INNLEDNING
En CNC-ruter er en CNC maskinsett hvis verktøybaner kan styres via numerisk datamaskinstyring. Det er en datastyrt maskin for å skjære forskjellige harde materialer, som tre, kompositter, aluminium, stål, plast og skum. Det er et av mange typer verktøy som har CNC-varianter. En CNC-ruter er veldig lik i konseptet en CNC Fres.
CNC-rutere kommer i mange konfigurasjoner, fra små "desktop" CNC-rutere i hjemmestil til store "portal" CNC-rutere som brukes i båtproduksjonsanlegg. Selv om det er mange konfigurasjoner, har de fleste CNC-rutere noen få spesifikke deler: en dedikert CNC-kontroller, en eller flere spindelmotorer, AC-omformere og et bord.
CNC-rutere er generelt tilgjengelige i 3-akse og 5-akse CNC-formater.
CNC-ruteren drives av en datamaskin. Koordinater lastes opp i maskinkontrolleren fra et eget program. CNC-rutereeiere har ofte 2 programvareapplikasjoner - ett program for å lage design (CAD) og et annet for å oversette disse designene til et program med instruksjoner for maskinen (CAM). Som med CNC-fresemaskiner kan CNC-rutere styres direkte ved manuell programmering, men CAD/CAM åpner for bredere muligheter for konturering, fremskynde programmeringsprosessen og i noen tilfeller lage programmer hvis manuell programmering ville være, om ikke virkelig umulig, absolutt kommersielt upraktisk.
CNC-rutere kan være svært nyttig når du utfører identiske, repeterende jobber. En CNC-ruter produserer vanligvis konsekvent arbeid av høy kvalitet og forbedrer fabrikkproduktiviteten.
En CNC-ruter kan redusere avfall, feilfrekvens og tiden det ferdige produktet tar å komme på markedet.
En CNC-ruter gir mer fleksibilitet til produksjonsprosessen. Den kan brukes i produksjon av mange forskjellige gjenstander, som dørutskjæringer, interiør- og eksteriørdekorasjoner, trepaneler, skilttavler, trerammer, lister, musikkinstrumenter, møbler og så videre. I tillegg gjør CNC-ruteren termoforming av plast lettere ved å automatisere trimmeprosessen. CNC-rutere bidrar til å sikre repeterbarhet av deler og tilstrekkelig fabrikkutgang.
NUMERISK KONTROLL
Numerisk kontrollteknologi som den er kjent i dag dukket opp på midten av 20-tallet. Det kan spores året 1952, US Air Force, og navnene på John parsons og Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, MA, USA. Det ble ikke brukt i produksjonsproduksjon før tidlig på 1960-tallet. den virkelige boomen kom i form av CNC, rundt år 1972, og tiår senere med introduksjonen av rimelige mikrodatamaskiner. Historien og utviklingen til denne fascinerende teknologien er godt dokumentert i mange publikasjoner.
Innenfor produksjonen, og spesielt innen metallbearbeiding, har Numerical Control-teknologien forårsaket noe av revolusjon. Selv i alle dager før datamaskiner ble standard inventar i alle bedrifter og i mange hjem, fant maskinverktøyene utstyrt med Numerical Control-system sin spesielle plass i maskinverkstedene. den siste utviklingen av mikroelektronikk og den uopphørlige datautviklingen, inkludert dens innvirkning på numerisk kontroll, har ført til betydelige endringer i produksjonssektoren generelt og metallbearbeidingsindustrien spesielt.
DEFINISJON AV NUMERISK KONTROLL
I ulike publikasjoner og artikler er det brukt mange beskrivelser i løpet av årene, for å definere hva Numerisk kontroll er. Mange av disse definisjonene deler samme idé, samme grunnleggende konsept, bare bruk forskjellige ordlyder.
Flertallet av alle kjente definisjoner kan oppsummeres til relativt enkle utsagn:
Numerisk kontroll kan defineres som en operasjon av maskinverktøy ved hjelp av spesifikt kodede instruksjoner til maskinkontrollsystemet.
Instruksjonene er kombinasjoner av bokstavene i alfabetet, sifre og utvalgte symboler, for eksempel et desimaltegn, prosenttegnet eller parentessymbolene. Alle instruksjoner er skrevet i en logisk rekkefølge og en forhåndsbestemt form. Samlingen av alle instruksjoner som er nødvendige for å bearbeide en del kalles et NC-program, CNC-program eller et delprogram. Et slikt program kan lagres for fremtidig bruk og brukes gjentatte ganger for å oppnå identiske bearbeidingsresultater når som helst.
NC- og CNC-teknologi
I streng overholdelse av terminologien er det en forskjell i betydningen av forkortelsene NC og CNC. NC står for orden og original Numerical Control-teknologi, hvor forkortelsen CNC står for den nyere Computerized Numerical Control-teknologien, en moderne spin-off av dens eldre slektning. Men i praksis er CNC den foretrukne forkortelsen. For å klargjøre riktig bruk av hvert begrep, se på de store forskjellene mellom NC- og CNC-systemene.
Begge systemene utfører de samme oppgavene, nemlig manipulering av data med det formål å bearbeide en del. I begge tilfeller inneholder den interne utformingen av kontrollsystemet de logiske instruksjonene som behandler dataene. På dette tidspunktet slutter likheten.
NC-systemet (i motsetning til CNC-systemet) bruker faste logiske funksjoner, de som er innebygd og permanent kablet i kontrollenheten. Disse funksjonene kan ikke endres av programmereren eller maskinoperatøren. på grunn av den faste skrivingen av kontrolllogikken, kan NC-kontrollsystemet tolke et delprogram, men det tillater ikke at noen endringer må gjøres bort fra kontrollen, typisk i et kontormiljø. Dessuten krever NC-systemet obligatorisk bruk av stansede bånd for inntasting av programinformasjon.
Det moderne CNC-systemet, men ikke det gamle NC-systemet, bruker en intern mikroprosessor (dvs. en datamaskin). Denne datamaskinen inneholder minneregistre som lagrer en rekke rutiner som er i stand til å manipulere logiske funksjoner. Det betyr at delprogrammereren eller maskinoperatøren kan endre programmet til selve kontrollen (ved maskinen), med umiddelbare resultater. Denne fleksibiliteten er den største fordelen med CNC-systemene og sannsynligvis nøkkelelementet som bidro til en så bred bruk av teknologien i moderne produksjon. CNC-programmene og de logiske funksjonene lagres på spesielle databrikker, som programvareinstruksjoner. Snarere enn brukt av maskinvaretilkoblingene, for eksempel ledninger, som styrer de logiske funksjonene. I motsetning til NC-systemet er CNC-systemet synonymt med begrepet "softwired".
