Beskrivning
CNC-bearbetning används i stor utsträckning inom tillverkningssektorn, även i processer som tidigare krävde att ingenjörer körde fräsar, formningsmaskiner, vertikalfräsar och centrumsvarvar. De många fördelarna med CNC-maskiner har lett till att en del operatörskrävd utrustning har ersatts helt. Tillverkare av alla slag och inom en mängd olika sektorer väljer fördelarna med CNC-bearbetning för tillverkning och produktion. Den har en produktionskapacitet som är effektiv, snabb och exakt, vilket gör den perfekt för att producera stora mängder föremål som vanligtvis skulle tillverkas med en fräs, slipmaskin, centrumsvarv, vertikalfräs eller formningsmaskin.
Jämfört med det traditionella sättet har datorstyrning (numerisk styrning) ett par olika ekonomiska och produktionsmässiga fördelar. En skicklig tekniker krävs för varje maskin vid manuell svarvning, men med CNC-bearbetning kan en skicklig person hantera många maskiner. En mängd olika metall- och plastkomponenter skapas med CNC-bearbetning och används i företag och i den bredare miljön. Många företag kräver exakt, pålitlig och sofistikerad skärning.
Mekaniker i det amerikanska flygvapnet skapade de första CNC-maskinerna på 1940-talet. Hålpapperstekniken, som drev de första maskinerna, gav upphov till den digitala programvara vi använder idag. Tack vare dess förmåga att leverera otroligt exakta resultat i stora mängder inom en mängd olika applikationer, blev CNC-bearbetning snabbt populär. Datoriseringskomponenten i CNC-bearbetning ger exakta och pålitliga resultat.
Vad är CNC-bearbetning?
Tillverkare använder vanligtvis datornumerisk styrd bearbetning för att skapa maskinbearbetade delar, varor och föremål. Dessa processer utförs av CNC-maskiner. En CNC-maskin är en som styr verktygsmaskiner som svarvar, fräsar, slipmaskiner eller fräsar med hjälp av datornumerisk styrning. CNC-maskiner (Computer Numerical Control) styrs av speciell programvara som är skräddarsydd för deras behov och programmerad med G-kod, ett specifikt CNC-maskinspråk som möjliggör exakt styrning av attribut som matningshastighet, position och hastighet. Denna programvara är det som skiljer CNC-maskiner från vanliga datorer.
Den automatiserade bearbetningen drivs av specialiserad programvara. G-kodspråket, som möjliggör finkontroll av bland annat koordination, matningshastighet, position och hastighet, har anpassats av programmet. Maskinen som innehåller den G-kodbaserade programvaran har ett sofistikerat skrivbordsutseende. Vid datorkonsolen kan en programmerare styra maskinoperationer som skulle kräva många operatörer vid svarvar, slipmaskiner, fräsar och formmaskiner. Den datoriserade, automatiserade bearbetningstekniken kan effektivt slutföra sträckningar, hållningar och andra uppgifter som konventionella maskiner och mänskliga operatörer normalt kämpar med.
Vad är konventionell bearbetning?
En metod för att avlägsna metall är maskinbearbetning. Detta är en subtraktiv process eftersom den eliminerar ett material och minskar materialets volym. Ett annat namn för den klassiska bearbetningsmetoden är konventionell bearbetning. Det är den grundläggande tekniken som används i metallborttagningsprocessen som minskar metallens volym och eliminerar ett ämne. Traditionella bearbetningstekniker är kända för att resultera i varor av låg kvalitet på grund av den slipande förstärkningen och den inhomogena strukturen. Jämfört med konventionella bearbetningstekniker har laserbearbetning därför vissa fördelar.
En konventionell bearbetningsprocess innebär att bearbetningen utförs på gammaldags sätt, det vill säga utan hjälp av några avancerade tekniker. Därför kallas denna bearbetningsteknik ibland för klassisk bearbetning. Vid denna bearbetningsmetod används vassa skärverktyg, såsom konverktyget i svarven för konning. Verktygsslitaget förvärras eftersom skärverktygets material är mer hållbart än arbetsstyckena och eftersom det kommer i direkt kontakt med arbetsstycket. Skärverktyget används mot ett roterande eller stationärt arbetsstycke för att avlägsna material.
