rezkalni CNC stroji, imenovani tudi rezkalni stroji ali mlini, so na voljo v horizontalni in vertikalni orientaciji. Osnovni CNC rezkalniki omogočajo tri linearne osi gibanja (X, Y, Z), medtem ko naprednejši modeli vključujejo dodatne rotacijske osi za večjo dostopnost.

Med pogoste vrste CNC rezkalnih strojev spadajo ročni rezkalniki za majhne dele, navadni ali vertikalni rezkalniki za splošno obdelavo, univerzalni rezkalniki, primerni za različne operacije, in vsestranski rezkalniki, ki ponujajo maksimalno prilagodljivost s štirimi ali petimi osmi.

Postopek CNC rezkanja poveča produktivnost v primerjavi z ročnimi rezkalniki. Omogoča brezpilotno in masovno proizvodnjo rezkanih komponent z zelo majhnimi tolerancami. Rezkalni CNC stroji se pogosto uporabljajo v predelovalni industriji za obdelavo delov iz kovin, plastike, lesa, kompozitov in drugega.

6. CNC stroj za lasersko rezanje

 CNC stroj za lasersko rezanje uporablja visokozmogljiv laser za rezanje materialov s taljenjem, žganjem ali uparjanjem. Omogoča natančno rezanje zapletenih vzorcev in profilov.

Glavne vrste industrijskih laserjev, ki se uporabljajo v strojih za lasersko rezanje, vključujejo:

- CO2 laserji: Eden najpogostejših plinskih laserjev, ki uporablja mešanico ogljikovega dioksida. Primeren za rezanje nekovin, kot so les, plastika, tekstil. Lahko reže tudi nekatera mehka jekla.

- Trdni laserji: Običajno so to itrijevi aluminijevi granatni (YAG) laserji, ki kot aktivni element uporabljajo neodim. Močnejši so od CO2 laserjev in sposobni rezati debelejše in trše kovine.

- Vlaknasti laserji: Novejša vrsta trdno-telesnega laserja z vrhunsko kakovostjo žarka. Zelo učinkovita za precizno rezanje kovin.

CNC stroji za lasersko rezanje usmerjajo laserski žarek glede na programirane poti orodja z uporabo xy portalov in CNC krmiljenja. Običajne velikosti obdelovancev segajo od namiznih do strojev velikega formata.

Laser zagotavlja čist rez z visoko natančnostjo in minimalnim območjem vpliva toplote. Omogoča zapleteno rezanje širokega nabora materialov. Lasersko rezanje se pogosto uporablja v proizvodnji, izdelavi prototipov in avtomobilski/letalski industriji.

7. CNC stroj za rezanje s plazmo

CNC stroj za plazemsko rezanje uporablja plazemski gorilnik za rezanje električno prevodnih materialov. Deluje tako, da skozi šobo prehaja plin z visoko hitrostjo, kot je kisik ali zrak, in pod gorilnikom tvori električni lok, ki ionizira plin v prevodni plazemski tok.

Plazemski tok nato prenese toploto in elektriko na material obdelovanca, pri čemer ga prereže s taljenjem in uparjanjem. Med običajne materiale, ki se režejo na plazemskih rezalnih strojih, spadajo jeklo, nerjaveče jeklo, aluminij, medenina in baker.

Na CNC plazemskem rezalnem stroju plazemski gorilnik krmili CNC sistem v skladu s programiranimi potemi orodja. To omogoča natančno računalniško vodeno rezanje kompleksnih 2D in 3D oblik iz kovine.

Ključne značilnosti CNC strojev za plazemsko rezanje vključujejo sposobnost rezanja debelih ploščnih materialov, dobro kakovost reza z minimalnimi območji, ki jih prizadene toplota, in visoke hitrosti rezanja. So zelo primerni za izdelavo, vzdrževanje in popravila.

CNC sistem omogoča avtomatizirano, ponovljivo rezanje in omogoča delovanje brez osebja. Plazemsko rezanje se pogosto uporablja v panogah, kot so avtomobilska industrija, proizvodnja, ladjedelništvo in gradbeništvo, za rezanje, poševno rezanje in žlebljenje kovinskih delov in komponent.

8. CNC stroj z električnim erozijskim sistemom

CNC stroj za elektroerozijo, znan tudi kot EDM (elektroerozijska obdelava) ali CNC stroj za iskreno erozijo, uporablja termoelektrični proces električnih isker za rezanje električno prevodnih materialov.

