Z enigmatycznym zwrotem obróbka skrawaniem CNC możemy spotkać się coraz częściej, szczególnie przeglądając oferty pracy. Nic w tym dziwnego, gdyż postęp technologiczny, za którym idą coraz większe restrykcje dotyczące jakości i precyzji przy wykonywaniu różnych części maszyn, wymaga bardzo wydajnego i dokładnego procesu obróbki. Obecnie jedną z najpopularniejszych technik jest obróbka skrawaniem, która wypiera bardziej tradycyjną metodę ze względu na swoją szybkość i powtarzalność w obrabianiu materiału oraz niższe koszty produkcji. Szczególnie ceniona jest tutaj obróbka skrawaniem przy użyciu maszyny CNC, która to oferuje najwyższą wydajność. Czym więc jest obróbka skrawaniem CNC, na czym polega proces obróbki i jakie są jego rodzaje?
Czym jest obróbka skrawaniem CNC?
Obróbka skrawaniem jest rodzajem obróbki, która w skrócie polega na usuwaniu wierzchniej warstwy obrabianego materiału, tak zwany naddatek, do czasu uzyskania powierzchni obrobionej o wymaganym kształcie i parametrach. Taki proces obróbki nazywany jest również obróbką ubytkową. Naddatek można usuwać za pomocą różnych narzędzi, m.in. tokarki, szlifierki, wiertarki, frezarki oraz technik, jak np. frezowanie, wiercenie, toczenie czy szlifowanie.
Podział obróbki skrawaniem ze względu na siłę napędową
Materiał obrabiany jest za pomocą ostrych narzędzi, pił lub ostrzy. W zależności od doboru narzędzi obróbkę skrawaniem możemy podzielić na:
- obróbkę ręczną, za pomocą różnego rodzaju dłut i noży, ruch główny i posuwowy wykonywany jest przy pomocy ludzkich mięśni,
- obróbkę maszynową na obrabiarkach konwencjonalnych, jak wiertarki, szlifierki czy frezarki, ruch główny wykonywany jest za pomocą napędu mechanicznego, natomiast ruch posuwowy wykonywany jest przy pomocy ludzkich mięśni,
- obróbkę maszynową na obrabiarkach sterowanych numerycznie, czyli właśnie obróbka CNC, ruch główny i posuwowy wykonywany jest za pomocą napędu mechanicznego.
Jak łatwo zauważyć prędkość skrawania zwiększa się wraz z zastosowaniem bardziej zaawansowanych narzędzi i maszyn. Obróbkę ręczną, taką jak dłutowanie rzadko można zobaczyć na profesjonalnej taśmie produkcyjnej ze względu na ograniczenia precyzji i prędkości. Obróbka skrawaniem na obrabiarkach konwencjonalnych jest już znacznie wydajniejsza, lecz i ona zostaje coraz bardziej wypierana na rzecz najwydajniejszej obecnie metody na obrabiarkach sterowanych numerycznie, które zapewniają perfekcyjne zachowanie parametrów projektu przy zachowaniu optymalnej prędkości skrawania i precyzji. Obrabiarki CNC rewolucjonizują tradycyjne metody obróbki skrawaniem, umożliwiając nie tylko osiągnięcie doskonałej precyzji, ale także zwiększenie wydajności i skrócenie czasu obróbki w różnych gałęziach przemysłu.
Rodzaje obróbki skrawaniem
Głównym podziałem obróbki skrawaniem jest podział na obróbkę wiórową i obróbkę ścierną, choć możemy ją podzielić jeszcze ze względu na:
- dokładność obróbki – tutaj rozróżniamy obróbkę zgrubną, średnio dokładną, dokładną i wykańczającą,
- metodę kształtowania powierzchni obrobionej – rozróżniamy obróbkę punktową, obwiedniową oraz kształtową,
- ilość przejść – tu mamy do czynienia z obróbką jednoprzejściową i wieloprzejściową.
