Technologia CNC, czyli numerycznego sterowania pracą urządzeń, jest jedną z istotniejszych rewolucji w obszarze produkcji oraz obróbki materiałów. Wprowadzenie jej w latach 50. XX wieku przyspieszyło wytwarzanie dużych ilości elementów oraz umożliwiło obniżenie cen wielu produktów finalnych, a co za tym idzie: poprawiło dostęp do wielu dóbr do tej pory uważanych za luksusowe (np. samochodów).
Ponad 70 lat po wprowadzeniu technologii CNC na rynek, pozostaje ona jednym ze „słów kluczy”, które dla niezaznajomionych z tematem osób są symbolem „nowoczesności, technologii i precyzji”. I chociaż każde z tych twierdzeń jest prawdziwe, to sama obróbka sterowana numerycznie to dużo więcej niż to.
Czym jest technologia CNC i jakie ma
zastosowania?
CNC, nazywane czasem „technologią CNC” lub „komputerowym sterowaniem urządzeń numerycznych” (od angielskiego Computerized Numerical Control), to forma zautomatyzowanego kierowania pracą urządzeń i maszyn za pomocą komputera (obecnie: mikrokomputera, wcześniej używano kart dziurkowanych), stosowana najczęściej w obróbce oraz produkcji elementów.
Urządzenia sterujące CNC wysyłają do urządzeń wykonawczych (np. tokarek CNC) polecenia zaprogramowane przy pomocy G-code (czyli znormalizowanego języka zapisu poleceń wykonywanych przez urządzenia sterowane numerycznie), w konkretnej kolejności oraz formie. Umożliwia to precyzyjne programowanie pracy oraz stworzenie procesu produkcji powtarzalnych elementów z zachowaniem minimalnych tolerancji (w zależności od materiału, typu elementu i obróbki, nawet poniżej 0,01 mm).
Jednak maszyna nie działa sama, a zaprogramowanie sterownika – frezarki, tokarki czy szlifierki CNC – wymaga wiedzy i doświadczenia. Wprowadzenie odpowiedniego programu pracy (np. przeniesienie projektu CAD na plan sterowania maszyny – CAM), przetestowanie poprawności na materiale testowym czy wreszcie przygotowanie całej produkcji, zajmuje dużo czasu.
Między innymi dlatego maszyny CNC sprawdzają się najlepiej w produkcji masowej, a nie do
wytwarzania pojedynczych elementów. Do tych celów nadal wykorzystywane są klasyczne urządzenia skrawające, sterowane ręcznie (np. toczenie pojedynczych sworzni czy frezowanie niewielkiej liczby obiektów z tworzyw sztucznych).
Jednak przy produkcji powyżej 20 czy 50 elementów (zależy od rodzaju obiektu) technologia CNC pozwala znacznie skrócić czas pracy oraz zmniejszyć koszty wytworzenia większej liczby obiektów. Dlatego obróbka CNC zadomowiła się najlepiej w liniach produkcyjnych różnych gałęzi
przemysłu potrzebujących dużych ilości powtarzalnych elementów.
Kolejnym istotnym obszarem, w którym widoczne są zalety tego rozwiązania, jest produkcja elementów o skomplikowanym kształcie, które powinny powstać z jednego bloku materiału (np. kutego aluminium, jak niektóre bloki silników). O ile technologia CNC przez lata skupiała się na obróbce dwuwymiarowej, o tyle ostatnie dekady pokazują rozwój różnego rodzaju obrabiarek działających w więcej niż dwóch osiach.
Np. frezarki 5-osiowe umożliwiają wytworzenie obiektów o bardzo skomplikowanym kształcie z jednego bloku materiału, bez konieczności przenoszenia elementu między stołami frezarskimi. Pozwala to na zwiększenie precyzji (obiekt jest przytwierdzony na stałe, a frezarka realizuje polecenia z jednego programu od początku do końca), jednoczesne i płynne frezowanie we wszystkich pięciu osiach (x, y, z, oraz dwóch obrotowych) jak i szybszą produkcję elementów. Poza tym są różnego rodzaju frezarki dokonujące obróbki w wielu osiach (np. 3+2), jednak ich działanie byłoby niemożliwe bez technologii CNC.