Når man beskriver et bestemt emne som er relatert til numerisk kontrollteknologi, er det vanlig å bruke enten begrepene NC eller CNC. Husk at NC også kan bety CNC i dagligtale, men CNC kan aldri referere til den tekniske forkortelsen som er beskrevet her under forkortelsen NC. Bokstaven «C» står for datastyrt, og den gjelder ikke for fastkoblede systemer. Alle kontrollsystemer som produseres i dag er av CNC-design. Forkortelser som C&C eller C'n'C er ikke korrekte og gir et dårlig inntrykk av alle som bruker dem.
Terminologi
Absolutt null
Dette refererer til posisjonen til alle aksene når de er plassert på det punktet hvor sensorene fysisk kan detektere dem. en absolutt nullposisjon oppnås normalt etter at en hjemmekommando er utført.
Axis
En fast referanselinje som et objekt oversetter eller roterer rundt.
Ball skrue
En kuleskrue er en mekanisk enhet for å overføre rotasjonsbevegelse til lineær bevegelse. den består av en resirkulerende kulelagermutter som løper i en presisjonsgjenget skrue.
CAD
Computer-aided design (CAD) er bruken av et bredt spekter av databaserte verktøy som hjelper ingeniører, arkitekter og andre designfagfolk i deres designaktiviteter.
CAM
Computer-aided manufacturing (CAM) er bruken av et bredt spekter av databaserte programvareverktøy som hjelper ingeniører og CNC-maskinister i produksjon eller prototyping av produktkomponenter.
CNC
Forkortelsen CNC står for computer numerical control, og refererer spesifikt til en datamaskin "kontroller" som leser g-kodeinstruksjoner og driver maskinverktøyet.
controller
Et kontrollsystem er en enhet eller et sett med enheter som administrerer, kommanderer, dirigerer eller regulerer oppførselen til andre enheter eller systemer.
Dagslys
Dette er avstanden mellom den nederste delen av verktøyet og maskinbordets overflate. Maksimalt dagslys refererer til avstanden fra bordet til det høyeste punktet et verktøy kan nå.
Borebanker
Ellers kjent som multi-drill, disse er sett med øvelser vanligvis fordelt i 32 mm trinn.
Fôrhastighet
Eller skjærehastighet er hastighetsforskjellen mellom skjæreverktøyet og overflaten til delen den opererer på.
Fixtur offset
Dette er en verdi som representerer referansenullen til en gitt armatur. den tilsvarer avstanden i alle akser mellom den absolutte null og null på armaturet.
G-kode
G-kode er et fellesnavn for programmeringsspråket som styrer NC- og CNC-maskinverktøy.
Hjem
Dette er det programmerte referansepunktet også kjent som 0,0,0 representert enten som den absolutte maskinens null eller en fixturforskyvning null.
Lineær og sirkulær interpolasjon er en metode for å konstruere nye datapunkter fra et diskret sett med kjente datapunkter. med andre ord, dette er måten programmet vil beregne skjærebanen til en hel sirkel mens den bare kjenner senterpunktet og radiusen.
Maskin hjem
Dette er standardposisjonen til alle aksene på maskinen. Når du utfører en målsøkingskommando, beveger alle stasjonene seg mot standardposisjonene til de når en bryter eller en sensor som ber dem stoppe.
nesting
Det refererer til prosessen med å effektivt produsere deler fra ark. ved hjelp av komplekse algoritmer, bestemmer nesting-programvare hvordan delene skal legges ut på en slik måte at man maksimerer bruken av tilgjengelig lager.
Offset
Det refererer til avstanden fra senterlinjemålingen som kommer fra CAM-programvaren.
Piggyback verktøy
Dette er begrepet som brukes for å referere til luftaktiverte verktøy som er montert ved siden av hovedspindelen.
Post prosessor
Programvare som gir en viss sluttbehandling av data, for eksempel formatering for visning, utskrift eller maskinering.
Program null
Dette er referansepunktet 0,0 spesifisert i programmet. i de fleste tilfeller er det annerledes enn maskinens null.
Stativ og tannhjul
Et tannstang og tannhjul er et tannhjul som konverterer rotasjonsbevegelse til lineær bevegelse.
Spindel
En spindel er en høyfrekvent motor utstyrt med en verktøyholder.
Spoilboard
Det er også kjent som offerbrettet, det er materialet som brukes som underlag for materialet som kuttes. den kan lages av mange forskjellige materialer, hvorav MDF og sponplater er mest vanlig.
Lasting av verktøy
Dette refererer til trykket som utøves på et verktøy mens det skjærer gjennom materiale.
Verktøyhastighet
Det kalles også spindelhastighet, dette er rotasjonsfrekvensen til maskinens spindel, målt i omdreininger per minutt (RPM).
Verktøy
Verktøy, overraskende nok, er ofte det minst forståtte aspektet ved CNC-utstyr. gitt at det er det ene elementet som vil påvirke skjærekvaliteten og skjærehastigheten mest, bør operatørene bruke mer tid på å utforske dette emnet.
Skjæreverktøy kommer vanligvis i 3 forskjellige materialer; høyhastighetsstål, karbid og diamant.
Høyhastighetsstål (HSS)
HSS er det skarpeste av de 3 materialene og det billigste, men det slites raskest og bør kun brukes på ikke-slipende materialer. det krever hyppige endringer og skjerping, og av den grunn brukes det mest i tilfeller der operatøren må kutte en tilpasset profil internt for en spesiell jobb.
Solid karbid
Karbidverktøy kommer i forskjellige former: karbidtupp, karbidinnsatser og solide karbidverktøy. husk at ikke alt karbid er det samme da den krystallinske strukturen varierer mye mellom produsentene av disse verktøyene. som et resultat, reagerer disse verktøyene forskjellig på varme, vibrasjoner, slag og kuttbelastninger. generelt vil billige generiske karbidverktøy slites og flises raskere enn dyrere merkevarer.