Fördelar med CNC-bearbetning
Det är inte oväntat att många tillverkningsföretag nyligen har gått över från konventionell till CNC-bearbetning. Deras toleranser måste vara strikta mot +/- 0005 eftersom många industrier som fordonsindustrin, sjukvården, militären och flygindustrin alla kräver precisionsdelar, vilket är utmanande att göra med konventionell bearbetning. Låt oss nu undersöka fördelarna med CNC-bearbetning jämfört med konventionell bearbetning.
· Sänka arbetskraftskostnaderna - användningen av en enda skicklig maskinist för flera maskiner
För konventionell bearbetning kräver varje maskin en engagerad tekniker som är skicklig, erfaren och väl insatt i den aktuella maskinen. Bortsett från initial installation och datamatering styrs däremot CNC-bearbetning till stor del av programvara och kräver mycket lite mänsklig inblandning. Dessutom kräver CNC-bearbetning mindre specialiserad utbildning, vilket sänker arbetskostnaderna ytterligare. Sannolikheten för mänskliga fel och äventyrad arbetssäkerhet minskar avsevärt när datorer spelar en betydande roll.
· Högsta kvalitet; stor kvantitet
Konventionell bearbetning används vanligtvis för applikationer med låg volym och små kvantiteter eftersom det innebär manuellt arbete. Oavsett om det krävs att man skapar några dussin metallbearbetade komponenter eller tusentals, är CNC-maskiner utformade för att garantera optimal precision.
Dessutom använder CNC-bearbetning sofistikerad programvara som kan uppdateras ofta i enlighet med standarder, vilket gör det möjligt att enkelt producera extremt komplicerade komponenter.
· Malltid bättre på att replikera delar än konventionell bearbetning.
CNC-maskiner, som är konstruerade för att reglera exakt hastighet och placering, kan tillverka tusentals exakt identiska komponenter på kort tid, en bedrift som inte är uppnåelig med handhållen eller konventionell bearbetning. Utan att offra kvaliteten på den bearbetade delen kan maskiner programmeras att upprepa samma skärning eller ytbehandling. Konventionell bearbetning kräver däremot en kompetent operatör för att manuellt positionera verktyget i varje steg av bearbetningsprocessen, vilket utan tvekan skulle kräva mycket tid och tålamod. Variationer bör förväntas även med sådan engagemang.
· Inget behov av prototyper
För att kartlägga designens genomförbarhet och simulera dem krävs prototyper. Varje fabrik brukade skissa fram användbara prototyper, testa dem och sedan arbeta med bearbetningsproceduren innan CNC-bearbetning. Hela processen tog vanligtvis flera dagar, kanske till och med månader, att slutföra manuellt. Med tillkomsten av CNC-maskiner blev mjukvaruprogrammering möjlig, vilket gjorde det möjligt att mata in din design och visuellt bedöma om du kunde använda den i praktiska situationer. Detta resulterar i minskade tillverkningstider, inga extra kostnader för prototyputveckling och lägsta möjliga arbetskostnader.
· Högre efterbehandlingskvalitet och noggrannhet
Vilken typ av styrenhet som används påverkar hur exakta CNC-system är. Bättre noggrannhet kan uppnås om en styrenhet med ett mer exakt positioneringssystem används. Noggrannhetsnivån vid konventionell bearbetning beror på hur väl operatören kan styra maskinen.
För att uppnå en slät ytfinish måste detaljen genomgå finjusteringar som slipning och polering efter att bearbetningen är klar. Konventionell bearbetning är bara så exakt som personen som kontrollerar handrörelserna.
Eftersom ingen manuell inmatning från en operatör krävs med CNC-system, blir slutprodukten alltid mer exakt. När ett mer exakt positioneringssystem används för styrenheten kan bättre noggrannhet uppnås, vilket är en faktor som påverkar noggrannheten vid CNC-bearbetning.
· Säkrare för arbetaren
Bakom en skyddande struktur är CNC-maskinoperatören skyddad från vassa delar. Genom glaset kan operatören observera vad som händer i maskinverktyget. Operatören behöver inte nödvändigtvis gå nära spindeln eller fräsen. Användaren behöver inte närma sig kylvätskorna. Beroende på ämnet kan vissa vätskor vara skadliga för människors hud.
