Vad är CNC-maskiner och hur man väljer dem?

CNC-maskiner är huvudverktyget för massbearbetning av delar. Det är en viktig komponent i datorstödda designsystem. Principen för att skapa en CNC är att förenkla produktionen av liknande delar.

CNC-maskin - en enhet med numerisk kontroll. Dess huvudsakliga egenskap är enkel kopiering av liknande och enstaka delar: en programbild inspelad i läsminnet, enligt vilken delar fräses och sågas från arbetsstycken placerade i arbetsområdet med hjälp av transportörens matningsmekanism. Maskinerna utrustade med en laserplasmapistol, som utför perfekt jämn skärning av primära och sekundära arbetsstycken, kännetecknas av hög genomströmning. Något lägre när det gäller teknisk utrustning är svarv- och fräsmaskiner som utför icke-laser (med hjälp av fräsar) svarvning, sågning och brotschning (borrning) av arbetsstycken.

I moderna CNC-maskiner finns det inget behov av att ansluta en extern PC eller bärbar dator - rollen som en preliminär (operatörsstyrd) programmerare som ställer in parametrarna spelas av en inbyggd mikrodator installerad i ett maskinfack skyddat från elektriskt brus. Moderna CNC-maskiner kan också anslutas till ett lokalt servernätverk (LSS) via ett LAN-gränssnitt och styras från vilken dator som helst på företagets territorium, som får åtkomst till denna maskin av nätverksadministratören, eftersom den har arbetat i 20 år, till exempel med nätverksskrivare och skannrar.

CNC-maskinens struktur är sådan att den tekniska (elektromekaniska) delen är stelt ansluten till den elektroniska (ECU) och samtidigt separeras från den, separerad från den i enhetens begränsade inre utrymme... En av designegenskaperna hos CNC-enheten är skärmningen (skyddet) av ECU:n från störningar som genereras av elektromekaniska kretsar i arbetsområdet och växlingsområdet för driftläge. Denna störning kan "slå ner" programmet, därför tas den inbyggda enkortsdatorn inte bara bort från elektromekaniken (motorer, sensorer), utan placeras också i en skyddad stållåda, som är tillförlitligt jordad och nästan helt eliminera statisk elektricitet och brus från att komma in i CPU:n och andra vitala elektroniska organ, kontroll av CNC-enheten.

Fördelen med en mini hemmaskin är att det är en värdig lösning för unga yrkesverksamma som har börjat bemästra grunderna i att arbeta som CNC-maskinoperatör... CNC-maskiner klassificeras enligt listan över utförda operationer och enligt egenskaperna hos styrsystemet. Trots det första och vilseledande intrycket av en nybörjare att detta "monster" är för svårt, kan det ta från en halvtimme till flera timmar att behärska de grundläggande arbetsteknikerna. En nybörjare kan snabbt komponera sin första algoritm för bearbetning av delar, vars produktionsprocess han är intresserad av. Till exempel behöver han göra ett fäste för en motorgenerator på en cykel - på en sådan maskin kommer han snabbt att rita, skära och slipa den.

CNC-maskiner kan arbeta på sten, trä och dess derivat, på icke-järnmetall, stål, plast och komposit. Allt bestäms endast av spindelmotorns kraft - i en sådan enhet är det den huvudsakliga drivande funktionsenheten. Det andra värdet för valet av arbetsstyckets material är längden, diametern, beläggningen av stålfräsar - till exempel om maskinen fräser. Om du har att göra med en borrmaskin, kombineras ofta dess kapacitet och fräsenhetens kapacitet. Sågmaskinens arbete utförs av fräsmaskinen, och borrmaskinens arbete utförs av svarven.

Sådana maskiner är mångsidiga: de kombinerar kapaciteten hos den universella (enheten skär och slipar, borrar ut delar i olika projektioner), stationära (väger inte mer än flera tiotals kilo, passar på en arbetsbänk med en bordsyta på 2) m2). Effekten hos en spindeldrivning för bearbetning av plast och trä överstiger som regel inte flera hundra watt per timme som förbrukas från elnätet. För icke-järnmetall krävs redan effekt upp till en kilowatt, och för stål - 1,5-2 kW. Det finns ofta ingen hänvisning till specifika typer av material i en multifunktionsmaskin. Följaktligen är det nödvändigt att köpa skärare, borrar, kronor, sågblad gjorda av höghastighetstål, såväl som med slipmedel.

Beroende på typerna av bearbetning ger klassificeringen av CNC-maskiner horisontella (skärning av delar i deras "liggande" position) och vertikala (tvärtom, dessa enheter fungerar med "stående" delar, skär upp och ner) enheter. Kombinerade enheter utför skärning och borrning av delar i alla tre plan.