Silisiumkarbidkrystaller er innebygd i et koboltbindemiddel for å danne verktøyet. Når verktøyet varmes opp, mister koboltbindemidlet sin evne til å holde på karbidkrystallene og det blir matt. samtidig fylles hulrommet etterlatt av det manglende karbiden opp med forurensninger fra materialet som kuttes, noe som forsterker sløvingsprosessen.
Diamantverktøy
Denne kategorien verktøy har gått ned i pris de siste par årene. dens bemerkelsesverdige slitestyrke gjør den ideell for kutting av materialer som høytrykkslaminater eller Mdf. noen hevder at den vil vare mer enn 100 ganger karbid. diamanttippede verktøy er tilbøyelige til å flise eller sprekke hvis de treffer en innebygd spiker eller en hard knute. noen produsenter bruker diamantverktøy for grovskjæring av slipende materialer og bytter deretter til karbid- eller innsatsverktøy for etterbehandlingen.
Verktøygeometri
Shank
Skaftet er den delen av verktøyet som holdes av verktøyholderen. det er den delen av verktøyet som ikke har bevis for maskinering. skaftet må holdes fri for forurensning, oksidering og riper.
Kutt diameter
Dette er diameteren eller bredden på kuttet som verktøyet vil produsere.
Lengde på kuttet
Dette er den effektive skjæredybden til verktøyet eller hvor dypt verktøyet kan skjære inn i materialet.
fløyter
Dette er den delen av verktøyet som borer ut det kuttede materialet. antall riller på en kutter er viktig for å bestemme sponbelastningen.
Verktøyprofil
Det er mange profiler av verktøy i denne kategorien. de viktigste å vurdere er opp- og nedskjæringsspiraler, kompresjonsspiraler,
grovere, etterbehandler, lav helix- og rettskjæringsverktøy. alle disse kommer i en kombinasjon av en til 4 fløyter.
Den oppskårne spiralen vil få brikkene til å fly oppover ut av kuttet. dette er bra når du gjør et blindsnitt eller når du borer rett ned. Denne geometrien til verktøyet fremmer imidlertid løfting og har en tendens til å rive ut den øvre kanten av materialet som kuttes.
Nedskårne spiralverktøy vil presse sponene nedover i kuttet, noe som har en tendens til å forbedre delens holding, men kan forårsake tilstopping og overoppheting i visse situasjoner. dette verktøyet vil også ha en tendens til å rive ut den nedre kanten av materialet som kuttes.
Både oppskjærings- og nedskjæringsspiralverktøyene kommer med en grovbearbeiding, sponbryter eller en etterbehandlingskant.
Kompresjonsspiraler er en kombinasjon av opp- og nedskårne fløyter.
Kompresjonsverktøy skyver sponene bort fra kantene mot midten av materialet og brukes ved kutting av dobbeltsidige laminater eller når det er et problem å rive ut kantene.
Lav helix- eller høy helix-spiralbor brukes ved skjæring av mykere materialer som plast og skum, når sveising og sponavgang er kritisk.
Chip belastning
Den viktigste faktoren for å øke verktøyets levetid er å spre varmen som absorberes av verktøyet. den raskeste måten å gjøre dette på er å kutte mer materiale i stedet for å gå saktere. Spon trekker ut mer varme fra verktøyet enn støv gjør. I tillegg vil det å gni verktøyet mot materialet forårsake friksjon som oversettes til varme.
En annen faktor å vurdere i arbeidet med å øke verktøyets levetid er å holde verktøyet, spennhylsen og verktøyholderen rene, fri for avleiringer eller korrosjon og dermed redusere vibrasjoner forårsaket av ubalanserte verktøy.
Tykkelsen på materialet som fjernes av hver tann på verktøyet kalles Chip Load.
Formelen for å beregne sponlast er som følger:
Chip Load = Feed Rate / RPM / # Flutes
Når sponbelastningen økes, økes verktøyets levetid, samtidig som syklustiden reduseres. Dessuten vil et bredt spekter av sponbelastninger oppnå en god kantfinish. Det er best å se i verktøyprodusentens sponbelastningstabell for å finne det beste tallet å bruke. Anbefalte sponbelastninger varierer vanligvis mellom 0.003" og 0.03" eller 0.07 mm til 0.7 mm.
Maskin Tilbehør
Etikettutskrift
Dette er et alternativ som blir mer og mer populært i bransjen, spesielt siden CNC-maskiner blir mer integrert i hele forretningsformelen. Kontrolleren kan kobles til salgs- eller planleggingsprogramvaren og deleetiketter skrives ut når delen er bearbeidet. Noen leverandører bruker etiketter for å identifisere gjenværende materiale for enkel gjenfinning i fremtiden.
Optiske lesere
Ellers kjent som strekkodestaver, kan de integreres i kontrolleren slik at et program kan kalles ved å skanne en strekkode på arbeidsplanen. Dette alternativet sparer verdifull tid ved å automatisere programinnlastingsprosessen.
sonder
Disse måleenhetene kommer i en rekke former og utfører mange forskjellige funksjoner. Noen prober måler bare overflaten h8 for å sikre riktig justering i h8-sensitive applikasjoner. andre sonder kan automatisk skanne overflaten til et 3-dimensjonalt objekt for senere reproduksjon.
Verktøylengdesensor
En verktøylengdesensor fungerer som en sonde som måler dagslyset eller avstanden mellom enden av kutteren og overflaten på arbeidsområdet og legger inn dette tallet i kontrollens verktøyparametere. Dette lille tillegget vil spare operatøren for den lange prosessen som kreves hver gang han bytter et verktøy.
Laserprojektorer
Disse enhetene ble først sett i møbelindustrien i CNC-lærkuttere. En laserprojektor montert over CNC-arbeidsbordet projiserer et bilde av delen som skal kuttes. Dette forenkler i stor grad å plassere emnet på bordet for å unngå defekter og andre problemer.
Vinyl kutter
Et vinylknivfeste sees ofte i skiltbransjen. dette er en kutter som kan festes til hovedspindelen eller på siden med en fritt dreiende kniv hvis trykk kan justeres med en knott. Dette vedlegget lar brukeren gjøre om sin CNC-ruter til en plotter for å lage vinylmasker for sandblåsing eller vinylbokstaver og logoer for lastebiler og skilt.
