CNC-maskinering er en produksjonsprosess der forhåndsprogrammert dataprogramvare dikterer bevegelsen til fabrikkverktøy og maskiner. Prosessen kan brukes til å kontrollere en rekke komplekse maskiner, fra kverner og dreiebenker til fresemaskiner og rutere. Med CNC-maskinering kan tredimensjonale skjæreoppgaver utføres med ett enkelt sett med instruksjoner.
CNC-prosessen er en forkortelse for «computer numeric control» (numerisk datamaskinstyring), og står i kontrast til – og overgår dermed – begrensningene ved manuell styring, der det trengs levende operatører for å gi og veilede kommandoene til maskineringsverktøy via spaker, knapper og hjul. For tilskueren kan et CNC-system ligne et vanlig sett med datakomponenter, men programvarene og konsollene som brukes i CNC-maskinering skiller det fra alle andre former for beregning.
Hvordan fungerer CNC-maskinering?
Når et CNC-system aktiveres, programmeres de ønskede kuttene inn i programvaren og dikteres til tilsvarende verktøy og maskiner, som utfører dimensjonsoppgavene som spesifisert, omtrent som en robot.
I CNC-programmering vil kodegeneratoren i det numeriske systemet ofte anta at mekanismene er feilfrie, til tross for muligheten for feil, som er større når en CNC-maskin er bedt om å skjære i mer enn én retning samtidig. Plasseringen av et verktøy i et numerisk kontrollsystem er skissert av en serie innganger kjent som delprogrammet.
Med en numerisk kontrollert maskin legges programmene inn via hullkort. Programmene for CNC-maskiner mates derimot til datamaskiner gjennom små tastaturer. CNC-programmering lagres i datamaskinens minne. Selve koden skrives og redigeres av programmerere. Derfor tilbyr CNC-systemer langt mer omfattende beregningskapasitet. Best av alt, CNC-systemer er på ingen måte statiske, siden nyere ledetekster kan legges til eksisterende programmer gjennom revidert kode.
CNC-MASKINPROGRAMMERING
I CNC betjenes maskiner via numerisk kontroll, der et program er utpekt til å styre et objekt. Språket bak CNC-maskinering kalles vekselvis G-kode, og det er skrevet for å kontrollere de ulike virkemåtene til en tilsvarende maskin, for eksempel hastighet, matehastighet og koordinasjon.
I bunn og grunn gjør CNC-maskinering det mulig å forhåndsprogrammere hastigheten og posisjonen til maskinverktøyfunksjoner og kjøre dem via programvare i repeterende, forutsigbare sykluser, alt med liten involvering fra menneskelige operatører. På grunn av disse egenskapene har prosessen blitt tatt i bruk i alle hjørner av produksjonssektoren og er spesielt viktig innen metall- og plastproduksjon.
For det første lages en 2D- eller 3D CAD-tegning, som deretter oversettes til datakode som CNC-systemet skal kjøre. Etter at programmet er lagt inn, prøver operatøren det for å sikre at det ikke er noen feil i kodingen.
Åpne/lukkede maskineringssystemer
Posisjonskontroll bestemmes gjennom et åpent eller lukket system. Med førstnevnte går signaleringen i én retning mellom kontrolleren og motoren. Med et lukket system er kontrolleren i stand til å motta tilbakemeldinger, noe som gjør feilretting mulig. Dermed kan et lukket system korrigere uregelmessigheter i hastighet og posisjon.
I CNC-maskinering styres bevegelsen vanligvis over X- og Y-aksene. Verktøyet posisjoneres og styres igjen via stepper- eller servomotorer, som gjenskaper nøyaktige bevegelser som bestemt av G-koden. Hvis kraften og hastigheten er minimal, kan prosessen kjøres via åpen sløyfekontroll. For alt annet er lukket sløyfekontroll nødvendig for å sikre hastigheten, konsistensen og nøyaktigheten som kreves for industrielle applikasjoner, for eksempel metallarbeid.
CNC-maskinering er helautomatisert
I dagens CNC-protokoller er produksjonen av deler via forhåndsprogrammert programvare stort sett automatisert. Dimensjonene for en gitt del settes på plass med programvare for dataassistert design (CAD) og konverteres deretter til et faktisk ferdig produkt med programvare for dataassistert produksjon (CAM).
Ethvert arbeidsstykke kan kreve en rekke maskinverktøy, som bor og fresemaskiner. For å imøtekomme disse behovene kombinerer mange av dagens maskiner flere forskjellige funksjoner i én celle. Alternativt kan en installasjon bestå av flere maskiner og et sett med robothender som overfører deler fra ett program til et annet, men med alt kontrollert av det samme programmet. Uansett oppsett, tillater CNC-prosessen konsistens i deleproduksjon som ville være vanskelig, om ikke umulig, å gjenskape manuelt.