· Spara arbetskraftskostnaden
Traditionella verktygsmaskiner krävde att användaren flyttade varje komponent med stor försiktighet. Varje anställd var därmed begränsad till att använda en enda verktygsmaskin. Detta ändrades av CNC:n, och nu kräver de flesta artiklar bara en enda uppställning för att bearbeta dem på ungefär 30 minuter. Operatören behöver inte göra någonting för att CNC-verktygsmaskinen ska skära. Operatören behöver bara leta efter uppställnings- eller kodningsproblem medan verktyget rör sig automatiskt. Som ett resultat har operatören ledig tid mellan uppgifterna, som de kan använda för att använda ytterligare verktyg. Du kan spara kostnaderna för att anställa ytterligare arbetare för att använda maskinerna genom att använda en operatör och många verktygsmaskiner.
· En högre kvalitet på ytan uppnås genom att använda kylvätskor som är antingen vatten- eller oljebaserade.
På grund av vibrationerna som uppstår vid skärning kan användning av bearbetningstekniker som inte är CNC-baserade resultera i lägre noggrannhet. På grund av denna vibration kan konventionell skärning inte uppnå samma precisionsnivå som CNC-bearbetning.
Konventionell skärning kan resultera i att en detaljs ytfinish inte blir idealisk, men att använda CNC-bearbetning, som inte orsakar vibrationer och ger en bättre ytfinish, löser detta problem.
Dessutom minskar användningen av CNC-teknik behovet av hjälpprocedurer som polering, vilket kan vara dyrt och tidskrävande.
· Lägre kostnad för underhållet
Förutom att byta skärredskap regelbundet och utföra lätt rengöring behöver CNC-maskiner vanligtvis inte mycket underhåll. G-kodsbaserad programvara uppdaterar sig automatiskt vid behov. Det finns en kostnadsbesparing eftersom inget av det rutinmässiga underhållet kräver experthjälp.
· Mångsidig
CNC-bearbetning kan producera nästan alla komponenter du kan tänka dig. Vissa modeller har extra funktioner och tillägg som snabbar upp och gör tillverkningsprocessen ännu enklare, som pekskärmar och automatiskt verktygsbyte.
En träbearbetningsförening genomförde en undersökning bland sina deltagare, vilka inkluderade tillverkare av arkitektoniskt trä och möbelsnickare. Majoriteten av dem höll med om att CNC hade fördelar och fördelar för deras bransch.
· Färre fel vid installation
Traditionella verktygsmaskiner är beroende av operatörens skicklighet med mätinstrument. Det finns ett fåtal utvalda skickliga tekniker som kan positionera detaljer exakt, men de är få och långt mellan. Av denna anledning använder CNC-system en unik koordinatmätprob som är monterad inuti spindeln. För positionering har proben kontakt med den fasta komponenten. För att minimera uppställningsfel är koordinatsystemets nollpunkter certifierade.
· Mindre stressigt
Manuell bearbetning har många fördelaktiga effekter, men den kommer alltid att vara föremål för mänskliga fel. När det finns tillfällen då man har personalbrist, sjuk eller semesterledig personal, och operatörer som inte presterar enligt förväntningarna, kan det skapa ekonomiska och kulturella svårigheter. Dessa problem elimineras i stort sett med CNC-bearbetning.
· Brett utbud av material att välja mellan
Detta kan vara den fördelen med CNC-bearbetning jämfört med konventionell bearbetning som sticker ut mest. Nästan alla material, inklusive metall, stål, trä, skum eller ömtålig plast, kan användas med CNC-maskiner.
· Förmåga att skapa komplicerade delar
CNC-maskiner kan enkelt och fritt skapa 3D-, 4D- och till och med 5D-objekt eftersom de kan uppgraderas och omprogrammeras när som helst. Vid behov kan detta underlätta en smidigare övergång från tillverkning av enkla CNC-frästa delar till tillverkning av komplicerade delar. Programvaran kan också spara mönster så att du snabbt kan återuppleva önskade former eller andra idéer.
· Med hjälp av komplex geometri kan CNC-delar göras lättare och starkare.
Eftersom CNC-bearbetning kan producera delar som är mycket mindre än vad som skulle vara möjligt på en traditionell maskin, kan lättare och effektivare delar produceras.
· Större skärparametrar
Det slutna skärområdet möjliggör nu höghastighets CNC-svarvning. Under bearbetningen flyger spånorna med hög hastighet och sprutar sedan kylvätska med högt tryck. Manuell drift är inte möjlig vid hastigheter på 10 000 rpm eller högre. På grund av den höga skärhastigheten är det omöjligt att manuellt bibehålla en jämn spånbredd och matningshastighet för att förhindra vibrationer.