Kjølevæske dispenser
Kjølige luftpistoler eller skjærevæsker brukes med en trefreser for å kutte aluminium eller andre ikke-jernholdige metaller. Disse tilbehørene blåser en stråle av kald luft eller en tåke av skjærevæske nær skjæreverktøyet for å sikre at det forblir kjølig mens du arbeider.
Graver
Gravører er montert på hovedspindelen og består av et flytende hode som holder en graveringskniv med liten diameter som dreier mellom 20,000 40,000 og RPM. Det flytende hodet sørger for at graveringsdybden vil være konstant selv om materialtykkelsen endres. Dette alternativet er oftest funnet i skiltfremstillingsindustrien, selv om trofémakere, luthiers og mølleverksteder bruker det til intarsia.
Roterende akse
En roterende akse satt langs x- eller y-aksen kan gjøre overfresen til en CNC dreiebenk. Noen av disse roterende aksene er ganske enkelt en roterende spindel, mens andre er indekserbare, noe som betyr at de kan brukes til utskjæring av intrikate deler.
Flytende kutterhode
Flytende kutterhoder vil holde kutteren på en bestemt h8 fra den øvre overflaten av materialet som kuttes. Dette er viktig når du skjærer elementer på den øvre overflaten av en del som kanskje ikke har en jevn overflate. Et eksempel på dette er å kutte et v-spor på toppen av et spisebord.
Plasmaskjærer
Plasmakuttere er et tillegg til enkelte maskiner og lar brukeren kutte metalldeler av varierende tykkelse.
Samlet verktøy
Aggregatverktøy kan brukes til mange operasjoner som en rett kutter ikke kan utføre.
KONVENSJONELL OG CNC MASKINERING
Hva gjør CNC-bearbeiding overlegen i forhold til konvensjonelle metoder? Er det overlegent i det hele tatt? Hvor er de viktigste fordelene? Hvis CNC og konvensjonelle maskineringsprosesser sammenlignes, vil en felles generell tilnærming til maskinering av en del dukke opp:
1. Skaff deg og studer tegningen
2. Velg den mest egnede bearbeidingsmetoden
3. Bestem deg for oppsettsmetoden (arbeidshold)
4. Velg skjæreverktøyene
5. Etabler hastigheter og feeder
6. Maskin delen
Den grunnleggende tilnærmingen er den samme for begge typer maskinering. Den største forskjellen er måten forskjellige data legges inn på. En matehastighet på 10 tommer per minutt (10 tommer/min) er den samme i manuell
Eller CNC-applikasjoner, men metoden for å bruke den er det ikke. Det samme kan sies om en kjølevæske - den kan aktiveres ved å vri på en knott, trykke på en bryter eller programmere en spesiell kode. Alle disse handlingene vil resultere i at en kjølevæske strømmer ut av en dyse. Ved begge typer maskinering kreves det en viss kunnskap fra brukerens side. Tross alt er metallbearbeiding, spesielt metallskjæring, hovedsakelig en ferdighet, men det er også i stor grad en kunst og et yrke for et stort antall mennesker. Det samme er bruken av datastyrt numerisk kontroll. Som enhver ferdighet eller kunst eller yrke, er det nødvendig å mestre det til siste detalj for å lykkes. Det krever mer enn teknisk kunnskap for å være CNC-maskinist eller CNC-programmerer. Arbeidserfaring, intuisjon og det som noen ganger kalles en "magefølelse" er et sårt nødvendig supplement til enhver ferdighet.
Ved konvensjonell maskinering setter maskinoperatøren opp maskinen og flytter hvert skjæreverktøy med en eller begge hender for å produsere den nødvendige delen. Utformingen av en manuell verktøymaskin tilbyr mange funksjoner som hjelper prosessen med å bearbeide en del - spaker, håndtak, gir og skiver, for bare å nevne noen. De samme kroppsbevegelsene gjentas av operatøren for hver del i batchen. Imidlertid betyr ordet "samme" i denne sammenhengen egentlig "liknende" i stedet for "identisk". Mennesker er ikke i stand til å gjenta hver prosess nøyaktig det samme til enhver tid - det er maskinenes jobb. Folk kan ikke jobbe på samme prestasjonsnivå hele tiden, uten hvile. Alle av oss har noen gode og noen dårlige øyeblikk. Resultatene av disse momentene, når de brukes på maskinering av en del, er vanskelig å forutsi. Det vil være noen forskjeller og inkonsekvenser innenfor hvert parti med deler. Delene vil ikke alltid være helt like. Å opprettholde dimensjonstoleranser og overflatekvalitet er de mest typiske problemene ved konvensjonell maskinering. Enkelte maskinister kan ha sine medkolleger. Kombinasjon av disse og andre faktorer skaper en stor mengde inkonsekvens.
Maskineringen under numerisk kontroll fjerner de fleste inkonsekvensene. Det krever ikke samme fysiske involvering som maskinering. Tallmessig
Kontrollert maskinering trenger ingen spaker eller skiver eller håndtak, i hvert fall ikke i samme forstand som konvensjonell maskinering gjør. Når delprogrammet er bevist, kan det brukes et hvilket som helst antall ganger, og alltid gi konsistente resultater. Det betyr ikke at det ikke er noen begrensende faktorer. Skjæreverktøyene slites ut, materialemnet i en batch er ikke identisk med materialemnet i en annen batch, oppsettene kan variere osv. Disse faktorene vurderes og kompenseres for når det er nødvendig.
Fremveksten av den numeriske kontrollteknologien betyr ikke en umiddelbar, eller til og med en langsiktig, bortfall av alle manuelle maskiner. Det er tider når en tradisjonell maskineringsmetode er å foretrekke fremfor en datastyrt metode. For eksempel kan en enkel engangsjobb gjøres mer effektivt på en manuell maskin enn en CNC-maskin. Visse typer maskineringsjobber vil dra nytte av manuell eller halvautomatisk maskinering, i stedet for numerisk kontrollert maskinering. CNC-maskinverktøyene er ikke ment å erstatte alle manuelle maskiner, bare for å supplere dem.
I mange tilfeller er avgjørelsen om bestemt maskinering skal gjøres på en CNC-maskin eller ikke basert på antall nødvendige deler og ingenting annet. Selv om volumet av deler maskinert som batch alltid er i viktige kriterier, bør det aldri være den eneste faktoren.
Det bør også tas hensyn til delens kompleksitet, dens toleranser, den nødvendige kvaliteten på overflatefinishen osv. Ofte vil en enkelt kompleks del ha nytte av CNC-bearbeiding, mens femti relativt enkle deler ikke vil gjøre det.