Styrsystemet i CNC-maskiner är de vanliga "dator"-egenskaperna, såsom: antalet megahertz för var och en av processorkärnorna, antalet kärnor, såväl som antalet megabyte (eller gigabyte) RAM (RAM, random access memory). Som lagringsenhet, som i vanliga stationära datorer och bärbara datorer, en magneto-optisk enhet ("hårddisk"), SSD (solid-state "hårddisk") eller eMMC-minne (som i enkorts bärbara datorer, surfplattor och smartphones som utför huvudsakligen kontorsarbete) används.

Ingen hårdvara kommer dock att manifestera sig helt förrän kontrollprogrammet är installerat på den. Moderna bärbara CNC-maskiner använder ett operativsystem baserat på en mjukvaru- och grafikkärna Linux eller Windows: för produktionsändamål "häftas" en speciell "cut-down" version i maskinens minne, skapad exklusivt för arbete, och inte till exempel för fullfjädrad webbsurfning, kör spel eller titta på videor. På den kan du bara bearbeta detaljerna, för allt annat är det inte tillgängligt.

Modell 1325 - en av de bästa CNC-maskinverktygen, designad som en nybörjarenhet för att bemästra kompetensen hos en verktygsmaskinspecialist. Låga underhållskostnader - tillhör Startklassen (för nybörjare). Utför treaxlig gravering av träämnen. Kan applicera enkla mönster med bilateral symmetri. Särskild utbildning för en nybörjare när du arbetar på en sådan enhet behövs inte.

Arbetsytan är 130x250x200 cm. Den utgår från en interfasspänning på 380 volt. Den styrs med hjälp av Mach3-systemet, utrustad med en kyld spindelmekanism, drivs från en styrväxelriktare och utvecklar en hastighet på upp till 24 000 varv per minut. Smörjs för hand. Drivs av Artcam-mjukvaran, skär den MDF och trä, akryl och andra (inklusive komposit) rent icke-metalliska material.

Modell 2040 ATC CNC... Arbetar utifrån CNC med automatisk telefonväxel. Det finns ett inbyggt skärmagasin som gör det enkelt att välja den fräs du vill ha. Skär, spårar icke-metalliska material, skär spår i dem och stämplar ämnen, fräser dem. Verktygsbytet sker automatiskt. Karusellfräsmodell ATC CNC med en arbetsyta på 200x400x20 cm. Drivs av ett trefasnät.Spindeln förbrukar upp till 9 kW ström från elnätet och är utrustad med 11 kW japanska servon.

Byggd på basis av ett T-format vakuumarbetsbord, införs smörjning automatiskt i arbetsområdet och området för de roterande mekanismerna. En vakuumpump tar bort spån från arbetsområdet, vilket hjälper till att hålla arbetsområdet relativt rent. Vakuumpumpeffekt - 3 kW. Maskinen är lämplig för svarvning av aluminium.

Modell 1625 har ett arbetsområde på 2x5 m. Och fungerar också från ett trefasnät. Stationär enhet med egenskaper som liknar den tidigare versionen. Skillnaden ligger i närvaron av en oscillatorskärare som låter dig skära hud och materia. Fräsar låter dig arbeta med aluminium och alla icke-metalliska enkla och kompositmaterial. Skärnoggrannhet - 10 mikrometer. Det är möjligt att fortsätta gravera icke-metaller och aluminium från punkten för avbrott av operationen.

Andra modeller låter dig arbeta med stål, brons, duralumin, men deras kraft, dimensioner och utrustning visar sig vara minst flera gånger högre i kostnad än de tre modellerna som beskrivs ovan. De stöder 5-axlig (5-axlig kontroll) drift. De dyraste maskinerna är utrustade med en laserkanon som genererar upp till hundratals watt effekt vid en punkt som är mindre än 1 mm i diameter, vilket möjliggör skärning av stål med högsta precision.

Den vanliga uppsättningen av CNC-maskiner inkluderar en ram (bädd), växellådor och matningsenhet, topp och ändstock, stångmekanism och stöd. Alla delar och sammansättningar är fixerade på maskinramen, utan vilken denna enhet inte kan fungera. Växellådan (växellådan) ansvarar för att överföra vridmoment från spindeldrivningen. Vidare tas det överförda vridmomentet emot av bromsokets funktionsenhet.

Spindeln innehåller växellådan och själva spindeln, klämmor och roterande delar som vrider den svarvade komponenten. Med hjälp av ändstocken fixeras den svarvade delen från motsatt sida - vid bearbetningsögonblicken den centrala delen av arbetsstycket. Kärnan är en brotsch eller en borrfräs som ställer in uppriktningen.

