Vad är en CNC-maskin?
En CNC-maskin är en maskin som kan styras av ett datorprogram. Den kan automatiskt utföra olika komplexa bearbetningsuppgifter enligt förinställda bearbetningsprogram. CNC är förkortningen för "Computer Numerical Control", vilket är datornumerisk styrning.
CNC-bearbetning är en subtraktiv tillverkningsprocess som använder datorstyrda maskinverktyg för att avlägsna material från arbetsstycket för att producera delar. Normalt planerar CNC-maskinverktyg automatiskt bearbetningsbanan baserat på den tredimensionella CAD-modellen och styr verktyget att skära längs banan för att uppnå delens form.
Den här artikeln kommer att presentera olika typer av CNC-maskiner och hur de fungerar.
1. CNC-fräsmaskin
En CNC-fräs är som en CNC-fräs men används vanligtvis för att bearbeta mjukare material och är vanligtvis mindre precis än CNC-fräsar. CNC-routrar är kända för sin förmåga att använda datorstyrd numerisk styrning för att dirigera spindel- och maskinverktygsbanor för att designa och forma material som trä, stål, skum, kompositer, aluminium och plast.
CNC-routrar består vanligtvis av stegmotorer, stegdrivare, en mekanisk bas, en spindel, styrenheter och en strömförsörjning. CNC-routrar hjälper till att minska avfall, öka produktivitet och noggrannhet samt producera produkter snabbare.
2. Borrande CNC-maskin
En borrande CNC-maskin används för bearbetningsprocesser som kräver att cylindriska hål produceras i ett arbetsstycke genom borrning. Den använder roterande borrkronor vars konstruktion gör att spillmetallen, så kallade spånor, kan falla bort från arbetsstycket under håltagningen.
Det finns flera vanliga typer av borrkronor som kan användas med en CNC-borrmaskin, och alla lämpade för olika tillämpningar. Typerna inkluderar punktborrar för att börja hål, peckborrar för djuphålsborrning, skruvmaskinsborrar för precisionshål och chuckborrar för att finjustera hål till önskad storlek.
Liksom andra CNC-maskiner använder en borrande CNC-maskin datorstyrd numerisk styrning för att automatisera borrprocessen. Den styr borrkronans placering och rörelsemönster enligt programmerade verktygsbanor. Detta möjliggör precisionsborrning av flera hål i ett arbetsstycke med noggrannhet och repeterbarhet. Borrande CNC-maskiner är användbara när stora volymer av delar behöver identiska hålmönster eller storlekar som produceras genom automatiserade borrprocesser.
3. Svarv CNC-maskin
En CNC-svarv används för bearbetningsprocesser som involverar svarvning eller formning av roterande arbetsstycken. Den använder enpunktsskärande verktyg vars design varierar beroende på den specifika svarvningstillämpningen, såsom grovbearbetning, finbearbetning, planbearbetning, gängbearbetning, formning, underskärning, avstickning och spårfräsning.
CNC-svarven automatiserar svarvningsprocessen genom datorstyrd numerisk styrning. Den styr skärverktygens placering och rörelser enligt programmerade verktygsbanor. Detta gör det möjligt att producera komplexa former och geometrier från cylindriska arbetsstycken med precision och repeterbarhet.
Det finns olika typer av CNC-svarvar som är lämpliga för olika tillämpningar. Vanliga typer inkluderar revolversvarvar lämpliga för massproduktion med automatiska verktygsbyten, motorsvarvar för generell svarvning och specialsvarvar designade för specifika geometrier eller material.
CNC-svarvningsprocessen ökar produktiviteten jämfört med manuella svarvar genom att möjliggöra obemannad drift och produktion av flera delar enligt exakta specifikationer. CNC-svarvade maskiner är särskilt användbara inom fordons-, flyg- och precisionstillverkningsindustrier där ett stort antal svarvade komponenter behöver bearbetas exakt och effektivt.
4. 5-axlig CNC-maskin
En 5-axlig CNC-maskin förbättrar funktionerna hos traditionella 3-axliga fräsmaskiner genom att lägga till ytterligare två rotationsaxlar, vilket möjliggör bearbetning av komplexa geometrier i en enda uppspänning.
Förutom de tre linjära axlarna (X, Y, Z) för positionering av skärverktyget, har en 5-axlig CNC-maskin antingen två ytterligare rotationsaxlar vid skärspindeln eller ett lutnings-/rotationsbord. Detta ger ytterligare två frihetsgrader för positionering av arbetsstycket.
Genom att luta och rotera arbetsstyckets fixtur (tappbord) gör 5-axliga maskinen det möjligt för skärverktyget att komma åt och bearbeta fem ytor av ett prismatiskt arbetsstycke i 90-graders vinklar utan att behöva återställa arbetsstycket mellan operationerna.
