CNC-bearbetning är en tillverkningsprocess där förprogrammerad datorprogramvara dikterar rörelsen hos fabriksverktyg och maskiner. Processen kan användas för att styra en rad komplexa maskiner, från slipmaskiner och svarvar till fräsar och routrar. Med CNC-bearbetning kan tredimensionella skäruppgifter utföras med en enda uppsättning instruktioner.
CNC-processen är en förkortning för "datornumerisk styrning" och står i kontrast till – och ersätter därmed – begränsningarna hos manuell styrning, där operatörer behövs för att styra och styra kommandona till bearbetningsverktyg via spakar, knappar och hjul. För åskådaren kan ett CNC-system likna en vanlig uppsättning datorkomponenter, men de programvaror och konsoler som används vid CNC-bearbetning skiljer det från alla andra former av beräkning.
Hur fungerar CNC-bearbetning?
När ett CNC-system aktiveras programmeras de önskade snitten in i programvaran och dikteras till motsvarande verktyg och maskiner, som utför de dimensionella uppgifterna enligt specificeringen, ungefär som en robot.
I CNC-programmering antar kodgeneratorn i det numeriska systemet ofta att mekanismerna är felfria, trots risken för fel, vilket är större när en CNC-maskin instrueras att skära i mer än en riktning samtidigt. Placeringen av ett verktyg i ett numeriskt styrsystem styrs av en serie inmatningar som kallas detaljprogrammet.
Med en numerisk styrd maskin matas programmen in via hålkort. Däremot matas programmen för CNC-maskiner till datorer via små tangentbord. CNC-programmering lagras i datorns minne. Själva koden skrivs och redigeras av programmerare. Därför erbjuder CNC-system en mycket större beräkningskapacitet. Bäst av allt är att CNC-system inte på något sätt är statiska, eftersom nyare prompter kan läggas till i befintliga program genom reviderad kod.
CNC-MASKINPROGRAMMERING
Inom CNC styrs maskiner via numerisk styrning, där ett program är avsett att styra ett objekt. Språket bakom CNC-bearbetning kallas växelvis G-kod, och det är skrivet för att styra de olika beteendena hos en motsvarande maskin, såsom hastighet, matningshastighet och koordination.
I grund och botten gör CNC-bearbetning det möjligt att förprogrammera hastighet och position för maskinfunktioner och köra dem via programvara i repetitiva, förutsägbara cykler, allt med liten inblandning från mänskliga operatörer. Tack vare dessa funktioner har processen anammats i alla delar av tillverkningssektorn och är särskilt viktig inom områdena metall- och plastproduktion.
Till att börja med skapas en 2D- eller 3D-CAD-ritning, som sedan översätts till datorkod som CNC-systemet kan köra. Efter att programmet har matats in provkör operatören det för att säkerställa att det inte finns några fel i kodningen.
Öppna/slutna bearbetningssystem
Positionskontrollen bestäms genom ett öppet eller slutet system. I det förra går signaleringen i en enda riktning mellan regulatorn och motorn. I ett slutet system kan regulatorn ta emot återkoppling, vilket möjliggör felkorrigering. Således kan ett slutet system korrigera oregelbundenheter i hastighet och position.
Vid CNC-bearbetning styrs rörelsen vanligtvis över X- och Y-axlarna. Verktyget positioneras och styrs i sin tur via stegmotorer eller servomotorer, som replikerar exakta rörelser som bestäms av G-koden. Om kraften och hastigheten är minimal kan processen köras via öppen styrning. För allt annat är sluten styrning nödvändig för att säkerställa den hastighet, konsekvens och noggrannhet som krävs för industriella tillämpningar, såsom metallbearbetning.
CNC-bearbetning är helt automatiserad
I dagens CNC-protokoll är produktionen av delar via förprogrammerad programvara mestadels automatiserad. Måtten för en given del sätts på plats med datorstödd design (CAD) och omvandlas sedan till en faktisk färdig produkt med datorstödd tillverkning (CAM) programvara.
Varje arbetsstycke kan kräva en mängd olika verktygsmaskiner, såsom borrar och fräsar. För att tillgodose dessa behov kombinerar många av dagens maskiner flera olika funktioner i en cell. Alternativt kan en installation bestå av flera maskiner och en uppsättning robothänder som överför delar från en applikation till en annan, men med allt styrt av samma program. Oavsett konfiguration möjliggör CNC-processen en konsekvens i delproduktionen som skulle vara svår, om inte omöjlig, att replikera manuellt.
OLIKA TYPER AV CNC-MASKINER
De tidigaste maskinerna med numerisk styrning dateras till 1940-talet då motorer först användes för att styra rörelsen hos befintliga verktyg. Allt eftersom tekniken utvecklades förbättrades mekanismerna med analoga datorer och slutligen med digitala datorer, vilket ledde till CNC-bearbetningens uppkomst.