Husk at numerisk kontroll aldri har maskinert en enkelt del av seg selv. Numerisk kontroll er kun en prosess eller en metode som gjør at et maskinverktøy kan brukes på en produktiv, nøyaktig og konsistent måte.
FORDELER MED NUMERISK KONTROLL
Hva er de viktigste fordelene med numerisk kontroll?
Det er viktig å vite hvilke områder innen maskinering som vil dra nytte av det og hvilke som er bedre utført på konvensjonell måte. Det er absurd å tro at en 2 hesters CNC-fres vil vinne over jobber som for øyeblikket utføres på en tjue ganger kraftigere manuell fres. Like urimelige er forventninger om store forbedringer av skjærehastigheter og matingshastigheter i forhold til en konvensjonell maskin. Hvis bearbeidings- og verktøyforholdene er de samme, vil skjæretiden være veldig nær i begge tilfeller.
Noen av hovedområdene hvor CNC-brukeren kan og bør forvente forbedring:
1. Oppsetttidsreduksjon
2. Reduksjon av ledetid
3. Nøyaktighet og repeterbarhet
4. Konturering av komplekse former
5. Forenklet verktøy og arbeidsholding
6. Konsekvent skjæretid
7. Generell produktivitetsøkning
Hvert område tilbyr kun en potensiell forbedring. Individuelle brukere vil oppleve ulike nivåer av faktiske forbedringer, avhengig av produktet som produseres på stedet, CNC-maskinen som brukes, oppsettmetodene, kompleksiteten til innredningen, kvaliteten på skjæreverktøyene, ledelsesfilosofi og ingeniørdesign, erfaringsnivået til arbeidsstyrken, enkeltpersoners holdninger, etc.
Oppsetttidsreduksjon
I mange tilfeller kan oppsetttiden for en CNC-maskin reduseres, noen ganger ganske dramatisk. Det er viktig å innse at oppsettet er manuell betjening, i stor grad avhengig av ytelsen til CNC-operatøren, typen feste og generell praksis i maskinverkstedet. Oppsetttiden er uproduktiv, men nødvendig – den er en del av de faste kostnadene ved å drive forretning. Å holde oppsetttiden på et minimum bør være en av hovedhensynene til enhver maskinverkstedleder, programmerer og operatør.
På grunn av utformingen av CNC-maskiner, bør ikke oppsettstiden være et stort problem. Modulær feste, standard verktøy, faste posisjoneringsverktøy, automatisk verktøyskifte, paller og andre avanserte funksjoner, gjør oppsetttiden mer effektiv enn sammenlignbar oppsett av en konvensjonell maskin. Med god kunnskap om moderne produksjon kan produktiviteten økes betydelig.
Antall deler maskinert under ett oppsett er også viktig for å vurdere kostnadene for oppsetttiden. Hvis et stort antall deler maskineres i ett oppsett, kan installasjonskostnaden per del være svært ubetydelig. En svært lik reduksjon kan oppnås ved å gruppere flere forskjellige operasjoner i ett enkelt oppsett. Selv om oppsetttiden er lengre, kan det være berettiget sammenlignet med tiden som kreves for å sette opp flere konvensjonelle maskiner.
Reduksjon av ledetid
Når et delprogram er skrevet og bevist, er det klart til å brukes igjen i fremtiden, selv på kort varsel. Selv om ledetiden for den første kjøringen vanligvis er lengre, er den praktisk talt null for enhver påfølgende kjøring. Selv om en teknisk endring av deldesignet krever at programmet må endres, kan det vanligvis gjøres raskt, noe som reduserer ledetiden.
Lang ledetid, som kreves for å designe og produsere flere spesialarmaturer for konvensjonelle maskiner, kan ofte reduseres ved å utarbeide et delprogram og bruke forenklet beslag.
Nøyaktighet og repeterbarhet
Den høye graden av nøyaktighet og repeterbarhet til moderne CNC-maskiner har vært den eneste store fordelen for mange brukere. Enten delprogrammet er lagret på en disk eller i datamaskinens minne, eller til og med på et bånd (den originale metoden), forblir det alltid det samme. Ethvert program kan endres etter eget ønske, men når det først er bevist, kreves det vanligvis ingen endringer. Et gitt program kan gjenbrukes så mange ganger som nødvendig, uten å miste en eneste bit av data det inneholder. Riktignok må programmet følge for slike foranderlige faktorer som verktøyslitasje og driftstemperaturer, det må oppbevares trygt, men generelt vil det kreves svært lite forstyrrelser fra CNC-programmereren eller operatøren, den høye nøyaktigheten til CNC-maskiner og deres repeterbarhet gjør at deler av høy kvalitet kan produseres konsekvent gang etter gang.
Konturering av komplekse former
CNC dreiebenker og maskineringssentre er i stand til å konturere en rekke former. Mange CNC-brukere kjøpte maskinene sine kun for å kunne håndtere komplekse deler. Gode eksempler er CNC-applikasjoner i fly- og bilindustrien. Bruk av en eller annen form for datastyrt programmering er praktisk talt obligatorisk for enhver 3-dimensjonal verktøybanegenerering.
Komplekse former, for eksempel former, kan produseres uten ekstra kostnad for å lage en modell for sporing. Speildeler kan oppnås bokstavelig talt ved å trykke på en knapp, maler, tremodeller og andre verktøy for mønsterfremstilling.
Forenklet verktøy og arbeidsholding
Ingen standard og hjemmelaget verktøy som roter til benkene og skuffene rundt en konvensjonell maskin kan elimineres ved å bruke standardverktøy, spesialdesignet for numeriske kontrollapplikasjoner. Flertrinnsverktøy som pilotbor, trinnbor, kombinasjonsverktøy, motbor og andre erstattes med flere individuelle standardverktøy. Disse verktøyene er ofte billigere og enklere å erstatte enn spesialverktøy og ikke-standardverktøy. Kostnadsbesparende tiltak har tvunget mange verktøyleverandører til å holde en lav eller til og med ikke-eksisterende. Standard hylleverktøy kan vanligvis fås raskere enn ikke-standard verktøy.
Feste og arbeidsfeste for CNC-maskiner har bare ett hovedformål – å holde delen stivt og i samme posisjon for alle deler i en batch. Armaturer designet for CNC-arbeid krever normalt ikke jigger, pilothull og andre hulllokaliseringshjelpemidler.
