EUCNC-bewerkingsdiensten: definitie, proces en uitrusting
CNC-bewerking is een vorm van precisiebewerking waarbij ingewikkelde metalen, plastic en harsonderdelen tot producten worden gevormd. CNC-machines spelen een cruciale rol in dit proces doordat ze nauwkeurige controle mogelijk maken via voorgeprogrammeerde software, waardoor ze essentieel zijn voor de productie van een breed scala aan complexe en gedetailleerde producten in verschillende industrieën. CNC-bewerkingsproces is een uitbreiding van het subtractieve productieproces, wat betekent dat er materiaal wordt verwijderd van het begindeel dat bekend staat als het onbewerkte werkstuk.
Als je je ooit hebt afgevraagd wat CNC-bewerking is en hoe kleine componenten in een behuizing passen en hoe metalen onderdelen zoals bouten en moeren paren, is het antwoord waarschijnlijk CNC-machines. Maar er valt nog veel meer te weten over het CNC-bewerkingsproces en in deze gids zal ik alles met u delen, van het proces tot de gereedschappen.
Wat is CNC-bewerking?
CNC is een acroniem voor Computer Numerical Control, CNC Machining is een subtractief productieproces. CNC-technologie speelt een cruciale rol in moderne productieprocessen door de activiteiten met precisie en efficiëntie te stroomlijnen. CNC-technologie garandeert een hoge mate van bewerkingsnauwkeurigheid, wat essentieel is voor het produceren van consistente en hoogwaardige onderdelen.
CNC werkt door instructies te nemen in de vorm van code of meer specifiek een g-code of een m-code. De software die de code interpreteert en de computer die de snijgereedschappen bestuurt, zijn allemaal ingebed in moderne CNC-systemen die weinig tot geen handmatige bediening en hoge precisie vereisen.
CNC-machines vertrouwen op Computer-Aided Design (CAD) en Computer-Aided Manufacturing (CAM)-software als een reeks instructies om bewerkingswerkzaamheden aan de plano uit te voeren. De CAD-software wordt gebruikt om het beoogde ontwerp te modelleren met metingen en toleranties, terwijl de CAM-software er een reeks instructies van maakt die zich vertalen in gereedschapssnelheid, gereedschapsbeweging, translatie van assen en beweging. De instructies worden met nauwkeurige bewegingen herhaald om ervoor te zorgen dat identieke onderdelen worden gemaakt.
Overzicht van CNC-bewerkingsproces
In het CNC-proces, een geavanceerde productietechniek die de precisie en efficiëntie vergroot, wordt een CAD-model (Computer-Aided Design) van het gewenste onderdeel gemaakt, dat als blauwdruk voor het bewerkingsproces dient. Een van de belangrijkste voordelen van de CNC proces is de bewerkingsefficiëntie, die de productietijd en -kosten aanzienlijk vermindert. Het CAD-model wordt vervolgens omgezet in een CNC-programma dat instructies bevat die de werktuigmachine moet volgen.
Het ontwerpen van het CAD-model
CNC-machine is een programmeerbare machine, maar vóór het programmeren worden de geometrie, structuur en ontwerp van het onderdeel gemaakt in CAD-software. U kunt ervoor kiezen om uw eigen 3D CAD-model te bouwen of een 2D-afbeelding in te voegen die kan worden omgezet in een 3D-model.
Het CAD-bestand omzetten naar een CNC-programma
Een CNC-machine is compatibel met computerondersteunde productiesoftware die helpt bij het definiëren en specificeren van bewerkingen, waarbij het 3D-onderdeel wordt omgezet in een CNC-machinespecifieke code. Deze code vertelt de machines hoe ze het snijgereedschap moeten verplaatsen, de snelheid moeten aanpassen tijdens het draaien en verplaatsen machinale onderdelen, hoeken en snedediepten, enz.
Hier is een overzicht van het proces:
Het CAD-bestand importeren:
Importeer in de CAM-software het CAD-bestand dat het 3D-model van het onderdeel bevat. De software moet gangbare CAD-bestandsformaten ondersteunen, zoals STEP, IGES of STL.
