Czym są maszyny CNC i jak je wybrać?

Maszyny CNC są głównym narzędziem do masowej obróbki części. Jest ważnym elementem systemów komputerowego wspomagania projektowania. Zasadą tworzenia CNC jest uproszczenie produkcji części tego samego typu.

Maszyna CNC - urządzenie sterowane numerycznie. Jego główną cechą jest łatwe kopiowanie tego samego typu i części jednorodzajowych: program-obraz zapisany w pamięci tylko do odczytu, zgodnie z którym części są frezowane i piłowane z detali umieszczonych w obszarze roboczym za pomocą mechanizmu posuwu przenośnika. Maszyny wyposażone w pistolet laserowo-plazmowy, które wykonują idealnie gładkie cięcie detali pierwotnych i wtórnych, charakteryzują się dużą przepustowością. Nieco niższe pod względem wyposażenia technologicznego są tokarki i frezarki, które wykonują nielaserowe (za pomocą frezów) toczenie, piłowanie i rozwiercanie (wiercenie) detali.

W nowoczesnych maszynach CNC nie ma potrzeby podłączania zewnętrznego komputera PC lub laptopa – rolę wstępnego (sterowanego przez operatora) programatora ustalającego parametry pełni mikrokomputer pokładowy zainstalowany w komorze maszyny zabezpieczonej przed zakłóceniami elektrycznymi. Nowoczesne maszyny CNC mogą być również podłączone do lokalnej sieci serwerów (LSS) za pośrednictwem interfejsu LAN i sterowane z dowolnego komputera na terenie przedsiębiorstwa, który ma dostęp do tej maszyny przez administratora sieci, ponieważ działa ona od 20 lat. na przykład z drukarkami i skanerami sieciowymi.

Konstrukcja maszyny CNC jest taka, że ​​część techniczna (elektromechaniczna) jest sztywno połączona z elektroniką (ECU) i jednocześnie jest od niej odseparowana, oddzielona od niej w ograniczonej przestrzeni wewnętrznej jednostki... Jedną z cech konstrukcyjnych jednostki CNC jest ekranowanie (ochrona) ECU przed zakłóceniami generowanymi przez obwody elektromechaniczne w obszarze roboczym i obszarze przełączania trybu pracy. Ta ingerencja może „powalić” program, dlatego wbudowany jednopłytowy komputer PC jest nie tylko usuwany z elektromechaniki (silniki, czujniki), ale także umieszczany w zabezpieczonej stalowej skrzynce, która jest niezawodnie uziemiona i prawie całkowicie wyeliminować zakłócenia statyczne i szumy z wnikania do procesora i innych ważnych organów elektronicznych, sterowanie jednostką CNC.

Zaletą mini maszyny domowej jest to jest to godne rozwiązanie dla młodych profesjonalistów, którzy już opanowali podstawy pracy jako operator maszyn CNC... Maszyny CNC są klasyfikowane według wykazu wykonywanych operacji oraz według charakterystyki systemu sterowania. Pomimo pierwszego i zwodniczego wrażenia początkującego, że ten „potwór” jest zbyt trudny, opanowanie podstawowych technik pracy może zająć od pół godziny do kilku godzin. Początkujący może szybko skomponować swój pierwszy algorytm obróbki części, których proces produkcyjny go interesuje. Na przykład musi zrobić mocowanie na motorgenerator na rowerze - na takiej maszynie szybko go narysuje, wytnie i zeszlifuje.

Maszyny CNC mogą pracować na kamieniu, drewnie i jego pochodnych, na metalach nieżelaznych, stali, tworzywach sztucznych i kompozytach. O wszystkim decyduje tylko moc silnika wrzeciona - w takim zespole jest to główna jednostka funkcjonalna napędu. Drugą wartością przy wyborze materiału obrabianego przedmiotu jest długość, średnica, powłoka frezów stalowych – np. jeśli maszyna frezuje. Jeśli masz do czynienia z wiertarką, to często łączy się jej możliwości i możliwości agregatu frezującego. Pracę pilarki wykonuje frezarka, a wiertarki tokarka.