Detta element är styvt förbundet med ändstocken. Sliden bestämmer hur hårt fräsen är fixerad och i vilka riktningar den rör sig. CNC-enhetens fullständighet kompletteras av ett vakuumbord, en vakuumpump som samlar upp spån och en kylanordning för skärande verktyg. För att kunna flytta bort från arbetsplatsen under en kortare tid använder arbetaren (maskinföraren) en bärbar konsol.

Välj en CNC-maskin för följande parametrar.

• Energiförbrukning. Inte varje produktionsverkstad har möjlighet att ansluta till en trefasmatningsspänning, för att inte tala om privata hus, till exempel i ett förorts bostadsområde. Hushållsledningar tål sannolikt inte mer än 3,5 kW: konventionella 16-amp automatiska maskiner installerade på mätaren, såväl som själva mätaren, kan inte fungera med en belastningsström på mer än 16 ampere. Välj maskiner med en effekt på högst 2-3 kW.
• Spindelmotorns varvtal måste vara minst 10 000 per minut. Annars kommer svarvningen av delarna att visa sig vara av inte riktigt hög kvalitet, i synnerhet kommer det att vara problematiskt att utföra fingravering och svarvning med de minsta konturerna.
• Arbeta med metaller... Även inte riktigt kraftfulla maskiner med hög verkningsgrad och varv från 20 000 rpm kan slipa minst stål 3 och brons. Metallbearbetning utökar avsevärt din relevans som mästare på ditt hantverk.
• Arbetsytan ska vara så stor som möjligt. Detta gör att du antingen kan slipa ett större antal delar i ett plan eller producera större ämnen.
• Enkelt att fixa och byta fräsar, borrfräsar - Utan denna egenskap hos en CNC-enhet kan din effektivitet, noggranna utförande av stora planer lida, i synnerhet på grund av en ordentligt lös fräs, riskerar du att få en betydande andel av kasserade delar.
• Utförande och kylsystem. Hur hög kvalitet och problemfria dessa två komponenter visar sig beror inte bara på livslängden för fräsar och borrfräsar, utan också på den totala livslängden för mekanikerna i CNC-maskinen.
• Vakuumsug och visir... Dessa två faktorer avgör hur ren din arbetsplats kommer att vara efter avslutat arbete.

Att arbeta med DeskProto, VCarve Pro, ConstruCAM-3D, ArtCAM, NX CAM, SprutCAM och Mach3-programvara skiljer sig endast i mjukvarugränssnittet och uppsättningen funktioner.

Användningen av CNC-maskiner är motiverad inom sten- och träbearbetningsindustrin, inom metallbearbetningsindustrin och även inom bilservicen, där till exempel reservdelar bearbetas till bilars förgasarmotorer. Men en CNC-maskin kommer att hjälpa till vid tillverkning av dekorativa figurer, smycken och även fräsar eller skär ämnen från vilket stål som helst med hjälp av en laser. CNC:n utför till exempel kapning av MDF-dörrar (dörrblad), svarvning av delar till lås och inbrottsbeslag av metall-plastfönster. Den här listan hotar att bli oändlig. Ett av de typiska exemplen är ristningen av bronsfigurer från porträtt av framstående personligheter tecknade i tredimensionellt format.

Inställning av maskinen för arbete utförs enligt följande schema.

• Hitta rätt fräs för din applikation. Kontrollera skärpan på dess skärkanter.
• Placera brännaren i dess avsedda chuck. Kontrollera om den sitter fast ordentligt.
• Starta maskinen utan ämnen.
• Programmera enheten. Gamla CNC-enheter programmeras med hjälp av hålkort, nyare - med samma AutoCAD (inmatning av parametrarna för den bearbetade delen).
• Häng upp maskinen och placera arbetsstycket på scenen, sätt på pumpen. Starta om maskinen.
• Efter att ha vänt delen, stoppa maskinen och ta bort det svarvade arbetsstycket. Placera nästa. Ändra vid behov de angivna parametrarna och starta maskinen.
• Om flersvarvning (kopiering) av delar ska göras, placera sedan erforderligt antal arbetsstycken i arbetsområdet, programmera CNC-enheten och starta spindeln. Delar vrids automatiskt.

Inte alla maskinmodeller lämpar sig för modernisering. I det första skedet är det bara möjligt att installera en mer högpresterande enbordsdator – och byta till exempel Windows till ett Linux-system.

Hur man väljer en CNC-maskin, se nästa video.