INLEDNING
En CNC-router är en CNC maskinsats vars verktygsvägar kan styras via numerisk datorstyrning. Det är en datorstyrd maskin för skärning av olika hårda material, såsom trä, kompositer, aluminium, stål, plast och skum. Det är ett av många sorters verktyg som har CNC-varianter. En CNC-router är mycket lik konceptet en CNC-fräsmaskin.
CNC-routrar finns i många konfigurationer, från små "skrivbords" CNC-routrar i hemmet till stora "portal" CNC-routrar som används i båttillverkningsanläggningar. Även om det finns många konfigurationer, har de flesta CNC-routrar några specifika delar: en dedikerad CNC-styrenhet, en eller flera spindelmotorer, AC-växelriktare och ett bord.
CNC-routrar är generellt tillgängliga i 3-axliga och 5-axliga CNC-format.
CNC-routern drivs av en dator. Koordinater laddas upp i maskinstyrenheten från ett separat program. Ägare av CNC-router har ofta 2 mjukvaruapplikationer - ett program för att göra mönster (CAD) och ett annat för att översätta dessa konstruktioner till ett program med instruktioner för maskinen (CAM). Precis som med CNC-fräsmaskiner kan CNC-routrar styras direkt genom manuell programmering, men CAD/CAM öppnar för bredare möjligheter för konturering, påskynda programmeringsprocessen och i vissa fall skapa program vars manuell programmering skulle vara, om inte riktigt omöjlig, förvisso kommersiellt opraktisk.
CNC-routrar kan vara mycket användbart när du utför identiska, repetitiva jobb. En CNC-router producerar vanligtvis konsekvent och högkvalitativt arbete och förbättrar fabrikens produktivitet.
En CNC-router kan minska slöseri, felfrekvens och den tid det tar för den färdiga produkten att komma ut på marknaden.
En CNC-router ger mer flexibilitet till tillverkningsprocessen. Den kan användas vid tillverkning av många olika föremål, såsom dörrsniderier, inrednings- och exteriördekorationer, träpaneler, skylttavlor, träramar, lister, musikinstrument, möbler och så vidare. Dessutom gör CNC-routern termoformning av plast lättare genom att automatisera trimningsprocessen. CNC-routrar hjälper till att säkerställa delar repeterbarhet och tillräcklig fabriksproduktion.
NUMERISK KONTROLL
Numerisk styrteknik som den kallas idag växte fram i mitten av 20-talet. Det kan spåras år 1952, US Air Force, och namnen på John parsons och Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, MA, USA. Det användes inte i produktionstillverkning förrän i början av 1960-talet. den verkliga boomen kom i form av CNC, runt år 1972, och decennium senare med introduktionen av prisvärda mikrodatorer. Historien och utvecklingen av denna fascinerande teknik har dokumenterats väl i många publikationer.
Inom tillverkningen, och särskilt inom metallbearbetning, har Numerical Control-tekniken orsakat något av revolution. Redan i alla dagar innan datorer blev standardarmatur i alla företag och i många hem, hittade verktygsmaskinerna utrustade med numeriskt styrsystem sin speciella plats i maskinverkstäderna. den senaste utvecklingen av mikroelektronik och den aldrig upphörande datorutvecklingen, inklusive dess inverkan på numerisk styrning, har medfört betydande förändringar inom tillverkningssektorn i allmänhet och metallbearbetningsindustrin i synnerhet.
DEFINITION AV NUMERISK KONTROLL
I olika publikationer och artiklar har många beskrivningar använts under åren, för att definiera vad Numerisk kontroll är. Många av dessa definitioner delar samma idé, samma grundläggande koncept, använd bara olika formuleringar.
Majoriteten av alla kända definitioner kan sammanfattas i relativt enkla uttalanden:
Numerisk styrning kan definieras som en operation av verktygsmaskiner med hjälp av specifikt kodade instruktioner till maskinstyrsystemet.
Instruktionerna är kombinationer av bokstäverna i alfabetet, siffror och valda symboler, till exempel en decimalkomma, procenttecknet eller parentessymbolerna. Alla instruktioner är skrivna i en logisk ordning och en förutbestämd form. Samlingen av alla instruktioner som behövs för att bearbeta en detalj kallas ett NC-program, CNC-program eller ett detaljprogram. Ett sådant program kan lagras för framtida användning och användas upprepade gånger för att uppnå identiska bearbetningsresultat när som helst.
NC- och CNC-teknik
I strikt anslutning till terminologin finns det en skillnad i betydelsen av förkortningarna NC och CNC. NC står för order och original Numerical Control technology, varvid förkortningen CNC står för den nyare Computerized Numerical Control technology, en modern spin-off av dess äldre släkting. Men i praktiken är CNC den föredragna förkortningen. För att klargöra den korrekta användningen av varje term, titta på de stora skillnaderna mellan NC- och CNC-systemen.
Båda systemen utför samma uppgifter, nämligen manipulering av data i syfte att bearbeta en detalj. I båda fallen innehåller den interna utformningen av kontrollsystemet de logiska instruktionerna som behandlar uppgifterna. Vid denna punkt upphör likheten.
NC-systemet (till skillnad från CNC-systemet) använder fasta logiska funktioner, de som är inbyggda och permanent kopplade i styrenheten. Dessa funktioner kan inte ändras av programmeraren eller maskinoperatören. på grund av den fasta skrivningen av styrlogiken kan NC-styrsystemet tolka ett delprogram, men det tillåter inte att några ändringar måste göras från kontrollen, vanligtvis i en kontorsmiljö. Dessutom kräver NC-systemet obligatorisk användning av hålband för inmatning av programinformation.
Det moderna CNC-systemet, men inte det gamla NC-systemet, använder en intern mikroprocessor (dvs. en dator). Denna dator innehåller minnesregister som lagrar en mängd olika rutiner som kan manipulera logiska funktioner. Det betyder att detaljprogrammeraren eller maskinoperatören kan ändra programmet för själva styrningen (vid maskinen), med omedelbara resultat. Denna flexibilitet är den största fördelen med CNC-systemen och förmodligen nyckelelementet som bidrog till en så bred användning av tekniken i modern tillverkning. CNC-programmen och de logiska funktionerna lagras på speciella datorchips, som mjukvaruinstruktioner. Snarare än att användas av hårdvaruanslutningarna, såsom ledningar, som styr de logiska funktionerna. I motsats till NC-systemet är CNC-systemet synonymt med termen "softwired".
