Sinds de Industriële Revolutie hebben bedrijven gezocht naar nieuwe en effectievere manieren om hun productie te vergroten en het maximale uit hun hulpbronnen te halen.
Eind jaren 40 ontwikkelde John T Parsons het concept van 'Numerieke Controle' (NC) met machines die ponsbanden konden maken. Dit was het begin van iets dat een blijvende impact zou hebben.
CNC of 'Computer Numerical Control' was de technologische vooruitgang van dit proces en bestaat al sinds 1952, toen Richard Kegg (in samenwerking met MIT) de eerste CNC-freesmachine ontwikkelde (de Cincinnati Milacron Hydrotel - gepatenteerd in 1958 als de 'Motor Controlled Apparatus for Positioning Machine Tool') - dit was de echte commerciële geboorte van de technologie en sindsdien heeft deze een lange weg afgelegd.
Naarmate de vooruitgang op het gebied van computertechnologie, 3D-printen en andere innovaties het technologische landschap veranderen, worden de complexiteit en de fijne details van veel snij- en verwerkingsopdrachten steeds ingewikkelder, en moet de CNC-bewerking zich aanpassen om bij te blijven, vooral met de komst van 3D-printen (wat misschien wel een van de grootste concurrenten is).
CNC is een programmeerbare code die is ontworpen en ingevoerd in specifieke machines en die het mogelijk maakt om nauwkeurige bewegingen uit te voeren. Zo kan een virtueel object (het ontwerp) worden omgezet in een echt object (het product).
Omdat deze code wordt omgezet in 'Cartesiaanse coördinaten', functioneren de machines bijna als robots. Ze leveren een superieure precisie en een kwaliteit die altijd net zo goed is als het oorspronkelijke ontwerp.
Als we het hebben over CNC-bewerking, hebben we het over frezen, draaien en boren – maar over het geheel genomen omvat de term machinaal bewerken een breed scala aan mechanische technologie waarbij fysiek contact nodig is om materiaal te verwijderen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een reeks gereedschappen om dit te doen. .
Alle CNC-bewerkingen maken gebruik van CNC-machines, maar deze zijn niet allemaal bedoeld voor bewerkingen – en dit komt door de numerieke besturing van de computer en het gebruik van geautomatiseerde systemen waarmee de methode kan worden geautomatiseerd – CNC-machines kunnen verschillende soorten frezen bevatten (zoals zoals plasma of laser), afkantpersen, enzovoort, maar hieronder vallen ook computers.
In dit artikel gaan we dieper in op CNC-frezen en CNC-boren. We bespreken wat deze termen betekenen, hoe de machines werken en wat het verschil is tussen deze twee technologische stijlen. Vervolgens bekijken we hoe deze worden gebruikt en wat de toekomst in petto heeft voor CNC-bewerking, aangezien deze concurreert met andere technologieën en innovaties.
Wat is CNC-frezen?
Als het om CNC-frezen gaat, is het proces subtractief, waarbij gebruik wordt gemaakt van het numerieke computerbesturingssysteem voor automatisering, en ambachten door materialen weg te nemen totdat de definitieve en voltooide ontwerpen zijn geformuleerd.
Frezen is de term die wordt gebruikt voor het proces van het snijden en boren van materialen (vaak hout, plastic of metaal), waarbij doorgaans gebruik wordt gemaakt van een roterend cilindrisch gereedschap (een frees) dat in een spil wordt vastgehouden. Deze kunnen qua vorm en grootte variëren en bieden de mogelijkheid om langs een andere as te bewegen om onder verschillende hoeken te snijden om sleuven, gaten en details in het materiaal te creëren.
Vóór de CNC-technologie bestonden freesmachines in verschillende typen (van 2-assige tot 5-assige machines), waarbij elke progressieve numerieke waarde een andere as of functie toevoegde. Omdat CNC-freesmachines computergestuurd zijn, maken ze gebruik van een willekeurig aantal assen (van 2 tot 5) en vereisen ze geen handmatige bediening.
Moderne CNC-freesmachines kunnen worden geassembleerd als zowel horizontale als verticale bewerkingscentra – een verticale machine heeft de as in een verticale positie georiënteerd en heeft meestal lange dunne snijgereedschappen – deze zijn over het algemeen goedkoper dan horizontale freesmachines (prijzen kunnen oplopen tot 4-5 euro). XNUMXx anders) en worden vaker gezien in werkplaatsen (vanwege de beschikbaarheid die wordt geboden door de lagere prijs), en worden als gemakkelijker te gebruiken beschouwd (met een grotere zichtbaarheid van de werkzone voor de gebruiker).
