Sve što trebate znati o CNC mašinama. Šta je CNC mašina?

Historija – CNC mašina od samog početka

Šta je CNC mašina? CNC mašina je elektro-mehanički uređaj koji manipuliše alatima mašinskih radionica, koristeći programiranje putem računara. Sam naziv „CNC“ je skraćenica za računarsko numeričko upravljanje, engl. Computer Numeric Control. Predstavlja jednu od dvije standardne metode a to su: tehnologija 3D printanja (SLA, SLS/SLM) i FDM, koristeći ih za generisanje prototipova iz datoteke-fajla digitalnog softvera. Inžinjerske i prototipske kompanije koriste CNC mašine za glodanje i obradu različitih materijala, uključujući prvenstveno obradu drveta, metala i plastike.

Prve CNC mašine razvijene su četrdesetih i pedesetih godina prošlog stoljeća, a oslanjale su se na uobičajenu telekomunikacijsku tehnologiju za pohranu podataka poznatu kao “probušena traka” ili “perforirana papirna traka”. Tehnologija bušenja trake odavno je zastarjela jer je medij podataka 1950-ih i 1960-ih brzo prešao na analognu, a zatim i digitalnu računarsku obradu. Kako se uvode nove tehnologije i poboljšana snaga digitalne obrade, tako se povećava i efikasnost CNC mašina.

Kako radi CNC mašina?

U principu, mašinska obrada predstavlja način transformacije osnovnog komada materijala, kao što je npr. blok plastike, u gotov proizvod (obično prototipskog proizvoda) koristeći kontrolisani postupak uklanjanja materijala. Slično drugoj tehnologiji razvoja prototipa, FDM (3D printanje), CNC se oslanja na digitalne upute iz datoteke Computer-Aided Manufacturing (CAM) ili Computer-Aided Design (CAD) datoteke, kao što je npr. Solidworks 3D. Iako CAM ili CAD ne pokreću samu CNC mašinu, oni pružaju putokaz CNC-u za izradu dizajna. CNC mašina tumači dizajn kao upute za rezanje prototipnih dijelova.

Vrsta softvera koji se najčešće koriste u procesu CNC mašinske obrade

Computer Aided Drawing (CAD) – Crtanje uz pomoć računara

CAD softver je polazna tačka za većinu CNC projekata. Postoji mnogo različitih CAD softverskih paketa, ali svi se koriste za kreiranje dizajna, odnosno dizajniranje. Popularni CAD programi uključuju AutoCAD, SolidWorks i Rhino3D. Postoje i CAD rješenja zasnovana na tzv. cloud principu, a neka nude CAM mogućnosti ili se integriraju sa CAM softverom bolje od drugih.

Computer Aided Manufacturing (CAM) – Proizvodnja uz pomoć računara

CNC mašine često koriste programe kreirane pomoću softvera CAM. CAM omogućava korisnicima da postave „stablo poslova“ za organiziranje toka posla, postavljanje putanja alata i pokretanje simulacija rezanja prije nego što mašina izvrši bilo kakvo stvarno rezanje. CAM programi često rade kao dodaci CAD softveru i generiraju g-kod (engl. g-code) koji „govori“ CNC alatima i pokretnim dijelovima radnog komada kuda da ide. Tzv. čarobnjaci (engl. wizard) u softveru CAM čine posao programiranja CNC mašina lakšim nego ikad. Popularni CAM softveri uključuju Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks i Solidcam. Prema zadnjim istraživanjima tržišta, Mastercam i Edgecam softveri čine najveći postotak upotrebe na tržištu (oko 50%).

Često procesi obrade zahtjevaju upotrebu više alata za izradu željenih rezova (npr. glodala različitih veličina). CNC mašine obično kombinuju alate u zajedničke jedinice ili ćelije iz kojih mašina može izvući potreban alat. Osnovne mašine se kreću u jednoj ili dvije ose, dok se napredni strojevi pomiču bočno u x, y osi, uzdužno u z osi i često rotacijski oko jedne ili više osi. Višeosne mašine mogu automatski prevrtati dijelove, što vam omogućava uklanjanje materijala koji je prethodno bio „ispod“.