När man beskriver ett visst ämne som relaterar till den numeriska styrtekniken är det vanligt att använda antingen termen NC eller CNC. Tänk på att NC även kan betyda CNC i vardagligt prat, men CNC kan aldrig hänvisa till ordertekniken, som beskrivs här under förkortningen NC. Bokstaven "C" står för datoriserad, och den är inte tillämplig på det fasta systemet. Alla styrsystem som tillverkas idag är av CNC-design. Förkortningar som C&C eller C'n'C är inte korrekta och reflekterar dåligt på alla som använder dem.
Terminologi
Absolut noll
Detta hänvisar till positionen för alla axlar när de är placerade vid den punkt där sensorerna fysiskt kan detektera dem. en absolut nollposition uppnås normalt efter att ett hemkommando utförts.
Axis
En fast referenslinje kring vilken ett objekt förflyttas eller roteras.
Bultskruv
En kulskruv är en mekanisk anordning för att översätta rotationsrörelse till linjär rörelse. den består av en återcirkulerande kullagermutter som löper i en precisionsgängad skruv.
CAD
Datorstödd design (CAD) är användningen av ett brett utbud av datorbaserade verktyg som hjälper ingenjörer, arkitekter och andra designproffs i deras designaktiviteter.
CAM
Computer-aided manufacturing (CAM) är användningen av ett brett utbud av datorbaserade mjukvaruverktyg som hjälper ingenjörer och CNC-maskinister vid tillverkning eller prototypframställning av produktkomponenter.
Cnc
Förkortningen CNC står för computer numerical control, och syftar specifikt på en dator "controller" som läser g-kod instruktioner och driver verktygsmaskinen.
Regulator
Ett kontrollsystem är en enhet eller en uppsättning enheter som hanterar, styr, styr eller reglerar beteendet hos andra enheter eller system.
Dagsljus
Detta är avståndet mellan den lägsta delen av verktyget och maskinbordets yta. Maximalt dagsljus avser avståndet från bordet till den högsta punkt som ett verktyg kan nå.
Borrbanker
Annars kända som multiborrar, dessa är uppsättningar av borrar vanligtvis fördelade i steg om 32 mm.
Matningshastighet
Eller skärhastighet är hastighetsskillnaden mellan skärverktyget och ytan på den del det arbetar på.
Fixtur offset
Detta är ett värde som representerar referensnollan för en given fixtur. det motsvarar avståndet i alla axlar mellan den absoluta nollpunkten och fixturnollan.
G-kod
G-kod är ett vanligt namn för programmeringsspråket som styr NC- och CNC-verktygsmaskiner.
Hem
Detta är den programmerade referenspunkten även känd som 0,0,0 representerad antingen som den absoluta maskinens nolla eller en fixturoffset noll.
Linjär och cirkulär interpolation är en metod för att konstruera nya datapunkter från en diskret uppsättning kända datapunkter. med andra ord, det är så programmet kommer att beräkna skärbanan för en hel cirkel samtidigt som det bara känner till mittpunkten och radien.
Maskin hem
Detta är standardpositionen för alla axlar på maskinen. När ett referenskommando utförs, rör sig alla enheter mot sina standardpositioner tills de når en omkopplare eller en sensor som säger åt dem att stanna.
Häckning
Det hänvisar till processen att effektivt tillverka delar från ark. med hjälp av komplexa algoritmer bestämmer kapslingsprogramvaran hur man lägger ut delarna på ett sådant sätt att man maximerar användningen av tillgängligt lager.
Kompensera
Det hänvisar till avståndet från centrumlinjemätningen som kommer från CAM-programvaran.
Piggyback verktyg
Detta är termen som används för att hänvisa till luftaktiverade verktyg som är monterade bredvid huvudspindeln.
Postprocessor
Programvara som ger viss slutlig bearbetning av data, som att formatera den för visning, utskrift eller bearbetning.
Program noll
Detta är referenspunkten 0,0 som anges i programmet. i de flesta fall är det annorlunda än maskinens noll.
Kuggstångsväxel
En kuggstång är ett par kugghjul som omvandlar rotationsrörelse till linjär rörelse.
Slända
En spindel är en högfrekvensmotor utrustad med en verktygshållare.
Spoilboard
Det är också känt som offerbrädan, det är materialet som används som bas för materialet som skärs. den kan tillverkas av många olika material, varav MDF och spånskivor är vanligast.
Verktygsladdning
Detta hänvisar till trycket som utövas på ett verktyg när det skär genom material.
Verktygshastighet
Det kallas också spindelhastighet, detta är maskinens spindels rotationsfrekvens, mätt i varv per minut (RPM).
Verktyg
Verktyg är överraskande nog ofta den minst förstådda aspekten av CNC-utrustning. med tanke på att det är det element som mest kommer att påverka skärkvaliteten och skärhastigheten, bör operatörerna lägga mer tid på att utforska detta ämne.
Skärverktyg finns vanligtvis i 3 olika material; snabbstål, hårdmetall och diamant.
Höghastighetsstål (HSS)
HSS är det vassaste av de 3 materialen och det billigaste, men det slits snabbast och bör endast användas på icke-slipande material. den kräver frekventa byten och skärpningar och av den anledningen används den mest i de fall operatören kommer att behöva klippa en anpassad profil internt för ett speciellt jobb.
Solid hårdmetall
Hårdmetallverktyg finns i olika former: hårdmetallspets, hårdmetallskär och solida hårdmetallverktyg. kom ihåg att inte all karbid är densamma eftersom den kristallina strukturen varierar mycket mellan tillverkare av dessa verktyg. som ett resultat reagerar dessa verktyg olika på värme, vibrationer, stötar och skärlaster. Generiska hårdmetallverktyg till låg kostnad kommer i allmänhet att slitas och flisas snabbare än märken med högre priser.