Horizontale machines zijn georiënteerd met de as in een horizontale positie en hebben over het algemeen kortere en dikkere snijgereedschappen. Bij het vergelijken van de twee worden horizontale machines als minder veelzijdig beschouwd, maar ook veel beter geschikt voor langdurig materiaalwerk, omdat ze het ook mogelijk maken om onderdelen te maken met minder bewerkingen, een betere oppervlakteafwerking en sneller frezen.
Vanwege het enorme scala aan ontwerpen dat met een CNC-machine kan worden gemaakt, is het geen verrassing dat er een reeks verschillende typen CNC-freesmachines beschikbaar is, variërend in grootte om beter te passen bij de taken waarvoor ze worden gebruikt, zoals Turret Mills, die verticaal werken met een vaste spil (de tafel past zich aan om het werk te doen), die het meest geschikt zijn voor detailwerk, of Bed Mills die op grotere, stijvere frames zijn gebouwd en vaak worden gebruikt voor middelgrote productie die de Torentje zou te klein zijn om te hanteren.
Het kiezen van de juiste machine voor de klus is een belangrijke beslissing, omdat de verschillende afmetingen, functies en bedieningsmogelijkheden een grote rol spelen bij het al dan niet geschikt zijn voor het beoogde doel.
Het freesproces bestaat uit verschillende stappen die van begin tot eind worden doorlopen: het ontwerpen van het vereiste onderdeel in CAD (Computer-Aided Design), het vertalen van dat bestand naar machinecode, het instellen van de machine en het toestaan dat het onderdeel wordt gemaakt.
Vooral in de beginfase moet er goed op worden gelet dat het ontworpen model ook daadwerkelijk geproduceerd kan worden en dat de machine goed is ingesteld om het model te kunnen verwerken.
Wat is CNC-boren?
In tegenstelling tot CNC-frezen, waarbij gebruik wordt gemaakt van meerdere assen en bewegingen om een product of onderdeel te vormen, is CNC-boren een proces waarbij gebruik wordt gemaakt van een roterend snijgereedschap dat ronde gaten produceert. Dit gebeurt in een stationair werkstuk en wordt gewoonlijk geïmplementeerd voor massaproductie omdat het zorgt voor een efficiëntere productielijn.
Net als de CNC-freesmachine gebruiken deze machines computercode om het boorproces te automatiseren, terwijl ze samenwerken met CNC-software, waarbij een ontwerp in CAD wordt gemaakt, in code wordt geformatteerd en in de machine wordt ingevoerd, waar het de instructies volgt om te boren met verhoogde nauwkeurigheid en efficiëntie vergeleken met traditionele methoden.
Hoewel CNC-boormachines vaker in industriële omgevingen worden aangetroffen, komt er een breder scala aan goedkopere machines beschikbaar, waardoor het gebruik ervan wordt opengesteld voor hobbyisten en kleinere bedrijven.
Deze machines kunnen met verschillende materialen werken, zoals glas, hout, kunststoffen en zachte metalen. Ze zijn verkrijgbaar in allerlei maten en stijlen, waaronder rechtopstaand, tafel- en radiaal – en er zijn meerdere elementen in elke machine, zoals de spil (voor het vastzetten van de boorkop en boor), de tafel (om de werkruimte te bieden voor het boren machine), een kolom (ter ondersteuning van de CNC-machine-elementen), boor (voor het eigenlijke werk) en interface (voor het besturen van machines met input van de operator).
Er zijn verschillende factoren waarmee u rekening moet houden als u naar een CNC-boormachine kijkt, waaronder de grootte van het beschikbare werkgebied, de compatibiliteit ervan met de projecten die voorhanden zijn, de duurzaamheid, het koppelniveau, het spiltoerental en de bruikbaarheid.
Zodra een machine is ingesteld, gaan de gebruiksfasen van het uploaden door de operator naar het CAD- of CAM-ontwerp (Computer-Aided Manufacturing) om te worden omgezet naar code, het installeren van de juiste boor, het vastzetten van de grondstof op de tafel en het starten van het boorproces. via de interface en laat de machine aan het werk gaan met het boren van gaten met de juiste afmetingen en diameter.
Gebruik van CNC-frezen
CNC-freesmachines, met hun veelzijdige snijcapaciteiten en superieure precisie, worden in veel verschillende industrieën en voor een reeks verschillende onderdelen of producten gebruikt.
Er is voor de meeste machines een breed assortiment snijgereedschappen beschikbaar, en deze zorgen voor meer flexibiliteit en mogelijkheden om met verschillende materialen te werken, wat de bruikbaarheid van CNC-frezen in verschillende werkgebieden verder vergroot.