På grund av sin precision och många andra fördelar har CNC-bearbetning fullständigt revolutionerat ett antal industrier, inklusive inom fordons-, flyg-, försvars- och elektroniksektorerna. Men precis som allt annat har CNC-maskiner också vissa nackdelar, så vi ska nu diskutera några av nackdelarna som följer med CNC-bearbetningstekniker.
Nackdelar med CNC-bearbetning
Att CNC-bearbetning inte är det mest prisvärda alternativet kan först verka som en nackdel. Men kostnaden är en ekonomisk investering i framtida besparingar, produktivitet, kundlojalitet och ett rykte om kvalitet och pålitlighet.
Den initiala kostnaden för att anlita CNC-tjänster är högre. Det fungerar framgångsrikt för många företag inom många branscher när de förlitar sig på en pålitlig leverantör för att utföra sina CNC-bearbetningstjänster. Kostnaden för den första produktionsomgången kommer att vara högre än för efterföljande omgångar.
En annan nackdel med CNC-metoden som vissa maskinister ser är att den tenderar att göra traditionella manuella färdigheter föråldrade. De tar med sig de matematiska och naturvetenskapliga färdigheter som förvärvats under åratal av undervisning i att använda borrar, fräsar, svarvar och mer för hand.
Även om CNC-bearbetning har kraftigt utökat affärsmöjligheterna över hela linjen, har det också resulterat i mindre traditionell tillverkning och en del förlorade arbetstillfällen. Majoriteten av experterna håller dock inte med om att manuella färdigheter kommer att bli omodernt. Faktum är att vissa tror att små och specialiserade projekt kommer att hjälpa konventionell bearbetning att blomstra.
Har CNC-bearbetning passar dig?
En av de två allmänt använda teknikerna för att producera en prototyp från en digital fil är CNC-bearbetning, som ofta används inom tillverkning såväl som andra industrier. Skapandet av en del eller produkt med hjälp av 3D-utskriftsteknik, som använder fused-deposition modeling (FDM), är den alternativa metoden för att skapa prototyper. Tillsammans med FDM är stereolitografi (SLA), selektiv lasersintring (SLS) och selektiv lasersmältning (SLM) andra 3D-utskriftstekniker som skulle kunna användas.
Du kanske är nyfiken på 3D-utskriftsteknik och om den är överlägsen CNC-bearbetning. Svaret baseras på ett antal variabler och väcker följande frågor:
- Vilken sorts produkt tillverkar du?
- Hur svårt är föremålet du behöver skapa?
- Vilka material används för att skapa produkten?
- Vilken volym förväntas?
- Vilken sorts schema lägger du upp?
Generellt sett används 3D-utskrift för att skapa prototyper och har en lägre hastighet än CNC-fräsning. Det är därför ineffektivt för att skapa stora mängder.
FDM-tekniken bygger från grunden, medan CNC-bearbetning formar ett materialblock genom att skära och borra bitar från det.
FDM har inga begränsningar för axelvinkel, men CNC har inga begränsningar för vilka typer av material den kan arbeta med. 3D-utskriftens möjligheter är begränsade till material som har omvandlats till bearbetbara filament, medan CNC-bearbetning kan generera nästan vilken form som helst.
Även 3D-utskriftsföretag är överens om att de två kommer att samexistera och komplettera varandra som en del av tillverkningsprocessen, även om båda teknikerna kommer att fortsätta att utvecklas och utvecklas.
I de flesta fall är CNC-bearbetning det bästa alternativet eftersom det erbjuder överlägsen noggrannhet, precision och hastighet för stora mängder produkter.
CNC-bearbetning automatiserar tillverkningsoperationer så att du inte behöver oroa dig för försummelse av arbetare, ledighet eller fel som saktar ner din verksamhet. Komplexa, flerdimensionella metall- och plastdelar i olika storlekar och former kan produceras kontinuerligt.
Slutsats
CNC-bearbetning har ett antal fördelar jämfört med konventionell bearbetning. Större kreativ frihet, finare funktioner och högre precision är några av dessa fördelar. Det är förståeligt varför fler och fler tillverkare implementerar tekniken dagligen med tanke på dess många fördelar. Emellertid kanske ett antal variabler, inklusive projektets omfattning och dess kostnad, inte alltid gynnar CNC-bearbetning framför konventionell bearbetning.