Takie maszyny są uniwersalne: łączą w sobie możliwości uniwersalnego (jednostka tnie i szlifuje, wierci części w różnych rzutach), stacjonarnego (waży nie więcej niż kilkadziesiąt kilogramów, mieści się na stole warsztatowym o powierzchni blatu 2 m2). Moc napędu wrzeciona do obróbki plastiku i drewna z reguły nie przekracza kilkuset watów na godzinę pobieranych z sieci. W przypadku metali nieżelaznych wymagana jest już moc do kilowata, a dla stali - 1,5-2 kW. Często nie ma odniesienia do konkretnych rodzajów materiałów w maszynie wielofunkcyjnej. W związku z tym należy zakupić frezy, wiertła, korony, brzeszczoty ze stali szybkotnącej, a także materiały ścierne.

Zgodnie z rodzajami obróbki, klasyfikacja maszyn CNC przewiduje poziome (cięcie części w pozycji „leżącej”) i pionowe (przeciwnie, urządzenia te pracują z urządzeniami „stojącymi”, tnącymi w górę i w dół). Połączone jednostki wykonują cięcie i wiercenie części we wszystkich trzech płaszczyznach.

System sterowania w maszynach CNC to zwykłe „komputerowe” cechy, takie jak: liczba megaherców każdego z rdzeni procesora, liczba jego rdzeni, a także liczba megabajtów (lub gigabajtów) pamięci RAM (RAM, pamięć o dostępie swobodnym). Jako urządzenie pamięci masowej, jak w konwencjonalnych komputerach stacjonarnych i laptopach, napęd magneto-optyczny („dysk twardy”), SSD („dysk twardy”) lub pamięć eMMC (jak w jednopłytowych laptopach, tabletach i smartfonach, które wykonywać głównie prace biurowe).

Jednak żaden sprzęt nie zamanifestuje się w pełni, dopóki nie zostanie na nim zainstalowany program sterujący. Nowoczesne przenośne maszyny CNC wykorzystują system operacyjny oparty na oprogramowaniu i rdzeniu graficznym Linux lub Windows: do celów produkcyjnych w pamięci maszyny „wszyta” jest specjalna „wycięta” wersja, stworzona wyłącznie do pracy, a nie np. do pełnoprawnego surfowania po sieci, uruchamiania gier czy oglądania filmów. Na nim możesz przetwarzać tylko szczegóły, ponieważ wszystko inne nie jest dostępne.

Wzór 1325 - jedna z najlepszych obrabiarek CNC, zaprojektowana jako podstawowe urządzenie do doskonalenia umiejętności specjalisty od obrabiarek. Niskie koszty utrzymania - należy do klasy Start (dla początkujących). Wykonuje grawerowanie trójosiowe wykrojów drewnianych. Potrafi zastosować proste wzory z dwustronną symetrią. Specjalne szkolenie dla początkującego podczas pracy na takim urządzeniu nie jest potrzebne.

Obszar roboczy ma wymiary 130x250x200 cm, zaczyna się od napięcia międzyfazowego 380 woltów. Sterowanie odbywa się za pomocą systemu Mach3, wyposażonego w chłodzony mechanizm wrzecionowy, pracuje z falownika sterującego i rozwija prędkość do 24 000 obrotów na minutę. Smarowane ręcznie. Oparty na oprogramowaniu Artcam, tnie MDF i drewno, akryl i inne (w tym kompozytowe) materiały czysto niemetalowe.