Podsumowując – zastosowanie sterowania numerycznego w produkcji elementów pozwala na:
- znaczne przyspieszenie produkcji elementów,
- wyższą powtarzalność wytwarzania obiektów,
- obniżenie kosztu jednostkowego,
- zwiększenie marży na produkcie końcowym dla zleceniodawcy,
- obniżenie tolerancji wytworzonych obiektów, co przekłada się na ich trwałość oraz bezawaryjność,
- optymalizację procesów logistycznych, istotnych chociażby w branży automotive.
Historia technologii CNC
Historia rozwoju technologii obróbki CNC ma swoje korzenie w latach 50. XX wieku w USA. Powstała ona na zlecenie lotnictwa USA (US Air Force), we współpracy z renomowanym MIT (Massachusetts Institute of Technology). Pozwoliła ona na precyzyjne i powtarzalne wytwarzanie elementów, niezwykle istotne w budowie podzespołów samolotów odrzutowych (w tamtych czasach była to nowa technologia), które dla zachowania parametrów wymagały dokładności wykonania i jak najlepszego wyważenia.
Pierwsze obrabiarki sterowane numerycznie są określane jako NC (od angielskiego numeric control), a ich pracę programowano za pomocą kart dziurkowanych (tak wprowadzało się dane do pierwszych komputerów). Wraz z rozwojem technologii komputerowych oraz stworzeniem pierwszych mikrokomputerów, w latach 70. i 80. XX wieku powstały urządzenia określane jako „komputerowo sterowane”, czyli CNC.
Technologia CNC zapewniała dzięki temu przełomowi technologicznemu zarówno wyższą precyzję i powtarzalność, jak i szybszą obsługę całego procesu. Nie trzeba było przygotowywać osobno kart perforowanych, a całość programowania można było zrealizować na jednym urządzeniu. Również rozszerzenie ilości pamięci operacyjnej czy rozwój technologii wspierających „kinetyczną” część obróbki CNC (zapewniające np. wyższą prędkość posuwu czy prędkości obrotowe wrzecion frezarek) sprawił, że praca obrabiarek sterowanych numerycznie jest szybsza, a same urządzenia mogą obrabiać większe elementy z zachowaniem maksymalnej precyzji.
Warto też dodać, że rozwój technologii CNC jest jednym z istotnych kroków milowych 3. i 4. rewolucji technologicznej, a ona sama ma bezpośredni wpływ na poprawę jakości życia ludzi na całym świecie.
Zastosowania technologii CNC w przemyśle
Urządzenia CNC wykorzystywane są obecnie niemal w każdej dziedzinie zajmującej się produkcją – części czy elementów większych urządzeń. Jej kluczowe korzyści sprawiają, że ta technologia niemal natychmiast stała się standardem:
- wysoka prędkość produkcji,
- wysoka powtarzalność,
- intuicyjny system sterowania (zwłaszcza dla doświadczonych operatorów),
- szeroka gama obrabiarek CNC – frezarek, tokarek czy szlifierek, które umożliwiają produkcję oraz wykończenie elementów i części o niemal dowolnym kształcie z wielu materiałów,
- obniżenie kosztu wytworzenia jednego elementów przy produkcji masowej.
Obecnie urządzenia CNC dominują w obszarach:
- obróbki metali (np. stali, aluminium, mosiądzu),
- obróbki tworzyw sztucznych (np. POM, szkła akrylowego),
- obróbki drewna,
- obróbki innych materiałów, takich jak np. żywice epoksydowe.
