Heb je je ooit afgevraagd hoe complexe metalen onderdelen precies worden gemaakt? CNC-bewerking is het antwoord. In dit artikel wordt uitgelegd hoe computergestuurde gereedschappen materialen zoals metaal zeer nauwkeurig en efficiënt omvormen tot ingewikkelde onderdelen. Je ontdekt de soorten CNC machines, hun voor- en nadelen en de gedetailleerde stappen in het CNC bewerkingsproces. Aan het eind begrijp je waarom CNC verspanen essentieel is voor moderne productie en hoe het kwaliteit en precisie garandeert bij het maken van alles van luchtvaartonderdelen tot medische apparatuur.
Numerieke besturing (NC) is de methode om de bewegingen en bewerkingen van bewerkingsmachines te besturen met behulp van gedigitaliseerde informatie. Werktuigmachines met numerieke besturing, vaak afgekort tot NC werktuigmachines, zijn werktuigmachines die zijn uitgerust met een NC-systeem. Computergestuurde numerieke besturing (CNC) is een methode waarbij een universele computer de bewegingen en bewerkingen van bewerkingsmachines rechtstreeks bestuurt.
Door het overeenkomstige besturingsprogramma te wijzigen, kan de besturingsfunctie van het CNC-systeem worden gewijzigd zonder het hardwarecircuit te veranderen, waardoor het CNC-systeem zeer veelzijdig en flexibel wordt. Dit is de ontwikkelingsrichting van de NC-technologie en het wordt op grote schaal toegepast in de productie.
Numeriek bestuurde bewerking is een methode om werkstukken op NC-bewerkingsmachines te bewerken. Het proces van NC-bewerking op bewerkingsmachines komt over het algemeen overeen met de traditionele bewerking op bewerkingsmachines, maar door de unieke eigenschappen van NC-bewerking zijn er opmerkelijke veranderingen in het NC-bewerkingsproces vergeleken met algemene bewerkingsprocessen.
CNC-verspaning verwijst naar de productie en bewerking van onderdelen en producten die door computers worden bestuurd. Het gaat om het gebruik van CNC-bewerkingsmachines (Computer Numerical Control) om automatisch overtollig materiaal van een werkstuk te verwijderen door het te bewerken en aan te passen.
Metaal is het meest gebruikte materiaal bij CNC-verspaning en het eindresultaat is een afgewerkt product of onderdeel.
Dit proces staat bekend als subtractieve productie en computertoepassingen worden gebruikt om bewegingen van bewerkingsmachines te besturen voor betere CNC-bewerking. De meest voorkomende typen en bewerkingsprocessen voor CNC-machine gereedschappen zijn onder andere frezen, draaien, slijpen en EDM.
Bij frezen wordt een roterende frees gebruikt om materiaal van het werkstukoppervlak te verwijderen door langs 3, 4 of 5 assen te bewegen. Dit proces wordt gebruikt om snel complexe geometrische vormen en precisieonderdelen met metaal te bewerken door het werkstuk te snijden of bij te snijden.
Bij draaien daarentegen wordt een draaibank gebruikt om onderdelen met cilindrische kenmerken te maken. Het werkstuk draait op de as en komt in contact met de precisiedraaibank. draaigereedschap om ronde randen, radiale en axiale gaten, groeven en groeven te vormen.
Vergeleken met traditionele machinale bewerking met de hand is CNC-bewerking veel sneller, met een hoge maatnauwkeurigheid en minimale fouten. Het eindproduct voldoet aan de computercode van het ontwerp.
CNC productie kan worden gebruikt om eindproducten en onderdelen te maken, maar het is meestal alleen rendabel voor kortetermijnproductie van kleine series, waardoor het een ideale productiemethode is voor rapid prototyping.
NC-frezen is een bewerking waarbij roterende frezen worden gebruikt om materialen te verwijderen. Het werkstuk kan stil blijven liggen terwijl het gereedschap erop beweegt of onder een vooraf bepaalde hoek de machine ingaan.
De complexiteit en snelheid van het vervormingsproces hangen af van het aantal bewegende assen van de machine. Hoe meer assen een machine heeft, hoe sneller en ingewikkelder het proces kan zijn.
3-assig NC-frezen is nog steeds een van de meest gebruikte en populaire bewerkingsprocessen.
In 3-asbewerkingHet werkstuk blijft stationair en de roterende frees snijdt langs de X-, Y- en Z-as.
