Još od industrijske revolucije, tvrtke su tražile nove i učinkovitije načine povećanja proizvodnje i maksimalnog iskorištavanja svojih resursa.
Krajem 40-ih, John T. Parsons razvio je pojam 'numeričkog upravljanja' (NC) sa strojevima koji su bušili vrpcu, a to je bio početak nečega što će imati trajan utjecaj.
CNC ili 'računalno numeričko upravljanje' bio je tehnološki napredak ovog procesa, a postoji od 1952. godine kada je Richard Kegg (u suradnji s MIT-om) razvio prvu CNC glodalicu (Cincinnati Milacron Hydrotel - patentiran 1958. kao 'Motorno upravljani uređaj za pozicioniranje alatnih strojeva') - to je bio pravi komercijalni početak tehnologije i od tada je prešla dug put.
Kako napredak računalne tehnologije, 3D ispisa i drugih inovacija mijenja tehnološki krajolik, složenost i fini detalji mnogih poslova rezanja i obrade postaju sve složeniji, a CNC obrada morala se prilagoditi kako bi pratila promjene, posebno s pojavom 3D ispisa (koji je vjerojatno jedan od njegovih najvećih konkurenata).
CNC je programabilni kod koji se dizajnira i unosi u određene strojeve te im omogućuje izvođenje preciznih pokreta - uzimanje virtualnog objekta (dizajna) i njegovo pretvaranje u stvarni (proizvod).
Budući da se ovaj kod pretvara u 'Kartezijeve koordinate', strojevi funkcioniraju gotovo poput robota - pružajući vrhunsku razinu preciznosti i kvalitetu koja će uvijek biti jednako dobra kao i originalni dizajn.
Kada govorimo o CNC 'obradi', govorimo o glodanju, tokarenju i bušenju - ali općenito, pojam obrade obuhvaća širok raspon mehaničke tehnologije koja uključuje fizički kontakt za uklanjanje materijala, koristeći niz alata za to.
Sva CNC obrada koristi CNC strojeve, ali nisu svi oni namijenjeni za obradu - a to je zbog računalnog numeričkog upravljanja i korištenja računalnih sustava koji omogućuju automatizaciju metode - CNC strojevi mogu uključivati različite vrste rezača (kao što su plazma ili laser), preše za savijanje i tako dalje, ali uključuju i računala.
U ovom ćemo članku detaljnije pogledati CNC glodanje i CNC bušenje, raspravljajući o značenju ovih pojmova, kako strojevi rade i koja je razlika između ova dva tehnološka stila - a zatim ćemo pogledati kako se oni koriste i što budućnost nosi za CNC obradu u konkurenciji s drugim tehnologijama i inovacijama.
Što je CNC glodanje?
Kada je riječ o CNC glodanju, proces je subtraktivan, koji koristi računalni numerički upravljački sustav za automatizaciju i obrađuje oduzimanjem materijala dok se ne formuliraju finalizirani i gotovi dizajni.
Glodanje je termin koji se koristi za proces rezanja i bušenja materijala (često drva, plastike ili metala) i općenito koristi rotirajući cilindrični alat (glodalicu) koji se drži u vretenu. Mogu biti različitih oblika i veličina te nude mogućnost pomicanja duž različitih osi za rezanje pod različitim kutovima kako bi se stvorili utori, rupe i detalji u materijalu.
Prije CNC tehnologije, glodalice su dolazile u raznim vrstama (od 2-osnih do 5-osnih) pri čemu je svaka progresivna numerička vrijednost dodavala drugu os ili funkciju. Budući da su CNC glodalice računalno upravljane, koriste neograničen broj osi (od 2 do 5) i ne zahtijevaju ručno upravljanje.
Moderne CNC glodalice mogu se sastaviti kao horizontalni i vertikalni obradni centri – vertikalni stroj ima os orijentiranu u vertikalnom položaju i obično ima duge, tanke alate za rezanje – one su općenito jeftinije od horizontalnih glodalica (cijene se mogu razlikovati i do 4-5 puta) i češće se viđaju u radionicama (zbog dostupnosti koju pruža niža cijena), te se smatraju jednostavnijima za korištenje (s povećanom vidljivošću radne zone za korisnika).
