CNC obrábanie je výrobný proces, v ktorom vopred naprogramovaný počítačový softvér riadi pohyb továrenských nástrojov a strojov. Tento proces sa dá použiť na riadenie rôznych zložitých strojov, od brúsok a sústruhov až po frézky a frézky. Pomocou CNC obrábania je možné trojrozmerné rezacie úlohy vykonávať v rámci jednej sady pokynov.
CNC proces, skratka pre „počítačové numerické riadenie“, funguje v kontraste s – a tým nahrádza – obmedzeniami manuálneho riadenia, kde sú potrební živí operátori, ktorí ovládajú a usmerňujú príkazy obrábacích nástrojov pomocou pák, tlačidiel a koliesok. Pre pozorovateľa sa CNC systém môže podobať bežnej sade počítačových komponentov, ale softvérové programy a konzoly používané pri CNC obrábaní ho odlišujú od všetkých ostatných foriem výpočtov.
Ako funguje CNC obrábanie?
Keď sa aktivuje CNC systém, požadované rezy sa naprogramujú do softvéru a diktujú sa príslušným nástrojom a strojom, ktoré vykonávajú rozmerové úlohy podľa špecifikácie, podobne ako robot.
V CNC programovaní generátor kódu v numerickom systéme často predpokladá, že mechanizmy sú bezchybné, napriek možnosti chýb, ktorá je väčšia, keď je CNC stroj nariadený na rezanie vo viacerých smeroch súčasne. Umiestnenie nástroja v numerickom riadiacom systéme je určené sériou vstupov známych ako program obrábania.
Pri numericky riadenom stroji sa programy zadávajú pomocou dierovacích štítkov. Naproti tomu programy pre CNC stroje sa do počítačov zadávajú cez malé klávesnice. CNC programovanie sa uchováva v pamäti počítača. Samotný kód píšu a upravujú programátori. CNC systémy preto ponúkajú oveľa väčšiu výpočtovú kapacitu. A čo je najlepšie, CNC systémy nie sú v žiadnom prípade statické, pretože novšie pokyny je možné pridať k už existujúcim programom prostredníctvom revidovaného kódu.
PROGRAMOVANIE CNC STROJOV
V CNC sú stroje ovládané pomocou numerického riadenia, pričom softvérový program je určený na riadenie objektu. Jazyk, na ktorom je založené CNC obrábanie, sa označuje aj ako G-kód a je napísaný na riadenie rôznych vlastností zodpovedajúceho stroja, ako je rýchlosť, posuv a koordinácia.
CNC obrábanie v podstate umožňuje predprogramovať rýchlosť a polohu funkcií obrábacieho stroja a spúšťať ich pomocou softvéru v opakujúcich sa, predvídateľných cykloch, a to všetko s minimálnym zapojením ľudskej obsluhy. Vďaka týmto schopnostiam bol tento proces prijatý vo všetkých oblastiach výrobného sektora a je obzvlášť dôležitý v oblastiach výroby kovov a plastov.
Na začiatok sa vytvorí 2D alebo 3D CAD výkres, ktorý sa potom prevedie do počítačového kódu, ktorý spustí CNC systém. Po zadaní programu ho operátor otestuje, aby sa uistil, že v kódovaní nie sú žiadne chyby.
Systémy obrábania s otvorenou/uzavretou slučkou
Riadenie polohy sa vykonáva prostredníctvom systému s otvorenou alebo uzavretou slučkou. V prvom prípade prebieha signalizácia medzi regulátorom a motorom jedným smerom. V systéme s uzavretou slučkou je regulátor schopný prijímať spätnú väzbu, čo umožňuje korekciu chýb. Systém s uzavretou slučkou teda dokáže napraviť nezrovnalosti v rýchlosti a polohe.
Pri CNC obrábaní je pohyb zvyčajne smerovaný v osiach X a Y. Nástroj je následne polohovaný a vedený krokovými alebo servomotormi, ktoré replikujú presné pohyby určené G-kódom. Ak je sila a rýchlosť minimálna, proces je možné riadiť pomocou otvorenej slučky. Pre všetko ostatné je potrebné riadenie v uzavretej slučke, aby sa zabezpečila rýchlosť, konzistentnosť a presnosť potrebná pre priemyselné aplikácie, ako je napríklad obrábanie kovov.
CNC obrábanie je plne automatizované
V dnešných CNC protokoloch je výroba dielov pomocou predprogramovaného softvéru väčšinou automatizovaná. Rozmery pre daný diel sa zadajú pomocou softvéru pre počítačom podporované navrhovanie (CAD) a potom sa pomocou softvéru pre počítačom podporovanú výrobu (CAM) prevedú na skutočný hotový výrobok.
Akýkoľvek daný obrobok môže vyžadovať rôzne obrábacie stroje, ako sú vŕtačky a frézy. Aby sa vyhovelo týmto potrebám, mnohé dnešné stroje kombinujú niekoľko rôznych funkcií do jednej bunky. Alternatívne môže inštalácia pozostávať z niekoľkých strojov a sady robotických rúk, ktoré prenášajú diely z jednej aplikácie do druhej, ale všetko je riadené rovnakým programom. Bez ohľadu na nastavenie umožňuje CNC proces konzistentnosť vo výrobe dielov, ktorú by bolo ťažké, ak nie nemožné, replikovať manuálne.
