CNC obrábění je výrobní proces, ve kterém předprogramovaný počítačový software řídí pohyb továrních nástrojů a strojů. Tento proces lze použít k řízení řady složitých strojů, od brusek a soustruhů až po frézky a frézky. S CNC obráběním lze trojrozměrné řezací úkoly provádět v jediné sadě pokynů.
CNC proces, zkratka pro „počítačové numerické řízení“, běží v kontrastu s – a tím překonává – omezení manuálního řízení, kde je zapotřebí živá obsluha, která zadává a vede příkazy obráběcích nástrojů pomocí pák, tlačítek a koleček. Pro pozorovatele se CNC systém může podobat běžné sadě počítačových komponent, ale softwarové programy a konzole používané při CNC obrábění jej odlišují od všech ostatních forem výpočtů.
Jak funguje CNC obrábění?
Když je aktivován CNC systém, požadované řezy jsou naprogramovány do softwaru a diktovány odpovídajícím nástrojům a strojům, které provádějí zadané rozměrové úkoly, podobně jako robot.
V CNC programování generátor kódu v numerickém systému často předpokládá, že mechanismy jsou bezchybné, a to i přes možnost chyb, která je větší, když je CNC stroj nařízen k řezání ve více než jednom směru současně. Umístění nástroje v numerickém řídicím systému je definováno řadou vstupů známých jako program dílu.
U numericky řízených strojů se programy zadávají pomocí děrných štítků. Naproti tomu programy pro CNC stroje se do počítačů zadávají pomocí malých klávesnic. CNC programování je uloženo v paměti počítače. Samotný kód je psán a upravován programátory. CNC systémy proto nabízejí mnohem větší výpočetní kapacitu. A co je nejlepší, CNC systémy v žádném případě nejsou statické, protože novější příkazy lze přidávat k již existujícím programům prostřednictvím revidovaného kódu.
PROGRAMOVÁNÍ CNC STROJŮ
V CNC jsou stroje ovládány pomocí numerického řízení, kde je softwarový program určen k řízení objektu. Jazyk, který stojí za CNC obráběním, se alternativně označuje jako G-kód a je napsán pro řízení různých chování odpovídajícího stroje, jako je rychlost, posuv a koordinace.
CNC obrábění v podstatě umožňuje předprogramovat rychlost a polohu funkcí obráběcího stroje a spouštět je pomocí softwaru v opakujících se, předvídatelných cyklech, to vše s minimálním zapojením lidské obsluhy. Díky těmto možnostem byl tento proces přijat ve všech oblastech výrobního sektoru a je obzvláště důležitý v oblastech výroby kovů a plastů.
Pro začátek se vytvoří 2D nebo 3D CAD výkres, který se následně převede do počítačového kódu, který spustí CNC systém. Po zadání programu jej operátor otestuje, aby se ujistil, že v kódu nejsou žádné chyby.
Obráběcí systémy s otevřenou/uzavřenou smyčkou
Řízení polohy je určeno systémem s otevřenou nebo uzavřenou smyčkou. V prvním případě probíhá signalizace mezi regulátorem a motorem jedním směrem. V systému s uzavřenou smyčkou je regulátor schopen přijímat zpětnou vazbu, což umožňuje korekci chyb. Systém s uzavřenou smyčkou tak může korigovat nepravidelnosti v rychlosti a poloze.
Při CNC obrábění je pohyb obvykle směrován v osách X a Y. Nástroj je následně polohován a veden krokovými nebo servomotory, které replikují přesné pohyby určené G-kódem. Pokud je síla a rychlost minimální, lze proces řídit pomocí řízení s otevřenou smyčkou. Pro vše ostatní je řízení s uzavřenou smyčkou nezbytné k zajištění rychlosti, konzistence a přesnosti požadované pro průmyslové aplikace, jako je kovoobrábění.
CNC obrábění je plně automatizované
V dnešních CNC protokolech je výroba dílů pomocí předprogramovaného softwaru většinou automatizovaná. Rozměry pro daný díl se zadají pomocí softwaru pro počítačově podporované navrhování (CAD) a poté se pomocí softwaru pro počítačově podporovanou výrobu (CAM) převedou do skutečného hotového výrobku.
Jakýkoli daný obrobek může vyžadovat použití různých obráběcích strojů, jako jsou vrtačky a frézy. Aby bylo možné těmto potřebám vyhovět, mnoho dnešních strojů kombinuje několik různých funkcí do jedné buňky. Alternativně se instalace může skládat z několika strojů a sady robotických rukou, které přenášejí díly z jedné aplikace do druhé, ale vše je řízeno stejným programem. Bez ohledu na nastavení umožňuje CNC proces konzistenci ve výrobě dílů, kterou by bylo obtížné, ne-li nemožné, replikovat ručně.