Obróbka wiórowa
Obróbka wiórowa ma na celu nadanie obrabianemu materiałowi odpowiedniego kształtu, szczególnie powierzchni wewnętrznych przedmiotu, wiercenia otworów czy wykończenia produktu. Obróbkę wiórową stosuje się również do powierzchni o zakrzywionych liniach. Z tego względu ta metoda usuwa największe ilości materiału i generuje najwięcej naddatku w postaci wiórów (stąd nazwa metody) o określonym kształcie zależnym od właściwości oraz rodzaju obrabianego materiału.
Obróbka ścierna
Zadaniem tego rodzaju obróbki jest uzyskanie gładkiej powierzchni obrabianego materiału. W przypadku tej metody nie ma potrzeby usuwania dużej ilości naddatku, więc jest to najmniej inwazyjna metoda obróbki, gdzie usuwana jest jedynie cienka wierzchnia warstwa materiału.
Obróbka ścierna odbywa się głównie za pomocą narzędzi, jak np. filc, papier ścierny czy urządzeń typu szlifierka, a materiał obrabiany jest szlifowany, gładzony lub polerowany. Rodzaj materiału ma główny wpływ na dobór narzędzia i techniki oraz stopień gładkości powierzchni, jaki chcemy osiągnąć.
W przeciwieństwie do obróbki wiórowej naddatek to zazwyczaj niemające ustalonej geometrii bardzo drobne wióry i pył.
Na czym polega obróbka CNC?
Obróbka skrawaniem CNC różni się od pozostałych rodzajów obróbki zastosowaniem maszyn CNC, czyli zautomatyzowanego urządzenia sterowanego przez program komputerowy, a nie przez operatora. Nowoczesne obrabiarki CNC umożliwiają jednoczesne szlifowanie, wiercenie i skrawanie tworzyw sztucznych, co pozwala na tworzenie unikalnych komponentów o doskonałej precyzji i wykończeniu. Takie rozwiązanie pozwala na znaczne zwiększenie wydajności pracy, zwiększenie prędkości oraz dokładności wykonywania części, a także pozwala zaoszczędzić czas wykonania.
Obróbkę skrawaniem CNC możemy podzielić na trzy procesy:
- Projekt modelu części w specjalistycznym programie komputerowym (CAD). Na tym etapie zawierają się wszystkie parametry procesu obróbki oraz obrabianego przedmiotu, jak rodzaj materiału, wymiary, prędkość skrawania itp.
- Przełożenie projektu na plan sterowania maszyną. Za pomocą programu CAM kod alfanumeryczny zamieniany jest na impulsy elektryczne i na podstawie dostarczonej dokumentacji i rysunków 2D i 3D tworzona jest instrukcja sterowania maszyną CNC.
- Na koniec pozostaje obróbka CNC. Dzięki stworzeniu instrukcji i przełożeniu kodu maszyna CNC wie, w jaki sposób poruszać narzędziami, by uzyskać pożądany kształt i cechy przedmiotu.
Zastosowanie zaawansowanych obrabiarek CNC, umożliwia precyzyjne frezowanie i formowanie tworzyw sztucznych. Najnowsze techniki obróbki skrawaniem pozwalają na tworzenie unikalnych i złożonych kształtów z różnorodnych materiałów, takich jak aluminium, tworzywo sztuczne czy wszelkie stale nierdzewne. Dzięki zaawansowanym procesom obróbki CNC, można precyzyjnie wytwarzać różne elementy, zaspokajając nawet najbardziej wymagające potrzeby klientów.
Rodzaje obróbki skrawaniem CNC
Wybór konkretnej techniki obróbki skrawaniem i narzędzia zależy od tego, jaki chcemy osiągnąć kształt i parametry obrabianego materiału. Tutaj do wyboru mamy wiele różnych technik, takich jak: frezowanie, polerowanie, wycinanie, ploterowanie itd. Maszyny CNC dzięki swojej różnorodnej konfiguracji są w stanie wykonać każdą z tych czynności, co czyni je wszechstronnymi urządzeniami.