Horizontalni strojevi su orijentirani s osi u horizontalnom položaju i općenito imaju kraće i deblje alate za rezanje. U usporedbi ta dva, horizontalni strojevi smatraju se manje svestranima, ali i puno prikladnijima za obradu dugih materijala, jer omogućuju izradu dijelova s manje operacija, bolju završnu obradu površine i brže glodanje.
Zbog ogromnog raspona dizajna koji se mogu stvoriti CNC strojem, ne čudi da postoji niz različitih vrsta CNC glodalica, različitih veličina kako bi bolje odgovarale poslovima za koje se koriste - kao što su revolverske glodalice, koje rade vertikalno s fiksnim vretenom (stol se prilagođava kako bi obavio posao), koje su najprikladnije za detaljan rad, ili glodalice s krevetom koje su izgrađene na većim, krućim okvirima i često se koriste za proizvodnju srednje veličine za koju bi revolverska glodalica bila premalena.
Odabir pravog stroja za posao važna je odluka, jer različite veličine, funkcije i radne mogućnosti igraju veliku ulogu u tome je li prikladan za namjenu ili ne.
Proces glodanja ima nekoliko različitih koraka koji ga prate od početka do kraja - projektiranje potrebnog dijela u CAD-u (računalno potpomognuto projektiranje), prevođenje te datoteke u strojni kod, postavljanje strojeva i omogućavanje izrade dijela.
Potrebno je paziti, posebno u početnoj fazi, da se osigura da je model koji se dizajnira moguće proizvesti i da je stroj pravilno postavljen za rukovanje njime.
Što je CNC bušenje?
Za razliku od CNC glodanja, koje koristi više osi i kretanja za oblikovanje proizvoda ili dijela, CNC bušenje je proces koji koristi rotirajući alat za rezanje koji proizvodi okrugle rupe. To se radi u stacionarnom obratku i obično se primjenjuje za masovnu proizvodnju jer omogućuje učinkovitiju proizvodnu liniju.
Slično CNC glodalici, ovi strojevi koriste računalni kod za automatizaciju procesa bušenja jer rade zajedno s CNC softverom koji vidi dizajn stvoren u CAD-u formatiran u kod i unesen u stroj, gdje slijedi upute za bušenje s povećanom točnošću i učinkovitošću u usporedbi s tradicionalnim metodama.
Iako se CNC bušilice češće nalaze u industrijskim okruženjima, postaje dostupan širi raspon jeftinijih strojeva, što otvara njihovu upotrebu hobistima i manjim poduzećima.
Ovi strojevi mogu raditi s različitim materijalima, kao što su staklo, drvo, plastika i meki metali. Dolaze u raznim veličinama i stilovima, uključujući uspravne, stolne i radijalne - a svaki stroj ima više elemenata kao što su vreteno (za pričvršćivanje stezne glave i svrdla), stol (za radni prostor za bušilicu), stup (za podupiranje elemenata CNC stroja), svrdlo (za sam rad) i sučelje (za upravljanje strojevima s uputama operatera).
Prilikom odabira CNC bušilice potrebno je uzeti u obzir niz čimbenika, uključujući veličinu dostupnog radnog područja, kompatibilnost s projektima, izdržljivost, razinu okretnog momenta, brzinu vretena i upotrebljivost.
Nakon što je stroj postavljen, faze upotrebljivosti kreću se od operaterovog prijenosa CAD ili CAM (računalno potpomognuta proizvodnja) dizajna koji se pretvara u kod, ugradnje odgovarajućeg svrdla, pričvršćivanja sirovine na stol, pokretanja procesa bušenja putem sučelja i puštanja stroja da počne bušiti rupe odgovarajućih veličina i promjera.
Upotreba CNC glodanja
CNC glodalice, sa svojim svestranim mogućnostima rezanja i vrhunskom preciznošću, koriste se u mnogim različitim industrijama i za niz različitih dijelova ili proizvoda.
Za većinu strojeva dostupan je širok asortiman alata za rezanje, što omogućuje veću fleksibilnost i mogućnosti rada s različitim materijalima, što dodatno povećava upotrebljivost CNC glodanja u različitim područjima rada.