RŮZNÉ TYPY CNC STROJŮ
Nejstarší stroje s číslicovým řízením pocházejí ze 40. let 20. století, kdy byly poprvé použity motory k řízení pohybu již existujících nástrojů. S rozvojem technologií byly mechanismy vylepšovány analogovými počítači a nakonec digitálními počítači, což vedlo k rozvoji CNC obrábění.
Velká většina dnešních CNC obráběcích strojů je kompletně elektronická. Mezi běžnější CNC procesy patří ultrazvukové svařování, děrování a laserové řezání. Mezi nejčastěji používané stroje v CNC systémech patří:
CNC frézky
CNC frézky jsou schopny pracovat s programy složenými z číselných a písmenných pokynů, které navádějí obrobky na různé vzdálenosti. Programování používané pro frézku může být založeno buď na G-kódu, nebo na nějakém unikátním jazyce vyvinutém výrobním týmem. Základní frézky se skládají ze tříosého systému (X, Y a Z), ačkoli většina novějších frézek může pojmout tři další osy.
Soustruhy
V soustruzích se obrobky řežou v kruhovém směru pomocí indexovatelných nástrojů. Díky CNC technologii se řezy používané soustruhy provádějí s přesností a vysokou rychlostí. CNC soustruhy se používají k výrobě složitých konstrukcí, které by nebyly možné na ručně ovládaných verzích stroje. Celkově jsou řídicí funkce CNC frézek a soustruhů podobné. Stejně jako u prvních jmenovaných lze soustruhy řídit pomocí G-kódu nebo jedinečného proprietárního kódu. Většina CNC soustruhů se však skládá ze dvou os – X a Z.
Plazmové řezačky
V plazmové řezačce se materiál řeže plazmovým hořákem. Tento proces se používá především na kovové materiály, ale lze jej použít i na jiné povrchy. Aby se dosáhlo rychlosti a tepla potřebného k řezání kovu, generuje se plazma kombinací stlačeného vzduchu a elektrických oblouků.
Elektroerozivní stroje
Elektroerozivní obrábění (EDM) – alternativně označované jako hloubení zápustky a jiskrové obrábění – je proces, při kterém se obrobky tvarují do určitých tvarů pomocí elektrických jisker. Při EDM dochází k výbojům proudu mezi dvěma elektrodami, které odstraňují části daného obrobku.
Když se prostor mezi elektrodami zmenší, elektrické pole se stává intenzivnějším, a tedy silnějším než dielektrikum. To umožňuje průchod proudu mezi oběma elektrodami. V důsledku toho každá elektroda odstraňuje části obrobku. Mezi podtypy EDM patří:
● Drátové EDM, při kterém se jiskrová eroze používá k odstraňování částí z elektronicky vodivého materiálu.
● Elektroerozivní obrábění hloubicí elektrodou, při kterém jsou elektroda a obrobek namočené v dielektrické kapalině za účelem tvarování obrobku.
V procesu známém jako proplachování jsou nečistoty z každého hotového obrobku odstraňovány kapalným dielektrikem, které se objeví po zastavení proudu mezi oběma elektrodami a má eliminovat veškeré další elektrické náboje.
Řezačky vodním paprskem
V CNC obrábění jsou vodní paprsky nástroje, které řežou tvrdé materiály, jako je žula a kov, pomocí vysokotlakého proudu vody. V některých případech se voda mísí s pískem nebo jinou silnou abrazivní látkou. Tímto procesem se často tvarují součásti továrních strojů.
Vodní paprsky se používají jako chladnější alternativa pro materiály, které nesnesou tepelně náročné procesy jiných CNC strojů. Vodní paprsky se proto používají v řadě odvětví, jako je letecký a těžební průmysl, kde je tento proces výkonný pro účely řezání a vyřezávání, mimo jiné. Řezačky vodním paprskem se také používají pro aplikace, které vyžadují velmi složité řezy materiálu, protože absence tepla zabraňuje jakékoli změně vnitřních vlastností materiálu, ke které může dojít při řezání kovu na kov.
RŮZNÉ TYPY CNC STROJŮ
Jak ukázala řada videoukázek CNC strojů, systém se používá k výrobě vysoce detailních řezů z kovových dílů pro průmyslové hardwarové produkty. Kromě výše zmíněných strojů se v CNC systémech používají další nástroje a komponenty:
● Vyšívací stroje
● Dřevěné frézky
● Děrovače s revolverovou hlavou
● Ohýbačky drátu
● Řezačky pěny
● Laserové řezačky
● Válcové brusky
● 3D tiskárny
● Řezačky skla
Pokud je třeba na obrobku provést složité řezy v různých úrovních a úhlech, lze je na CNC stroji provést během několika minut. Pokud je stroj naprogramován správným kódem, jeho funkce provedou kroky diktované softwarem. Pokud je vše naprogramováno podle návrhu, měl by po dokončení procesu vzniknout produkt s detailní a technologickou hodnotou.
Čas zveřejnění: 31. března 2021