Kiselkarbidkristaller är inbäddade i ett koboltbindemedel för att bilda verktyget. När verktyget värms upp förlorar koboltbindemedlet sin förmåga att hålla fast vid karbidkristallerna och det blir matt. samtidigt fylls det ihåliga utrymmet som den saknade karbiden lämnar upp med föroreningar från materialet som skärs, vilket förstärker matningsprocessen.
Diamantverktyg
Denna kategori av verktyg har sjunkit i pris under de senaste åren. dess enastående nötningsbeständighet gör den idealisk för skärning av material som högtryckslaminat eller Mdf. vissa hävdar att det kommer att hålla längre än karbid med upp till 100 gånger. diamantspetsade verktyg är benägna att flisa eller spricka om de träffar en inbäddad spik eller en hård knut. vissa tillverkare använder diamantverktyg för grovskärning av abrasiva material och byter sedan till hårdmetall- eller skärverktyg för efterarbetet.
Verktygsgeometri
Shank
Skaftet är den del av verktyget som hålls av verktygshållaren. det är den del av verktyget som inte har några bevis för bearbetning. skaftet måste hållas fritt från föroreningar, oxidation och repor.
Skärdiameter
Detta är diametern eller bredden på snittet som verktyget kommer att producera.
Klipplängd
Detta är verktygets effektiva skärdjup eller hur djupt verktyget kan skära in i materialet.
Flutes
Detta är den del av verktyget som skruvar ut det skurna materialet. antalet räfflor på en fräs är viktigt för att bestämma spånbelastningen.
Verktygsprofil
Det finns många profiler av verktyg i denna kategori. de viktigaste att tänka på är upp- och nedskurna spiraler, kompressionsspiraler,
grovare, efterbehandlare, låg helix och raka skärverktyg. alla dessa kommer i en kombination av en till fyra flöjter.
Den uppskurna spiralen kommer att få spånen att flyga uppåt ur snittet. detta är bra när du gör ett blindsnitt eller när du borrar rakt ner. denna geometri hos verktyget främjar dock lyft och tenderar att slita ut den övre kanten på materialet som skärs.
Nedskurna spiralverktyg kommer att trycka spånen nedåt i snittet, vilket tenderar att förbättra delens hållning men kan orsaka igensättning och överhettning i vissa situationer. detta verktyg tenderar också att slita ut den nedre kanten av materialet som skärs.
Både upp- och nedskärningsspiralverktygen kommer med en grovbearbetning, spånbrytare eller en finbearbetningskant.
Kompressionsspiraler är en kombination av upp- och nedskurna räfflor.
Kompressionsverktyg trycker bort spånen från kanterna mot mitten av materialet och används vid skärning av dubbelsidiga laminat eller när det är ett problem att riva ut kanterna.
Lågspiral- eller högspiralspiralborr används vid skärning av mjukare material som plast och skum, när svetsning och spånavgång är avgörande.
Chip belastning
Den viktigaste faktorn för att öka verktygets livslängd är att avleda värmen som absorberas av verktyget. det snabbaste sättet att göra detta är att skära mer material istället för att gå långsammare. Spån tar bort mer värme från verktyget än damm gör. gnidning av verktyget mot materialet kommer också att orsaka friktion som omvandlas till värme.
En annan faktor att tänka på i strävan efter att öka verktygets livslängd är att hålla verktyget, hylsan och verktygshållaren rena, fria från avlagringar eller korrosion och på så sätt minska vibrationer orsakade av obalanserade verktyg.
Tjockleken på materialet som tas bort av varje tand på verktyget kallas spånbelastningen.
Formeln för att beräkna spånbelastningen är följande:
Chip Load = Matningshastighet / RPM / # Flutes
När spånbelastningen ökar ökar verktygets livslängd samtidigt som cykeltiden minskar. dessutom kommer ett brett utbud av spånbelastningar att uppnå en bra kantfinish. det är bäst att hänvisa till verktygstillverkarens spånbelastningstabell för att hitta det bästa antalet att använda. rekommenderade spånbelastningar varierar vanligtvis mellan 0.003" och 0.03" eller 0.07 mm till 0.7 mm.
Tillbehör
Etikettutskrift
Detta är ett alternativ som blir mer och mer populärt i branschen, särskilt eftersom CNC-maskiner blir mer integrerade i hela affärsformeln. Styrenheten kan anslutas till försäljnings- eller schemaläggningsprogramvaran och deletiketter skrivs ut när delen är bearbetad. Vissa leverantörer använder etiketter för att identifiera överblivet material för enkel återhämtning i framtiden.
Optiska läsare
Även kända som streckkodsstavar, kan de integreras i styrenheten så att ett program kan anropas genom att skanna en streckkod på arbetsschemat. Detta alternativ sparar värdefull tid genom att automatisera programladdningsprocessen.
prober
Dessa mätanordningar finns i en mängd olika former och utför många olika funktioner. Vissa sonder mäter bara ytan h8 för att säkerställa korrekt inriktning i h8-känsliga applikationer. andra sonder kan automatiskt skanna ytan på ett 3-dimensionellt föremål för senare reproduktion.
Verktygslängdsensor
En verktygslängdssensor fungerar som en sond som mäter dagsljuset eller avståndet mellan fräsens ände och arbetsytans yta och matar in detta nummer i kontrollens verktygsparametrar. Detta lilla tillägg kommer att rädda operatören från den långa process som krävs varje gång han byter ett verktyg.
Laserprojektorer
Dessa enheter sågs först i möbelindustrin i CNC-läderskärare. En laserprojektor monterad ovanför CNC-arbetsbordet projicerar en bild av delen som ska skäras. Detta förenklar avsevärt att placera ämnet på bordet för att undvika defekter och andra problem.
Vinylskärare
En vinyl knivfäste ses ofta i skyltbranschen. detta är en fräs som kan fästas på huvudspindeln eller på sidan med en frigående kniv vars tryck kan justeras med en ratt. Detta tillbehör tillåter användaren att förvandla sin CNC-router till en plotter för att göra vinylmasker för sandblästring eller vinylbokstäver och logotyper för lastbilar och skyltar.
Kylvätska dispenser
Kylluftpistoler eller skärvätskedunkar används med en överfräs för att skära aluminium eller andra icke-järnmetaller. Dessa tillbehör spränger en stråle av kall luft eller en dimma av skärvätska nära skärverktyget för att säkerställa att det förblir svalt under arbetet.
