Przegląd obróbki CNC: Proces obróbki CNC, typowe procesy i zalety

Obróbka CNC (Computer Numerical Control Machining) to precyzyjny proces produkcyjny oparty na sterowaniu komputerowym. Wykorzystuje system sterowania numerycznego (CNC) połączony z obrabiarką do sterowania narzędziami tnącymi maszyny. Kody G i kody M zawierające instrukcje dotyczące parametrów obróbki, pochodzące z modelu CAD, są przesyłane do obrabiarki. Maszyna następnie podąża za wstępnie ustawioną ścieżką poprzez toczenie, wiercenie, frezowanie i inne operacje obróbki, usuwając materiał z przedmiotu obrabianego. Pozwala to na precyzyjną obróbkę materiałów takich jak metal, plastik i drewno, co skutkuje częściami lub produktami spełniającymi wymagania projektowe.

Obróbka CNC zazwyczaj obejmuje cztery podstawowe kroki i niezależnie od użytego procesu obróbki, należy przestrzegać następującego procesu:

• Krok 1: Projektowanie modelu CAD

  Pierwszym krokiem w obróbce CNC jest stworzenie modelu 2D lub 3D produktu. Projektanci zazwyczaj używają oprogramowania AutoCAD, SolidWorks lub innego oprogramowania CAD (computer-aided design) do zbudowania dokładnego modelu produktu. W przypadku bardziej złożonych części, modelowanie 3D może wyraźniej zademonstrować cechy produktu, takie jak tolerancje, linie konstrukcyjne, gwinty i interfejsy montażowe.

• Krok 2: Konwersja do formatu kompatybilnego z CNC

  Maszyny CNC nie mogą bezpośrednio odczytywać plików CAD. Dlatego wymagane jest oprogramowanie CAM (computer-aided manufacturing), takie jak Fusion 360 i Mastercam, do konwersji modelu CAD na kod sterowania numerycznego kompatybilny z CNC (np. kod G). Ten kod instruuje obrabiarkę, aby wykonała precyzyjne ścieżki cięcia, prędkości posuwu, ścieżki ruchu narzędzia i inne parametry w celu zapewnienia dokładności obróbki.

• Krok 3: Wybór odpowiedniej obrabiarki i ustawienie parametrów obróbki

  W oparciu o materiał, kształt i wymagania obróbki części, wybierz odpowiednią maszynę CNC (taką jak frezarka CNC, tokarka lub szlifierka). Operator następnie wykonuje następujące zadania przygotowawcze:

  • Zainstaluj i skalibruj narzędzie
  • Ustaw parametry, takie jak prędkość obróbki, prędkość posuwu i głębokość cięcia
  • Upewnij się, że przedmiot obrabiany jest bezpiecznie zamocowany, aby zapobiec ruchowi podczas obróbki
• Krok 4: Wykonanie obróbki CNC

  Po zakończeniu wszystkich kroków przygotowawczych, obrabiarka CNC może wykonać zadanie obróbki zgodnie z wstępnie ustawionym programem CNC. Proces obróbki jest w pełni zautomatyzowany, a narzędzie tnie wzdłuż zdefiniowanej ścieżki, aż do uformowania części.

• Krok 5: Kontrola jakości i obróbka końcowa

  Po obróbce część przechodzi kontrolę jakości, aby upewnić się, że jej dokładność wymiarowa i wykończenie powierzchni spełniają wymagania projektowe. Metody kontroli obejmują:

  • Pomiar wymiarów: Kontrola wymiarów za pomocą suwmiarki, mikrometru lub współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM)
  • Kontrola wykończenia powierzchni: Sprawdzanie chropowatości powierzchni części w celu ustalenia, czy wymagane jest dodatkowe polerowanie lub malowanie
  • Testowanie montażu: Jeśli część ma być montowana z innymi komponentami, przeprowadzane jest testowanie montażu w celu zapewnienia kompatybilności

  W razie potrzeby, obróbka końcowa, taka jak gratowanie, obróbka cieplna lub powlekanie powierzchni, może być przeprowadzona w celu poprawy wydajności i trwałości części.

Chociaż proces obróbki CNC jest zautomatyzowany, technicy CNC nadal odgrywają istotną rolę w rozwiązywaniu zarówno oczekiwanych, jak i nieoczekiwanych awarii oraz zapewnianiu płynnej obróbki. Poniżej przedstawiono główne obowiązki technika CNC:

• Potwierdzanie specyfikacji produktu: Dokładne zrozumienie wymiarów produktu, tolerancji i wymagań materiałowych na podstawie wymagań zamówienia i dokumentacji technicznej.

• Interpretacja rysunków technicznych: Czytanie planów, szkiców ręcznych i plików CAD/CAM w celu zrozumienia szczegółów projektu produktu.