DE FORSKJELLIGE TYPENE AV CNC-MASKINER
De tidligste numeriske kontrollmaskinene dateres tilbake til 1940-tallet, da motorer først ble brukt til å kontrollere bevegelsen til eksisterende verktøy. Etter hvert som teknologien avanserte, ble mekanismene forbedret med analoge datamaskiner, og til slutt med digitale datamaskiner, noe som førte til fremveksten av CNC-maskinering.
De aller fleste av dagens CNC-arsenaler er fullstendig elektroniske. Noen av de vanligste CNC-drevne prosessene inkluderer ultralydsveising, hullstansing og laserskjæring. De mest brukte maskinene i CNC-systemer inkluderer følgende:
CNC-freser
CNC-freser kan kjøre på programmer som består av tall- og bokstavbaserte ledetekster, som styrer deler over ulike avstander. Programmeringen som brukes for en fresemaskin kan være basert på enten G-kode eller et unikt språk utviklet av et produksjonsteam. Grunnleggende freser består av et treakset system (X, Y og Z), selv om de fleste nyere freser kan romme tre ekstra akser.
Dreiebenker
I dreiebenker kuttes delene i sirkulær retning med indekserbare verktøy. Med CNC-teknologi utføres kuttene som brukes av dreiebenker med presisjon og høy hastighet. CNC-dreiebenker brukes til å produsere komplekse design som ikke ville være mulige på manuelt drevne versjoner av maskinen. Totalt sett er kontrollfunksjonene til CNC-drevne freser og dreiebenker like. Som med førstnevnte kan dreiebenker styres med G-kode eller unik proprietær kode. De fleste CNC-dreiebenker består imidlertid av to akser – X og Z.
Plasmaskuttere
I en plasmaskjærer kuttes materiale med en plasmabrenner. Prosessen brukes først og fremst på metallmaterialer, men kan også brukes på andre overflater. For å produsere hastigheten og varmen som er nødvendig for å skjære metall, genereres plasma gjennom en kombinasjon av trykkluftgass og elektriske lysbuer.
Elektriske utladningsmaskiner
Elektrisk utladningsmaskinering (EDM) – vekselvis referert til som senking og gnistmaskinering – er en prosess som støper arbeidsstykker til bestemte former med elektriske gnister. Med EDM skjer strømutladninger mellom to elektroder, og dette fjerner seksjoner av et gitt arbeidsstykke.
Når avstanden mellom elektrodene blir mindre, blir det elektriske feltet mer intenst og dermed sterkere enn dielektrikumet. Dette gjør det mulig for en strøm å passere mellom de to elektrodene. Følgelig fjerner deler av et arbeidsstykke av hver elektrode. Undertyper av EDM inkluderer:
● Trådgnist, der gnisterosjon brukes til å fjerne deler fra et elektronisk ledende materiale.
● Sinker EDM, der en elektrode og et arbeidsstykke dynkes i dielektrisk væske for å forme stykket.
I en prosess kjent som spyling, blir rusk fra hvert ferdige arbeidsstykke ført bort av et flytende dielektrikum, som dukker opp når strømmen mellom de to elektrodene har stoppet, og som er ment å eliminere ytterligere elektriske ladninger.
Vannstrålekuttere
I CNC-maskinering er vannstråler verktøy som kutter harde materialer, som granitt og metall, med høytrykkspåføring av vann. I noen tilfeller blandes vannet med sand eller et annet sterkt slipemiddel. Fabrikkmaskindeler formes ofte gjennom denne prosessen.
Vannstråler brukes som et kjøligere alternativ for materialer som ikke tåler de varmeintensive prosessene til andre CNC-maskiner. Derfor brukes vannstråler i en rekke sektorer, som for eksempel luftfarts- og gruveindustrien, hvor prosessen er kraftig for blant annet utskjæring og skjæring. Vannstrålekuttere brukes også til applikasjoner som krever svært kompliserte kutt i materiale, ettersom mangelen på varme forhindrer enhver endring i materialets iboende egenskaper som kan oppstå ved metall-mot-metall-skjæring.
DE FORSKJELLIGE TYPENE AV CNC-MASKINER
Som en rekke videodemonstrasjoner av CNC-maskiner har vist, brukes systemet til å lage svært detaljerte kutt ut metalldeler til industrielle maskinvareprodukter. I tillegg til de nevnte maskinene, inkluderer ytterligere verktøy og komponenter som brukes i CNC-systemer:
● Broderimaskiner
● Trefreser
● Tårnstansere
● Trådbøyemaskiner
● Skumkuttere
● Laserskjærere
● Sylindriske kverner
● 3D-skrivere
● Glasskjærere
Når kompliserte kutt må gjøres på ulike nivåer og i ulike vinkler på et arbeidsstykke, kan alt dette utføres i løpet av minutter på en CNC-maskin. Så lenge maskinen er programmert med riktig kode, vil maskinfunksjonene utføre trinnene som diktert av programvaren. Forutsatt at alt er kodet i henhold til designet, bør et produkt med detaljer og teknologisk verdi dukke opp når prosessen er ferdig.
Publisert: 31. mars 2021