Gravör
Gravörer är monterade på huvudspindeln och består av ett flytande huvud som håller en gravyrkniv med liten diameter som roterar mellan 20,000 40,000 och rpm. Det flytande huvudet ser till att gravyrdjupet blir konstant även om materialtjockleken ändras. Det här alternativet finns oftast i skylttillverkningsindustrin även om trofémakare, luthiers och bruksverkstäder använder det för intarsia.
Roterande axel
En roterande axel längs x- eller y-axeln kan göra överfräsen till en CNC-svarv. Vissa av dessa roterande axlar är helt enkelt en roterande spindel medan andra är indexerbara vilket innebär att de kan användas för att skära in komplicerade delar.
Flytande skärhuvud
Flytande skärhuvuden kommer att hålla fräsen vid en specifik h8 från den övre ytan av materialet som skärs. Detta är viktigt när du skär detaljer på den övre ytan av en del som kanske inte har en jämn yta. Ett exempel på detta är att skära ett v-spår på toppen av ett matbord.
Plasmaskärare
Plasmaskärare är ett tillägg till vissa maskiner och låter användaren skära plåtdelar av varierande tjocklek.
Aggregat verktyg
Aggregatverktyg kan användas för många operationer som en rak fräs inte kan utföra.
KONVENTIONELL OCH CNC-BEARBETNING
Vad gör CNC-bearbetningen överlägsen de konventionella metoderna? Är det överlägset överhuvudtaget? Var finns de främsta fördelarna? Om CNC:n och de konventionella bearbetningsprocesserna jämförs, kommer ett allmänt tillvägagångssätt för bearbetning av en detalj att uppstå:
1. Skaffa och studera ritningen
2. Välj den mest lämpliga bearbetningsmetoden
3. Bestäm inställningsmetoden (arbetshållning)
4. Välj skärverktyg
5. Upprätta hastigheter och matningar
6. Bearbeta delen
Det grundläggande tillvägagångssättet är detsamma för båda typerna av bearbetning. Den stora skillnaden ligger i hur olika data matas in. En matningshastighet på 10 tum per minut (10 tum/min) är densamma i manuell
Eller CNC-applikationer, men metoden att applicera det är det inte. Detsamma kan sägas om en kylvätska - den kan aktiveras genom att vrida på en ratt, trycka på en strömbrytare eller programmera en speciell kod. Alla dessa åtgärder kommer att resultera i att en kylvätska forsar ut ur ett munstycke. Vid båda typerna av bearbetning krävs en viss kunskap från användarens sida. När allt kommer omkring är metallbearbetning, särskilt skärande av metall, huvudsakligen en färdighet, men det är också i hög grad en konst och ett yrke för många människor. Så är tillämpningen av datoriserad numerisk kontroll. Liksom alla färdigheter eller konst eller yrke, är det nödvändigt att behärska den in i minsta detalj för att bli framgångsrik. Det krävs mer än teknisk kunskap för att vara CNC-maskinist eller CNC-programmerare. Arbetslivserfarenhet, intuition och vad som ibland kallas "magkänsla" är ett välbehövligt komplement till alla färdigheter.
Vid konventionell bearbetning ställer maskinoperatören upp maskinen och flyttar varje skärverktyg med en eller båda händerna för att producera den nödvändiga delen. Designen av en manuell verktygsmaskin erbjuder många funktioner som hjälper till att bearbeta en del - spakar, handtag, växlar och rattar, för att bara nämna några. Samma kroppsrörelser upprepas av operatören för varje del i satsen. Men ordet "samma" i detta sammanhang betyder egentligen "liknande" snarare än "identiskt". Människor är inte kapabla att upprepa varje process exakt likadant hela tiden - det är maskinernas uppgift. Människor kan inte arbeta på samma prestationsnivå hela tiden, utan vila. Alla har vi några bra och några dåliga stunder. Resultaten av dessa moment, när de tillämpas på bearbetning av en detalj, är svåra att förutsäga. Det kommer att finnas vissa skillnader och inkonsekvenser inom varje parti med delar. Delarna kommer inte alltid att vara exakt likadana. Att bibehålla dimensionstoleranser och ytfinishkvalitet är de mest typiska problemen vid konventionell bearbetning. Enskilda maskinister kan ha sina arbetskamrater. Kombinationen av dessa och andra faktorer skapar en stor mängd inkonsekvens.
Bearbetningen under numerisk kontroll undanröjer de flesta inkonsekvenserna. Det kräver inte samma fysiska inblandning som bearbetning. Numeriskt
Kontrollerad bearbetning kräver inga spakar eller rattar eller handtag, åtminstone inte i samma mening som konventionell bearbetning gör. När detaljprogrammet väl har bevisats kan det användas hur många gånger som helst och alltid ge konsekventa resultat. Det betyder inte att det inte finns några begränsande faktorer. Skärverktygen slits, materialämnet i en sats är inte identiskt med materialämnet i en annan sats, uppsättningarna kan variera etc. Dessa faktorer beaktas och kompenseras för, närhelst det är nödvändigt.
Framväxten av den numeriska styrtekniken innebär inte en omedelbar, eller ens en långvarig, nedläggning av alla manuella maskiner. Det finns tillfällen då en traditionell bearbetningsmetod är att föredra framför en datoriserad metod. Till exempel kan ett enkelt engångsjobb göras mer effektivt på en manuell maskin än en CNC-maskin. Vissa typer av bearbetningsjobb kommer att dra nytta av manuell eller halvautomatisk bearbetning, snarare än numeriskt styrd bearbetning. CNC-verktygsmaskinerna är inte avsedda att ersätta varje manuell maskin, bara för att komplettera dem.
I många fall är beslutet om viss bearbetning kommer att göras på en CNC-maskin eller inte baserat på antalet nödvändiga delar och inget annat. Även om volymen av delar som bearbetas som sats alltid är i viktiga kriterier, bör det aldrig vara den enda faktorn.
Hänsyn bör också tas till detaljens komplexitet, dess toleranser, den erforderliga kvaliteten på ytfinishen, etc. ofta kommer en enda komplex del att dra nytta av CNC-bearbetning, medan femtio relativt enkla delar inte kommer att göra det.