Bewerkingen definiëren:
Specificeer in de CAM-software de bewerkingen op basis van de vereisten van het onderdeel. Dit omvat het selecteren van snijgereedschappen, het definiëren van gereedschapsparameters en het specificeren van de bewerkingsstrategie.
Toolpaths genereren:
De CAM-software berekent optimale gereedschapspaden op basis van geselecteerde bewerkingen, waarbij rekening wordt gehouden met factoren als gereedschapsgeometrie, snijomstandigheden, materiaal en machinemogelijkheden. Het biedt aanpassingsmogelijkheden om toolpaths te optimaliseren voor efficiëntie en kwaliteit.
Bewerkingsparameters instellen:
Specificeer bewerkingsparameters zoals snijdieptes, overstappunten, spelingen en gereedschapswisselposities om veilige en efficiënte gereedschapsbewegingen te garanderen en botsingen en overmatige materiaalverwijdering te voorkomen.
Nabewerking:
De CAM-software voert nabewerking uit om de gereedschapsbanen om te zetten in een CNC-programma voor uw specifieke CNC-machine. De postprocessor genereert G-code-instructies om machinebewegingen, gereedschapswisselingen en andere machinespecifieke opdrachten te besturen.
Het voorbereiden van de CNC-machine
Voordat een CNC-machine materiaal kan verwijderen, zijn er veel controles en handelingen nodig om optimale prestaties en correct gereedschap te garanderen. Vaak zijn er meerdere manieren om het onderdeel te bewerken en begint de CNC-machinist met het selecteren van de bewerking.
Dit wordt gevolgd door de verwerkingsvolgorde waarin de te gebruiken stappen en hulpmiddelen worden opgesplitst. Ten slotte selecteert hij de machine die geschikt is voor de CNC-bewerkingsmachines en het productieproces.
Het uitvoeren van de machinale bewerking
Het onbewerkte werkstuk of werkstuk wordt in de klauwplaat of bek geplaatst en de bewerkingsprocescode wordt aan de CNC-machine geleverd. CNC-productie maakt gebruik van geavanceerde technologie en precisie om ervoor te zorgen dat de machine automatisch en repetitief materiaal begint te verwijderen, en het hele proces is geautomatiseerd om de productie te versnellen. CNC-productie garandeert een hoge mate van bewerkingsprecisie, wat cruciaal is voor het bereiken van de gewenste nauwkeurigheid en kwaliteit van het eindproduct.
Er zijn verschillende manieren om werkstukken vast te klemmen bij CNC-bewerking, afhankelijk van de grootte, vorm en vereisten van het onderdeel. Hier zijn enkele veelvoorkomende methoden:
Bankschroef vastklemmen:
Bankschroeven worden vaak gebruikt bij CNC-bewerkingen om werkstukken van verschillende afmetingen en vormen veilig vast te klemmen. Ze bieden een veelzijdige en verstelbare grip, waardoor indien nodig handmatig of pneumatisch kan worden vastgedraaid.
Armatuur vastklemmen:
Fixtures zijn op maat gemaakte apparaten die speciaal zijn ontworpen om werkstukken vast te houden en te positioneren tijdens bewerkingen. Ze bieden nauwkeurige en herhaalbare positionering, vooral voor complexe of onregelmatig gevormde onderdelen.
Modulaire klemsystemen:
Het modulaire klemsysteem beschikt over verstelbare en verwisselbare klemmen, beugels en adapters voor een flexibele configuratie van verschillende bewerkingsinstellingen.
spantangen:
Spantangen worden vaak gebruikt bij CNC-draaibewerkingen om cilindrische werkstukken veilig vast te houden. Spantanghouders bieden een hoge concentriciteit en grijpkracht, waardoor stabiliteit tijdens roterende bewerkingsprocessen wordt gegarandeerd.
De verschillende soorten van CNC-machines
CNC-gefreesde onderdelen worden vaak gemaakt uit meerdere bewerkingen. De meeste CNC-machines zijn gespecialiseerd in het uitvoeren van enkele CNC-bewerkingen, zoals frezen of draaien. De terminologie van CNC-machines is gebaseerd op het aantal assen dat een CNC-machine kan besturen. Verschillende soorten CNC-machines worden gecategoriseerd op basis van het aantal asvrijheid dat ze hebben.