De två extra roterande axlarna (vanligtvis kallade A-axel och C-axel) förbättrar bearbetningseffektiviteten avsevärt genom att eliminera behovet av flera fastspänningar och uppställningar. Invecklade geometrier som skulpterade former kan bearbetas komplett med en enda fastspänning på en 5-axlig CNC-maskin.
Den finner breda tillämpningar inom flyg-, form- och medicinindustrin där komplexa delar är vanliga. 5-axlig CNC-bearbetning används också ofta för skulptering tack vare dess förmåga att bearbeta friformsytor.
5. CNC-fräsmaskin
En CNC-fräsmaskin använder roterande flerpunktsskärverktyg för att exakt forma och bearbeta arbetsstycken. Vanliga fräsverktyg inkluderar pinnfräsar, spiralfräsar och fasfräsar, vilka kan orienteras antingen horisontellt eller vertikalt baserat på den specifika fräsapplikationen.
CNC-fräsmaskinen automatiserar fräsningsprocessen genom datorstyrd numerisk styrning. Den styr skärverktygets placering och rörelsebana enligt programmerade verktygsbanor. Detta möjliggör framställning av komplexa profiler och geometrier från råmaterial eller gjutgods med precision och repeterbarhet.
CNC-fräsmaskiner, även kallade fräsar eller fräsar, finns i både horisontell och vertikal orientering. Grundläggande CNC-fräsar har tre linjära rörelseaxlar (X, Y, Z), medan mer avancerade modeller har ytterligare roterande axlar för ökad tillgänglighet.
Vanliga typer av CNC-fräsmaskiner inkluderar handfräsar för små delar, plana eller vertikala fräsar för allmän bearbetning, universalfräsar lämpliga för en mängd olika operationer och omniversalfräsar som erbjuder maximal flexibilitet genom fyra eller fem axlar.
CNC-fräsningsprocessen ökar produktiviteten jämfört med manuella fräsar. Den möjliggör obemannad och massproduktion av frästa komponenter med snäva toleranser. CNC-fräsmaskiner används ofta inom tillverkningsindustrier för bearbetning av delar av metaller, plast, trä, kompositer med mera.
6. Laserskärande CNC-maskin
En laserskärande CNC-maskin använder en högeffektslaser för att skära material genom att smälta, bränna eller förånga dem. Den möjliggör exakt skärning av invecklade mönster och profiler.
De viktigaste typerna av industriella lasers som används i laserskärmaskiner inkluderar:
- CO2-lasrar: En av de vanligaste gaslasrarna som använder en koldioxidgasblandning. Lämplig för skärning av icke-metaller som trä, plast och textilier. Kan även skära i vissa mjuka stål.
- Fastfaslasrar: Vanligtvis YAG-lasrar (Yttriumaluminiumgranat) som använder neodym som aktivt element. Kraftfullare än CO2-lasrar och kapabla att skära tjockare och hårdare metaller.
- Fiberlasrar: En nyare fastfaslasertyp med överlägsen strålkvalitet. Mycket effektiv för precisionsmetallskärning.
CNC-laserskärande CNC-maskiner riktar laserstrålen enligt programmerade verktygsbanor med hjälp av xy-portaler och CNC-styrning. Vanliga arbetsstorlekar sträcker sig från stationära maskiner till storformatsmaskiner.
Lasern ger ett rent snitt med hög noggrannhet och minimal värmepåverkad zon. Den möjliggör komplicerad skärning av en mängd olika material. Laserskärning används ofta inom tillverkning, prototyptillverkning och fordons- och flygindustrin.
7. Plasmaskärande CNC-maskin
En CNC-plasmaskärande maskin använder en plasmabrännare för att skära elektriskt ledande material. Den fungerar genom att en höghastighetsgas, såsom syre eller luft, passerar genom ett munstycke och bildar en elektrisk båge under brännaren som joniserar gasen till en ledande plasmaström.
Plasmaströmmen överför sedan värme och elektricitet till arbetsstyckets material, som smälter och förångar det. Vanliga material som skärs på plasmaskärmaskiner inkluderar stål, rostfritt stål, aluminium, mässing och koppar.
På en CNC-plasmaskärmaskin styrs plasmabrännaren av CNC-systemet enligt programmerade verktygsbanor. Detta möjliggör exakt datorstyrd skärning av komplexa 2D- och 3D-former från metall.
Viktiga funktioner hos CNC-plasmaskärande maskiner inkluderar möjligheten att skära tjocka plåtmaterial, god skärkvalitet med minimala värmepåverkade zoner och höga skärhastigheter. De är väl lämpade för tillverkning, underhåll och reparation.
