CNC obdelava je proizvodni proces, pri katerem vnaprej programirana računalniška programska oprema narekuje gibanje tovarniških orodij in strojev. Postopek se lahko uporablja za krmiljenje vrste kompleksnih strojev, od brusilnikov in stružnic do rezkarjev in rezkarjev. S CNC obdelavo je mogoče tridimenzionalne rezalne naloge opraviti z enim samim nizom ukazov.
CNC proces, okrajšava za »računalniško numerično krmiljenje«, deluje v nasprotju z – in s tem nadomešča – omejitve ročnega krmiljenja, kjer so potrebni operaterji v živo, ki s pomočjo ročic, gumbov in koles upravljajo ukaze obdelovalnih orodij. Opazovalcu je CNC sistem morda podoben običajnemu nizu računalniških komponent, vendar ga programska oprema in konzole, ki se uporabljajo pri CNC obdelavi, ločijo od vseh drugih oblik računanja.
Kako deluje CNC obdelava?
Ko je CNC sistem aktiviran, se želeni rezi programirajo v programsko opremo in se narekujejo ustreznim orodjem in strojem, ki izvajajo dimenzijske naloge, kot je določeno, podobno kot robot.
Pri CNC programiranju generator kode znotraj numeričnega sistema pogosto predpostavlja, da so mehanizmi brezhibni, kljub možnosti napak, ki je večja, kadar je CNC stroju naročeno, da reže v več kot eni smeri hkrati. Postavitev orodja v numeričnem krmilnem sistemu je določena z vrsto vhodnih podatkov, znanih kot program dela.
Pri numerično krmiljenih strojih se programi vnašajo prek luknjanih kartic. Nasprotno pa se programi za CNC stroje v računalnike vnašajo prek majhnih tipkovnic. CNC programiranje se hrani v pomnilniku računalnika. Samo kodo pišejo in urejajo programerji. Zato CNC sistemi ponujajo veliko večjo računalniško zmogljivost. Najboljše od vsega pa je, da CNC sistemi nikakor niso statični, saj je mogoče obstoječim programom s spremenjeno kodo dodati novejše ukaze.
PROGRAMIRANJE CNC STROJEV
Pri CNC strojih se upravlja z numeričnim krmiljenjem, pri čemer je programska oprema namenjena krmiljenju objekta. Jezik, ki stoji za CNC obdelavo, se imenuje tudi G-koda in je napisana za krmiljenje različnih vedenj ustreznega stroja, kot so hitrost, hitrost podajanja in koordinacija.
V osnovi CNC obdelava omogoča predhodno programiranje hitrosti in položaja funkcij obdelovalnega stroja ter njihovo izvajanje s programsko opremo v ponavljajočih se, predvidljivih ciklih, vse z malo vpletenosti človeškega operaterja. Zaradi teh zmogljivosti je bil postopek sprejet v vseh kotičkih proizvodnega sektorja in je še posebej pomemben na področju proizvodnje kovin in plastike.
Za začetek se zasnuje 2D ali 3D CAD risba, ki se nato pretvori v računalniško kodo, ki jo CNC sistem izvede. Po vnosu programa operater program preizkusi, da se prepriča, da v kodi ni napak.
Sistemi za obdelavo z odprto/zaprto zanko
Krmiljenje položaja se določa prek sistema z odprto ali zaprto zanko. Pri prvem poteka signalizacija v eni smeri med krmilnikom in motorjem. Pri sistemu z zaprto zanko je krmilnik sposoben sprejemati povratne informacije, kar omogoča odpravljanje napak. Sistem z zaprto zanko lahko tako odpravi nepravilnosti v hitrosti in položaju.
Pri CNC obdelavi se gibanje običajno usmerja čez osi X in Y. Orodje se nato pozicionira in vodi s koračnimi ali servo motorji, ki posnemajo natančne gibe, določene z G-kodo. Če sta sila in hitrost minimalni, se lahko postopek izvaja z odprtozančnim krmiljenjem. Za vse ostalo je potrebno zaprtozančno krmiljenje, da se zagotovi hitrost, doslednost in natančnost, ki so potrebne za industrijske aplikacije, kot je obdelava kovin.
CNC obdelava je popolnoma avtomatizirana
V današnjih CNC protokolih je proizvodnja delov s predhodno programirano programsko opremo večinoma avtomatizirana. Dimenzije za določen del se določijo s programsko opremo za računalniško podprto načrtovanje (CAD) in nato pretvorijo v dejanski končni izdelek s programsko opremo za računalniško podprto proizvodnjo (CAM).
Vsak obdelovanec lahko zahteva različna strojna orodja, kot so vrtalniki in rezalniki. Da bi zadostili tem potrebam, mnogi današnji stroji združujejo več različnih funkcij v eni celici. Lahko pa je instalacija sestavljena iz več strojev in niza robotskih rok, ki prenašajo dele iz ene aplikacije v drugo, vendar vse skupaj nadzoruje isti program. Ne glede na nastavitev CNC postopek omogoča doslednost pri izdelavi delov, ki bi jo bilo težko, če ne celo nemogoče, ročno ponoviti.
