Blogi

Mitä on CNC-koneistus? Toimintaperiaatteet, suorituskyky & paljon muuta

Mitä on CNC-koneistus? Toimintaperiaatteet, suorituskyky & paljon muuta

Lyhyesti sanottuna, CNC-koneistus on metallin työstömenetelmä, jossa koneita ohjaa metallin valmistusprosessia numeerinen koodi. Koodi määrittää kaiken leikkuupään ja työstettävän kappaleen liikkumisesta karan nopeuteen, pyörimisnopeuteen jne.

CNC-koneistuspalvelussa käytetään subtraktiivista valmistusmenetelmää. Se tarkoittaa, että valmistusprosessin aikana materiaalia poistetaan, vastakohtana prosessille, jossa materiaalia lisätään, eli lisäaineiden valmistukselle (esim. D-tulostus)

Taustatiedot

CNC on lyhennys sanoista computer numerical control/ tietokoneohjattu numeerinen ohjaus. CNC-koneistuksen kehitys alkoi NC-llä, joka tarkoittaa numeerista ohjausta.

Ensimmäiset NC-koneet rakennettiin 40- ja 50-luvuilla. Nämä koneet perustuivat olemassa oleviin työkaluihin, joihin kuitenkin tehtiin tiettyjä muutoksia.

Ohjeiden syöttämiseen koneisiin käytettiin reikäauhoja. Koodi rei’itettiin datakortteihin manuaalisesti.

Ensimmäiset askeleet kohti CNC-koneistusta tehtiin 50-luvulla. Alussa, MIT:in tietokoneet kykenivät tuottamaan syöttöjen perusteella reikänauhoja. Tämä lyhensi esimerkiksi jyrsintätyöhön tarkoitetun kortin valmistusaikaa 8 tunnilta 15 minuuttiin.



Tällainen aikaa säästävä suorituskyky toi alalla mukanaan uudet tutkimus- ja kehitystyöt. Pian olivat olemassa ensimmäiset CNC-koneistuksen ohjelmointikielet. Ajan mittaan, pääasiallisesti tietokoneiden hinnanlaskun myötä, vei CNC voiton NC:lta.

Miten CNC-koneet toimivat?

Nykyaikaiset CNC-koneet ovat täysin automatisoituja. Koneet tarvitsevat toimimiseen digitaaliset tiedostot, joissa on leikkauslinjoja ja työstöä koskevat komennot.

Jokaisen kappaleen tuottaminen edellytetään suunnittelu- ja työstöprosessissa useita työkaluja. Koneenrakentajat voivat kehittää digitaalisia työkalukirjastoja, jotka ovat yhteydessä fyysisiin koneisiin. Tällaiset koneet pystyvät digitaalisten komentojen perusteella automaattisesti vaihtamaan työstömenetelmän, mikä tekee niistä varsinaiset tuotannon työjuhdat.

CNC-koneistusprosessi alkaa kappaleiden suunnittelusta CAD-ohjelmassa. 3D -mallilla määritetään kappaleen lopulliset mitat ja ominaisuudet.

Jotkut ohjelmista ovat CAD-CAM paketteja, jotka yhdistävät suunnittelun ja valmistuksen, joten valmistus voi jatkua samassa ohjelmassa. Muussa tapauksessa syötetään CAD- mallit siihen tarkoitettuun CAM-ohjelmaan. Jos CAD- ja CAM-mallit kuuluvat samaan tuoteperheeseen, ei tarvitse tiedostoja muuntaa. Muussa tapauksessa on CAD-tiedostot syötettävä.

CAM-ohjelmisto esivalmistelee mallin valmistusprosessia varten. Ensiksi se tarkistaa mallin virheiden varalta. Sitten se luo fyysisen kappaleen valmistamiseksi CNC-ohjelman.

Ohjelma on periaatteessa sarja koordinaatteja, jotka ohjaavat leikkuupäätä valmistusprosessin aikana.

Kolmas vaihe on oikeiden parametrien valitseminen. Parametreihin kuuluvat esimerkiksi leikkausnopeus, jännite, pyörimisnopeus, jne. Konfiguraatio riippuu kappaleen geometriasta, käytettävissä olevista koneista ja työkaluista.

Lopuksi ohjelma määrittelee sijoittelun. Sijoittelu eli nestaus tarkoittaa kappaleiden optimaalista sijoitusta leikattavalle materiaalille. Tavoitteena on käyttää materiaalia mahdollisimman tehokkaasti.

