C
zym jest technologia CNC i gdzie się ją stosuje? Odpowiedzi na te pytania udzielamy w poniższym artykule. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat przemysł przeszedł dużą metamorfozę. Nieustanny rozwój technologiczny doprowadził do automatyzacji produkcji. Pracą większości urządzeń kierują teraz rozwiązania, które komunikują się z operatorem za pomocą interfejsu użytkownika. Bardzo popularne w tym zakresie stały się maszyny CNC.
Co to jest technologia CNC?
Nazwa tej technologi to skrót od Computerized Numerical Control, czyli komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych. Jest to system sterowania umożliwiający precyzyjne programowanie pracy. Do maszyny wystarczy wprowadzić konkretne dane, aby uzyskać oczekiwany efekt. Zalety tego rozwiązania są powszechnie używane w urządzeniach służących między innymi do obróbki metali.
Najczęściej CNC jako technologia wykorzystywana jest w tokarkach, frezarkach czy elektrodrążarkach. Obróbka CNC umożliwia szybkie i dokładne uzyskanie pożądanych kształtów. Proces ten jest niezwykle wygodny bez względu na obrabiane komponenty. Mogą to być metal, tworzywa sztuczne czy drewno. Dzięki niemu w krótkim czasie uzyskuje się nawet skomplikowane kształty. Jest to bardzo istotne w produkcji przemysłowej, gdzie powtarzalność wytwarzanych elementów ma kluczowe znaczenie.
Skąd wzięła się technologia CNC?
Przed wynalezieniem technologi CNC obróbka różnego rodzaju materiałów odbywała się ręcznie lub za pomocą zespołów frezów. Korzystano także w pomocy wielu maszyn, a których każda odpowiadała za inny etap produkcji. W takich przypadkach nie było możliwości przeprogramowywania tych urządzeń.
Od początku lat czterdziestych XX wieku programowanie urządzeń było przeprowadzane za pośrednictwem kart dziurkowanych. W 1946 roku John T. Parsons i Frank L. Stulen udoskonalili ten system, dostosowują karty do bardziej złożonych procesów, czyli do określania kształtów wirników nośnych. Pierwsza obrabiarka CNC powstała w latach pięćdziesiątych dwudziestego wieku i działała na podstawie binarnie kodowanej taśmy dziurkowanej. Była przystosowana do przeprowadzania liniowych interpolacji 3D.
Działanie obrabiarek CNC
Obecnie obróbka CNC oparta jest na przetwarzaniu danych cyfrowych na ruch o określonych parametrach. Urządzenia CNC zawierają efektywne:
- napędy,
- przetworniki,
- nośniki danych.
Na nośnikach, które są urządzeniami wejściowymi, znajdują się taśmy, karty lub inne urządzenia przechowujące dane sterujące. Przetworniki odpowiadają za przetwarzanie informacji z nośników na sygnały, które następnie odpowiadają za sterowanie napędami. Ich zadanie z kolei polega na kierowaniu osiami wrzeciona i przesuwu. Wszystkie przemieszczenia są dokładnie mierzone i przesyłane znowu do przetwornika, Dzięki temu możliwe jest modyfikowanie położenia w układzie współrzędnych i kontynuowanie pracy urządzenia.
Rodzaje układów sterowania CNC
Dwa podstawowe rodzaje sterowania maszynami CNC to:
- punktowe,
- odcinkowe.
Różnią się one od siebie sposobem wykonywania ruchów posuwowych określonych osi. Sterowanie punktowe wykorzystuje dokładne pozycjonowanie narzędzia względem przedmiotu poddawanego obróbce. Zalecany jest w tym przypadku ruch po linii prostej, który pozwala na skrócenie czasu operacji. Uzyskanie dokładnego położenia obrabiarki CNC jest możliwe wtedy, gdy najeżdża się na punkt docelowy od tej samej strony. Ten układ sterowania z uwagi na swoją prostotę używany jest w wiertarkach, wytaczarkach czy przebijarkach.
Metoda sterowania odcinkowego ma ścisłe wymagania dotyczące prędkości i toru, przemieszczania się narzędzia. Kontury obrabianego przedmiotu są równoległe względem sterowanych osi. Można jeszcze wyróżnić alternatywną metodę sterowania tzw. kształtową. Jest ona wykorzystywana wtedy, gdy droga narzędzia musi przejść przez ściśle określone punkty toru. Dzięki niej powstaje linia, która składa się i z odcinków prostoliniowych i krzywoliniowych.
Zastosowanie technologii CNC
Usługi CNC takie jak na przykład frezowanie CNC są szeroko wykorzystywane w przemyśle. Ich głównym zadaniem jest udział w procesach obróbki materiałów. Urządzenia CNC posiadają dużą wytrzymałość, która pozwala nadawać regularne parametry częściom poddawanym obróbce. W ten sposób zakłady wykorzystujące tę technologię mogą zagwarantować wysoką jakość wytwarzanych komponentów. Znajduje ona zastosowanie także podczas procesów spawania i cięcia metalowych części, ułatwiając tworzenie zaawansowanych detali.
Maszyny CNC wykorzystywane są między innymi:
- podczas procesu produkcji samolotów, gdzie służą do wywiercania otworów chłodzących w szybko nagrzewających się częściach silnika,
- do produkcji maszyn rolniczych,
- do wytwarzania urządzeń budowlanych,
- w branży motoryzacyjnej,
- w branży farmaceutycznej,
- w branży spożywczej.
Zastosowanie technologii CNC występuje wszędzie tam, gdzie ważna jest elastyczność i wydajność procesu. Sprawdza się ona szczególnie w przypadku produkcji o charakterze masowym, w której kształty detali muszą być zgodne z obowiązującymi parametrami technicznymi. Powtarzalność, możliwość tworzenia skomplikowanych profili i precyzja to najważniejsze zalety obróbki CNC.
Warto też wspomnieć o drukarkach 3D, które cieszą się obecnie wzrastającą popularnością. Stanowią one często, rozwinięcie specjalistycznych urządzeń CNC. Ich potencjał jest ogromny. Służą na przykład do wytwarzania akcesoriów medycznych.
Podsumowanie
Technologia CNC przyczyniła się do szybkiego rozwoju przemysłu, który nieustannie trwa, ujawniając coraz to nowe możliwości. Dzięki niej powstają precyzyjnie odwzorowane, powtarzalne, mniejsze lub większe elementy, takie jak koła łańcuchowe, śrubki, nakrętki itp. Z całą pewnością w przyszłości powstaną jeszcze bardziej zaawansowane maszyny CNC, posiadające nowe usprawnienia.