Tänk på att numerisk styrning aldrig har bearbetat en enda del av sig själv. Numerisk styrning är bara en process eller en metod som gör att en verktygsmaskin kan användas på ett produktivt, exakt och konsekvent sätt.
FÖRDELAR MED NUMERISK KONTROLL
Vilka är de främsta fördelarna med numerisk kontroll?
Det är viktigt att veta vilka bearbetningsområden som kommer att dra nytta av det och vilka som är bättre utförda på konventionellt sätt. Det är absurt att tro att en 2 hästkrafters CNC-fräs kommer att vinna över jobb som för närvarande utförs på en tjugo gånger kraftfullare manuell kvarn. Lika orimliga är förväntningarna på stora förbättringar av skärhastigheter och matningshastigheter jämfört med en konventionell maskin. Om bearbetnings- och verktygsförhållandena är desamma, kommer skärtiden att vara mycket nära i båda fallen.
Några av de viktigaste områdena där CNC-användaren kan och bör förvänta sig förbättringar:
1. Inställningstidsminskning
2. Ledtidsminskning
3. Noggrannhet och repeterbarhet
4. Konturering av komplexa former
5. Förenklat verktyg och arbetshållning
6. Konsekvent skärtid
7. Generell produktivitetsökning
Varje område erbjuder bara en potentiell förbättring. Individuella användare kommer att uppleva olika nivåer av faktiska förbättringar, beroende på produkten som tillverkas på plats, vilken CNC-maskin som används, installationsmetoderna, fixturens komplexitet, kvaliteten på skärverktygen, ledningsfilosofi och ingenjörsdesign, personalstyrkans erfarenhetsnivå, individer attityder osv.
Setup Time Reduction
I många fall kan inställningstiden för en CNC-maskin reduceras, ibland ganska dramatiskt. Det är viktigt att inse att installationen är manuell drift, mycket beroende på prestandan hos CNC-operatören, typen av fixtur och allmän praxis i maskinverkstaden. Installationstiden är improduktiv, men nödvändig – den är en del av de allmänna kostnaderna för att göra affärer. Att hålla inställningstiden till ett minimum bör vara en av de primära övervägandena för varje maskinverkstadschef, programmerare och operatör.
På grund av konstruktionen av CNC-maskiner bör inställningstiden inte vara något större problem. Modulär fixtur, standardverktyg, fasta lokaliseringsanordningar, automatiskt verktygsbyte, pallar och andra avancerade funktioner, gör inställningstiden mer effektiv än jämförbar installation av en konventionell maskin. Med goda kunskaper om modern tillverkning kan produktiviteten ökas avsevärt.
Antalet delar som bearbetas under en installation är också viktigt för att bedöma kostnaden för installationstiden. Om ett stort antal delar bearbetas i en uppsättning kan installationskostnaden per del vara mycket obetydlig. En mycket liknande minskning kan uppnås genom att gruppera flera olika operationer i en enda uppsättning. Även om inställningstiden är längre kan det vara motiverat jämfört med den tid som krävs för att installera flera konventionella maskiner.
Minskad ledtid
När ett delprogram är skrivet och bevisat är det redo att användas igen i framtiden, även med kort varsel. Även om ledtiden för den första körningen vanligtvis är längre, är den praktiskt taget noll för varje efterföljande körning. Även om en teknisk förändring av detaljkonstruktionen kräver att programmet ändras, kan det vanligtvis göras snabbt, vilket minskar ledtiden.
Lång ledtid, som krävs för att designa och tillverka flera specialfixturer för konventionella maskiner, kan ofta reduceras genom att förbereda ett delprogram och använda förenklad fixtur.
Noggrannhet och repeterbarhet
Den höga graden av noggrannhet och repeterbarhet hos moderna CNC-maskiner har varit den enda stora fördelen för många användare. Oavsett om delprogrammet är lagrat på en disk eller i datorns minne, eller till och med på ett band (originalmetoden), förblir det alltid detsamma. Alla program kan ändras efter behag, men när det väl är bevisat krävs vanligtvis inga ändringar längre. Ett givet program kan återanvändas så många gånger som behövs, utan att förlora en enda bit data som det innehåller. Visserligen måste programmet följa för sådana föränderliga faktorer som verktygsslitage och driftstemperaturer, det måste förvaras säkert, men i allmänhet kommer mycket lite störningar från CNC-programmeraren eller operatören att krävas, den höga noggrannheten hos CNC-maskiner och deras repeterbarhet tillåter hög kvalitetsdelar som ska produceras konsekvent gång på gång.
Konturering av komplexa former
CNC-svarvar och bearbetningscenter kan konturera en mängd olika former. Många CNC-användare skaffade sina maskiner endast för att kunna hantera komplexa delar. Bra exempel är CNC-tillämpningar inom flyg- och fordonsindustrin. Användningen av någon form av datoriserad programmering är praktiskt taget obligatorisk för alla tredimensionella verktygsbanor.
Komplexa former, såsom formar, kan tillverkas utan extra kostnad för att göra en modell för spårning. Speglade delar kan skapas bokstavligen med en knapptryckning, mallar, trämodeller och andra verktyg för mönstertillverkning.
Förenklat verktyg och arbetshållning
Inga standard- och hemgjorda verktyg som stör bänkarna och lådorna runt en konventionell maskin kan elimineras genom att använda standardverktyg, speciellt utformade för numeriska styrtillämpningar. Flerstegsverktyg som pilotborrar, stegborrar, kombinationsverktyg, motborrar och andra ersätts med flera individuella standardverktyg. Dessa verktyg är ofta billigare och lättare att byta ut än specialverktyg och icke-standardverktyg. Kostnadsbesparande åtgärder har tvingat många verktygsleverantörer att hålla en låg eller till och med obefintlig. Standardverktyg från hyllan kan vanligtvis erhållas snabbare än icke-standardverktyg.
Fixtur och arbetshållning för CNC-maskiner har bara ett huvudsyfte – att hålla delen stelt och i samma position för alla delar inom en batch. Fixturer designade för CNC-arbete kräver normalt inte jiggar, pilothål och andra hållokaliseringshjälpmedel.