Obrabiarki CNC umożliwiają szybką produkcję części w wielu gałęziach przemysłu, takich jak:
- branża automotive – od elementów układu napędowego (np. bloków i głowic silników czy korpusów skrzyń biegów), przez obróbkę części karoserii oraz szkieletów samochodów, aż do wytwarzania drobnych elementów wnętrza,
- branża lotnicza – od części silników (wymagających bardzo wysokiej precyzji oraz pracy na twardych stopach metali), do elementów wnętrza (np. kokpitów),
- branża energetyczna – np. wytwarzanie części transformatorów czy elementów szaf,
- branża komputerowa – np. precyzyjna obróbka części komputerowych czy szaf komputerowych i obudów komputerów,
- branża produkcyjna – wytwarzanie szerokiej gamy większych i mniejszych części do maszyn i urządzeń (np. sworzni, kół zębatych),
- przemysł kosmiczny – podobnie jak lotniczy, wymaga najwyższej precyzji produkcji elementów, z zachowaniem najniższych tolerancji,
- przemysł rowerowy – od ram rowerów do drobnych elementów napędu, takich jak kasety czy odelżone ramiona korb,
- branża medyczna – instrumenty medyczne czy wyposażenie placówek medycznych jest zazwyczaj wytwarzane przy użyciu parków maszynowych wykorzystujących obrabiarki CNC,
- branża meblarska i szeroko pojętego „home decoru” – meble, ozdoby czy inne obiekty są bardzo często obrabiane na urządzeniach CNC w procesie produkcji masowej.
Jak widzisz: wykorzystanie zaawansowanych systemów sterowania CNC ma swoje zastosowanie w praktyce każdej gałęzi przemysłu. Numeryczne układy sterowania mają bezpośredni wpływ na obniżenie kosztu finalnych produktów, ich dłuższą żywotność oraz lepszą dostępność.
Jak działa obrabiarka sterowana numerycznie?
Obrabiarki sterowane numerycznie CNC – ten termin może wskazywać na to, że są to skomplikowane urządzenia i… tak, takie są. Jednak z perspektywy osób niezaznajomionych z CNC najprostszym wytłumaczeniem jest: „są to urządzenia sterujące pracą tokarek, frezarek czy szlifierek, zlecające wykonanie konkretnych sekwencji ruchów, które mają na celu wyprodukowanie konkretnego obiektu”.
Innymi słowy: technologia sterowania numerycznego kieruje pracą, a przez to zmniejsza ryzyko pojawienia się błędu (jak np. przy pracy z szablonem czy ręcznego obrabiania), który może powodować konieczność odrzucenia obrabianego elementu.
Kluczowymi elementami pracy obrabiarek CNC są:
- odpowiednia konserwacja, kalibracja i utrzymanie maszyn,
- zastosowanie odpowiednich technik, prędkości i narzędzi skrawających (frezów, noży tokarskich, tarcz szlifierskich, itp.),
- odpowiednie zaprogramowanie pracy, a jeśli jest taka potrzeba – prototypowanie i testowanie poprawności wykonania całego programu przed rozpoczęciem właściwej obróbki.
Sprawia to, że chociaż sama produkcja elementów przy pomocy CNC nie jest czaso- i pracochłonna (gdy już się rozpocznie), o tyle samo uruchomienie jej wymaga sporo czasu. Dlatego tak istotnym parametrem przy wycenie wytwarzania elementów przy użyciu technologii CNC jest granica opłacalności. Zaprogramowanie produkcji nawet prostych kształtów może być czasochłonne, dlatego wspomniana „granica” jest ustalana indywidualnie z klientem na etapie wyceny produkcji. W Radmot przyjmujemy, że jest ona na poziomie ok. 100 elementów, jednak nie może być niższa. Do każdego zlecenia podchodzimy indywidualnie, a nasi doświadczeni operatorzy dokonują każdej wyceny z uwzględnieniem zarówno wybranych przez Klienta materiałów, jak i oczekiwań względem końcowego produktu.
Najlepszej jakości technologia, najlepszy zespół technologów – na tym budujemy nasz proces produkcji.
W RADMOT produkujemy na najnowocześniejszych maszynach, wprost od renomowanych producentów (m.in. Fanuc, Okuma, DMG, Hermle). Nowoczesny park maszynowy CNC oraz doświadczony zespół pozwala nam produkować szerokie portfolio różnych części. Oferujemy zarówno usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych, w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż.
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, doradzimy Ci na każdym etapie procesu.
