CNC-technologie kan u helpen onderdelen te produceren met nauwe toleranties en precisie. Het is een productieproces dat gebruikmaakt van voorgeprogrammeerde computersoftware en het bewerkingsproces automatiseert. Omdat het een dynamisch proces is dat de snijsnelheid en de materiaalverwijderingssnelheid kan aanpassen en complexe machines kan automatiseren, kan het verschillende materialen vormen.

In deze gids krijgt u inzicht in wat CNC-bewerking inhoudt, het CNC-proces, de verschillende soorten CNC-bewerking en industriële toepassingen.

Wat is CNC-bewerking (Computer Numerical Control)?

CNC-bewerking is een productieproces waarbij gebruik wordt gemaakt van Computer Numerical Control (CNC) om snijgereedschappen aan te sturen om materiaal van een werkstuk te verwijderen. Het verwijderen van materiaal van een werkstuk maakt CNC tot een subtractief bewerkingsproces.

CNC-bewerking snijdt een vorm uit bulkmateriaal en bereikt nauwkeurige toleranties tot wel +/- 0.002 inch. CNC is ontstaan in de jaren 1940 met numerieke besturingssystemen ontwikkeld door John T. Parson, en vandaag de dag is CNC aanzienlijk geëvolueerd van een magnetische ponsband die gecodeerde instructies kon lezen.

Moderne CNC-systemen maken gebruik van geavanceerde elektronica, feedbacksensoren en aanpasbare CNC-programmering, waardoor geavanceerde taken met minimale handmatige bediening geautomatiseerd kunnen worden. Het gehele CNC-proces wordt beheerd door een machinebesturingseenheid die een G-code gebruikt om gereedschapspaden, spindelsnelheden en andere bewerkingsgereedschappen te regelen. Dit garandeert herhaalbare productie en consistentie van metalen onderdelen.

CNC-machines werken in closed-loop- of open-loopsystemen. Closed-loopsystemen gebruiken sensoren en feedbacksystemen voor realtime afstelling, wat consistente onderdelen en identieke precisie oplevert bij productie in grote volumes. Het computerondersteunde productieproces heeft de maakindustrie veranderd en biedt hoge productiesnelheden en minimale zichtbare gereedschapssporen.

CNC-programmering en softwarehandleiding

CNC-programmering bestuurt het CNC-bewerkingsproces en produceert ook de technische tekeningen en zet het 3D-onderdeel om in machineleesbare instructies. G-codeCNC-programma's kunnen instructies overbrengen om gereedschapsbewegingen te besturen.

M-code bestuurt diverse functies, zoals spindelactivering en positionering van het snijgereedschap. Beide codes worden gegenereerd vanuit Computer-Aided Design (CAD)-modellen met behulp van Computer-Aided Manufacturing (CAM)-software.

Belangrijkste software voor CNC-bewerking

CAD-software: Hulpmiddelen zoals SolidWorks of Fusion 360 kunnen gedetailleerde 2D/3D-modellen produceren, waarbij de geometrie en toleranties van onderdelen worden gedefinieerd.

CAM-software: Mastercam of Siemens NX zet CAD-modellen om in G-code met geoptimaliseerde gereedschapspaden, snijsnelheden en voedingssnelheden. CAM-software stimuleert bovendien het CNC-proces voordat het onderdeel door de CNC-bewerking wordt gemaakt, wat fouten voorkomt en kosten verlaagt.

CAE-software: FEA-softwaretools kunnen de spanning en de fysieke prestaties van een onderdeel analyseren vóór de CNC-productie, om zo het ontwerp van het onderdeel te verbeteren.

Hoe werkt CNC-bewerking?

CNC-machines interpreteren de gestandaardiseerde G-code van 2D- of 3D-CAD-programma's om de repetitieve opdrachten en cycli van materiaalverwijdering uit te voeren zonder dat er tijdens het proces menselijke tussenkomst nodig is.

Het is ook mogelijk om instructies te laden of de voorgeprogrammeerde instructies in de machine zelf te bewerken. Een CNC-machinist kan eenvoudig opdrachten toevoegen via handmatige bediening van de CNC-machine.

Een CNC-machinist geeft de voorkeur aan een closed-loop systeem, dat fouten in coördinaten kan vaststellen en corrigeren. Closed-loop CNC-routers hebben meestal een sensorprobe die een bekende coördinaat op het bed raakt om opnieuw te kalibreren na een gereedschapswissel.

