Ten skrót nadal pozostaje dla Ciebie tajemniczy? W tej publikacji objaśnimy Ci nie tylko jego dosłowne znaczenie, ale przede wszystkim – z czego się składa taki system oraz jak wykorzystuje się go w praktyce. W jaki sposób ta technologia wpływa na funkcjonowanie współczesnego przemysłu? Poznaj zasady działania, maszyny, a nawet materiały wykorzystywane w obróbce CNC.
Czym jest technologia CNC?
CNC to skrót pochodzący od słów “Computer Numerical Control”, czyli tłumacząc na język polski, jest to po prostu komputerowe sterowanie numeryczne. Jej historia sięga aż do lat pięćdziesiątych, gdzie stanowiła odpowiedź na rosnące potrzeby przemysłu lotniczego, który – przypomnijmy – wymagał bardzo, ale to bardzo wysokiego poziomu precyzji oraz powtarzalności produkcji.
CNC odpowiedziała (i nadal odpowiada) na te wymagania. W praktyce odpowiada bowiem za pracę obrabiarek. Dokładnie tak, aby każdy produkowany element był zgodny z instrukcją (projektem). W ten sposób w wielu gałęziach przemysłu i nie tylko – CNC zastąpiło konieczność ręcznego operowania narzędziami. Nie tylko przyspieszając produkcję, ale również – minimalizując błędy (zwłaszcza ludzkie) i konieczność wprowadzania poprawek. Otworzyła przed firmami również nowe możliwości. Firmy zyskały bowiem możliwość wytwarzania skomplikowanych elementów, które wcześniej były bardzo trudne lub niewykonalne, a ich produkcja – nierentowna. Obecnie sterowanie numeryczne stanowi fundament nowoczesnej produkcji w wielu branżach. Korzystają z niej takie obszary – jak, chociażby motoryzacja, medycyna, elektronika oraz szeroko pojęty przemysł.
Rodzaje maszyn CNC
W tym miejscu musimy jasno zaznaczyć, że nowoczesny przemysł sięga i aktywnie korzysta co najmniej z kilku podstawowych typów tzw. obrabiarek. Każda z nich posiada swoje unikalne zastosowanie – i tak wyróżniamy:
- Tokarki CNC – dedykowane do obróbki elementów obrotowych (wałki, tuleje, śruby).
- Frezarki CNC – uniwersalne maszyny do obróbki drewna, metalu oraz tworzyw sztucznych.
- Plotery CNC – przeznaczone do wykonywania czynności związanych z grawerowaniem, nacinaniem czy wierceniem.
Jak łatwo się domyślić – każdy z wyżej wymienionych typów urządzeń do CNC znajduje zastosowanie w różnych obszarach. Oczywiście, część z nich z powodzeniem wykorzystujemy również w warszawskim zakładzie Maximus CNC.
Z czego składa się taki system? Główne komponenty to:
Jak sama nazwa wskazuje “system” CNC to tak naprawdę zbiór różnych rozwiązań. Należą do nich takie komponenty, jak:
- komputer sterujący (interpretuje program i generuje sygnały sterujące dla pozostałych elementów),
- interfejsy komunikacyjne (umożliwiają przesyłanie programów z zewnętrznych urządzeń oraz monitorowanie pracy maszyny w czasie rzeczywistym),
- panel operatorski (pozwala wprowadzać parametry, uruchamiać programy oraz kontrolować cały proces obróbki),
- silniki (przekształcają sygnały elektryczne w ruchy poszczególnych osi),
- czujniki (monitorują położenie narzędzia i przekazują te dane “wyżej” – do komputera sterującego),
- mechanizmy (śruby toczne, prowadnice liniowe, przekładnie, które zapewniają płynne przemieszczanie),
- narzędzia do obróbki (frezy, noże tokarskie itp.) – odpowiadające za faktyczną realizację procesu usuwania materiału).
Jakie materiały można obrabiać na urządzeniach CNC?
Obrabiarki, w zależności od potrzeb oraz specyfiki danej firmy, mogą z powodzeniem radzić sobie z różnymi rodzajami surowców. Do kluczowych zaliczamy:
- Metale (najpopularniejsze), w tym: stal, aluminium, mosiądz, miedź, tytan. Z uwagi na swoją specyfikę – wymagają dodatkowego chłodzenia.
- Drewno i materiały drewnopochodne. Mogą być obrabiane przy dużych prędkościach.
- Tworzywa sztuczne, w tym: ABS, PMMA, poliwęglan. Z uwagi na ryzyko topnienia – muszą być obrabiane przy zachowaniu niższych prędkości skrawania.