De vier belangrijkste soorten freesafdekkingen:
- Gewoon frezen
- Dit wordt ook wel plaat- of vlakfrezen genoemd en wordt gebruikt voor het creëren van een vlak oppervlak
- Gezichtsfrezen
- De rotatie-as staat loodrecht op het oppervlak van het materiaal en wordt gecombineerd met getande gereedschappen om ruwe materialen te snijden. De materialen die in contact komen met het vlakke materiaal, worden vervolgens gebruikt voor de afwerking.
- Hoekig frezen
- Zoals de naam al doet vermoeden, wordt hierbij de as van het gereedschap in een hoek ten opzichte van het oppervlak van het ruwe materiaal geplaatst. Dit zorgt voor een middenpunt tussen vlak- en vlakfrezen.
- Vormfrezen
- Dit is het frezen dat wordt gebruikt voor het maken van onderdelen die geen vlakke oppervlakken hebben, en de betrokken machines worden tijdens de taak vaak uitgerust met meerdere verschillende gereedschappen om de gewenste rondingen of vormen te verkrijgen.
Vanwege de veelzijdigheid die het CNC-freesproces met zich meebrengt (je bent eigenlijk alleen beperkt door de werkbaarheid van het ontwerp), worden de technieken gebruikt voor een groot aantal projecten. Ze worden misschien het meest geassocieerd met de automobiel- en luchtvaartindustrie (respectievelijk het maken van auto- en vliegtuigonderdelen), maar vanwege hun compatibiliteit met verschillende materialen (zoals staal, aluminium, koper, titanium, brons, hout, nylon, geëxtrudeerd polyurethaan, steen en plastic), wordt het proces ook gebruikt voor projecten zoals:
- Sculpture
- Prototype en modellering
- Houtbewerking
- Instrumenten
- Aluminium bewerking
- Kunststofbewerking
- Furniture
- Signage
- Kast en planken
Afhankelijk van het project, het gebruik (hobbyist of industrieel) en de omvang van het project, zijn er talloze toepassingen mogelijk voor CNC-freesmachines.
Gebruik van CNC-boren
Voor projecten die een hogere mate van nauwkeurigheid, bredere veelzijdigheid en grotere reproduceerbaarheid vereisen, zijn CNC-boormachines een slimme optie – omdat ze werken volgens het ontwerp, is er geen menselijke fout bij het proces betrokken, de machines zullen onderdelen maken die de CAD repliceren / CAM-ontwerp, waardoor een hoge consistentie door en tussen batches kan worden bereikt – dit heeft ertoe geleid dat CNC-boren een populaire optie is voor het maken van onderdelen zoals naven, machineassen, tandwielen, aluminium- of kunststofprofielen en meer.
Boormachines met CNC worden voornamelijk gebruikt voor ruimen, afschuinen en boren – en worden grotendeels gebruikt door de auto-, luchtvaart-, ruimtevaart-, scheepsbouw- en technische industrie voor complexe onderdelen.
Veel voorkomende toepassingen van deze machines zijn onder meer:
- Metaal productie
- Precisiegaten worden in massieve metalen materialen geboord om precisieonderdelen te creëren. Deze technieken worden vaak aangetroffen in projecten in de auto-, ruimtevaart- en bouwsector om eindonderdelen te produceren.
- Houtproductie
- De CNC-machine behoort tot de standaardbewerkingen van houtfabrikanten (zoals meubelmakers, meubelmakers etc.). De boormachine wordt vaak gebruikt in combinatie met andere CNC-machines om gestandaardiseerde niveaus van draaien, frezen en slijpen te bieden.
- Componenten en onderdelenfabricage.
- Het is gebruikelijk dat fabrikanten een CNC-machine gebruiken om te boren, vooral in industrieën waar precisie en herhaalbaarheid niet alleen leuk zijn om te hebben, maar ook cruciaal zijn voor het succes van de producten (zoals computers).
- Productie van kunststoffen
- Vanwege hun veelzijdigheid en het vermogen om met verschillende stijlen en gereedschappen te werken om gestandaardiseerde producten te creëren, maken fabrikanten van verschillende kunststoffen ook gebruik van CNC-boren om elektronische onderdelen te vervaardigen.
- Elektrische toepassingen
- CNC-boren (en andere CNC-machines) zijn essentieel voor bedrijven in de elektrotechnische industrie. Het is bekend dat fabrikanten van boormachines deze in verschillende gevallen gebruiken als elektrische ontladingsmachines.