Kutttid og produktivitetsøkning
Kuttetiden på CNC-maskinen er ofte kjent som syklustiden og er alltid konsistent. I motsetning til en konvensjonell maskinering, hvor operatørens dyktighet, erfaring og personlig tretthet er gjenstand for endringer, er CNC-bearbeidingen under kontroll av en datamaskin. Den lille mengden manuelt arbeid er begrenset til oppsett og lasting og lossing av delen. For store batchkjøringer er den høye kostnaden for den uproduktive tiden spredt på mange deler, noe som gjør den mindre betydelig. Hovedfordelen med en konsistent skjæretid er for repeterende jobber, hvor produksjonsplanlegging og arbeidsallokering til individuelle verktøymaskiner kan gjøres svært nøyaktig.
Hovedårsaken til at selskaper ofte kjøper CNC-maskiner er strengt økonomisk – det er en seriøs investering. Det å ha et konkurransefortrinn er også alltid i tankene til enhver anleggsleder. Den numeriske kontrollteknologien tilbyr utmerkede midler for å oppnå en betydelig forbedring i produksjonsproduktiviteten og øke den generelle kvaliteten på de produserte delene. Som alle midler, må den brukes klokt og kunnskapsrik. Når flere og flere bedrifter bruker CNC-teknologien, gir ikke bare det å ha en CNC-maskin den ekstra fordelen lenger. Selskapene som kommer frem er de som vet å bruke teknologien effektivt og praktisere den for å være konkurransedyktig i den globale økonomien.
For å nå målet om betydelig økning i produktiviteten, er det viktig at brukerne forstår de grunnleggende prinsippene som CNC-teknologien er basert på. Disse prinsippene har mange former, for eksempel forståelse av elektroniske kretser, komplekse stigerdiagrammer, datalogikk, metrologi, maskindesign, maskinprinsipper og -praksis og mange andre. Hver og en må studeres og mestres av den ansvarlige. I denne håndboken er det lagt vekt på temaene som er direkte knyttet til CNC-programmering og forståelse av de vanligste CNC-maskinverktøyene, maskineringssentrene og dreiebenkene (noen ganger også kalt dreiesentrene). Hensynet til delkvalitet bør være svært viktig for enhver programmerer og maskinverktøyoperatør, og dette målet gjenspeiles også i håndboktilnærmingen så vel som i en rekke eksempler.
TYPER CNC-VERKTØY
Ulike typer CNC-maskiner dekker et ekstremt stort utvalg. Antallet deres øker raskt, ettersom teknologiutviklingen skrider frem. Det er umulig å identifisere alle applikasjonene; de ville lage en lang liste. Her er en kort liste over noen av gruppene CNC-maskiner kan være en del av:
1. Freser og maskineringssentre
2. Dreiebenker og dreiesentre
3. Boremaskiner
4. Boremøller og profiler
5. EDM-maskiner
6. Stanspresser og sakser
7. Flammeskjæremaskiner
8. Rutere
9. Vannstråle- og laserprofiler
10. Sylindriske kverner
11. Sveisemaskiner
12. Benders, viklings- og spinnemaskiner o.l.
CNC maskineringssentre og dreiebenker dominerer antall installasjoner i industrien. Disse 2 gruppene deler markedet omtrent likt. Noen bransjer kan gi et høyere behov for én gruppe maskiner, avhengig av deres behov. Man må huske at det finnes mange forskjellige typer dreiebenker og like mange forskjellige typer bearbeidingssentre. Imidlertid er programmeringsprosessen for en vertikal maskin lik den for en horisontal maskin eller en enkel CNC-fres. Selv mellom ulike maskingrupper er det en stor mengde generelle bruksområder og programmeringsprosessen er generelt den samme. For eksempel har en kontur frest med en endefres mye til felles med en kontur kuttet med en wire.
Mills og maskineringssentre
Standard antall akser på en fresemaskin er 3-X-, Y- og Z-aksene. Delen satt på et fresesystem er al-skjærende verktøy roterer, det kan bevege seg opp og ned (eller inn og ut), men det følger ikke fysisk verktøybanen.
CNC-freser noen ganger kalt CNC-fresemaskiner er vanligvis små, enkle maskiner, uten verktøyveksler eller andre automatiske funksjoner. Effektvurderingen deres er ofte ganske lav. I industrien brukes de verktøyromsarbeid, vedlikeholdsformål eller smådelproduksjon. De er vanligvis designet for konturering, i motsetning til CNC-bor.
CNC maskineringssentre er for mer populære og effektive som borer og freser, hovedsakelig for deres fleksibilitet. Den største fordelen brukeren får ut av et CNC-maskinsenter er muligheten til å gruppere
flere forskjellige operasjoner i ett enkelt oppsett. For eksempel kan boring, boring, motboring, tapping, punktbelegg og konturfresing integreres i et enkelt CNC-program. I tillegg forbedres fleksibiliteten ved automatisk verktøybytte ved hjelp av paller for å minimere tomgangstid, indeksering til en annen side av delen, ved hjelp av en roterende bevegelse av ekstra akser, og en rekke andre funksjoner, CNC maskineringssentre kan utstyres med spesialprogramvare som kontrollerer hastigheter og matinger, levetiden til skjæreverktøyet, automatisk forskyvningstid og måling av produksjons- og lagringsenhet.
Det er 2 grunnleggende design av et typisk CNC maskineringssenter. Det er vertikale og horisontale bearbeidingssentre. Den største forskjellen mellom de to typene er arten av arbeidet som kan utføres effektivt på dem. For et vertikalt CNC-maskinsenter er den mest passende typen arbeid flate deler, enten montert på festet på bordet, eller hjelp i en skrustikke eller en chuck. Arbeidet som krever maskinering på 2 eller flere flater i et enkelt oppsett er mer ønskelig å utføre på et CNC horisontalt maskineringssenter. Et godt eksempel er pumpehus og andre kubikklignende former. Noe flerflatebearbeiding av små deler kan også gjøres på et vertikalt CNC-bearbeidingssenter utstyrt med et roterende bord.
Programmeringsprosessen er den samme for begge designene, men en ekstra akse (vanligvis en B-akse) legges til den horisontale designen. Denne aksen er enten en enkel posisjoneringsakse (indekseringsakse) for bordet, eller en helt roterende akse for samtidig konturering.