Hieronder vindt u een overzicht van de verschillende soorten CNC-machines
CNC-freesmachines
CNC-frezen zijn CNC-machines die zijn ontworpen om materiaal met behulp van een roterende gereedschapsspindel uit een werkstuk te verwijderen. CNC-freesmachine heeft een basis waar het werkstuk aan is bevestigd. In de meeste CNC-freesmachines kan het gereedschap in 3 assen bewegen, als alternatief kan de basis ook in 3 assen bewegen.
3-assige CNC-machines
3-assige CNC-machines kunnen in 3 richtingen bewegen. In tegenstelling tot 2-assige CNC-machines kunnen ze in de x-, y- en z-as bewegen, waardoor veel snijbewerkingen mogelijk zijn. De meest voorkomende 3-assige CNC-machine is de freesmachine, waarbij de tafel in twee richtingen kan bewegen en afhankelijk is van de beweging van het gereedschap voor de derde richting, of twee richtingsbewegingen kan hebben die door het gereedschap worden geleverd en de laatste of extra die van de tafel komt. .
4-assige CNC-machines
De overstap van 3-assige CNC-machines geeft geen nieuwe dimensie aan het gereedschap, maar voegt een rotatie-as toe die de CNC geavanceerder en preciezer maakt. Een 4-assige CNC-machine heeft bewegingen in 3 assen en een rotatiebeweging. Dit brengt een nieuwe vlakke beweging naar de standaard 3 vlakken. Typische bewerkingen van 4-assige CNC-machines zijn snijden onder een hoek, snijden langs een boog, graveren en cirkelvormige gravures.
5-assige CNC-machines
5-assige CNC-machine heeft de standaard driedimensionale beweging langs x-, y- en z-assen. Samen met een roterende beweging op de x-as zoals de 4-assige CNC-machine. Het gaat echter nog verder door nog een rotatiebeweging toe te voegen, waardoor het een nieuwe diepte krijgt en de mogelijkheid om exacte ontwerpen te snijden. Deze nieuwe rotatie-assen worden de A- en B-assen genoemd.
5-assige CNC-machines zijn de meest geavanceerde typen CNC-machines en benaderen een werkstuk vanuit elke zijde of hoek. Het grootste voordeel ten opzichte van standaard 4- en 3-assige CNC-machines is dat u de oriëntatie van het onderdeel niet handmatig hoeft aan te passen of te wijzigen.
Draaibanken
CNC-draaibanken kunnen cilindrische plano's vormen door het onderdeel met hoge snelheid te roteren en op de beoogde assen te drijven. Het snijgereedschap blijft stationair en de boorkop draait. Een ander type CNC-draaibank is de Zwitserse draaibank. De Zwitserse CNC-machine is een relatief moderne toevoeging aan de reeks CNC-machines die een glijdende kop en een geleidebus gebruiken om lange cilindrische onderdelen te ondersteunen. Daarnaast hebben Zwitserse draaibanken ook freesmogelijkheden.
CNC draaien machines worden specifiek gebruikt om enkele van de standaard draaibewerkingen uit te voeren die worden uitgevoerd door stationaire snijgereedschappen zoals ruimen, boren, bolvormige kogels, pennen, groeven of tappen en taps toelopende delen. Houd er rekening mee dat ze uitsluitend voor cilindrische stukken bedoeld zijn.
Elektrische ontladingsmachines
Machines voor elektrische ontlading verwijderen metaal door voortdurend vonken te veroorzaken en warmte op het metaal te produceren. Het werkt door een elektrische gelijkstroom aan te leggen op de elektrode en het metalen onderdeel eronder, waardoor een elektrisch veld ontstaat. De kleine metalen onderdelen die in de elektrode hangen, vormen zich in het midden van dit veld en omdat metalen elektriciteit geleiden, worden deze kleine metalen onzuiverheden warm en vonken verwijderend metaal waar de vonk in contact komt met het metalen onderdeel.
Draadvonk:
Wire EDM of draadsnijden is een proces voor het verwijderen van materiaal door elektrische ontlading waarbij een metalen draad wordt gebruikt om een metalen stuk door te snijden. De draad wordt via een gat door het materiaal gevoerd en door de EDM-machine wordt een voorgeprogrammeerd pad bepaald voor de gewenste vorm. Er stroomt een hoge spanning door de draad, waardoor materiaal rond de draad onmiddellijk wordt verwijderd.
