Maszyny CNC, nazywane czasami bardziej precyzyjnie „obrabiarkami numerycznymi”, to urządzenia, dzięki którym współczesna produkcja przemysłowa ma taki, a nie inny kształt.
Wysoka dostępność, łatwość produkcji dużych ilości obiektów z zachowaniem minimalnych tolerancji - czy wreszcie – stosunkowo niski koszt jednostkowy wytworzenia części: to tylko kilka z realnych korzyści, z których korzysta obecnie wiele gałęzi przemysłu, właśnie dzięki maszynom CNC.
Chociaż – pozornie – działają one tak samo jak tradycyjne urządzenia do obróbki (kształtują części w wyniku usuwania nadmiaru materiału), to wyróżnia je komputerowe sterowanie numeryczne. To właśnie ono umożliwia szybką produkcję części o identycznych samych parametrach, przyspieszenie procesu wytwórczego i realne zmniejszenie kosztu finalnego obiektu.
Czym są maszyny CNC i jak działają?
Obrabiarki CNC – to w bardzo dużym skrócie – urządzenia (np. do obróbki skrawaniem), których pracą zarządza zaprogramowany sterownik (np. komputer). Przekazują one polecenia dotyczące kolejnych ruchów siłownikom i silnikom sterującym pracą, na podstawie wcześniej wprowadzonego programu – w odpowiedniej kolejności i z zachowaniem parametrów.
Od zwykłych urządzeń do obróbki różni je obecność systemu sterującego, wykonującego pracę, którą wcześniej powinien zrealizować człowiek (np. przykładać nóż tokarski lub sterować pracą frezarki).
Wśród zalet maszyn CNC należy wymienić:
- optymalizację czasu pracy,
- poprawę powtarzalności wytwarzanych części,
- wyższą precyzję obróbki oraz niższe tolerancje (nawet do 0,02 mm),
- przyspieszenie procesu wytwórczego dużych ilości obiektów,
- obniżenie kosztu jednostkowego wytworzenia elementu – w przypadku klasycznej obróbki operator może wytworzyć określoną liczbę części w ciągu jednej roboczogodziny. Obrabiarki CNC, chociaż wymagają więcej czasu na przygotowanie pracy, uruchomione wytwarzają części znacznie szybciej.
Wadami są z pewnością koszty urządzeń (maszyny CNC są znacznie droższe od urządzeń automatycznych), dłuższy czas uruchomienia procesu obróbki oraz większe wymagania stawiane operatorom.
Sprawia to, że maszyny CNC sprawdzają się najlepiej w produkcji dużych partii części – wtedy są najbardziej efektywne; do wytworzenia niewielkich partii wciąż lepiej sprawdzają się klasyczne obrabiarki.
Sam skrót CNC pochodzi od angielskiego terminu computerized numerical control, co można przetłumaczyć jako „komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych”.
Technologia (komputerowego) sterowania numerycznego jest rozwijana od lat 50. XX wieku. Powstała ona w wyniku współpracy lotnictwa USA i cenionej uczelni technicznej: MIT (Massachusetts Institute of Technology).
Ta technologia była początkowo wykorzystywana głównie do produkcji części do nowych wówczas samolotów odrzutowych (których silniki wymagały precyzyjnie wytworzonych i wyważonych części), z czasem przeniknęła do innych obszarów przemysłu.
Z racji na ówczesne możliwości technologiczne, stosowano obróbkę CNC do metalu (głównie stali i aluminium), jednak z czasem zaczęto ją wykorzystywać do skrawania tworzyw sztucznych i innych materiałów (np. drewna).
Pierwsze maszyny CNC – tokarki czy frezarki – wykonywały polecenia wprowadzane za pomocą kart perforowanych (które zawierały informacje o kolejnych etapach pracy). Wraz z rozwojem technologii i pojawieniem się mikrokomputerów (lata 70. XX wieku), programowanie pracy obrabiarek stało się prostsze, a zarazem umożliwiło wytwarzanie bardziej złożonych części w ramach jednego procesu.
Programowanie obrabiarek CNC – oczywiście w bardzo dużym skrócie – przebiega następująco:
- Projekt wytwarzanego obiektu jest przygotowywany w oparciu o program CAD (computer assisted design) – określa on kształty do obrobienia oraz pozwala umieścić je w przestrzeni;
- Finalny projekt obróbki jest przygotowywany w panelu sterowania maszyny (CAM), w którym określane są kolejne ruchy narzędzi obrabiających (np. przejścia frezu po powierzchni), jak i parametry obróbki (np. prędkość i głębokość skrawania), dostosowane do materiału, konkretnego etapu obróbki oraz oczekiwanych rezultatów. Na tym etapie projekt z oprogramowania CAD jest „tłumaczony” na język zrozumiały dla sterownika obrabiarki (G-code / RS-274);
- Operator CNC wprowadza te informacje do układu sterowania obrabiarki i gdy cały proces obróbki jest gotowy (np. materiał obrabiany jest zamontowany, a wrzeciono z frezem odpowiednio ustawione), uruchamia urządzenie.
Samo uruchomienie obróbki przy pomocy maszyn CNC wymaga wielu przygotowań. Między innymi z tego powodu jest to technologia która sprawdza się najlepiej przy produkcji seryjnej – najczęściej dużych ilości części.
Wytworzenie ich na obrabiarce CNC jest tańsze niż przy pomocy urządzeń automatycznych (np. tokarek), jednak wymaga od operatora wiedzy zarówno z zakresu skrawania i metalurgii, jak i programowania oraz obsługi oprogramowania CAD.
