Skontaktuj się z nami
W ostatnich dekadach następował szybki rozwój różnego rodzaju technologii. Wciąż powstają nowe tworzywa sztuczne, dlatego konieczne było i ciągle jest powstawanie dostosowanych do tego metod obróbki. W tej kwestii mamy coraz większe wymagania i chcemy uzyskiwać jak najwyższą jakość wyrobów w możliwie najkrótszym czasie, oczywiście przy minimalnym wysiłku. Tu z pomocą przychodzą nam maszyny, wykonujące większość czynności za nas. Jedną z technik pracy na wszelkich materiałach jest frezowanie CNC, które zyskało ogromną popularność, szczególnie dzięki swojej uniwersalności.
CNC to skrót od Computerized Numerical Control, co tłumaczy się na „komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych”. Frezowanie CNC to sposób obróbki dowolnego materiału, w czasie której usuwa się z niego jego pewną część. Metoda ta, nazywana też skrawaniem, jest ciągle ulepszana, by sprostać coraz większym wymaganiom klientów. Po raz pierwszy technikę numerycznego sterowania wykorzystano w latach 50. XX wieku w USA, po czym skomputeryzowano ją w latach 70.
CNC to układ, który zawiera mikrokomputer. Każdy ruch wykonywany przez obrabiarkę jest kontrolowany przez urządzenie zewnętrzne, a system jest w stanie odnaleźć także dokładne położenie elementów obrabiarki. Należy odpowiednio go zaprogramować, by dokonać odpowiedniej obróbki materiału. Dane są więc wprowadzane przez klawiaturę i przechowywane na twardym dysku lub w pamięci zewnętrznej, co jest ogromnym ułatwieniem podczas obsługi obrabiarki i wymaga mniej wysiłku niż w przypadku urządzeń manualnych. Podczas przygotowania do frezowania CNC niezwykle ważna jest precyzja przy wprowadzaniu danych. Maszyna musi być zaprogramowana tak, by efekt spełniał wymagania względem rysunku technicznego.
Pierwszym zadaniem, które należy wykonać jest próba na materiale. Jest to konieczne, gdyż w jej wyniku możemy zorientować się, na ile ustawienie jest prawidłowe. Następnie musimy dokonać analizy próby i wprowadzić ewentualne poprawki, jeśli chociażby szczegół jest różny od oczekiwań. Tutaj dodatkowym atutem jest fakt, że komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych nie wymaga od nas ustawiania pokręteł i dźwigni- wszystko jest regulowane przez wspomniany mikrokomputer, który jest w stanie także wykrywać błędy, co w dużym stopniu oszczędzi nam pracy w przypadku, gdy próba nie jest zadowalająca.
Po przeanalizowaniu wstępnych efektów i należytym ustawieniu parametrów można rozpocząć właściwe frezowanie. Materiał, który ma ulec obróbce mocuje się w stole frezarskim. Samo frezowanie CNC jest etapem, który nie zajmuje dużo czasu, a to ze względu na wysoki stopień mechanizacji. To, jaki efekt obróbki uzyskami, zależy od tego, jaki rodzaj frezu wybierzemy. Istnieje kilka rodzajów frezów, z których każdy ma inne działanie. Skrawanie boczne i czołowe możliwe jest dzięki frezom walcowo-czołowym, natomiast skrawanie po bokach następuje przy użyciu frezu tarczowego. Dostępne są także frezy kątowe. Ostrza frezarki należy dopasować do obrabianego materiału, by praca była skuteczna i przynosiła zamierzone efekty, bez zbędnych zniszczeń i konieczności poprawek.
Układ sterowania CNC cechuje się niewielkimi wymiarami, szybkością działania oraz prostotą obsługi i jest przy tym przyjemniejszy dla użytkownika. Budowa obrabiarek CNC i ich działanie jest dość złożone. Zbudowane są one z tak zwanych zębów frezu, a każdy z nich działa osobno. Program obróbki, który zapisany jest na nośniku, wprowadzany jest za pomocą czytnika do sterowania numerycznego. To właśnie w czytniku dochodzi do przeobrażenia postaci programu z alfanumerycznej w ciąg impulsów elektrycznych.
Wspomniane czytniki mogą występować w dwóch formach: blokowej i szeregowej.
W pierwszej wczytywanie informacji zachodzi blokami i po wczytaniu można od razu zacząć realizację czynności programu; w drugiej natomiast informacje wczytywane są wierszowo, a do wczytania całości bloku konieczne jest magazynowanie w pamięci tychże wierszy. Po wczytaniu informacji dekoder musi je zdekodować, by sterowanie numeryczne mogło je zrozumieć. Dzięki sygnałowi z dekodera można sterować różnymi czynnościami. Wszystkie informacje wczytane w pamięci pośredniej zostają podzielone na technologiczne, trafiające do USD, i geometryczne, które przekazywane są do sumatora, gdzie dokonują się ewentualne poprawki informacji, wprowadzane przez operatora przy użyciu pulpitu sterującego.