Den stora majoriteten av dagens CNC-arsenaler är helt elektroniska. Några av de vanligaste CNC-styrda processerna inkluderar ultraljudssvetsning, hålslagning och laserskärning. De vanligaste maskinerna i CNC-system inkluderar följande:
CNC-fräsar
CNC-fräsar kan köras på program som består av siffer- och bokstavsbaserade instruktioner, vilka styr detaljer över olika avstånd. Programmeringen som används för en fräsmaskin kan baseras på antingen G-kod eller något unikt språk som utvecklats av ett tillverkningsteam. Grundläggande fräsar består av ett treaxligt system (X, Y och Z), även om de flesta nyare fräsar kan hantera ytterligare tre axlar.
Svarvar
I svarvar skärs detaljer i cirkulär riktning med indexerbara verktyg. Med CNC-teknik utförs de snitt som används av svarvar med precision och hög hastighet. CNC-svarvar används för att producera komplexa konstruktioner som inte skulle vara möjliga på manuellt körda versioner av maskinen. Sammantaget är styrfunktionerna för CNC-styrda fräsar och svarvar likartade. Precis som med de förra kan svarvar styras med G-kod eller unik proprietär kod. De flesta CNC-svarvar består dock av två axlar - X och Z.
Plasmaskärare
I en plasmaskärare skärs material med en plasmabrännare. Processen tillämpas främst på metallmaterial men kan även användas på andra ytor. För att producera den hastighet och värme som krävs för att skära metall genereras plasma genom en kombination av tryckluft, gas och elektriska ljusbågar.
Elektriska urladdningsmaskiner
Elektrourladdningsbearbetning (EDM) – även kallad formsänkning och gnistbearbetning – är en process där arbetsstycken formas till specifika former med hjälp av elektriska gnistor. Med EDM sker strömurladdningar mellan två elektroder, vilket avlägsnar sektioner av ett givet arbetsstycke.
När avståndet mellan elektroderna blir mindre blir det elektriska fältet intensivare och därmed starkare än dielektrikumet. Detta gör det möjligt för en ström att passera mellan de två elektroderna. Följaktligen avlägsnas delar av ett arbetsstycke av varje elektrod. Undertyper av gnistgnist inkluderar:
● Trådgnist, varvid gnisterosion används för att avlägsna delar från ett elektroniskt ledande material.
● Sänkgnist, där en elektrod och ett arbetsstycke indränks i dielektrisk vätska i syfte att bilda stycket.
I en process som kallas spolning transporteras skräp från varje färdigt arbetsstycke bort av ett flytande dielektrikum, som uppstår när strömmen mellan de två elektroderna har upphört och är avsett att eliminera ytterligare elektriska laddningar.
Vattenstrålskärare
Vid CNC-bearbetning är vattenstrålar verktyg som skär hårda material, såsom granit och metall, med högtrycksapplikationer av vatten. I vissa fall blandas vattnet med sand eller något annat starkt slipmedel. Fabriksmaskindelar formas ofta genom denna process.
Vattenstrålar används som ett svalare alternativ för material som inte klarar de värmeintensiva processerna hos andra CNC-maskiner. Därför används vattenstrålar inom en rad olika sektorer, såsom flyg- och gruvindustrin, där processen är kraftfull för bland annat snidning och skärning. Vattenstrålskärare används också för applikationer som kräver mycket komplicerade materialsnitt, eftersom bristen på värme förhindrar förändringar i materialets inneboende egenskaper som kan uppstå vid metall-mot-metall-skärning.
OLIKA TYPER AV CNC-MASKINER
Som många videodemonstrationer av CNC-maskiner har visat används systemet för att göra mycket detaljerade utskärningar av metalldelar för industriella hårdvaruprodukter. Utöver de ovannämnda maskinerna finns det ytterligare verktyg och komponenter som används i CNC-system:
● Broderimaskiner
● Träfräsar
● Revolverstansar
● Trådbockningsmaskiner
● Skumskärare
● Laserskärare
● Cylindriska slipmaskiner
● 3D-skrivare
● Glasskärare
När komplicerade snitt behöver göras på olika nivåer och vinklar på ett arbetsstycke, kan allt utföras inom några minuter på en CNC-maskin. Så länge maskinen är programmerad med rätt kod, kommer maskinfunktionerna att utföra stegen enligt programvarans anvisningar. Förutsatt att allt är kodat enligt design, bör en produkt med detaljer och tekniskt värde framträda när processen är avslutad.
Publiceringstid: 31 mars 2021