• Tworzenie modeli CAE: Wykorzystanie oprogramowania Computer-Aided Engineering (CAE) do optymalizacji planów obróbki oraz poprawy dokładności i wydajności obróbki.

• Wyrównywanie i regulacja narzędzi i przedmiotów obrabianych: Zapewnia, że narzędzia tnące, uchwyty i przedmioty obrabiane są prawidłowo zainstalowane i wyregulowane w celu uzyskania optymalnych warunków obróbki.

• Instalacja, obsługa i demontaż maszyn CNC: Prawidłowa instalacja i demontaż maszyn CNC i ich akcesoriów oraz sprawne obsługiwanie różnych urządzeń CNC.

• Monitorowanie pracy maszyny: Obserwacja prędkości maszyny, zużycia narzędzi i stabilności obróbki w celu zapewnienia prawidłowej pracy.

• Kontrola i kontrola jakości gotowych produktów: Kontrola gotowych części w celu zidentyfikowania wad i zapewnienia zgodności ze standardami jakości.

• Potwierdzenie zgodności części z modelem CAD: Porównanie rzeczywistej części z projektem CAD w celu potwierdzenia, że wymiary, geometria i tolerancje produktu dokładnie spełniają wymagania projektowe.

Profesjonalne umiejętności i skrupulatne podejście technika CNC mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości obróbki, poprawy wydajności produkcji i zmniejszenia ilości złomu oraz stanowią integralną część systemu obróbki CNC.

Technologia obróbki CNC (Computer Numerical Control) jest szeroko stosowana w przemyśle wytwórczym do precyzyjnej obróbki różnych materiałów metalowych i niemetalowych. W zależności od wymagań obróbki wymagane są różne procesy obróbki CNC. Poniżej przedstawiono niektóre typowe procesy obróbki CNC:

• 1. Frezowanie CNC

  Frezowanie CNC to metoda obróbki, która wykorzystuje obracające się narzędzie do cięcia przedmiotów obrabianych. Nadaje się do obróbki płaskich powierzchni, zakrzywionych powierzchni, rowków, otworów i złożonych struktur geometrycznych. Jego główne cechy to:

  • Nadaje się do obróbki różnych materiałów, takich jak aluminium, stal, stal nierdzewna i tworzywa sztuczne.
  • Jest zdolny do precyzyjnej i wydajnej obróbki wieloosiowej (np. frezowanie 3-osiowe, 4-osiowe i 5-osiowe).
  • Nadaje się do masowej produkcji precyzyjnych części, takich jak obudowy, wsporniki i formy.
• 2. Toczenie na tokarce CNC

  Tokarki CNC wykorzystują obracający się przedmiot obrabiany i stałe narzędzie do cięcia. Są one używane głównie do obróbki części cylindrycznych, takich jak wały, pierścienie i tarcze. Ich główne cechy to:

  • Nadaje się do wydajnej obróbki symetrycznych części obrotowych.
  • Może przetwarzać wewnętrzne i zewnętrzne okręgi, powierzchnie stożkowe, gwinty, rowki i inne struktury. Nadaje się do masowej produkcji, jest powszechnie stosowany w produkcji części samochodowych, łożysk lotniczych, złączy elektronicznych i innych.
• 3. Wiercenie CNC

  Wiercenie CNC to proces obróbki otworów przelotowych lub ślepych w przedmiocie obrabianym. Jest zwykle używane do otworów na śruby, otwory na kołki i innych elementów używanych w montażu części. Jego główne cechy to:

  • Nadaje się do obróbki otworów o różnych głębokościach i średnicach.
  • Może być połączone z gwintowaniem w celu utworzenia gwintów w otworze.
  • Ma zastosowanie do różnych materiałów, w tym metali, tworzyw sztucznych i kompozytów.
• 4. Wytaczanie CNC

  Wytaczanie CNC służy do powiększania lub precyzyjnego dostrajania istniejących otworów w celu poprawy dokładności wymiarowej i wykończenia powierzchni. Jego główne cechy to:

  • Nadaje się do obróbki precyzyjnych otworów o dużych rozmiarach.
  • Powszechnie stosowane do części wymagających ścisłej kontroli tolerancji, takich jak bloki silników i cylindry hydrauliczne.
  • Może być połączone z innymi procesami, takimi jak frezowanie i toczenie, w celu zaspokojenia bardziej złożonych potrzeb obróbki.
• 5. Obróbka elektroerozyjna (EDM) CNC

  Obróbka elektroerozyjna (EDM) wykorzystuje impulsowe wyładowania elektryczne między elektrodą a przedmiotem obrabianym w celu usunięcia materiału. Nadaje się do obróbki materiałów o wysokiej twardości i złożonych częściach.