Model 2040 ATC CNC... Działa w oparciu o CNC z automatyczną centralą telefoniczną. Wbudowany magazynek noża ułatwia wybór odpowiedniego noża. Tnie, żłobi materiały niemetalowe, wycina w nich rowki i stempluje wykroje, frezuje je. Zmiana narzędzia odbywa się automatycznie. Model frezarki karuzelowej ATC CNC o polu roboczym 200x400x20 cm Zasilany z sieci trójfazowej.Wrzeciono pobiera z sieci do 9 kW mocy i jest wyposażone w japońskie serwomechanizmy o mocy 11 kW.

Zbudowany na bazie podciśnieniowego stołu roboczego w kształcie litery T, smarowanie jest automatycznie wprowadzane w obszar roboczy i obszar mechanizmów obrotowych. Pompa próżniowa usuwa opiłki z obszaru roboczego, pomagając utrzymać obszar roboczy względnie czysty. Moc pompy próżniowej - 3 kW. Maszyna nadaje się do toczenia aluminium.

Model 1625 ma obszar roboczy 2x5 m. A także działa z sieci trójfazowej. Urządzenie stacjonarne o charakterystyce zbliżonej do poprzedniej wersji. Różnica polega na obecności noża oscylacyjnego, który pozwala przecinać skórę i materię. Frezy umożliwiają pracę z aluminium oraz dowolnymi niemetalowymi materiałami prostymi i kompozytowymi. Dokładność cięcia - 10 mikrometrów. Możliwe jest kontynuowanie grawerowania niemetali i aluminium od momentu przerwania operacji.

Inne modele pozwalają na pracę ze stalą, brązem, duraluminium, ale ich moc, wymiary i wyposażenie okazują się co najmniej kilkukrotnie droższe niż opisane powyżej trzy modele. Obsługują działanie 5-osiowe (5-osiowe sterowanie). Najdroższe maszyny wyposażone są w działko laserowe, które w punkcie o średnicy mniejszej niż 1 mm generuje nawet setki watów mocy, co pozwala na cięcie stali z najwyższą precyzją.

Zwykły zestaw maszyn CNC obejmuje ramę (łoże), przekładnie i jednostkę podającą, wrzeciennik i konik, mechanizm prętowy i podporę. Wszystkie części i zespoły są zamocowane na ramie maszyny, bez której to urządzenie nie może działać. Przekładnia (skrzynia biegów) odpowiada za przenoszenie momentu obrotowego z napędu wrzeciona. Ponadto przenoszony moment obrotowy jest odbierany przez jednostkę funkcjonalną zacisku.

Wrzeciennik zawiera przekładnię i samo wrzeciono, zaciski i części obrotowe, które obracają toczony element. Za pomocą konika część toczoną mocuje się z przeciwnej strony - w momentach obróbki środkowej części przedmiotu obrabianego. Rdzeń to rozwiertak lub frez do wiercenia, który ustala wyrównanie.

Ten element jest sztywno połączony z konikiem. Suwak określa, jak mocno jest zamocowany nóż i w jakich kierunkach się porusza. Kompletność urządzenia CNC uzupełnia stół podciśnieniowy, pompa próżniowa zbierająca wióry oraz urządzenie chłodzące do narzędzi skrawających. Aby móc na krótki czas oddalić się od miejsca pracy, pracownik (operator maszyny) korzysta z przenośnej konsoli.

Wybierz maszynę CNC dla następujących parametrów.