CNC-bewerkte onderdelen produceren: stappen

Met behulp van voorgeprogrammeerde computersoftware kan het CNC-bewerkingsproces binnen enkele minuten een staaf, uitgangsmateriaal of werkstuk omzetten in een afgewerkt onderdeel, aan de hand van de volgende stappen.

Ontwerpcreatie: Met computerondersteunde ontwerpsoftware kunt u 2D- of 3D-modellen maken in CNC-leesbare en bewerkbare formaten zoals STEP of IGES.
Toolpath-programmering: CAM-software kan de G-code genereren op basis van uw onderdeelontwerp, waarbij gereedschapspaden en snijprocesparameters worden gedefinieerd.
Machine instellen:CNC-operators moeten het werkstuk in de werkbank vastzetten of een opspanning voor aangepaste onderdelen maken en het snijgereedschap in de machine laden.
Programma laden: Het CNC-programma wordt in de CNC-machine en de MCU geladen
Bewerking: De CNC-machine snijdt het werkstuk automatisch zodra het programma in de CNC-machine is geladen. Het snijproces kan frezen, draaien en andere methoden omvatten.
Inspectie: Precisiegereedschappen zoals CMM's kunnen de uiteindelijke afmetingen van de geproduceerde onderdelen controleren. Bovendien kan een intern feedbacksysteem ervoor zorgen dat de taster de afmetingen aan het einde van elke bewerkingscyclus controleert.
Afwerking: Nadat de CNC-onderdelen van het werkbed zijn verwijderd, kunnen ze met behulp van CNC-slijpmachines verder worden bewerkt tot extreem kleine toleranties. Oppervlakteafwerkingen zoals galvaniseren en poedercoaten kunnen de esthetiek nog verder verbeteren.

Soorten CNC-machines

CNC-apparatuur bestaat uit een aantal CNC-machines, elk afgestemd op een specifieke taak in het productieproces. Er zijn veel soorten CNC-machines, waarvan hieronder de belangrijkste worden beschreven.

CNC-freesmachines

CNC-freesmachines zijn machines met snijgereedschappen die verticaal boven het werkstuk zijn gemonteerd. Ze gebruiken multipunts snijgereedschappen om werkstukken vorm te geven. De meeste CNC-freesmachines zijn 3-assige CNC-machines, maar moderne complexe machines maken gebruik van 5-assige snijbewerkingen.

3-assige CNC-freesmachines bewegen langs de X-as (horizontaal), Y-as (verticaal) en Z-as (diepte). Dit maakt CNC-freesgereedschappen geschikt voor sleuven, gaten en vlakke oppervlakken. Geavanceerde 4- en 5-assige CNC-freesmachines hebben rotatieassen (A en B), waardoor complexe onderdelen, zoals turbinebladen, bewerkt kunnen worden.

CNC-freesmachines gebruiken gereedschappen zoals frezen, vlakfrezen en boren voor bewerkingen zoals hoekfrezen. CNC-frezen is zeer efficiënt voor hogesnelheidsfrezen, omdat het gereedschap eerst ruwe sneden maakt om snel materiaal te verwijderen en een kleinere snedediepte gebruikt om nauwe toleranties voor metalen onderdelen te bereiken.

Met een 5-assige CNC-freesmachine kunt u complexe waaiers met samengestelde krommingen bewerken, waardoor problemen met gereedschapstoegang tot een minimum worden beperkt en de cyclustijden worden verkort, terwijl u toch nauwkeurige toleranties van +/- 0.002″ kunt produceren.

CNC draaibanken

CNC-draaibanken worden ook wel draaibanken of draaicentra genoemd en werken door het werkstuk met hoge snelheid te roteren en een vast snijgereedschap met één punt in het werkstuk te brengen. Dit verwijdert materiaal en produceert cilindrische en symmetrische onderdelen.

CNC-draaibanken werken doorgaans op slechts twee assen (X voor radiale beweging en Z voor longitudinale beweging). Geavanceerde CNC-draaibanken kunnen meer assen hebben voor boormogelijkheden. CNC-draaibanken zijn ideaal voor de productie van cilindrische componenten zoals assen, bussen en krukassen voor auto's, waarbij onderdelen gebruik kunnen maken van rotatiesymmetrie.

In tegenstelling tot handmatige draaibanken produceren CNC-draaibanken consistente resultaten bij de productie van grote volumes, met een nauwkeurigheid van +/- 0.005 mm.

CNC plasmasnijders

CNC-plasmasnijders gebruiken een plasmatoorts die een elektrische boog genereert. Deze creëert een snelle straal geïoniseerd gas die het gesmolten metaal smelt en verwijdert van geleidende materialen. CNC-plasmasnijders zijn ideaal voor materialen zoals roestvrij staal, aluminium en messing.