Kaikki tiedot muunnetaan sitten tietokoneen ymmärtämiksi koodeiksi – M- ja G-koodeiksi.

G-koodit vs M-koodit

ARVE Error: src mismatch
url: https://youtu.be/r5bimWKeMbY?t=46
src in: https://www.youtube.com/embed/r5bimWKeMbY?start=46&feature=oembed
src gen: https://www.youtube.com/embed/r5bimWKeMbY?start=0&feature=oembed

Levinneen väärinkäsityksen mukaan tarvitaan koneistustoimintoihin vain G-koodia. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkansa, koska koodi voidaan jakaa kahteen edellä mainittuun koodiin.

G-koodi tarkoittaa komentokieltä, jota käytetään kertoakseen koneelle, miten sen on liikuttava. Se on periaatteessa geometrinen koodi. G-koodi määrittää leikkuupäiden liikunnan ja nopeuden.

Ohjeet syötetään koneohjaimeen, joka on itse asiassa tavallinen teollisuustietokone. Tämä puolestaan määrää, kuinka moottoreiden tulee liikkua, Ja moottorit tietenkin määräävät leikkauspolun.

M-koodi toisaalta antaa kaikki tiedot, jotka G-koodi katsoo ’läpi sormien’. Siksi sitä kutsutaan myös joko konekoodiksi / machine code tai sekalaiseksi koodiksi / miscellaneous code.

M-koodin ohjeet sisältävät muun muassa tietoja jäähdytysnesteen käytöstä, työkalujen vaihdosta, ohjelman pysäyttämisestä jne. 

Eli molemmat ovat yhtä tärkeitä, vaikkeivat olekaan sama asia.

Mitä on CNC-koneistus?

Joten tiedämme nyt, miten CNC-koneet toimivat. Kaikkia näitä koneita ei kuitenkaan käytetä CNC-koneistukseen.

Tarkastelemme kaikkia erityyppisiä saatavilla olevia CNC-koneita hieman myöhemmin. Perinteisessä tarkoituksessa, CNC-koneistus viittaa kuitenkin vain muutamaan näistä automatisoiduista prosesseista, Ne ovat jyrsintä, sorvaus, hionta, reititys, poraus jne.

Jyrsintä

CNC milling machine in action

Se on toiminto, jossa leikkaustyökalu pyörii. Jyrsinkone koskettaa pyörien työkappaletta, poistaen siitä ainetta lastuina.

Jyrsintätoiminnot ovat:

  • Tappijyrsintä
  • Viistejyrsintä
  • Tasojyrsintä
  • Poraus, kairaus, kierteitys, jne.

Jyrisntä on erittäin yleinen työstömenetelmä, jota luonnehtivat korkea tarkkuus ja toleranssit. Jyrsintää sopii erilaisten materiaalien käsittelyyn ja se on erittäin nopea. Menetelmän puolesta puhuu se, että sillä voidaan valmistaa laajan valikoiman monimutkaisia kappaleita.

Miinuspuolella on jätteen suuri määrä, tarve käyttää useita erilaisia työkaluja ja laitteiden korkea hinta.

Sorvaus

CNC turning machine

Vaikka näitä kahta menetelmää kutsutaan usein yhdessä CNC-työstöksi, on jyrsinnällä ja sorvauksella selkeä ero. Sorvausta voidaan tavallaan pitää jyrsinnän vastakohtana. Sorvauksessa pyörii leikkaustyökalun sijaan työkappale.

CNC-sorvausta käytetään esimerkiksi aika yleisesti akselien valmistamiseen. Työkalu asetetaan työkappaletta vastaan leikatakseen pois metallipalaset, joita nimitetään lastuiksi. Tulos on korkealla tarkkuudeltaan niin lähellä sopivaa toleranssi- ja sovitejärjestelmää kuin mahdollista.

Sorvausta on mahdollista käyttää sekä sylinterin ulko- että sisäpuolella. Jälkimmäistä toimintoa kutsutaan kairaukseksi.

Hionta

CNC-hiontakoneissa käytetään materiaalin poistamiseen pyörivää hiontalaikkaa. Tavoitteena on metallikappaleen erittäin tarkka viimeistely.

Saavutettavissa oleva pinnanlaatu on erittäin korkeaa. Sen takia hiontaa käytetään viimeistelyyn eikä tuotteen valmistamiseksi raaka-aineesta.

Reititys

CNC reitittimet ovat näennäisesti  CNC-jyrsinkoneiden kaltaisia. Näissäkin pyörii leikkuupää, eikä työstettävä kappale. Suurin ero on leikattavissa materiaaleissa.