Technologiczne informacje to te obejmujące wszelkie warunki obrabiania, jak na przykład posuw, prędkość skrawania, wykorzystywane narzędzia. Z kolei informacje geometryczne dotyczą wymiarów i kształtów, a także opisu toru ruchu narzędzi. Kolejnym elementem jest pamięć trwała, tworzona przez potencjometry i przełączniki. Jest ona konieczna do wprowadzenia danych geometrycznych. Ze wspomnianego sumatora wyprowadzana jest ostateczna, poprawiona informacja geometryczna, która później wykonywana jest przez obrabiarkę. Blokiem funkcjonalnym numerycznego sterowania jest również interpolator, mogący występować w formie liniowej, kołowej, mieszanej i parabolicznej.
Interpolator jest niezwykle ważny, gdyż to dzięki niemu możliwe jest sterowanie ruchem więcej niż jednego mechanizmu, umożliwiając odbywanie się ruchu wypadkowego, czyli zsumowanego po torze określonym przez rodzaj interpolatora. Gwarantuje on ruch złożony. Jego informacja wyjściowa jest jednym lub kilkoma sygnałami przekazywanymi do tak zwanych układów automatycznej regulacji przemieszczenia zespołów roboczych obrabiarki. Na dokładną realizację przemieszczenia roboczego zespołu pozwala serwomechanizm.
Przedmiotem działania obrabiarek CNC jest fakt, że istnieje pewien układ współrzędnych, w których zachodzi sterowanie, dlatego człon „numeryczne” w nazwie jest związany właśnie ze współrzędnymi, jednak jego źródłem była pierwotna forma programu sterującego, która opisana była kodami numerycznymi. Z przebiegu techniki frezowania CNC wynika także inna jej właściwość. Jest ona układem programowego sterowania, gdzie program definiuje z jednej strony parametry geometryczne, z drugiej zaś technologiczne, jest więc to rozbudowany i niezwykle inteligentny mechanizm. Program sterujący musi być też szybki do modyfikacji. Istotą tego programu jest nieprzypadkowa praca obrabiarki, której zadaniem jest wykonanie określonego przedmiotu, odpowiednie jego ukształtowanie i nadanie żądanej struktury powierzchni.
Programowanie podczas frezowania CNC polega na zapisaniu ruchów, które wykonuje obrabiarka. Przyspiesza to więc dalszą pracę, gdyż nie jest konieczne ciągłe wprowadzanie danych. Ruchy dzieli się na sterowane w sposób ciągły, na przykład obrotowe i liniowe, oraz ruchy sterowane w sposób dyskretny, mające charakter pomocniczy.
Układy sterowania CNC dzielą się na punktowe oraz odcinkowe. Pierwsze z nich mają za zadanie pozycjonować narzędzia w konkretnym punkcie w stosunku do przedmiotu, jednak nieistotny jest tu tor poruszania się narzędzia ani jego prędkość. Sterowanie odcinkowe charakteryzuje się tym, że w przeciwieństwie do punktowego ważny jest tutaj tor i prędkość poruszających się narzędzi. Konieczne jest, aby odcinki toru narzędzia były położone równolegle do osi układu współrzędnych w pewnej płaszczyźnie.
Oprócz sterowania punktowego i odcinkowego, istnieje także sterowanie kształtowe. W jego ramach droga narzędzia w stosunku do obrabianego przedmiotu przechodzi przez wyznaczone punkty po torze. Zarys można uzyskać poprzez wspólne działanie kilku napędów ruchów posuwowych. Można wyróżnić tutaj:
Sterowanie kształtowe, mimo że opiera się na podobnych zespołach funkcjonalnych co sterowanie odcinkowe i punktowe, ma pewne cechy wyróżniające. Jego programy odczytu są silniej rozbudowane, a obrabiarka musi posiadać tutaj tylko układy napędowe o sterowaniu impulsowym, dzięki czemu możliwy jest napęd w wielu osiach.
Jednym z elementów obrabiarek CNC są układy napędowe, które transportują energię z sieci elektrycznej do zespołu roboczego urządzenia. Składają się one z:
Dzięki napędom możemy uzyskać konieczny do wykonania pracy ruch, co realizowane jest przez napęd główny, a także wprowadzić bardziej zaawansowane przemieszczenie według zaprogramowanego toru i prędkości, do czego konieczny jest napęd ruchu posuwowego.
Obok układów napędowych są także układy pomiarowego przemieszczenia i położenia, które pozwalają na wykonanie pętli sprzężenia zwrotnego położeniowego. Istniejące układy pomiarowe to:
Po uwzględnieniu wszystkich elementów budowy maszyny CNC oraz etapów jej działania, można skupić się na wynikających z tego cechach. Posiada ona osobny napęd oraz układ pomiarowy wszystkich osi sterowanych numerycznie, a napęd przenoszony jest za pomocą śrub. Prowadnice toczne zastępują tutaj ślizgowe, wyeliminowane są także przykładnie zębate. Konstrukcja maszyny jest niewielka, posiada nowoczesne materiały narzędziowe. Jej ogromne zalety to automatyczna diagnostyka oraz nadzór, możliwość osiągnięcia dużych parametrów obróbki i obróbka równoległa, duża moc, a także automatyka podczas wymiany obrabianego materiału i jego pomiaru.
Za pomocą tej metody frezowania bez problemu wykonać można nawet bardzo skomplikowane zabiegi na materiałach. Wielkim atutem jest także łatwość skrawania z użyciem frezarek CNC, ponieważ znacznie skracają one czas pracy w stosunku do używania maszyn ręcznych i przede wszystkim czynią pracę o wiele dokładniejszą, przyjemniejszą, szybszą i mniej męczącą.