Deluje z uporabo električnih isker, ki nastanejo zaradi napetostne razlike med dvema elektrodama – orodno elektrodo in materialom obdelovanca – za obrabo majhnih količin materiala s taljenjem in uparjanjem. Za izpiranje ostankov se uporablja deionizirana voda.

Na CNC stroju EDM je orodna elektroda povezana s CNC sistemom ter natančno pozicionirana in krmiljena v skladu s programiranimi potemi orodja. To omogoča obdelavo kompleksnih 3D-oblikov iz trdih kovin in zlitin, ki jih je težko rezati s tradicionalnimi metodami.

Nekatere ključne prednosti EDM CNC strojev vključujejo sposobnost obdelave zelo trdih materialov, izdelavo delov z zelo visoko natančnostjo in površinsko obdelavo ter rezanje kompleksnih notranjih votlin in profilov.

Pogoste uporabe vključujejo kalupe, matrice, vesoljske komponente in kirurške vsadke, saj je postopek brezkontakten in ustvarja minimalne mehanske sile na obdelovancu. EDM CNC stroji so zelo primerni za proizvodnjo kompleksnih delov v majhnih količinah.

9. Tukaj so ključne točke o brusilnem CNC stroju:

1. - Brusilni CNC stroj uporablja vrteče se abrazivno kolo za rezanje in oblikovanje kovinskih delov z mehanskim postopkom abrazije.
2. - Abrazivno brusilno kolo, običajno izdelano iz diamantov ali CBN (kubičnega borovega nitrida), ob stiku z obdelovancem odstrani majhne kovinske odrezke. Za doseganje majhnih toleranc je potreben natančen nadzor.
3. - Na CNC brusilnem stroju CNC sistem natančno pozicionira in premika brusilno kolo in obdelovanec v skladu s programirano kodo. To omogoča samodejno brušenje kompleksnih 3D profilov.
4. - Pogoste brusilne operacije vključujejo valjasto brušenje (zunanjih ali notranjih površin), površinsko brušenje (ravnih površin), brezcentrično brušenje in profilno brušenje.
5. - Deli, izdelani z brusilnimi CNC stroji, zahtevajo zelo visoko natančnost in površinsko obdelavo. Pogosto so to precizne mehanske komponente, kot so odmične gredi, kroglični ležaji, zobniki.
6. - Industrije, ki uporabljajo CNC brušenje, vključujejo avtomobilsko, letalsko, medicinsko in splošno proizvodnjo, kjer so nagnjene tolerance ključnega pomena.
7. - Prednosti pred običajnim brušenjem vključujejo ponovljivo natančnost, večosni nadzor in možnost brušenja kompleksnih kontur in profilov brez nadzora.

Torej, če povzamemo, brusilni CNC stroj natančno oblikuje kovinske dele z avtomatizirano obdelavo abrazivnih koles, ki jo krmili računalniški numerični krmilni sistem.

10. Tukaj so ključne točke o CNC stroju z avtomatsko menjavo orodij:

1. - Ima repozitorij/vrtiljak orodij, ki vsebuje več orodij, kot so vrtalniki, rezkalniki, rezkalniki itd., poleg delovnega prostora stroja.
2. - Samodejni menjalnik orodij omogoča hitro in samodejno zamenjavo orodij po potrebi med CNC obdelavo brez ročnega posredovanja.
3. - To znatno izboljša produktivnost z zmanjšanjem časa, ki ne nastane med rezanjem, v primerjavi z ročnimi menjavami orodij. Kompleksne dele, ki zahtevajo več orodij, je mogoče obdelati brez prekinitve procesa.
4. - Orodja se robotsko pobirajo/zamenjajo iz magazina in nameščajo na vreteno s pomočjo avtomatske roke za menjavo orodij pod CNC krmiljenjem.
5. - Poveča nosilnost orodja stroja preko enega samega orodja, kar omogoča obdelavo bolj kompleksnih delov brez ročnega ponovnega nalaganja orodij.
6. - Poškodovano ali obrabljeno orodje je mogoče zamenjati sproti, ne da bi pri tem ustavili celotno proizvodnjo. To izboljša zanesljivost in čas delovanja.
7. - Za zagotovitev geometrijske natančnosti po vsaki spremembi je možna tudi samodejna kalibracija orodja.
8. - CNC obdelavo premika k učinkovitejši proizvodnji brez posadke/proizvodnji brez posadke z minimalnim človeškim posredovanjem.

Torej, če povzamemo, samodejna menjava orodij izboljša fleksibilnost in produktivnost CNC strojev.