Het hele onderdeel en de draad worden ondergedompeld in gedeïoniseerd water om er zeker van te zijn dat er geen ongewenste geleidbaarheid is en dat het aangevonken metaal uit de snede wordt verwijderd. Dit proces wordt ook wel een 0-tolerantieproces genoemd.
Zinklood EDM:
Sinker EDM gebruikt hetzelfde elektrische ontladingsprincipe, maar gebruikt ander gereedschap om materiaal te verwijderen. In tegenstelling tot draadvonken maakt zinkvonken gebruik van een elektrode die machinaal wordt bewerkt om een positieve kopie te maken van het uiteindelijke ontwerp dat bedoeld is voor het werkstuk.
Sinker EDM wordt voornamelijk gebruikt om ingewikkelde holtes te bewerken. Het elektrodegereedschap wordt in diëlektrische olie neergelaten, waar het werkstuk zit en de kenmerken met behulp van vonken in het onderdeel worden gebrand. De olie helpt eventuele metalen stukken en afval weg te spoelen.
Types van CNC-bewerkingen
Er zijn veel manieren om CNC-machines te classificeren. Bewerkingstechnieken variëren bij verschillende CNC-bewerkingen en beïnvloeden de precisie en efficiëntie van het proces. Het aantal assen, snijgereedschappen en snelheid zijn manieren om er onderscheid tussen te maken, maar een andere manier om ze te categoriseren is door het type assen te gebruiken CNC bewerking ze kunnen optreden.
Naast het standaard snijproces zijn er veel machinale bewerkingen met numerieke computerbesturing, zoals waterstraalsnijden en persen, die in de typische industrieën niet worden gebruikt.
Veel voorkomende CNC-bewerkingen worden hieronder in detail vermeld.
CNC boren
CNC-boren omvat een snijgereedschap (boor) dat loodrecht op het oppervlak van het werkstuk is gemonteerd en dat roteert om cilindrische gaten in het werkstuk te snijden. Meestal zijn deze gemaakt voor bouten en schroeven. Boren hebben gestandaardiseerde afmetingen, wat betekent dat de meeste gaten een vooraf bepaalde standaard hebben, zoals metrisch.
Er kunnen echter gaten met elke diameter worden gemaakt als de meerpuntsboor kan worden ontworpen. Boorgaten zijn niet beperkt tot een verticale oriëntatie en kunnen vanuit elke hoek worden geboord. CNC-boren kunnen ook andere boorbewerkingen uitvoeren, zoals brootsen, ruimen en tappen.
CNC frezen
CNC frezen is een andere numeriek bestuurde bewerking waarbij gebruik wordt gemaakt van een meerpunts roterend snijgereedschap om materiaal van een werkstuk te verwijderen. Het onderdeel wordt op de tafel van de CNC-freesmachine bevestigd en de roterende spil wordt in het werkstuk gevoerd.
Er zijn veel CNC-freesbewerkingen afhankelijk van de rotatie-assen van de spil. CNC-frezen is de meest voorkomende CNC-bewerking vanwege de hoge veelzijdigheid en nauwkeurigheid. CNC-frezen kunnen vele soorten vormen en pats produceren met dezelfde CNC-freesopstelling.
Ze kunnen worden gebruikt om sleuven te snijden, vormen te vormen en eenvoudig een laag materiaal van het werkstuk te verwijderen. CNC-freesmachines kunnen veel CNC-bewerkingen uitvoeren, zoals vormfrezen, hoekfrezen, vlakfrezen, vlakfrezen, zij- en gangfrezen.
Een belangrijk onderscheid dat hier moet worden gemaakt, is tussen CNC-freesmachines en CNC-routers. Beide kunnen dezelfde functie uitvoeren, gebruiken freesgereedschappen en worden bediend door numerieke besturing. Het verschil tussen een CNC-frees en een CNC-frees is dat een CNC-frees gebruikt wordt voor zachtere materialen zoals hout en niet zo nauwkeurig is als een professionele CNC-freesmachine.