CNC-plasmasnijders werken over het algemeen op twee assen (X en Y) en zijn ideaal voor het snijden van plaatwerk of metalen platen. Deze snijmachines bieden hoge snijsnelheden voor staalplaten van 2 tot 2 mm dik, maar produceren ruwe randen in vergelijking met CNC-lasersnijders, wat extra nabewerkingen en kosten met zich meebrengt.

Plasmasnijders kunnen alleen geleidende materialen snijden, zoals geleidend plaatstaal. Hun toepassing is daarom beperkt tot industriële raamwerken en toepassingen met plaatstaal.

CNC Router

CNC-freesmachines zijn gespecialiseerd in het frezen van zachtere materialen zoals hout, composietonderdelen, kunststoffen of schuim. CNC-freesmachines worden veel gebruikt in de meubelindustrie, de bewegwijzering en rapid prototyping. CNC-freesmachines lijken op CNC-freesmachines en werken op 3 assen, met enkele zeldzame CNC-freesmachines die op 4 en 5 assen werken.

CNC-freesmachines maken gebruik van snelle spindels en bewerkingsgereedschappen zoals freesbits en worden vaak gebruikt om ingewikkelde ontwerpen in hout te snijden en vorm te geven.

Elektrische ontladingsmachines (EDM's)

Er zijn twee soorten elektrische vonkmachines: draadvonken en zinkvonken. Elektrische vonkmachines gebruiken elektrische vonken om harde metalen materialen te eroderen en zo sneden en ontwerpen met extreem hoge precisie te creëren.

Draadvonken gebruikt een dunne draad als elektrode om complexe vormen te snijden in taaie materialen zoals gereedschapsstaal en titanium. Draadvonken wordt vaak gebruikt in de matrijzenbouw vanwege de hoge precisie die het biedt, en in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Draadvonken is langzamer dan CNC-machines, maar biedt een veel hogere precisie en tolerantie (tot 0.005 mm).

Bij zinkvonken wordt gebruikgemaakt van een gereedschap dat het materiaal van het oppervlak erodeert. In tegenstelling tot draadvonken, waarbij een draad een vorm snijdt, wordt bij zinkvonken gebruikgemaakt van een matrijs die vooraf in de gewenste vorm is gesneden. De elektrode wordt vervolgens eenvoudig in het materiaal neergelaten, waar deze langzaam het geleidende materiaal erodeert om de uiteindelijke vorm te verkrijgen.

Handmatige versus CNC-machine

Handmatige bewerking is afhankelijk van hooggekwalificeerde CNC-machinisten die handmatige bediening via hendels en handwielen gebruiken om sneden te maken en de voeding te regelen. Bij handmatige machines is er een kleiner toerentalbereik dat de machinist zelf kan bepalen.

Document

	Handmatige draaibanken/freesmachines	CNC Machining
precisie	Toleranties tot ±0.01 inch (±0.254 mm)	Nauwe toleranties van slechts ±0.002 inch
Snelheid	Langzamer door handmatige aanpassingen	Snelle, geautomatiseerde gereedschapswisselingen
Gedeeltelijke complexiteit	Beperkt tot eenvoudigere vormen	Kan complexe machines en 3D-geometrieën aan
Herhaalbaarheid	Inconsistent vanwege menselijke variabiliteit	Zeer herhaalbaar voor massaproductie
Setup	Snel voor eenvoudige taken	Langer door CNC-programmering en -instelling

Handmatige draaibanken en freesbanken zijn handig voor eenmalige/enkele onderdelen, maar CNC-bewerking biedt superieure precisie, herhaalbaarheid en efficiëntie voor geavanceerde klussen.

Welke materialen kunnen met CNC worden bewerkt?

CNC-diensten bieden bewerkingen van diverse materialen aan, afhankelijk van het project, de mechanische eigenschappen en bewerkbaarheid. Veelvoorkomende materialen die gemakkelijk te bewerken zijn, zijn onder andere:

Metalen materialen

Aluminium 6061, 7075 en andere legeringen: Aluminium is lichtgewicht, corrosiebestendig en ideaal voor onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart en CNC-gefreesde auto-onderdelen. Het is beter bewerkbaar dan staal en heeft sterkere legeringen.
Staal (roestvrij staal en gelegeerd staal): Duurzaam en chemisch bestendig. Het is een van de meest gebruikte materialen voor de productie van spuitgietmatrijzen, onderdelen, prototypes en bewerkingsgereedschappen.
titanium: Het is zeer sterk, corrosiebestendig en licht van gewicht, maar het is moeilijker te bewerken dan de meeste andere materialen.
Messing: Messing kan eenvoudig worden bewerkt en wordt gebruikt vanwege eigenschappen als corrosiebestendigheid en elektrische geleidbaarheid.