• Pobór energii. Nie każdy warsztat produkcyjny ma możliwość podłączenia do trójfazowego napięcia zasilającego, nie mówiąc już o domach prywatnych, na przykład w podmiejskiej dzielnicy mieszkalnej. Okablowanie domowe prawdopodobnie nie wytrzyma więcej niż 3,5 kW: konwencjonalne 16-amperowe automaty zainstalowane na liczniku, a także sam licznik, nie mogą działać przy prądzie obciążenia większym niż 16 amperów. Wybierz maszyny o mocy nie większej niż 2-3 kW.
• Prędkość silnika wrzeciona musi wynosić co najmniej 10 000 na minutę. W przeciwnym razie toczenie części okaże się niezbyt wysokiej jakości, w szczególności problematyczne będzie wykonanie dokładnego grawerowania i toczenia o najmniejszych konturach.
• Praca z metalami... Nawet niezbyt mocne maszyny o wysokiej wydajności i obrotach od 20 000 obr/min potrafią szlifować co najmniej stal 3 i brąz. Obróbka metali znacznie zwiększa Twoje znaczenie jako mistrza w swoim rzemiośle.
• Obszar roboczy powinien być jak największy. Umożliwi to albo szlifowanie większej liczby części w jednej płaszczyźnie, albo wytwarzanie większych półfabrykatów.
• Łatwość mocowania i wymiany frezów, frezów wiertarskich - bez tej cechy urządzenia CNC Twoja wydajność, dokładność wykonania dużych planów może ucierpieć, w szczególności z powodu odpowiednio luźnego frezu ryzykujesz uzyskanie znacznego procentu odrzuconych części.
• Wykonanie i układ chłodzenia. To, jak wysokiej jakości i bezawaryjne okazują się te dwa elementy, zależy nie tylko od żywotności frezów i wiertarek, ale także od ogólnej żywotności mechaniki maszyny CNC.
• Odsysanie próżniowe i wizjer... Te dwa czynniki decydują o tym, jak czyste będzie Twoje miejsce pracy po zakończeniu pracy.

Praca z oprogramowaniem DeskProto, VCarve Pro, ConstruCAM-3D, ArtCAM, NX CAM, SprutCAM i Mach3 różni się jedynie interfejsem oprogramowania i zestawem funkcji.

Zastosowanie maszyn CNC ma uzasadnienie w branży kamieniarskiej i drzewnej, w przemyśle metalowym, a nawet w serwisie samochodowym, gdzie na przykład obrabiane są części zamienne do silników gaźnikowych samochodów. Ale maszyna CNC pomoże w produkcji figurek dekoracyjnych, biżuterii, a także frezuje lub wycina półfabrykaty z dowolnej stali za pomocą lasera. CNC wykonuje np. cięcie drzwi z MDF (skrzydła drzwiowego), toczenie części pod zamki i okucia antywłamaniowe okien metalowo-plastikowych. Ta lista grozi, że stanie się nieskończona. Jednym z typowych przykładów jest rzeźbienie figurek z brązu z portretów wybitnych osobistości rysowanych w formacie trójwymiarowym.

Przygotowanie maszyny do pracy odbywa się zgodnie z następującym schematem.

• Znajdź odpowiedni nóż do swojego zastosowania. Sprawdź ostrość jego krawędzi tnących.
• Umieść palnik w przeznaczonym do tego uchwycie. Sprawdź, czy jest dobrze zamocowany.
• Uruchom maszynę bez zaślepek.
• Zaprogramuj urządzenie. Stare jednostki CNC są programowane za pomocą kart perforowanych, nowsze - przy użyciu tego samego programu AutoCAD (wprowadzanie parametrów obrabianej części).
• Zawieś maszynę i umieść obrabiany przedmiot na scenie, włącz pompę. Uruchom ponownie maszynę.
• Po obróceniu części zatrzymaj maszynę i wyjmij toczony przedmiot. Umieść następny. W razie potrzeby zmień wprowadzone parametry i uruchom maszynę.
• Jeśli ma być wykonane wielokrotne toczenie (kopiowanie) części, należy umieścić wymaganą liczbę detali w obszarze roboczym, zaprogramować urządzenie CNC i uruchomić wrzeciono. Części są obracane automatycznie.

Nie wszystkie modele maszyn nadają się do modernizacji. Na pierwszym etapie można tylko zainstalować wydajniejszy jednopłytowy komputer pokładowy - i zmienić system Windows, na przykład, na system Linux.

Jak wybrać maszynę CNC, zobacz następny film.