Denne håndboken konsentrerer seg om CNC-vertikale maskineringssentre-applikasjoner, med en spesiell del som omhandler horisontalt oppsett og maskinering. Programmeringsmetodene kan også brukes på små CNC-freser eller bore- og/eller tappemaskiner, men programmereren må akseptere begrensningene deres.
Dreiebenker og dreiesentre
En CNC dreiebenk er vanligvis et maskinverktøy med 2 akser, den vertikale X-aksen og den horisontale Z-aksen. Den viktigste fremtiden til dreiebenken som skiller den fra en mølle er at delen roterer rundt maskinens senterlinje. I tillegg er skjæreverktøyet normalt stasjonært, montert i et skyvetårn. Skjæreverktøyet følger konturen av den programmerte verktøybanen. For CNC dreiebenk med fresetilbehør, såkalt live tooling, har freseverktøyet sin egen motor og roterer mens spindelen står stille.
Den moderne dreiebenkdesignen kan være horisontal eller vertikal. Horisontal type er langt mer vanlig enn vertikal type, men begge designene finnes for begge grupper. For eksempel kan en typisk CNC dreiebenk i den horisontale gruppen utformes med en flat seng eller en skrå seng, som en stangtype, chuckertype eller universaltype. Lagt til disse kombinasjonene eller mye tilbehør som gjør en CNC dreiebenk er en ekstremt fleksibel maskinverktøy. Vanligvis er tilbehør som en halestokk, stabile hviler eller oppfølgingsstøtter, delfangere, uttrekkbare fingre og til og med et 3. akse freseutstyr populære komponenter i CNC dreiebenken. En CNC dreiebenk kan være veldig allsidig så allsidig faktisk at den ofte kalles et CNC dreiesenter. Alle tekst- og programeksempler i denne håndboken bruker det mer tradisjonelle begrepet CNC dreiebenk, men gjenkjenner likevel alle dens moderne funksjoner.
PERSONAL FOR CNC
Datamaskiner og maskinverktøy har ingen intelligens. De kan ikke tenke, de kan ikke vurdere en stasjon på en rasjonell måte. Bare folk med visse ferdigheter og kunnskaper kan gjøre det. Når det gjelder numerisk kontroll, er ferdighetene vanligvis i hendene på 2 nøkkelpersoner, den ene som programmerer og den andre maskinbearbeidingen. Deres respektive antall og plikter avhenger vanligvis av selskapets preferanser, størrelsen, samt produktet som produseres der. Hver stilling er imidlertid en ganske distinkt, selv om mange selskaper kombinerer de 2 funksjonene til en, ofte kalt en CNC-programmerer/operatør.
CNC programmerer
CNC-programmereren er vanligvis den personen som har mest ansvar i CNC-maskinverkstedet. Denne personen er ofte ansvarlig for suksessen til numerisk kontrollteknologi i anlegget. På samme måte holdes denne personen ansvarlig for problemer knyttet til CNC-operasjonene.
Selv om oppgaver kan variere, er programmereren også ansvarlig for en rekke oppgaver knyttet til effektiv bruk av CNC-maskinene. Faktisk er denne personen ofte ansvarlig for produksjonen og kvaliteten på alle CNC-operasjoner.
Mange CNC-programmerere er erfarne maskinister med praktisk erfaring som maskinoperatører. De vet hvordan de skal lese tekniske tegninger, og de kan forstå den tekniske intensjonen bak designet. Denne praktiske erfaringen er grunnlaget for evnen til å «maskinere» en del i et kontormiljø. En god CNC-programmerer må kunne visualisere alle verktøybevegelsene og gjenkjenne alle begrensende fabrikker som kan være involvert. Programmereren må kunne samle inn, analysere prosessen og logisk integrere alle innsamlede data i et signalrikt, sammenhengende program. Enkelt sagt må CNC-programmereren kunne bestemme seg for den beste produksjonsmetoden i alle henseender.
I tillegg til maskineringsferdighetene, må CNC-programmereren ha forståelse for matematiske prinsipper, hovedsakelig anvendelse av ligninger, løsninger av buer og vinkler. Like viktig er kunnskapen om trigonometri. Selv med datastyrt programmering er kunnskapen om manuelle programmeringsmetoder helt avgjørende for gjennomgående forståelse av datamaskinutgangen og kontrollen av denne utgangen.
Den siste viktige egenskapen til en virkelig profesjonell CNC-programmerer er hans eller hennes evne til å lytte til de andre menneskene – ingeniørene, CNC-operatørene, lederne. Gode noteringsferdigheter er den første forutsetningen for å bli fleksibel. En god CNC-programmerer må være fleksibel for å kunne tilby høy programmeringskvalitet.
CNC-maskinoperatør
CNC-maskinverktøyoperatøren er en komplementær stilling til CNC-programmereren. Programmereren og operatøren kan eksistere i en enkelt person, slik tilfellet er i mange små butikker. Selv om flertallet av oppgavene utført av konvensjonelle maskinoperatører har blitt overført til CNC-programmet, har CNC-operatøren mange unike ansvarsområder. I typiske tilfeller er operatøren ansvarlig for verktøyet og maskinoppsettet, for å bytte delene, ofte til og med for noen inspeksjon underveis. Mange bedrifter forventer kvalitetskontroll ved maskinen – og operatøren av et maskinverktøy, manuelt eller datastyrt, er også ansvarlig for kvaliteten på arbeidet som utføres på den maskinen. En av de svært viktige oppgavene til CNC-maskinoperatøren er å rapportere funn om hvert program til programmereren. Selv med den beste kunnskapen, ferdighetene, holdningene og intensjonene kan det "endelige" programmet alltid forbedres. CNC-operatøren som er den som er nærmest selve maskineringen, vet nøyaktig i hvilken grad slike forbedringer kan være.
Rettferdiggjør kostnadene ved CNC
Kostnaden for en CNC-maskin kan gjøre de fleste produsenter nervøse, men fordelene ved å eie en CNC-ruter vil mest sannsynlig rettferdiggjøre kostnadene på svært kort tid.
Den første kostnaden å ta i betraktning er maskinkostnaden. Noen leverandører tilbyr pakketilbud som inkluderer installasjon, programvareopplæring og fraktkostnader. Men i de fleste tilfeller selges alt separat for å tillate tilpasning av CNC-ruteren.