Kunststoffen

ABS: ABS is een kosteneffectieve kunststof die sterk en uv-bestendig is. Het is gemakkelijk te bewerken en kan dienen als vervanging voor sterke onderdelen die elektrische isolatie vereisen, rapid prototyping en auto-onderdelen.
Derlin: Derlin wordt gebruikt voor de productie van tandwielen en lagers vanwege de lagere wrijving
KIJKJE: PEEK is een kunststof met een hoge chemische bestendigheid voor medische en lucht- en ruimtevaarttoepassingen. Het is zeer goed bewerkbaar en er kunnen zachtere gereedschappen worden gebruikt.
nylon: Nylononderdelen zijn slijtvast, duurzaam en ideaal voor gebruik als isolator in niet-geleidende omgevingen.

Het soort materiaal dat u nodig hebt, heeft invloed op het type CNC-metaalsnijgereedschap en ook op het snijproces.

CNC-toepassingen per industrie

LUCHT- EN RUIMTEVAART

CNC-technologie produceert lichtgewicht aluminium en titanium onderdelen voor de lucht- en ruimtevaartindustrie. Componenten zoals turbinebladen en structurele beugels kunnen worden geproduceerd met behulp van meerassige bewerking. CNC-freesmachines kunnen nauwe toleranties bereiken en materialen zoals titanium en inconel garanderen betrouwbaarheid onder extreme omstandigheden.

Automobielsector

CNC-bewerkingscentra maken motorblokken, transmissies en alle soorten tandwiel- en chassiscomponenten. CNC-draaibanken worden vaak gebruikt om assen en symmetrische onderdelen zoals op maat gemaakte moeren, bouten en componenten consistent te produceren.

Medisch en tandheelkundig

Met CNC-productie kunnen ook biocompatibele implantaten en chirurgische instrumenten uit PEEK en titanium worden gesneden. Door de snijparameters aan te passen, kunt u kiezen uit verschillende materialen.

Elektronica

Voor PCB-behuizingen, koellichamen en andere elektronica kunnen CNC-freesmachines ingewikkelde ontwerpen en aangepaste onderdelen maken, waardoor de prestaties in compacte apparaten worden geoptimaliseerd.

Marine

Maritieme toepassingen vereisen bewerking van corrosiebestendige materialen, zoals roestvrij staal 316 en aluminium. CNC-draaibanken kunnen hoogwaardige schroefassen produceren van corrosiebestendige legeringen en CNC-lasersnijders kunnen plaatwerk vormen voor constructiedelen.

CNC-bewerkingskosten

Document

	Beschrijving	Actieradius
Materiaal	Betere legeringen verhogen de materiaalkosten	Aluminium: $2 -5/kg Titanium: vanaf $20/kg
Machinetype	5-assige bewerking heeft de hoogste kosten, en EDM's zijn duurder vanwege hun precisie en instelkosten	5-assig: $50-150/uur 3-assig: $30 - 90 / uur
Gedeeltelijke complexiteit	Complexe onderdelen vereisen meer CNC-programmering en bewerkingstijd.	Eenvoudig: $10–$50/deel; Complex: $100–$500/deel
Nabewerking	Afwerkingen zoals poedercoaten brengen kosten met zich mee.	$5–$50 per onderdeel
Volume	Grote volumes verlagen de kosten per eenheid.	1 deel: $100–$500; 1,000 onderdelen: $10–$50/onderdeel

Kostenbesparende strategieën

Materiaal: Voor de meeste toepassingen kunnen aluminium onderdelen worden gebruikt, tenzij een hoge structurele sterkte vereist is.
Optimaliseer ontwerp: Eenvoudige geometrieën zijn gemakkelijker te bewerken. Het toevoegen van onnodige ontwerpcomplexiteiten kan de toegang tot gereedschap beperken en de bewerkingskosten verhogen.
Serieproductie: Verhoog uw productievolume om CNC-kosten te verlagen

Voordelen en beperkingen

CNC-bewerking biedt ongeëvenaarde precisie en snelle productie van onderdelen. Het is ook eenvoudig om de productie te schalen bij CNC-bewerking, omdat het proces simpelweg een bepaald aantal keren herhaald hoeft te worden.