Frezowanie
Frezowanie jest jednym z najpopularniejszych sposobów obróbki skrawaniem. Polega ono na usuwaniu warstwy materiału od całego elementu, warstwa po warstwie, aż do osiągnięcia zaprojektowanego kształtu. W trakcie procesu obróbki porusza się zarówno obrabiany przedmiot, jak i również narzędzie tnące frezarki, które wykonuje ruch obrotowy. Taka technika pozwala na osiągnięcie nieregularnych form z dużą precyzją.
Frezarka pozwala na wstępne usunięcie dużej ilości materiału, by uzyskać bryłę bardziej zbliżoną do planowanej, jak i również pozwala na obróbkę wykańczającą, którą cechuje duża dokładność i precyzja. Ma zastosowanie głównie do obróbki nieregularnych lub płaskich powierzchni.
Toczenie
Przy tym sposobie obróbki skrawaniem warstwy materiału oddzielane są poprzez ruch obrotowy obrabianego przedmiotu, natomiast ostre noże tokarskie są nieruchome. W przypadku toczenia kształtowane są bryły obrotowe, takie jak gwinty zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne, kule, walce, stożki. W zależności czy obrabiana powierzchnia jest zewnętrzna, czy wewnętrzna, stosujemy odpowiednio nazwy toczenie albo wytaczanie.
Ploterowanie
Ploterowanie stosowane jest przy płaskich elementach, takich jak płyty czy blachy, które obrabiane są poprzez docinanie materiału lub przez wywiercanie otworu. Niektóre plotery CNC pozwalają nawet obrabiać takie elementy jak krawędzie.
Podsumowanie
Obróbka skrawaniem CNC pozwala osiągać wcześniej nieznaną precyzję wykonania, której cały czas pilnują bardzo czułe czujniki urządzenia, natychmiast korygując ewentualne błędy w trakcie obróbki. Maszyny CNC pozwalają też utrzymywać dużą prędkość i stałą jakość wykonywanej pracy. Z tych względów obróbka skrawaniem CNC jest głównie stosowana w przypadku produkcji seryjnej, gdzie dbałość o dokładne wykonanie części jest niezmiernie ważna. Zalety obróbki skrawaniem CNC doskonale widać również przy produkcji części o bardzo dużych gabarytach. Tego typu produkcja przy użyciu konwencjonalnych obrabiarek jest znacząco utrudniona i spowolniona ze względu na twardość materiałów oraz rozmiary obrabianych części. Obróbka na maszynach CNC niweluje utrudnienia z tym związane, dzięki czemu produkcja może przebiegać szybko i sprawnie, co również wiąże się ze zmniejszonymi kosztami.
Obrabiarki CNC stanowią niezastąpiony element automatyzacji produkcji nie tylko w branży metalowej, ale również w wielu innych gałęziach przemysłu. Obróbka skrawaniem CNC pozwala na uzyskanie przedmiotów o dowolnym kształcie i wielkości, dlatego też ta metoda nadaje się do stosowania np. w branży elektronicznej, przemysłowej, lotniczej, motoryzacyjnej itd. Obróbka CNC nadaje się więc do produkcji zarówno tulei, nakrętek, śrub, sworzni, jak i dużych części do silników okrętowych.
Oprócz wszechstronności wytwarzanych elementów obróbka skrawaniem CNC pozwala zarazem na obrabianie różnego rodzaju materiałów, wśród których możemy wymienić takie rodzaje metalu jak: aluminium, mosiądz, stal nierdzewna, żeliwo, a także tworzywa sztuczne jak: polipropylen, poliwęglan, akryl. Obróbka skrawaniem może być również wykonywana na takich materiałach jak drewno, szkło i kamień.