- Kompozyty (włókno węglowe, bakelit). Te wymagają zastosowania specjalnych narzędzi diamentowych.
Do bardziej wymagających, a co za tym idzie – mniej popularnych, zaliczamy również różnego typu materiały ceramiczne oraz szkło. Ich obróbka jest zdecydowanie trudniejsza, bowiem ze względu na twardość i kruchość – musi się odbywać przy użyciu narzędzi diamentowych. Ponadto, wymaga zastosowania chłodzenia wodą.
CNC w produkcji – zalety, wady i ograniczenia
Sterowanie numeryczne może przynosić bardzo wymierne korzyści – wyrażane zarówno masową produkcją, szybkością, jak i niższymi kosztami. Do głównych “plusów” tej technologii z powodzeniem możemy zaliczyć:
- Precyzję i powtarzalność – odpowiednio zaprojektowany system jest w stanie tworzyć setki, a nawet dziesiątki tysięcy wręcz identycznych elementów (dokładność wykonania oscyluje w granicach od 0,01 mm do nawet 0,001 mm).
- Czas realizacji ulega drastycznemu skróceniu (szczególnie, jeśli porównamy go z “ręczną” obróbką). Dodatkowo, maszyny CNC mogą pracować praktycznie nieprzerwanie – 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu. Jedynie z przerwami na ewentualne kontrole czy “przezbrojenie”.
- Imponujące możliwości – takie urządzenia są w stanie obrabiać nawet najbardziej złożone kształty przestrzenne.
- Oszczędności na materiale – dzięki opcji precyzyjnego planowania, ilość odpadów jest naprawdę minimalna (co ogranicza wydatki).
Żeby jednak nie było aż tak “kolorowo” – technologia ma również kilka słabszych stron, które – jako specjaliści w tej dziedzinie – także musimy wymienić i opisać. Są nimi, chociażby:
- Wysokie (i to bardzo) koszty – tzw. bariera wejścia jest duża. Jeśli chcesz zainwestować w profesjonalną obrabiarkę – przygotuj się na potężne wydatki. Jeśli nie – zleć to zadanie naszej firmie!
- Potrzeba wykwalifikowanej kadry – bez wiedzy i umiejętności operatorów oraz programistów, nawet najlepszy sprzęt pozostanie tylko bezużyteczną “zabawką”.
- Wymóg skali – z uwagi na stosunkowo długi czas przygotowania prawdziwe korzyści widać dopiero przy produkcji dużych serii. Dla małych serii (np. kilka – kilkanaście sztuk) – nadal bardziej opłacalna może okazać się obróbka ręczna.
- Utrzymanie (konserwacja i kalibracja) – tego typu maszyny są nie tylko kosztowne w zakupie, ale również wymagają sporo inwestycji związanych z ich serwisem. Tutaj musimy również wspomnieć o kosztach licencji oraz szkoleń dla personelu.
CNC a tradycyjna obróbka manualna – czym się różnią?
Fundamentalną różnicą jest oczywiście… dokładność. Można powiedzieć, że urządzenia ręczne (z tolerancją rzędu 0,1 mm – 0,5 mm) grają w zupełnie innej lidze, niż CNC (z tolerancją na poziomie 0,01 mm – 0,001 mm). Poza tym, są to również aspekty, o których już wspominaliśmy w tym artykule, czyli: szybkość, powtarzalność, złożoności i skalowalność produkcji (wszystkie na korzyść CNC).
Paradoksalnie ręczna obróbka wygrywa w kwestii elastyczności – szczególnie, jeśli mówimy o prototypach oraz mniejszych projektach. W trakcie, gdy urządzenia manualne wymaga ciągłej obecności operatora, CNC (po skonfigurowaniu i uruchomieniu) jest w stanie pracować samodzielnie (z zachowaniem odpowiedniego nadzoru).
Potrzebujesz precyzyjnych elementów wykonanych w technologii CNC?
Ok, wygląda na to, że po lekturze tego artykułu (a mamy nadzieję, że udało Ci się przeczytać go w całości) już wiesz, czym jest, jak działa oraz jakie możliwości daje technologia CNC. Jeżeli teraz chcesz je wykorzystać w praktyce (np. na potrzeby swojej firmy) – zapraszamy do kontaktu. W Maximus CNC dysponujemy nowoczesnym parkiem maszynowym oraz doświadczoną kadrą. Dzięki temu od lat z powodzeniem realizujemy wymagające projekty z zakresu frezowania, toczenia i obróbki.