Skärtid och ökad produktivitet
Skärtiden på CNC-maskinen är allmänt känd som cykeltiden och är alltid konsekvent. Till skillnad från en konventionell bearbetning, där operatörens skicklighet, erfarenhet och personlig trötthet är föremål för förändringar, är CNC-bearbetningen under kontroll av en dator. Den lilla mängden manuellt arbete är begränsat till installation och lastning och lossning av delen. För stora serier sprids den höga kostnaden för den improduktiva tiden på många delar, vilket gör den mindre betydande. Den största fördelen med en konsekvent skärtid är för repetitiva jobb, där produktionsschemaläggning och arbetsfördelning till enskilda verktygsmaskiner kan göras mycket exakt.
Den främsta anledningen till att företag ofta köper CNC-maskiner är rent ekonomiskt – det är en seriös investering. Att ha en konkurrensfördel är också alltid i tankarna för varje anläggningschef. Den numeriska styrtekniken erbjuder utmärkta sätt att uppnå en betydande förbättring av tillverkningsproduktiviteten och öka den totala kvaliteten på de tillverkade delarna. Som alla medel måste det användas klokt och kunnigt. När fler och fler företag använder CNC-tekniken erbjuder inte bara en CNC-maskin den extra fördelen längre. Företagen som tar sig fram är de som vet att använda tekniken effektivt och praktisera den för att vara konkurrenskraftiga i den globala ekonomin.
För att nå målet om kraftig produktivitetsökning är det viktigt att användarna förstår de grundläggande principerna som CNC-tekniken bygger på. Dessa principer tar sig många former, till exempel förståelse av elektroniska kretsar, komplexa stegdiagram, datorlogik, metrologi, maskinkonstruktion, maskinprinciper och metoder och många andra. Var och en måste studeras och bemästras av den ansvarige. I den här handboken ligger tonvikten på de ämnen som direkt relaterar till CNC-programmering och förståelse av de vanligaste CNC-verktygsmaskinerna, bearbetningscentra och svarvar (ibland även kallade svarvcentra). Övervägandet om detaljkvalitet bör vara mycket viktigt för varje programmerare och maskinoperatör, och detta mål återspeglas också i handbokens tillvägagångssätt såväl som i många exempel.
TYPER AV CNC-VERKTYG
Olika typer av CNC-maskiner täcker ett extremt stort utbud. Deras antal ökar snabbt i takt med att den tekniska utvecklingen går framåt. Det är omöjligt att identifiera alla applikationer; de skulle göra en lång lista. Här är en kort lista över några av de grupper som CNC-maskiner kan ingå i:
1. Fräsar och bearbetningscentra
2. Svarvar och svarvcentra
3. Borrmaskiner
4. Borrverk och profiler
5. EDM-maskiner
6. Stanspressar och saxar
7. Flamskärmaskiner
8. Routrar
9. Vattenstråle- och laserprofilerare
10. Cylindriska slipmaskiner
11. Svetsmaskiner
12. Benders, lindnings- och spinnmaskiner m.m.
CNC-bearbetningscentra och svarvar dominerar antalet installationer inom industrin. Dessa två grupper delar marknaden ungefär lika. Vissa industrier kan ge ett högre behov av en grupp av maskiner, beroende på deras behov. Man måste komma ihåg att det finns många olika sorters svarvar och lika många olika sorters bearbetningscentra. Programmeringsprocessen för en vertikal maskin liknar dock den för en horisontell maskin eller en enkel CNC-fräs. Även mellan olika maskingrupper finns det en stor mängd allmänna applikationer och programmeringsprocessen är i allmänhet densamma. Till exempel har en kontur fräst med en pinnfräs mycket gemensamt med en kontur som skärs med en tråd.
kvarnar och bearbetningscentra
Standardantalet axlar på en fräsmaskin är 3-X-, Y- och Z-axlarna. Den del som ställs in på ett frässystem är att skärverktyget roterar, det kan röra sig upp och ner (eller in och ut), men det följer inte fysiskt verktygsbanan.
CNC-fräsar som ibland kallas CNC-fräsmaskiner är vanligtvis små, enkla maskiner, utan verktygsväxlare eller andra automatiska funktioner. Deras effekt är ofta ganska låg. Inom industrin används de för verktygsrumsarbete, underhållsändamål eller tillverkning av små delar. De är vanligtvis designade för konturering, till skillnad från CNC-borrar.
CNC-bearbetningscentra är för mer populära och effektiva än borrar och fräsar, främst för sin flexibilitet. Den största fördelen som användaren får ut av ett CNC-bearbetningscenter är förmågan att gruppera
flera olika operationer i en enda installation. Till exempel kan borrning, borrning, motborrning, gängning, punktbeläggning och konturfräsning integreras i ett enda CNC-program. Dessutom förbättras flexibiliteten genom automatiskt verktygsbyte med hjälp av pallar för att minimera tomgångstiden, indexering till en annan sida av delen, med hjälp av en roterande rörelse av ytterligare axlar, och ett antal andra funktioner, CNC-bearbetningscentra kan utrustas med speciella mjukvara som kontrollerar hastigheter och matningar, skärverktygets livslängd, automatisk mätning och offsetjustering i processen och andra produktionsförbättrings- och tidsbesparande enheter.
Det finns 2 grundläggande konstruktioner av ett typiskt CNC-bearbetningscenter. Det finns vertikala och horisontella bearbetningscentra. Den stora skillnaden mellan de två typerna är arten av arbete som kan utföras på dem effektivt. För en vertikal CNC-bearbetningsanläggning är den mest lämpliga typen av arbete platta delar, antingen monterade på fixturen på bordet, eller hjälp i ett skruvstäd eller en chuck. Arbetet som kräver bearbetning på 2 eller flera ytor i en enda uppsättning är mer önskvärt att utföras på ett CNC horisontellt bearbetningscenter. Ett bra exempel är pumphus och andra kubikliknande former. Viss flersidig bearbetning av små delar kan också göras på ett vertikalt CNC-bearbetningscenter utrustat med ett roterande bord.