Ovo eliminira potrebu za radnicima da okreću prototipski materijal i omogućava vam rezanje svih strana bez potrebe za ručnom intervencijom. Potpuno automatizirani rezovi uglavnom su precizniji od onoga što je moguće uraditi striktno ručnim unosima. Ipak, ponekad se završni radovi poput graviranja bolje izvode ručno i jednostavnim rezovima koji bi zahtijevali opsežne radove na dizajniranju kako bi se mašina programirala za automatizaciju.

Vrste CNC mašina

U procesu donošenja odluke koju CNC mašinu da odaberete za svoj rad, morate uzeti u obzir nekoliko stvari. CNC mašine obično spadaju u jednu od dvije opšte kategorije: konvencionalna tehnologija obrade i nova tehnologija obrade. I jedna i druga vrsta ima svoje prednosti i nedostatke. Prilikom odabira vrste CNC mašine koji ćete odabrati za svoju radionicu, morate uzeti u obzir posebne potrebe vašeg projekta. Sljedeća infografija pokriva neke sličnosti i razlike između konvencionalnih i CNC mašina nove tehnologije:

konvencionalne vs. cnc masine nove tehnologije

Konvencionalne tehnologije

1. 1. 1. Bušilica: rade okretanjem svrdla i pomjeranjem bušilice oko i u kontaktu sa stacionarnim blokom osnovnog materijala. CNC bušilice pomažu u izradi preciznih rupa tamo gdje su vam potrebne.
    2. Strug: Tokarski strugovi, u velikoj mjeri obrnuto od svrdla, okreću blok materijala uz svrdlo (umjesto da okreću svrdlo i dovode ga u kontakt s materijalom). Strugovi obično stupaju u kontakt s materijalom bočnim pomicanjem alata za rezanje dok on postupno ne dodirne materijal koji se okreće. Strugovi, primarno korišteni s metalima i drvetom, uklanjaju neželjeni višak materijala i ostavljaju za sobom lijepu i na kraju korisniju komponentu.
    3. Glodalica: Glodalice su vjerovatno najčešće korištene CNC mašine. One uključuju upotrebu rotacionih alata za rezanje kako bi se uklonio materijal iz osnovnog komada. Mogu obavljati razne funkcije, uključujući bušenje, rezanje zupčanika i izradu proreza unutar datog komada materijala.

Nove tehnologije

1. 1. 1. Električna i / ili hemijska obrada: Postoji niz novih tehnologija koje koriste specijalizovane tehnike za rezanje materijala. Primjeri uključuju obradu elektronskim snopom, elektro-hemijsku obradu, obradu električnim pražnjenjem (EDM), fotohemijsku obradu i ultrazvučnu obradu. Većina ovih tehnologija su visoko specijalizirane i koriste se u posebnim slučajevima za masovnu proizvodnju koja uključuje određenu vrstu materijala.
    2. Ostali mediji za rezanje: Postoji niz drugih novih tehnologija koje koriste različite medije za rezanje materijala. Primjeri uključuju mašine za lasersko rezanje, mašine za rezanje kisikovim gorivom, mašine za rezanje plazmom i tehnologiju rezanja vodenim mlazom. Ove mašine su stekle popularnost u različitim industrijama posljednjih godina; međutim, i dalje spadaju u visoko specijaliziranu vrstu opreme.

Vrsta materijala koja se koristi

Gotovo svaka vrsta materijala se može koristiti pri obradi CNC mašina – sve zavisi od primjene. CNC mašine nude proizvodnju sa raznim svestranostima kako bi koristile različitim projektima. Uobičajeni materijali uključuju metale poput aluminijuma, mesinga, bakra, čelika, titana, drveta, pjene, fiberglasa i plastike kao što je polipropilen.

Primjena CNC mašina u proizvodnji

Mnoge novije CNC specijalne mašine izrađene su posebno za proizvodne procese u nišama. Na primjer, elektro-hemijska obrada koristi se za rezanje vrlo izdržljivih metalnih proizvoda koji inače nisu izvodivi. Konvencionalne CNC mašine su vještije i obično se koriste za razvoj prototipa nego za proizvodnju.