CNC-systemet erbjuder automatiserade, repeterbara skärningar och möjliggör obemannad drift. Plasmaskärning används ofta inom industrier som fordonsindustrin, tillverkning, varvsindustrin och konstruktionsindustrin för skärning, fasning och mejsling av metalldelar och komponenter.
8. CNC-maskin med elektrisk urladdning
En CNC-maskin med elektrisk urladdning, även känd som en EDM (elektrisk urladdningsbearbetning) eller gnisterosions-CNC-maskin, använder den termoelektriska processen med elektriska gnistor för att skära elektriskt ledande material.
Den fungerar genom att använda elektriska gnistor som produceras via en spänningsskillnad mellan två elektroder – en verktygselektrod och arbetsstyckets material – för att nöta bort små mängder material genom smältning och förångning. Avjoniserat vatten används för att spola bort skräp.
På en CNC-gnistgnistmaskin är verktygselektroden ansluten till CNC-systemet och positionerad och styrd exakt enligt programmerade verktygsbanor. Detta möjliggör bearbetning av komplexa 3D-former från hårda metaller och legeringar som är svåra att skära med traditionella metoder.
Några viktiga fördelar med CNC-gnistmaskiner inkluderar möjligheten att bearbeta mycket hårda material, producera delar med mycket hög noggrannhet och ytfinish samt skära komplexa inre håligheter och profiler.
Vanliga tillämpningar inkluderar formar, matriser, flyg- och rymdkomponenter och kirurgiska implantat eftersom processen är beröringsfri och genererar minimala mekaniska krafter på arbetsstycket. CNC-gnistmaskiner är väl lämpade för lågvolymproduktion av komplexa delar.
9. Här är de viktigaste punkterna om en CNC-slipmaskin:
- - En CNC-slipmaskin använder en roterande slipskiva för att skära och forma metalldelar genom den mekaniska processen med slipning.
- - Slipskivan, vanligtvis tillverkad av diamanter eller CBN (kubisk bornitrid), avlägsnar små metallflisor när de kommer i kontakt med arbetsstycket. Exakt kontroll krävs för att uppnå snäva toleranser.
- - På en CNC-slipmaskin positioneras och flyttas slipskivan och arbetsstycket exakt av CNC-systemet enligt en programmerad kod. Detta gör att komplexa 3D-profiler kan slipas automatiskt.
- - Vanliga slipningsoperationer inkluderar rundslipning (utvändiga eller invändiga ytor), planslipning (plana ytor), centerlös slipning och profilslipning.
- - Delar tillverkade med CNC-slipmaskiner kräver mycket hög noggrannhet och ytfinish. De är ofta precisionsmekaniska komponenter som kamaxlar, kullager och kugghjul.
- - Industrier som använder CNC-slipning inkluderar fordonsindustrin, flyg- och rymdindustrin, medicin och allmän tillverkning där snäva toleranser är avgörande.
- - Fördelar jämfört med konventionell slipning inkluderar repeterbar noggrannhet, fleraxlig styrning och möjligheten att slipa komplexa konturer och profiler utan uppsikt.
Så sammanfattningsvis formar en CNC-slipmaskin metalldelar exakt genom automatiserad slipskivbearbetning som styrs av ett datoriserat numeriskt styrsystem.
10. Här är de viktigaste punkterna om en CNC-maskin med automatiska verktygsbyten:
- - Den har ett verktygsmagasin/karusell som rymmer flera verktyg såsom borrar, fräsar, överfräsar etc. intill maskinens arbetsyta.
- - Den automatiska verktygsväxlaren möjliggör snabbt och automatiskt byte av verktyg efter behov under CNC-bearbetningsprocessen utan manuell inblandning.
- - Detta förbättrar produktiviteten avsevärt genom att minimera tiden utan skärning jämfört med manuella verktygsbyten. Komplexa delar som kräver flera verktyg kan bearbetas utan att processen behöver stoppas.
- - Verktyg plockas upp/byts ut robotiskt från magasinet och monteras på spindeln med hjälp av en automatisk verktygsväxlingsarm under CNC-styrning.
- - Det ökar maskinens verktygsbärförmåga utöver ett enda verktyg, vilket möjliggör bearbetning av mer komplexa delar utan att verktyg behöver laddas om manuellt.
- - Trasiga eller slitna verktyg kan bytas ut direkt utan att hela produktionen stoppas. Detta förbättrar tillförlitligheten och drifttiden.
- - Automatisk verktygskalibrering kan också vara möjlig för att säkerställa geometrisk noggrannhet efter varje ändring.
- - Det förflyttar CNC-bearbetning mot effektivare produktion utan bemannad belysning med minimal mänsklig inblandning.
Så sammanfattningsvis förbättrar automatiskt verktygsbyte flexibiliteten och produktiviteten hos CNC-maskiner.
Publiceringstid: 8 december 2023