Četiri glavne vrste glodanja pokrivaju:
- Obično glodanje
- Također poznato kao glodanje ploča ili površina, ovo se koristi za stvaranje ravne površine.
- Glodanje lica
- Rotacijska os je postavljena okomito na površinu materijala i kombinirana je s alatima s nazubljenim rezovima za rezanje sirovina, pri čemu se oni koji su u kontaktu s ravnim materijalom koriste za završnu obradu.
- Kutno glodanje
- Kao što možete očekivati iz naziva, ovo uključuje postavljanje osi alata pod kutom u odnosu na površinu sirovine, što osigurava središnju točku između ravnog i čelnog glodanja.
- Glodanje oblika
- Ovo je glodanje koje se koristi za izradu dijelova koji nemaju ravne površine, a strojevi koji su uključeni često su opremljeni s više različitih alata tijekom zadatka kako bi se dobile željene krivulje ili oblici.
Zbog svestranosti koju CNC glodanje donosi (ograničeni ste uglavnom samo obradivošću dizajna), ove se tehnike koriste za velik broj projekata. Možda se najčešće povezuju s automobilskom i zrakoplovnom industrijom (izrada dijelova automobila i aviona), ali zbog kompatibilnosti s raznim materijalima (kao što su čelik, aluminij, bakar, titan, bronca, drvo, najlon, ekstrudirani poliuretan, kamen i plastika), proces se koristi i za projekte kao što su:
- Skulptura
- Prototip i modeliranje
- Woodworking
- instrumenti
- Strojna obrada aluminija
- Obrada plastike
- Namještaj
- signalizacija
- Ormar i police
Ovisno o projektu, upotrebi (bilo da se radi o hobistima ili industrijskom kompleksu) i opsegu projekta, CNC glodalice mogu donijeti širok raspon primjena.
Upotreba CNC bušenja
Za projekte koji zahtijevaju veći stupanj točnosti, širu svestranost i veću ponovljivost, CNC bušilice su pametna opcija – budući da rade na dizajnu, nema ljudske pogreške u procesu, strojevi će stvarati dijelove koji repliciraju CAD/CAM dizajn, što omogućuje postizanje visoke konzistentnosti kroz i između serija – to je dovelo do toga da je CNC bušenje popularna opcija za izradu dijelova kao što su glavčine, osovine strojeva, prazni dijelovi zupčanika, aluminijski ili plastični profili i još mnogo toga.
Bušilice s CNC-om uglavnom se koriste za razvrtanje, skošavanje i bušenje – a uvelike se koriste u automobilskoj, zrakoplovnoj, astronautičkoj, brodogradnji i strojarskoj industriji za složene dijelove.
Uobičajene primjene ovih strojeva uključuju:
- Izrada metala
- Precizne rupe se buše u čvrstim metalnim materijalima kako bi se stvorili precizni dijelovi. Ove se tehnike često koriste u automobilskoj, zrakoplovnoj i građevinskoj industriji za proizvodnju krajnjih dijelova.
- Izrada drveta
- CNC stroj dio je standardnih operacija za proizvođače drva (kao što su proizvođači namještaja, proizvođači ormara itd.). Bušilica se često koristi zajedno s drugim CNC strojevima kako bi se osigurale standardizirane razine tokarenja, glodanja i brušenja.
- Proizvodnja komponenti i dijelova.
- Uobičajeno je da proizvođači koriste CNC stroj za bušenje, posebno u industrijama gdje preciznost i ponovljivost nisu samo lijepa stvar, već su ključne za uspjeh proizvoda (kao što je računarstvo).
- Proizvodnja plastike
- Zbog svoje svestranosti i sposobnosti rada s različitim stilovima i alatima za izradu standardiziranih proizvoda, proizvođači različitih plastika također koriste CNC bušenje za izradu elektroničkih dijelova.
- Električne aplikacije
- CNC bušilice (i drugi CNC strojevi) su ključne za tvrtke u elektroindustriji. Poznato je da proizvođači bušilica u nekoliko slučajeva koriste ih kao strojeve za električno pražnjenje.