Co ważne, wykorzystywane do zarządzania pracą maszyn CNC sterowniki pozwalają zarówno na:
- sterowanie kształtowe - w ramach którego możliwe jest przeprowadzenie kompletnej obróbki (jak np. przy frezowaniu 5-osiowym, w którym całe skrawanie jest wykonywane w jednym urządzeniu), również obiektów przestrzennych,
- sterowanie odcinkowe – wykorzystywane często do wytwarzania podłużnych elementów, co wymaga pracy z dokładnie określoną prędkością i ruchów po określonym (najczęściej – prostym) torze,
- sterowanie punktowe – wykorzystywane przy kolejnych etapach obróbki na różnych stanowiskach obrabiarek CNC (np. wiercenie czy frezowanie otworów).
Każda z tych metod sterowania umożliwia osiągnięcie innych rezultatów, a jej dobór zależy od decyzji operatora maszyn sterowanych numerycznie.
Rodzaje obrabiarek sterowanych numerycznie
Obróbka przy pomocy maszyn CNC najczęściej kojarzy się z tokarkami sterowanymi numerycznie. Poza nimi wiele rodzajów urządzeń (zarówno skrawających, jak i działających w oparciu o inne technologie obróbki) może posiadać dopisek „CNC”.
Wśród najczęściej używanych obrabiarek sterowanych numerycznie należy wymienić:
- frezarki CNC (dwu-, jak i wieloosiowe), wspomniane powyżej i dla wielu osób spoza branży wytwórczej będące synonimem „obrabiarki CNC”,
- tokarki CNC,
- szlifierki CNC,
- różnego rodzaju centra obróbcze (2-, 3-, 4- czy 5-osiowe),
- plotery, lasery, wycinarki czy waterjet.
W praktyce każde urządzenie automatyczne, wykorzystywane przy obróbce, może mieć swój odpowiednik w formie sterowanej numerycznie.
Z racji dużych możliwości obróbki oraz sterowania, nowoczesne maszyny CNC można spotkać w praktyce w każdej firmie zajmującej się produkcją części dla wielu gałęzi przemysłu.
Frezarki CNC
Podobnie jak zwykłe frezarki (ręczne, jak i stacjonarne), są wykorzystywane do obróbki wiórowej, a ich zasada działania jest niemal identyczna – inne jest tylko sterowanie.
Sama obróbka wykonywana jest przy pomocy frezu zamocowanego na wysokoobrotowym wrzecionie – ostrze frezarskie przesuwając się po powierzchni obrabianej powierzchni usuwa nadmiar materiału i nadaje jej oczekiwany kształt.
W przypadku frezarek CNC tą obróbką kieruje odpowiednio zaprogramowany sterownik, który realizuje kolejne ruchy wrzeciona z zachowaniem zadanych parametrów technologicznych. Frezarki CNC umożliwiają wytwarzanie części płaskich (dwuwymiarowych), jak i obróbkę przestrzenną (np. frezarki 5-osiowe lub 3+2).
Tokarki CNC
Tokarki CNC umożliwiają szybką i precyzyjną produkcję dużych ilości elementów o kształcie wpisującym się w walec (np. pierścieni, sworzni czy kul łożysk).
Parametry takie jak przejścia ostrza tokarskiego, głębokość skrawania czy prędkość pracy głowicy tokarskiej są jednak sterowane numerycznie, a nie ręcznie. Pozwala to na przyspieszenie procesów wytwórczych, zwłaszcza w połączeniu z podajnikami automatycznymi.
Szlifierki CNC
O ile tokarki i frezarki CNC są niezwykle efektywne w wytwarzaniu części, o tyle szlifierki sterowane numerycznie umożliwiają ich szybkie oraz precyzyjne wykończenie.
Charakteryzuje je bardzo niska głębokość skrawania, dlatego te urządzenia wykorzystuje się do wygładzania i polerowania powierzchni już obrobionych elementów (np. na innych urządzeniach CNC). Warto dodać, że pracę tych maszyn CNC zalicza się do obróbki ściernej.
Inne obrabiarki sterowane numerycznie
Jak wspominaliśmy, wprowadzenie sterowania komputerowego jest możliwe w przypadku wielu urządzeń wykorzystywanych do obróbki. Różnego rodzaju plotery, waterjety, centra obróbcze czy nawet lasery grawerskie również wykorzystują sterowanie CNC. Umożliwia to uzyskanie wysokiej precyzji pracy i skrócenia czasu niezbędnego do wykonania jednej jednostki pracy (np. części lub graweru).
Sama technologia sterowania numerycznego również jest coraz bardziej dostępna – takie domowe maszyny CNC sprawdzają się w prototypowaniu lub hobbystycznej obróbce (np. dorabianiu drobnych elementów). Mimo pozornych podobieństw do obrabiarek CNC dla przemysłu, wielkość ich pola roboczego czy wytrzymałość komponentów sprawdza się wyłącznie w produkcji bardzo małych ilości elementów.
Nasz park maszynowy to ponad 80 maszyn CNC - sprawdź na czym produkujemy.
W RADMOT oferujemy usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych, w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż. Mamy do Twojej dyspozycji ponad 80 nowoczesnych maszyn w naszym parku maszynowym, wszystkie od renomowanych producentów. Pobierz prezentację i sprawdź na jakich obrabiarkach produkujemy części.
Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Usługi CNC świadczymy od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się u Ciebie najlepiej, nasza fachowa wiedza jest na Twoje usługi.