RÔZNE TYPY CNC STROJOV
Najstaršie numericky riadené stroje pochádzajú zo 40. rokov 20. storočia, keď sa na riadenie pohybu už existujúcich nástrojov prvýkrát použili motory. S rozvojom technológií sa mechanizmy vylepšovali analógovými počítačmi a nakoniec digitálnymi počítačmi, čo viedlo k vzniku CNC obrábania.
Prevažná väčšina dnešných CNC obrábacích strojov je kompletne elektronická. Medzi bežnejšie CNC obrábacie procesy patrí ultrazvukové zváranie, dierovanie a laserové rezanie. Medzi najčastejšie používané stroje v CNC systémoch patria:
CNC frézky
CNC frézky sú schopné pracovať s programami pozostávajúcimi z číselných a písmenových pokynov, ktoré vedú obrobky na rôzne vzdialenosti. Programovanie používané pre frézku môže byť založené buď na G-kóde, alebo na nejakom jedinečnom jazyku vyvinutom výrobným tímom. Základné frézky pozostávajú z trojosového systému (X, Y a Z), hoci väčšina novších frézok dokáže spracovať tri ďalšie osi.
Sústruhy
V sústruhoch sa obrobky režu v kruhovom smere pomocou indexovateľných nástrojov. Vďaka CNC technológii sa rezy používané sústruhmi vykonávajú s presnosťou a vysokou rýchlosťou. CNC sústruhy sa používajú na výrobu zložitých konštrukcií, ktoré by neboli možné na ručne ovládaných verziách stroja. Celkovo sú riadiace funkcie CNC frézok a sústruhov podobné. Rovnako ako v prípade CNC frézok, aj sústruhy je možné riadiť pomocou G-kódu alebo jedinečného proprietárneho kódu. Väčšina CNC sústruhov však pozostáva z dvoch osí – X a Z.
Plazmové rezačky
V plazmovej rezačke sa materiál reže plazmovým horákom. Tento proces sa používa predovšetkým na kovové materiály, ale možno ho použiť aj na iné povrchy. Na dosiahnutie rýchlosti a tepla potrebného na rezanie kovu sa plazma generuje kombináciou stlačeného vzduchu a elektrických oblúkov.
Elektroerozívne stroje
Elektroerozívne obrábanie (EDM) – striedavo označované ako hĺbenie zápustky a iskrové obrábanie – je proces, pri ktorom sa obrobky tvarujú do určitých tvarov pomocou elektrických iskier. Pri EDM dochádza k výbojom prúdu medzi dvoma elektródami, čím sa odstraňujú časti daného obrobku.
Keď sa priestor medzi elektródami zmenší, elektrické pole sa stáva intenzívnejším, a teda silnejším ako dielektrikum. To umožňuje prechod prúdu medzi dvoma elektródami. V dôsledku toho každá elektróda odstráni časti obrobku. Medzi podtypy EDM patria:
● Drôtové EDM, pri ktorom sa na odstránenie častí z elektronicky vodivého materiálu používa iskra.
● Elektroerozívne obrábanie hĺbiacim elektrodou, pri ktorom sú elektróda a obrobok namočené v dielektrickej kvapaline za účelom tvarovania obrobku.
V procese známom ako preplachovanie sú nečistoty z každého hotového obrobku odstraňované tekutým dielektrikom, ktoré sa objaví po zastavení prúdu medzi dvoma elektródami a má eliminovať akékoľvek ďalšie elektrické náboje.
Rezačky vodným lúčom
Pri CNC obrábaní sú vodné lúče nástroje, ktoré režu tvrdé materiály, ako je žula a kov, pomocou vysokotlakového prúdu vody. V niektorých prípadoch sa voda zmieša s pieskom alebo inou silnou abrazívnou látkou. Týmto procesom sa často tvarujú súčiastky továrenských strojov.
Vodné lúče sa používajú ako chladnejšia alternatíva pre materiály, ktoré nie sú schopné znášať tepelne náročné procesy iných CNC strojov. Vodné lúče sa preto používajú v rôznych odvetviach, ako je letecký a ťažobný priemysel, kde je tento proces výkonný na účely rezania a vyrezávania, okrem iného. Rezačky vodným lúčom sa používajú aj v aplikáciách, ktoré vyžadujú veľmi zložité rezy materiálu, pretože absencia tepla zabraňuje akejkoľvek zmene vnútorných vlastností materiálu, ku ktorej môže dôjsť pri rezaní kovu na kov.
RÔZNE TYPY CNC STROJOV
Ako ukázalo množstvo video ukážok CNC strojov, systém sa používa na výrobu vysoko detailných rezov z kovových kusov pre priemyselné hardvérové produkty. Okrem vyššie uvedených strojov sa v rámci CNC systémov používajú aj ďalšie nástroje a komponenty:
● Vyšívacie stroje
● Drevené frézy
● Dierovače s revolverovou hlavou
● Ohýbačky drôtu
● Rezačky peny
● Laserové rezačky
● Valcové brúsky
● 3D tlačiarne
● Rezače skla
Keď je potrebné vykonať zložité rezy na obrobku v rôznych úrovniach a uhloch, na CNC stroji sa to dá vykonať v priebehu niekoľkých minút. Pokiaľ je stroj naprogramovaný správnym kódom, funkcie stroja vykonajú kroky podľa softvéru. Za predpokladu, že všetko je naprogramované podľa návrhu, po dokončení procesu by mal vzniknúť produkt s detailnou a technologickou hodnotou.
Čas uverejnenia: 31. marca 2021