Vrsta i veličina stroja, korišteni alat ili svrdlo te složenost posla igraju ulogu u odabiru najboljeg stroja za bušenje za određeni posao, ali s izmjenjivim dijelovima i mogućnošću izrade finih preciznih komada s pouzdanim ponavljanjem, CNC stroj za bušenje svakako je vrijedan alat u radionicama mnogih tvrtki.
Razlika između CNC glodanja i CNC bušenja
CNC glodanje i bušenje su subtraktivne tehnologije koje zahtijevaju veći udio materijala za smanjenje do gotovog proizvoda, tehnologije se međusobno ne isključuju i njihova upotreba uvelike ovisi o tome što treba učiniti.
Iako strojevi izgledaju slično i rade slično, njihove funkcije se uvelike razlikuju.
Glavna razlika između CNC glodanja i CNC bušenja je funkcionalnost, kretanje i željeni rezultat - za projekte koji zahtijevaju samo rupe, bušenje je najprikladnija opcija, ali ako je dizajn složeniji i zahtijeva različite oblike ili površine, tada je CNC glodalica najbolji izbor.
CNC bušilice se koriste za probijanje kroz materijal i stvaranje preciznih rupa s ravne površine, dok glodanje reže s različitih osi i može stvoriti razne oblike izreza unutar materijala zbog svoje pomičnosti duž tih osi.
Glodalice vam omogućuju korištenje svrdla za rezanje gore-dolje, ali bušilice ne omogućuju horizontalno rezanje glodalima.
Većina CNC glodalica imat će ugrađene stolove za pričvršćivanje materijala i projekta, ali to nije uvijek slučaj s CNC bušilicama - mogu doći s škripcem, što ih može učiniti fleksibilnijima pri postavljanju u području gdje su prostorna ograničenja problem.
Bušilice također imaju prednost jer su često znatno manje glomazne od glodalica, iako nijedna nije posebno prikladna za mobilne operacije.
Obje tehnologije imaju prednosti i nedostatke, a pri odlučivanju je li CNC bušilica ili glodalica najprikladnija, uvelike će ovisiti o vrsti posla za koji se nabavlja, količini raspoloživog prostora za postavljanje, brzini i kvaliteti računalnog sučelja i dostupnih veza (poput brzine interneta) te proračunskim ograničenjima tvrtke.
Također je važno napomenuti da mnogi CNC uređaji mogu raditi zajedno (osim samo glodalice i bušilice) te da prostor i proračun za proširenje na druga područja i strojeve mogu uvelike povećati dostupne produktivne i kreativne mogućnosti.
CNC glodanje i CNC bušenje u zaključku
Tehnološki napredak i dalje mijenja krajolik industrije, a tehnike suptrakcije možda više nisu toliko poželjne kao što su nekad bile, posebno s dostupnim opcijama poput 3D ispisa, koji stvara uzorak, umjesto da odbacuje materijale kako bi ga stvorio.
Ali to ne znači da je budućnost CNC glodanja ili bušenja ograničena - tehnologija se još uvijek razvija i mijenja, kako računalno programiranje postaje fleksibilnije, prije nedostižni dizajni postaju izrađivi, a različiti materijali se uvode u uobičajenu upotrebu.
CNC i dalje nudi značajna poboljšanja u brzini kojom može proizvoditi metalne proizvode, a za veće dijelove strojevi i dalje rade izvan mogućnosti svojih najbližih tehnoloških konkurenata.
Budućnost CNC-a usmjerena je prema daljnjoj integraciji i sinkronizaciji između nekoliko strojeva, kako bi se povećala učinkovitost i sposobnost cijelog procesa izrade dijelova, što će prirodno dovesti do smanjenja vremena proizvodnje, bez odgovarajućeg utjecaja na kvalitetu.
Kako alati postaju specijaliziraniji i prilagođeniji, doći će do povećanja produktivnosti, točnosti i manje potrebe za vremenom zastoja ili hlađenja jer ova tehnologija nastavlja dalje napredovati u kreativnijim i specijaliziranijim proizvodima.
Međutim, kada su u pitanju proizvodni procesi, stara izreka i dalje je izuzetno točna: „Morate odabrati pravi alat za pravi posao.“