RAZLIČNE VRSTE CNC STROJEV
Najzgodnejši numerično krmiljeni stroji segajo v štirideseta leta prejšnjega stoletja, ko so bili motorji prvič uporabljeni za krmiljenje gibanja že obstoječih orodij. Z napredkom tehnologije so bili mehanizmi izboljšani z analognimi računalniki in na koncu z digitalnimi računalniki, kar je privedlo do vzpona CNC obdelave.
Velika večina današnjih CNC strojev je popolnoma elektronskih. Med pogostejše CNC-krmiljene postopke spadajo ultrazvočno varjenje, luknjanje in lasersko rezanje. Najpogosteje uporabljeni stroji v CNC sistemih vključujejo naslednje:
CNC rezkalni stroji
CNC rezkalni stroji lahko delujejo s programi, sestavljenimi iz številčnih in črkovnih ukazov, ki vodijo kose na različne razdalje. Programiranje, ki se uporablja za rezkalni stroj, lahko temelji na G-kodi ali na edinstvenem jeziku, ki ga je razvila proizvodna ekipa. Osnovni rezkalni stroji so sestavljeni iz triosnega sistema (X, Y in Z), čeprav večina novejših rezkalnih strojev lahko sprejme tri dodatne osi.
Stružnice
V stružnicah se obdelovanci režejo v krožni smeri z indeksnimi orodji. S CNC tehnologijo se rezi, ki jih uporabljajo stružnice, izvajajo natančno in z veliko hitrostjo. CNC stružnice se uporabljajo za izdelavo kompleksnih modelov, ki jih na ročno vodenih različicah stroja ne bi bilo mogoče izdelati. Na splošno so krmilne funkcije CNC rezkarjev in stružnic podobne. Tako kot pri prvih je mogoče stružnice krmiliti z G-kodo ali edinstveno lastniško kodo. Vendar pa je večina CNC stružnic sestavljena iz dveh osi – X in Z.
Plazemski rezalniki
V plazemskem rezalniku se material reže s plazemskim gorilnikom. Postopek se uporablja predvsem za kovinske materiale, lahko pa se uporabi tudi na drugih površinah. Za doseganje hitrosti in toplote, potrebne za rezanje kovine, se plazma ustvarja s kombinacijo stisnjenega zraka in električnih lokov.
Stroji za elektroerozijo
Elektroerozijska obdelava (EDM) – izmenično imenovana tudi potopno rezkanje in iskrenje – je postopek, pri katerem se obdelovanci z električnimi iskrami oblikujejo v določene oblike. Pri EDM se med dvema elektrodama pojavita tokovna praznjenja, ki odstranijo dele določenega obdelovanca.
Ko se razmik med elektrodama zmanjša, postane električno polje intenzivnejše in s tem močnejše od dielektrika. To omogoča pretok toka med obema elektrodama. Posledično vsaka elektroda odstrani dele obdelovanca. Podvrste EDM vključujejo:
● Žična erozija, pri kateri se za odstranjevanje delov iz elektronsko prevodnega materiala uporablja iskerna erozija.
● EDM z grezilom, kjer sta elektroda in obdelovanec namočena v dielektrični tekočini za namen oblikovanja kosa.
V postopku, znanem kot izpiranje, tekoči dielektrik, ki se pojavi, ko se tok med elektrodama ustavi, odstrani vse nadaljnje električne naboje in odnese ostanke z vsakega dokončanega obdelovanca.
Rezalniki z vodnim curkom
Pri CNC obdelavi so vodni curki orodja, ki režejo trde materiale, kot sta granit in kovina, z uporabo vode pod visokim tlakom. V nekaterih primerih se voda zmeša s peskom ali kakšno drugo močno abrazivno snovjo. S tem postopkom se pogosto oblikujejo tovarniški strojni deli.
Vodni curki se uporabljajo kot hladnejša alternativa za materiale, ki ne prenesejo toplotno intenzivnih procesov drugih CNC strojev. Kot taki se vodni curki uporabljajo v različnih sektorjih, kot sta letalska in rudarska industrija, kjer je postopek zmogljiv za rezbarjenje in rezanje, med drugim. Rezalniki z vodnim curkom se uporabljajo tudi za aplikacije, ki zahtevajo zelo zapletene reze v materialu, saj pomanjkanje toplote preprečuje kakršno koli spremembo intrinzičnih lastnosti materiala, ki bi lahko nastale zaradi rezanja kovine ob kovino.
RAZLIČNE VRSTE CNC STROJEV
Kot je pokazalo veliko videoposnetkov predstavitev CNC strojev, se sistem uporablja za izdelavo zelo podrobnih rezov iz kovinskih kosov za industrijsko strojno opremo. Poleg zgoraj omenjenih strojev se v CNC sistemih uporabljajo še druga orodja in komponente:
● Vezilni stroji
● Rezkarji za les
● Revolverski luknjači
● Stroji za upogibanje žice
● Rezalniki pene
● Laserski rezalniki
● Cilindrični brusilniki
● 3D-tiskalniki
● Rezalniki stekla
Ko je treba na obdelovancu narediti zapletene reze na različnih ravneh in kotih, je to mogoče na CNC stroju opraviti v nekaj minutah. Dokler je stroj programiran s pravilno kodo, bodo funkcije stroja izvedle korake, ki jih narekuje programska oprema. Če je vse kodirano v skladu z zasnovo, bi moral po končanem postopku nastati izdelek z natančnostjo in tehnološko vrednostjo.
Čas objave: 31. marec 2021