Programmeringsprocessen är densamma för båda designerna, men en extra axel (vanligtvis en B-axel) läggs till den horisontella designen. Denna axel är antingen en enkel positioneringsaxel (indexeringsaxel) för bordet eller en helt roterande axel för samtidig konturering.
Den här handboken koncentrerar sig på CNC:s vertikala bearbetningscenters applikationer, med ett speciellt avsnitt som behandlar horisontell konfiguration och bearbetning. Programmeringsmetoderna är också tillämpliga på små CNC-fräsar eller borr- och/eller gängmaskiner, men programmeraren måste acceptera deras begränsningar.
Svarvar och svarvcentra
En CNC-svarv är vanligtvis en verktygsmaskin med 2 axlar, den vertikala X-axeln och den horisontella Z-axeln. Svarvens främsta framtid som skiljer den från en kvarn är att delen roterar runt maskinens mittlinje. Dessutom är skärverktyget normalt stationärt, monterat i ett glidande revolver. Skärverktyget följer konturen av den programmerade verktygsbanan. För CNC-svarv med fräsfäste, så kallad live tooling, har fräsverktyget en egen motor och roterar medan spindeln är stationär.
Den moderna svarvdesignen kan vara horisontell eller vertikal. Horisontell typ är mycket vanligare än den vertikala typen, men båda designerna finns för båda grupperna. Till exempel kan en typisk CNC-svarv i den horisontella gruppen utformas med en plan bädd eller en lutande bädd, som stångtyp, chuckertyp eller universaltyp. Till dessa kombinationer eller många tillbehör som gör en CNC-svarv är en extremt flexibel verktygsmaskin. Vanligtvis är tillbehör såsom en ändstock, stadiga stöd eller uppföljningsstöd, delfångare, utdragbara fingrar och till och med en 3:e axel fräsutrustning populära komponenter i CNC-svarven. En CNC-svarv kan vara väldigt mångsidig så mångsidig faktiskt att den ofta kallas för en CNC-svarvcentral. Alla text- och programexempel i den här handboken använder den mer traditionella termen CNC-svarv, men känner ändå igen alla dess moderna funktioner.
PERSONAL FÖR CNC
Datorer och verktygsmaskiner har ingen intelligens. De kan inte tänka, de kan inte utvärdera en station på ett rationellt sätt. Endast personer med vissa färdigheter och kunskaper kan göra det. Inom området för numerisk kontroll är färdigheterna vanligtvis i händerna på två nyckelpersoner, en som programmerar och den andra bearbetar. Deras respektive antal och skyldigheter beror vanligtvis på företagets preferenser, dess storlek, samt den produkt som tillverkas där. Men varje position är en ganska distinkt, även om många företag kombinerar de två funktionerna till en, ofta kallad en CNC-programmerare/operatör.
CNC programmerare
CNC-programmeraren är vanligtvis den person som har mest ansvar i CNC-maskinverkstaden. Denna person är ofta ansvarig för framgången med numerisk styrteknik i anläggningen. Likaså hålls denna person ansvarig för problem relaterade till CNC-driften.
Även om arbetsuppgifterna kan variera, är programmeraren också ansvarig för en mängd olika uppgifter relaterade till effektiv användning av CNC-maskiner. Faktum är att denna person ofta är ansvarig för produktionen och kvaliteten på alla CNC-operationer.
Många CNC-programmerare är erfarna maskinister, som har haft en praktisk, praktisk erfarenhet av att arbeta med verktygsmaskiner, de vet hur man läser tekniska ritningar och de kan förstå den tekniska avsikten bakom konstruktionen. Denna praktiska erfarenhet är grunden för förmågan att "bearbeta" en del i en kontorsmiljö. En bra CNC-programmerare måste kunna visualisera alla verktygsrörelser och känna igen alla begränsande fabriker som kan vara inblandade. Programmeraren måste kunna samla in, analysera process och logiskt integrera all insamlad data i ett signal, sammanhållet program. Enkelt uttryckt måste CNC-programmeraren kunna bestämma sig för den bästa tillverkningsmetoden i alla avseenden.
Utöver bearbetningsförmågan måste CNC-programmeraren ha en förståelse för matematiska principer, främst tillämpning av ekvationer, lösningar av bågar och vinklar. Lika viktigt är kunskapen om trigonometri. Även med datoriserad programmering är kunskapen om manuella programmeringsmetoder absolut nödvändig för att genomgående förstå datorns utdata och kontrollen av denna utdata.
Den sista viktiga egenskapen hos en verkligt professionell CNC-programmerare är hans eller hennes förmåga att lyssna på andra människor – ingenjörerna, CNC-operatörerna, cheferna. God noteringsförmåga är den första förutsättningen för att bli flexibel. En bra CNC-programmerare måste vara flexibel för att kunna erbjuda hög programmeringskvalitet.
CNC-maskinoperatör
CNC-maskinföraren är en komplementär position till CNC-programmeraren. Programmeraren och operatören kan finnas i en enda person, vilket är fallet i många små butiker. Även om majoriteten av arbetsuppgifterna som utförs av konventionell maskinoperatör har överförts till CNC-programmet, har CNC-operatören många unika ansvarsområden. I typiska fall är operatören ansvarig för verktygs- och maskininställningen, för byte av delar, ofta till och med för viss inspektion under processen. Många företag förväntar sig kvalitetskontroll vid maskinen – och operatören av alla verktygsmaskiner, manuella eller datoriserade, är också ansvarig för kvaliteten på arbetet som utförs på den maskinen. En av de mycket viktiga uppgifterna för CNC-maskinoperatören är att rapportera resultat om varje program till programmeraren. Även med de bästa kunskaperna, färdigheterna, attityderna och intentionerna kan det "slutliga" programmet alltid förbättras. CNC-operatören som är den som är närmast den faktiska bearbetningen, vet exakt i vilken utsträckning sådana förbättringar kan vara.
Att motivera kostnaden för CNC
Kostnaden för en CNC-maskin kan göra de flesta tillverkare nervösa men fördelarna med att äga en CNC-router kommer sannolikt att motivera kostnaden på väldigt kort tid.
Den första kostnaden att ta hänsyn till är maskinkostnaden. Vissa leverantörer erbjuder paketerbjudanden som inkluderar installation, programvaruutbildning och fraktkostnader. Men i de flesta fall säljs allt separat för att möjliggöra anpassning av CNC-routern.