Reitittimet sopivat erinomaisesti pehmeiden materiaalien (ei metallien) leikkaamiseen, jotka eivät vaadi suurta tarkkuutta. Syynä on koneen pienempi antoteho.

Reitittimet ovat samalla nopeampia. Sen takia kappaleiden työstö vie reitittimillä vähemmän aikaa.

Poraus

Vaikka reikiä voivat saada aikaan myös jyrsintälaitteet, ovat porauskoneet tarkoitettuja juuri varta vasten.

Ero? Kun jyrsintätyökalut leikkaavat leikkuuterillä materiaalia leikkuupään ympäriltä, leikataan porakoneilla reikä työkalun kärjellä.

CNC-porakoneita käytetään yleisesti työn automatisointiin sekä suuremman tarkkuuden ja kustannustehokkuuden saavuttamiseksi.

CNC-koneiden tyypit

Kuten aiemmin todettu, CNC-koneet eivät käsitä ainoastaan CNC-työstölaitteita perinteisessä merkityksessä.

Numeerista ohjausta (CNC) käytetään laajalti erilaisten valmistusmenetelmien automatisointiin. Mukaan lukien:

Kaikissa näissä on automaatio suureksi eduksi. Tämä vähentää inhimillisen tekijän vaikutusta lopputuotteen laatuun, muuttaa prosessit toistettaviksi ja nostaa tarkkuutta.

Ylempänä kuvattu CNC-koneiden toiminta pätee kaikkiin mainittuihin menetelmiin. Kun palataan esimerkiksi metallin laserleikkaukseen, niin siinä pätee sama logiikka – leikkausreitti luodaan automaattisesti.

Tähän prosessiin, kuten useihin muihinkin, ei tarvita kuitenkaan kaikkia lisätietoja, kuten esimerkiksi työkalujen vaihto. Syynä se, että koko prosessissa käytetään vain yhtä leikkuupäätä.

Mitä voidaan CNC-koneistuksella valmistaa?

CNC-koneistuksen käytöllä ei näy olevan rajoja. Se soveltuu hyvin erilaisille materiaaleille, mukaan lukien erityyppiset metallit, muovi, vaahto , komposiitit ja puu.

3-akselisilla jyrsimillä pystytään tuottamaan suurimman osan geometrian perusmuodoista. Monimutkaisemmille kappaleille on saatavana moniakselisia jyrsintäkeskuksia.

Esimerkiksi 5-akselinen CNC-jyrsintäkeskus voi auttaa tilanteessa, kun tilanteessa. Kun esimerkiksi enemmän levinneellä 3-akelisella koneella on 3 lineaarista liikeakselia, on 5-akselisella koneella myös pyörivä leikkuupää ja koneen alusta.

Tämä parantaa merkittävästi joustavuutta, vaikka nostaakin hintaa. Vaikka numeerinen ohjausmanuaalista työstö’ on paljon nopeampi, on jälkimmäisellä silti teollisuudessa paikkansa. Varsinkin pienimääräisten erien kiireisessä protoilussa.

CNC-koneistus vallitsee kuitenkin siellä, missä tarvitaan korkeaa tarkkuutta. Juuri sen takia käytetään sitä niin monella alalla, mukaan lukien:

  • Ilmailu
  • Sähköteollisuus
  • Puolustus
  • Kaivostoiminta
  • Teollisuuskoneistus
  • Elintarvike- ja juomateollisuus
  • Vaateala
  • Autoteollisuus
  • Tuotesuunnittelu, jne

Kaiken kaikkiaan on CNC-koneistus vahvistanut paikkansa tuotantosektorilla luotettavana ja hyödyllisenä tapana tuottaa kappaleita. Samaan aikaan, saattaa CNC -koneistuksen hinta olla usein muiden valmistusmenetelmien hintaa hieman korkeampaa.

Itse koneillakin on korkea hinta ja niiden käyttö on monimutkaista, siihen liittyvien vaarojan takia. Joten paras tapaa kappaleiden valmistukseen on tilata ne yritykseltä, jolla on tarvittava asiantuntemus huippuluokan laadun takaamiseksi.

Automaattinen verkkoratkaisu laserleikkauksen järjestämiseksi koko Euroopan unionissa. Hinta sekunneissa. Nopea tilauksen laatiminen. Välitön pääsy. Luottokorttia ei tarvita.
Aloita heti