Het type en de grootte van de machine, het gebruikte gereedschap of bit en de complexiteit van de klus spelen allemaal een rol in welke boormachine het beste werkt voor de klus, maar met verwisselbare onderdelen en de mogelijkheid om fijne precisiestukken te maken met betrouwbare herhaling, de CNC-boormachine is zeker een waardevol hulpmiddel in de werkplaatsen van veel bedrijven.
Het verschil tussen CNC-frezen en CNC-boren
CNC-frezen en -boren zijn beide subtractieve technologieën, waarbij een groter deel van het materiaal nodig is om het tot een eindproduct te reduceren. De technologieën sluiten elkaar niet uit en hun toepassing hangt grotendeels af van wat er gedaan moet worden.
Hoewel de machines er hetzelfde uitzien en op dezelfde manier werken, zijn hun functies enorm verschillend.
Het belangrijkste verschil tussen CNC-frezen en CNC-boren is de functionaliteit, beweging en het gewenste resultaat. Voor projecten waarbij alleen gaten nodig zijn, is boren de meest geschikte optie, maar als het ontwerp complexer is en andere vormen of oppervlakken vereist Dan is een CNC-freesmachine de beste keuze.
CNC-boren worden gebruikt om door het materiaal te drukken en nauwkeurige gaten te maken in een plat oppervlak, terwijl frezen vanaf verschillende assen snijden en verschillende uitsparingen in het materiaal kunnen maken vanwege de beweeglijkheid langs deze assen.
Met freesmachines kunt u boren gebruiken om op en neer te zagen, maar met boormachines kunt u niet horizontaal snijden met frezen.
De meeste CNC-freesmachines hebben ingebouwde tafels om de materialen en het project op hun plaats te houden. Bij CNC-boormachines is dit echter niet altijd het geval. Deze machines worden mogelijk geleverd met een bankschroef, waardoor ze flexibeler kunnen worden opgesteld in een gebied waar ruimtebeperkingen een probleem vormen.
Boormachines hebben ook het voordeel dat ze vaak aanzienlijk minder omvangrijk zijn dan freesmachines, hoewel geen van beide bijzonder geschikt is voor mobiel gebruik.
Er zijn voor- en nadelen aan beide technologieën, en bij de beslissing of een CNC-boor- of freesmachine het meest geschikt is, zal dit grotendeels afhangen van het soort werk waarvoor het wordt aangeschaft, de hoeveelheid beschikbare ruimte om het op te stellen, de snelheid en kwaliteit van de computerinterface en beschikbare verbindingen (zoals internetsnelheid) en de budgettaire beperkingen van het bedrijf.
Het is ook belangrijk om te weten dat veel CNC-apparaten met elkaar kunnen samenwerken (dus niet alleen de frees- en boormachine). Als u de ruimte en het budget hebt om uit te breiden naar andere gebieden en machines, kunt u de productieve en creatieve opties aanzienlijk vergroten.
CNC-frezen en CNC-boren in conclusie
Technologische vooruitgang blijft het landschap van de industrie veranderen, en subtractieve technieken zijn misschien niet meer zo wenselijk als ze ooit waren, vooral nu er opties als 3D-printen beschikbaar zijn, waarbij een patroon wordt opgebouwd in plaats van materialen weg te gooien om het te creëren. .
Maar dat wil niet zeggen dat de toekomst van CNC-frezen of -boren beperkt is: de technologie evolueert en verandert nog steeds, naarmate computerprogrammering flexibeler wordt, voorheen onbereikbare ontwerpen maakbaar worden en verschillende materialen in algemeen gebruik worden geïntroduceerd.
CNC biedt nog steeds aanzienlijke verbeteringen in de snelheid waarmee het metalen producten kan produceren, en voor grotere onderdelen werken de machines nog steeds buiten de mogelijkheden van hun naaste technologische concurrenten.
De toekomst van CNC kijkt naar verdere integratie en synchronisatie tussen verschillende machines, om de efficiëntie en mogelijkheden van het hele proces voor het maken van onderdelen te vergroten, waardoor de productietijden uiteraard zullen afnemen, zonder een overeenkomstige impact op de kwaliteit.
Naarmate de tools meer gespecialiseerd en aangepast worden, zal de productiviteit en nauwkeurigheid toenemen en zal er minder behoefte zijn aan down- of cool-off-tijd, omdat deze technologie de vooruitgang van creatievere en gespecialiseerde producten blijft bevorderen.
Als het echter om productieprocessen gaat, is het oude gezegde nog steeds enorm toepasselijk: “Je moet het juiste gereedschap voor de juiste klus kiezen.”