Lätt plikt
Low-end maskiner kostar från $2000 till $10,000. de är vanligtvis bolt-it yourself-satser av böjd plåt och använder stegmotorer. De kommer med en träningsvideo och en bruksanvisning. Dessa maskiner är avsedda för gör-det-själv-användning, för skyltbranschen och andra mycket lätta arbetsuppgifter. de kommer vanligtvis med en adapter för en konventionell dykrouter. tillbehör som spindel och vakuumarbetshållare är tillval. Dessa maskiner kan mycket framgångsrikt integreras i en högproduktionsmiljö som en dedikerad process eller som en del av en tillverkningscell. till exempel kan en av dessa CNC:er programmeras att borra hårdvaruhål på lådfronter före montering.
Medelvikt
Mellanklass CNC-maskiner kommer att kosta mellan $10,000 och $100,000. dessa maskiner är byggda av tyngre stål eller aluminium. De kan använda stegmotorer och ibland servon; och använd kuggstångsdrev eller remdrift. de kommer att ha en separat styrenhet och erbjuda ett bra utbud av tillval som automatiska verktygsväxlare och vakuumkammarbord. dessa maskiner är avsedda för tyngre användning inom skyltindustrin och för bearbetning av lätta paneler.
Dessa är ett bra alternativ för nystartade företag med begränsade resurser eller arbetskraft. De kan utföra de flesta operationer som behövs vid skåptillverkning men inte med samma grad av sofistikering eller med samma effektivitet.
Industriell styrka
Avancerade routrar kostar uppåt $100,000 3. Detta inkluderar en hel rad maskiner med 5 till axlar lämpade för ett brett spektrum av applikationer. dessa maskiner kommer att byggas av kraftigt svetsat stål och kommer fullastad med automatisk verktygsväxlare, vakuumbord och andra tillbehör beroende på applikation. dessa maskiner installeras vanligtvis av tillverkaren och utbildning ingår ofta.
Frakt & Leverans
Att transportera en CNC-router medför en betydande kostnad. Med routrar som väger allt från några hundra pund till flera ton, kan kostnaderna för fr8 variera från $200 till $5000 eller mer, beroende på plats. kom ihåg att såvida maskinen inte byggdes i närheten, är den dolda kostnaden för att flytta den från Europa eller Asien till återförsäljarens utställningslokal troligen inkluderad. ytterligare kostnader kan också uppstå bara för att få in maskinen när den väl har levererats eftersom det alltid är en bra idé att använda professionella riggare för att hantera denna typ av operation.
Installation och utbildning
CNC-leverantörer tar vanligtvis betalt från $300 till $1000 per dag för installationskostnader. Det kan ta allt från en halv dag till en hel vecka att installera och testa routern. Denna kostnad kan inkluderas i priset för att köpa maskinen. vissa leverantörer kommer att tillhandahålla gratis utbildning om hur man använder hårdvaran och mjukvaran, vanligtvis på plats, medan andra tar betalt $300 till $1000 per dag för denna tjänst.
SÄKERHET RELATERAD TILL CNC-ARBETE
En av många företags väggar är en säkerhetsaffisch med ett enkelt men kraftfullt budskap:
Den första säkerhetsregeln är att följa alla säkerhetsregler.
Rubriken till detta avsnitt anger inte om säkerheten är orienterad på programmerings- eller bearbetningsnivå. Säsongen är att säkerheten är helt oberoende. Den står för sig själv och styr beteendet hos alla i en maskinverkstad och utanför den. Vid första anblicken kan det se ut som att säkerhet är något relaterat till bearbetningen och maskindriften, kanske också med inställningen. Det är definitivt sant men ger knappast en fullständig bild.
Säkerhet är det viktigaste elementet i programmering, installation, bearbetning, verktyg, fixering, inspektion, flisning, och så kallar du det i en typisk maskinverkstads dagliga arbete. Säkerhet kan aldrig överbetonas. Företag pratar om säkerhet, genomför säkerhetsmöten, visar affischer, håller tal, ringer experter. Denna mängd information och instruktioner presenteras för oss alla av några mycket goda skäl. En hel del skickas vidare till tidigare tragiska händelser – många lagar, regler och förordningar har skrivits som ett resultat av förhör och utredningar om allvarliga olyckor.
Vid första anblicken kan det tyckas att i CNC-arbete är säkerheten en sekundär fråga. Det finns mycket automatisering; ett delprogram som körs om och om igen, verktyg som har använts tidigare, en enkel installation etc. Allt detta kan leda till självbelåtenhet och falska antaganden om att säkerheten är uppmärksam. Det är en syn som kan få allvarliga konsekvenser.
Säkerhet är ett stort ämne men några punkter som relaterar till CNC-arbetet är viktiga. Varje maskinist bör känna till farorna med mekaniska och elektriska anordningar. Det första steget mot en säker arbetsplats är med ett rent arbetsområde, där inga spån, oljespill och annat skräp får samlas på golvet. Att ta hand om personlig säkerhet är lika viktigt. Lösa kläder, smycken, slipsar, halsdukar, oskyddat långt hår, felaktig användning av handskar och liknande överträdelser är farligt i bearbetningsmiljö. Skydd av ögon, öron, händer och fötter rekommenderas starkt.
Medan en maskin är i drift ska skyddsanordningar vara på plats och inga rörliga delar får exponeras. Särskild försiktighet bör iakttas kring roterande spindlar och automatiska verktygsväxlare. Andra anordningar som kan utgöra en fara är pallväxlare, spåntransportörer, högspänningsområden, hissar, etc. att koppla bort eventuella förreglingar eller andra säkerhetsfunktioner är en fara – och även olaglig, utan lämplig kompetens och behörighet.
Vid programmering är det också viktigt att följa säkerhetsreglerna. En verktygsrörelse kan programmeras på många sätt. Hastigheter och flöden måste vara realistiska, inte bara matematiskt "korrekta". Skärdjup, skärbredd, verktygets egenskaper, alla har en djupgående effekt på den totala säkerheten.
Alla dessa idéer är bara en mycket kort sommar och en påminnelse om att säkerhet alltid bör tas på allvar.