  • Nadaje się do materiałów trudnych do obróbki tradycyjnymi metodami cięcia, takich jak węgliki spiekane i stopy tytanu.
  • Może przetwarzać drobne szczegóły i precyzyjne formy, takie jak formy wtryskowe i precyzyjne elementy elektroniczne.
  • Nadaje się do obróbki bez naprężeń bez uszkodzeń mechanicznych powierzchni przedmiotu obrabianego.

Procesy obróbki CNC są zróżnicowane, każdy z własnymi, unikalnymi cechami, dostosowanymi do różnych potrzeb obróbki. Frezowanie, toczenie i wiercenie to najczęstsze procesy podstawowe, podczas gdy EDM, cięcie laserowe i cięcie strumieniem wody nadają się do obróbki specjalistycznych materiałów i złożonych struktur. Wybór odpowiedniego procesu obróbki CNC nie tylko poprawia wydajność produkcji, ale także zapewnia precyzję i jakość części, spełniając wysokie standardy nowoczesnej produkcji.

Obróbka CNC (Computer Numerical Control) stała się kluczową technologią w nowoczesnej produkcji. W porównaniu z tradycyjnymi metodami obróbki ręcznej lub półautomatycznej, obróbka CNC oferuje wyższą precyzję, wydajność i spójność. Poniżej przedstawiono główne zalety wyboru obróbki CNC:

• Wysoka precyzja i spójność

  Obróbka CNC wykorzystuje programy komputerowe do sterowania ruchem narzędzi, zapewniając precyzyjne wymiary i kształt dla każdego przedmiotu obrabianego. W porównaniu z tradycyjnymi metodami obróbki, obróbka CNC może osiągnąć dokładność na poziomie mikronów i zapewnić spójność w produkcji masowej, eliminując odchylenia produktu spowodowane błędem ludzkim. Nadaje się do obróbki części o wysokich wymaganiach tolerancji, na przykład w takich branżach jak lotnictwo, urządzenia medyczne i elektronika. Obróbka wieloosiowa (np. CNC 5-osiowe) może być również używana do uzyskania złożonych geometrii, zmniejszając czas konfiguracji i poprawiając precyzję.

• Poprawiona wydajność produkcji

  Obrabiarki CNC mogą pracować w sposób ciągły, zmniejszając interwencję ręczną i poprawiając wydajność produkcji. Ponadto, dzięki automatycznej wymianie narzędzi (ATC) i technologii obróbki wieloosiowej, maszyny CNC mogą wykonać wiele etapów obróbki w jednej konfiguracji, znacznie skracając cykle produkcyjne i czyniąc je odpowiednimi do produkcji na dużą skalę. Zmniejsza to czas wymiany narzędzi i konfiguracji maszyny, zwiększając tym samym wydajność na jednostkę czasu. W porównaniu z tradycyjną obróbką ręczną, maszyny CNC mogą pracować 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, zmniejszając koszty produkcji.

• Silne możliwości przetwarzania złożonych części

  Obróbka CNC może z łatwością obsługiwać części o złożonych geometriach i wysokich wymaganiach precyzji. W szczególności maszyny CNC wieloosiowe mogą wykonać obróbkę wielu powierzchni w jednej operacji, unikając kumulacji błędów spowodowanych powtarzanym mocowaniem. Dzięki temu nadają się do branż o wysokich wymaganiach dotyczących złożoności części, takich jak lotnictwo, urządzenia medyczne i produkcja motoryzacyjna. Mogą również przetwarzać kształty spiralne, złożone struktury wewnętrzne i zakrzywione powierzchnie, które są trudne do osiągnięcia za pomocą tradycyjnych procesów.

• Kompatybilność z różnymi materiałami

  Obróbka CNC jest odpowiednia dla szerokiej gamy materiałów, w tym metali (stopy aluminium, stal nierdzewna, stopy tytanu, miedź itp.), tworzyw sztucznych (POM, ABS, nylon itp.), materiałów kompozytowych i ceramiki. Pozwala to obróbce CNC na zaspokojenie potrzeb różnych scenariuszy zastosowań. Ponadto obróbka CNC może również przetwarzać materiały o wysokiej wytrzymałości i wysokiej twardości, takie jak stopy tytanu klasy lotniczej i stal nierdzewna o wysokiej wytrzymałości, dzięki czemu nadaje się do produkcji precyzyjnych komponentów w różnych branżach, w tym elektronicznej, medycznej i motoryzacyjnej.

• Zmniejszone koszty produkcji

  Chociaż obróbka CNC wymaga znacznej początkowej inwestycji w sprzęt, może znacznie obniżyć koszty jednostkowe w dłuższej perspektywie. Jej wysoka wydajność obróbki, niskie wskaźniki złomu i funkcje oszczędzające pracę sprawiają, że obróbka CNC jest bardziej ekonomiczna w przypadku produkcji na dużą skalę.