CNC-routers hebben hogere toerentallen en spilsnelheden, maar trekken niet genoeg stroom om industriële metalen te snijden zoals basismolens. Een CNC-router heeft een snellere voltooiingstijd omdat hij zachtere materialen snijdt en ideaal is voor het contoureren van houten borden en karton.
CNC Draaien
Draaien is een bewerkingsproces waarbij materiaal wordt gesneden met behulp van een stationair snijgereedschap en een roterend werkstuk. Hoewel handmatige draaibanken nog steeds gebruikelijk zijn, worden de meeste draaibewerkingen uitgevoerd met behulp van draaibanken.
De CNC-draaibank houdt het werkstuk vast in een roterende klauwplaat, en numerieke computerbesturingsprogramma's voeren alle bewegingen van het enkelpunts snijgereedschap uit. CNC-bewerkte onderdelen geproduceerd door CNC-draaibanken zijn veel nauwkeuriger en preciezer.
Types van Ondersteunende software voor CNC-bewerkingen
Voor CNC-bewerking is voorgeprogrammeerde computersoftware nodig om de daadwerkelijke bewerking uit te voeren. Omdat het werkstuk of de werktuigmachine automatisch wordt aangevoerd, vertrouwen de meeste CNC-machines op een van deze software om het gewenste ontwerp te interpreteren.
CAD Software
CAD-software is het startpunt voor het ontwerpen van onderdelen. Met CAD-software kunt u 2D-tekeningen en schetsen maken van de uiteindelijke CNC-gefreesde onderdelen en kunt u 3D-weergaven maken of in 3 dimensies aan het onderdeel zelf werken. CAD is in de eerste plaats ontwerpsoftware en kan niet rechtstreeks met een CNC-machine worden gebruikt. Veel voorkomende CAD-software omvat Solidworks, AutoCAD, Fusion, Creo Element en CATIA.
CAM-software
CAM is de volgende stap in het CNC-systeem. CAM-software kan het CAD-model omzetten in ag-code, m-code of andere numerieke besturingscode voor een CNC-machine. CAM-programma's creëren de instructies die de CNC-machine automatiseren en maken de noodzaak voor een CNC-operator overbodig. Typische CAM-bestandstypen zijn 3DM, DWG, DXF en IGES. CNC-machinisten kennen doorgaans de ins en outs van CNC-programmeren en voor sommige machines zijn CNC-machinisten nodig om eventuele fouten te schrijven of te herstellen.
CAE Software
CAM is de volgende stap in het CNC-systeem. CAM-software kan het CAD-model omzetten in ag-code, m-code of andere numerieke besturingscode voor een CNC-machine. Het helpt bij het ontwikkelen van bewerkingsstrategieën die het productieproces optimaliseren. CAM-programma's creëren de instructies die de CNC-machine automatiseren en maken de noodzaak voor een CNC-operator overbodig.
Typische CAM-bestandstypen zijn 3DM, DWG, DXF en IGES. CNC-machinisten kennen doorgaans de ins en outs van CNC-programmering en voor sommige machines zijn CNC-machinisten nodig om eventuele fouten te schrijven of te repareren. Met de komst van online CNC-bewerkingsdiensten, is het proces handiger en toegankelijker geworden en biedt het functies zoals directe offertes en snelle doorlooptijden.
Materialen compatibel Met CNC-bewerking
De meeste gangbare CNC-machines kunnen met een reeks bewerkingsmaterialen werken, zolang het werkstuk maar binnen de werkbare afmetingen past. CNC-bewerkingsproces is identiek voor verschillende materialen, maar de snijgereedschappen moeten worden gewijzigd afhankelijk van het type materiaal dat CNC-gefreesd wordt. Van een van deze materialen worden CNC-gefreesde onderdelen gemaakt.
Metalen
Kunststoffen
Hout
Schuim
Composiet
Eén reden waarom CNC-bewerkingsprocessen zo gebruikelijk zijn in de productie-industrie, is dat het nauwkeurig, herhaalbaar en efficiënt is. Het kiezen van het juiste materiaal is belangrijk omdat het gereedschap niet verslijt, de CNC-machine geen overtollige warmte produceert en de CNC-machinist geen tijd hoeft te besteden aan het vervangen van de machine en de koelvloeistof.