Voordelen van CNC-bewerking

precisie

CNC-bewerking stelt klanten in staat om kwaliteitsgecontroleerde onderdelen te krijgen en fabrikanten hebben de vrijheid om verschillende methoden te gebruiken om nauwe toleranties te maken. De automatisering elimineert alle menselijke fouten.

Rendabele

CNC-machines zijn nu beschikbaar in veel bedframe-afmetingen. Het kopen van een CNC-machine heeft een hoge initiële kostprijs, maar biedt een hoge volumeproductie, precisie en na verloop van tijd neemt de kosteneffectiviteit toe.

diverse materialen

Je hebt geen verschillende CNC-machines nodig om metalen en kunststoffen te snijden. Je kunt gewoon het snijgereedschap wisselen en met verschillende materialen werken.

Beperkingen van CNC-bewerking

Grote initiële investering

CNC-machines hebben hoge instelkosten. Naarmate het aantal assen toeneemt, stijgen de kosten van de CNC-machine aanzienlijk. Bovendien moeten fabrikanten CNC-machinisten inhuren om de CNC-machines te kalibreren en onderhouden.

De meeste CNC-machines worden geleverd met een basisset gereedschap, maar voor gespecialiseerd snijden moet u investeren in meer gereedschap.

Gedeeltelijke complexiteit

Hoewel CNC-machines veel vormen kunnen produceren, zijn er enkele vormen die moeilijk te bereiken zijn met CNC. Componenten met interne kenmerken zijn niet ideaal voor CNC-machines en meestal wordt ontladingsbewerking gebruikt voor dergelijke onderdelen.

Size Range

U CNC-machineonderdelen in een behuizing, omdat de koelvloeistof gerecycled kan worden en de spanen niet overal uitvliegen. Maar deze behuizing beperkt ook de grootte van uw onderdeel. Voor grote onderdelen, met name grote interne en externe tandwielen, worden giet- en smeedprocessen gebruikt.

Grote onderdelen moeten opnieuw worden georiënteerd, opnieuw worden ingesteld en in secties worden bewerkt, wat tijd en kosten aan het onderdeel toevoegt.

Slijtage van gereedschap

De grootste kostenpost van een CNC-machine is de slijtage van het gereedschap. Hoewel dit afhankelijk is van het materiaal, de invoersnelheid, de snijdiepte en de snelheid, slijten bijna alle gereedschappen uiteindelijk en moeten ze worden vervangen.

Een amateur-CNC-operator kan ervoor zorgen dat gereedschap snel verbrandt, terwijl ervaren operators de productiekosten opdrijven.

Conclusie

CNC-technologie is van groot belang voor de maakindustrie en voor gebruikers die op zoek zijn naar maatwerkoplossingen voor bewerkingen. Met computer numerieke besturing kunt u eenvoudig uw onderdeel ontwerpen en de bijbehorende G-codebestanden produceren, die vervolgens eenvoudig kunnen worden bewerkt met het gewenste type CNC.

Een laatste tip: het is niet per se nodig om met 5 assen te bewerken. U kunt uw ontwerp optimaliseren voor bewerking met een 3-assige CNC-freesmachine. Dit bespaart tijd en biedt een kosteneffectieve digitale productie.

FAQ

V: Waar staat CNC voor?

A: CNC staat voor Computer Numerical Control. CNC is een technologie die gebruikmaakt van voorgeprogrammeerde instructies om bewerkingsgereedschappen te automatiseren en nauwkeurige onderdelen te produceren.

V: Wat zijn de taken van een CNC-machinist?

A: Een CNC-machinist programmeert, stelt in en bedient CNC-machines, zorgt voor nauwkeurig gereedschapssnijden en laadt de onderdelen correct. Hij controleert ook technische tekeningen en voert metingen uit voor kwaliteitscontrole.

V: Definitie van CNC-machinist

A: Een CNC-machinist is een vakman die machines met computergestuurde numerieke besturing programmeert en bedient.

V: Wat zijn de prijzen voor CNC-bewerking?

A: De prijs van een CNC-machine hangt af van het type machine en de complexiteit van het bewerkingsproces. Het hangt ook af van de materiaalkosten en het volume. De typische kosten van een CNC-machine variëren van $ 10 tot $ 50 per onderdeel voor eenvoudige onderdelen.

V: Hoeveel verdienen CNC-machinisten?

A: CNC-machinisten kunnen in de VS tot $ 63000 per jaar verdienen. Het mediane salaris voor CNC-machinisten is $ 50,600.

Wat is CNC-bewerking: de eenvoudigste handleiding voor productie