Lett arbeid
Lavprismaskiner koster fra $2000 til $10 000. De er vanligvis bolt-det-selv-sett laget av bøyd metallplate og bruker steppermotorer. De leveres med en opplæringsvideo og en bruksanvisning. Disse maskinene er ment for gjør-det-selv-bruk, for skiltindustrien og andre svært lette operasjoner. De kommer vanligvis med en adapter for en konvensjonell dykkfres. Tilbehør som en spindel og vakuumbearbeidingsholder er alternativer. Disse maskinene kan integreres med stor suksess i et høyproduksjonsmiljø som en dedikert prosess eller som en del av en produksjonscelle. For eksempel kan en av disse CNC-ene programmeres til å bore maskinvarehull på skuffefronter før montering.
Middels plikt
Mellomklasse CNC-maskiner vil koste mellom $10,000 og $100,000. disse maskinene er bygget av tyngre stål eller aluminium. De kan bruke trinnmotorer og noen ganger servoer; og bruk tannstangdrev eller remdrift. de vil ha en egen kontroller og tilby et godt utvalg av alternativer som automatiske verktøyvekslere og vakuum plenumsbord. disse maskinene er ment for tyngre bruk i skiltindustrien og for lette panelbehandlingsapplikasjoner.
Disse er et godt alternativ for oppstartsbedrifter med begrensede ressurser eller arbeidskraft. De kan utføre de fleste operasjoner som trengs i skapproduksjon, men ikke med samme grad av raffinement eller med samme effektivitet.
Industriell styrke
Avanserte rutere koster oppover $100,000 3. Dette inkluderer en hel rekke maskiner med 5 til akser egnet for et bredt spekter av bruksområder. disse maskinene vil bli bygget av tungt sveiset stål og kommer fullt lastet med automatisk verktøyveksler, vakuumbord og annet tilbehør avhengig av bruksområdet. disse maskinene er vanligvis installert av produsenten og opplæring er ofte inkludert.
Levering
Transport av en CNC-ruter har en betydelig kostnad. Med rutere som veier alt fra noen få hundre pund til flere tonn, kan fr8-kostnadene variere fra $200 til $5000 eller mer, avhengig av beliggenhet. Husk at med mindre maskinen ble bygget i nærheten, er den skjulte kostnaden ved å flytte den fra Europa eller Asia til forhandlerens utstillingslokale sannsynligvis inkludert. Ytterligere kostnader kan også påløpe bare for å få maskinen inn når den er levert, da det alltid er lurt å bruke profesjonelle riggere til å håndtere denne typen operasjon.
Installasjon og opplæring
CNC-leverandører tar vanligvis betalt fra $300 til $1000,- per dag for installasjonskostnader. Det kan ta alt fra en halv dag til en hel uke å installere og teste ruteren. Denne kostnaden kan være inkludert i prisen for å kjøpe maskinen. noen leverandører vil gi gratis opplæring i hvordan man bruker maskinvaren og programvaren, vanligvis på stedet, mens andre vil ta betalt $300 til $1000 per dag for denne tjenesten.
SIKKERHET RELATERT TIL CNC-ARBEID
En av veggene til mange selskaper er en sikkerhetsplakat med et enkelt, men kraftig budskap:
Den første sikkerhetsregelen er å følge alle sikkerhetsregler.
Overskriften til denne delen angir ikke om sikkerheten er orientert på programmerings- eller maskineringsnivå. Årstiden er at sikkerheten er helt uavhengig. Den står på egen hånd og styrer atferden til alle i en maskinverksted og utenfor den. Ved 1. blikk kan det se ut til at sikkerhet er noe knyttet til maskineringen og maskindriften, kanskje til oppsettet også. Det er definitivt sant, men gir neppe et fullstendig bilde.
Sikkerhet er det viktigste elementet i programmering, oppsett, maskinering, verktøy, fiksering, inspeksjon, flislegging, og-you-name it-drift i en typisk maskinverksted daglig arbeid. Sikkerhet kan aldri overvurderes. Bedrifter snakker om sikkerhet, gjennomfører sikkerhetsmøter, viser plakater, holder taler, ringer til eksperter. Denne massen av informasjon og instruksjoner presenteres for oss alle av noen veldig gode grunner. Ganske mange blir sendt videre på tidligere tragiske hendelser – mange lover, regler og forskrifter har blitt skrevet som et resultat av undersøkelser og undersøkelser om alvorlige ulykker.
Ved første øyekast kan det se ut til at i CNC-arbeid er sikkerheten et sekundært problem. Det er mye automatisering; et delprogram som kjører om og om igjen, verktøy som har vært brukt tidligere, et enkelt oppsett osv. Alt dette kan føre til selvtilfredshet og falske antakelser om at sikkerheten er ivaretatt. Dette er et syn som kan få alvorlige konsekvenser.
Sikkerhet er et stort tema, men noen få punkter som er knyttet til CNC-arbeidet er viktige. Hver maskinist bør kjenne til farene ved mekaniske og elektriske enheter. Det første trinnet mot en trygg arbeidsplass er med et rent arbeidsområde, der ingen spon, oljesøl og annet rusk kan samle seg på gulvet. Å ta vare på personlig sikkerhet er like viktig. Løse klær, smykker, slips, skjerf, ubeskyttet langt hår, feil bruk av hansker og lignende overtredelser er farlig i maskineringsmiljø. Beskyttelse av øyne, ører, hender og føtter anbefales sterkt.
Mens en maskin er i drift, skal verneinnretninger være på plass og ingen bevegelige deler skal eksponeres. Spesiell forsiktighet bør utvises rundt roterende spindler og automatiske verktøyvekslere. Andre enheter som kan utgjøre en fare er pallevekslere, spontransportører, høyspentområder, taljer osv. Å koble fra eventuelle forriglinger eller andre sikkerhetsfunksjoner er en fare – og også ulovlig, uten passende kompetanse og autorisasjon.
I programmering er også observasjon av sikkerhetsregler viktig. En verktøybevegelse kan programmeres på mange måter. Hastigheter og feeder må være realistiske, ikke bare matematisk "korrekte". Kuttdybde, skjærebredde, verktøyets egenskaper, alle har en dyp innvirkning på den generelle sikkerheten.
Alle disse ideene er bare en veldig kort sommer og en påminnelse om at sikkerhet alltid bør tas på alvor.