Om het materiaal te selecteren, moeten de ontwerper en de CNC-machinist de omstandigheden kennen waarin het onderdeel zal worden gebruikt, de sterkte-eisen, het gewicht en de compatibiliteit of geleidbaarheid. Deze factoren bepalen de bewerkbaarheid van het werkstuk en worden de selectiecriteria voor het CNC-bewerkingsproces.
Een andere belangrijke factor bij CNC-bewerking is maattolerantie, waarover ik in de volgende sectie in detail zal praten.
Overwegingen bij CNC-afmetingen
CNC-bewerkingen zijn meestal voorbehouden aan kleine tot middelgrote onderdelen. In veel gevallen worden CNC-gefreesde onderdelen gemaakt en tot grotere onderdelen samengevoegd om de indruk te wekken van een groot CNC-gefreesd onderdeel. Grote maten vormen een grote uitdaging voor CNC-bewerkingen, omdat bij de meeste CNC-bewerkingen het onderdeel of het snijgereedschap moet worden geroteerd, wat moeilijk kan zijn bij zware werkstukken.
De meest voorkomende CNC-machines hebben de volgende toleranties.
# 1. Toleranties voor CNC-bewerking
Lineaire toleranties bij CNC-bewerking
Hoektoleranties bij CNC-bewerking
# 2. Uitdagingen bij het bewerken op onderdeelgrootte
CNC-bewerking is geschikt voor een grote verscheidenheid aan materialen en vormen en is niet beperkt tot één enkel CNC-bewerkingsproces tegelijk. Er zijn echter veel bewerkingsparameters die op het werkstuk moeten passen voordat de CNC-bewerking kan beginnen. Afgezien van de bovenstaande haalbare toleranties, kan de onderdeelgrootte de CNC-bewerking op veel manieren beperken.
Voor een heel groot deel
Nauwkeurigheidsfouten worden groter naarmate de grootte groter wordt
Er wordt meer warmte geproduceerd
4- en 5-assige CNC's bestrijken mogelijk niet het volledige oppervlak van het onderdeel
Vereist complexe machines
Grote onderdelen zijn gevoelig voor trillingen
Nieuw CNC-programma voor grote onderdelen
Levering van koelvloeistof onder hoge druk kan kosten met zich meebrengen
Gevoelig voor stressconcentraties
Voor een omvangrijk en zwaar werkstuk
- Volumineuze en zware werkstukken brengen specifieke bewerkingsuitdagingen met zich mee.
- Moeilijk te draaien en te verplaatsen
- Een bank of CNC-tafel ondersteunt het extra gewicht mogelijk niet
- Zorgt voor meer belasting van de CNC
Alternatieve productieprocessen Naar CNC-bewerking
CNC-bewerking klinkt misschien als een doe-het-allemaal-bewerkingsproces, maar er zijn veel bewerkingsprocessen die ondanks alle voordelen nuttiger zijn dan CNC-bewerking. Eén van deze processen is 3D-printen.
Met 3D-printen worden snel en eenvoudig kunststofonderdelen geproduceerd waarvoor vrijwel geen input van de gebruiker nodig is. 0D-printen met metaal is populair geworden, waarbij 3D-geprinte metalen onderdelen worden geproduceerd met behulp van lasers met hoge intensiteit en metaalpoeder.
spuitgieten is een ander massaproductieproces dat ingewikkelde geometrieën kan produceren, zoals de 5-assige CNC-machines, maar met een veel eenvoudiger en goedkoper proces. Voor spuitgieten is geen G-code nodig en is ideaal voor kunststof onderdelen, maar er kunnen wel metalen producten mee worden geproduceerd met soortgelijke matrijzen. Andere alternatieven voor CNC-bewerking zijn lasersnijden, waterstralen, EDM-snijders en chemische bewerking.
Auteur
Gavin Leo is technisch schrijver bij Aria 8 jaar ervaring in de techniekHij is bedreven in de bewerkingseigenschappen en het oppervlakteafwerkingsproces van verschillende materialen. en nam deel aan de ontwikkeling van meer dan 100 complexe spuitgiet- en CNC-bewerkingsprojecten. Hij deelt graag zijn kennis en ervaring.