Deze bewerkingsmethode is relatief eenvoudig en kan producten met een eenvoudige structuur maken. Het is echter niet geschikt voor het bewerken van complexe geometrieën of producten met ingewikkelde onderdelen.
Aangezien er slechts op drie assen kan worden gesneden, is de verwerkingssnelheid mogelijk lager dan die van 4-assig of 5-assige NC-bewerking. Dit komt doordat het werkstuk handmatig verplaatst moet worden om de gewenste vorm te krijgen.
Bij 4-assig NC-frezen wordt een vierde as toegevoegd aan de beweging van de snijtang, waardoor rotatie rond de X-as mogelijk is.
Bij deze methode worden vier assen gebruikt: de X-as, de Y-as, de Z-as en de A-as (roterend om de X-as).
De meeste 4-assige CNC machines hebben ook de mogelijkheid om het werkstuk te roteren, de zogenaamde B-as. Hierdoor kan de machine zowel als freesmachine en als draaibank werken.
Als u boren op de zijkant van een onderdeel of op het oppervlak van een cilinder, dan is 4-assig CNC bewerken de ideale keuze.
Het verbetert het bewerkingsproces aanzienlijk en zorgt voor een hoge nauwkeurigheid bij de bewerking.
5-assig NC-frezen heeft een extra rotatie-as in vergelijking met 4-assig NC-frezen.
De vijfde as is meestal de B-as, die om de Y-as draait.
Bij sommige 5-assige CNC machines is het ook mogelijk om het werkstuk te roteren, wat bekend staat als de B-as of C-as.
Vanwege de grote veelzijdigheid van 5-assige NC-bewerking wordt het vaak gebruikt voor de productie van complexe en nauwkeurige onderdelen, zoals medische componenten zoals kunstledematen of botten, en onderdelen voor de ruimtevaart, titanium onderdelen, mechanische onderdelen voor olie en gas, militaire producten en nog veel meer.
Een volledig CNC-bewerkingsproces omvat de volgende stappen: procesanalyse op basis van de werkstukbewerkingstekening, bepaling van bewerkingsschema's, procesparameters en verplaatsingsgegevens; schrijven van het werkstukbewerkingsprogrammablad met de voorgeschreven programmacodes en formaten; programma-invoer of -overdracht; proefdraaien, simulatie van het gereedschapspad, enz. van het bewerkingsprogramma dat is ingevoerd of doorgegeven aan de NC-unit; automatische bediening van de gereedschapsmachine door middel van een correcte bediening, eerste proefdraaien; inspectie van de bewerkte werkstukken.
Het CNC-bewerkingsprogramma is een reeks instructies die de NC-bewerkingsmachine aanstuurt om bewerkingen uit te voeren, en het is de toepassingssoftware van de NC-bewerkingsmachine. De belangrijkste taken van CNC programmeren zijn onder andere het analyseren van de werkstuktekening, het procesontwerp, het plannen van de bewerkingsroute en het bepalen van de hulpfuncties van de bewerkingsmachine. Het is een belangrijke fase in CNC-verspaning.
De inhoud en stappen van CNC programmeren worden hieronder weergegeven:
Analyse van onderdeeltekening -> Bepalen van de bewerkingsroute -> Gereedschapsbaan berekenen -> Programma's schrijven -> Programma-invoer -> Programmaverificatie en proefsnijden
NC-programma's worden handmatig of automatisch geprogrammeerd.
1) Handmatig programmeren verwijst naar de programmeermethode waarbij het hele proces, van het analyseren van onderdeeltekeningen, het formuleren van procesprocedures, het berekenen van de bewegingstrajecten van gereedschappen, het schrijven van programmabladen voor productbewerking, het voorbereiden van besturingsmedia tot het controleren van het programma, handmatig wordt uitgevoerd. Voor onderdelen met minder complexe geometrische vormen, eenvoudige berekeningen en weinig bewerkingsprogramma's is handmatig schrijven eenvoudig te implementeren.
Handmatig programmeren is de basis voor het samenstellen van bewerkingsprogramma's en is ook de belangrijkste methode voor het opsporen van fouten op NC-bewerkingsmachines op locatie. Het is een basisvaardigheid die operators van bewerkingsmachines onder de knie moeten hebben.
Voor onderdelen met complexe vormen, zoals onderdelen met niet-cirkelvormige krommingen en contouren in tabelvorm, is handmatig programmeren vervelend, is het programmavolume enorm, is de kans op fouten groot, is de efficiëntie laag en is handmatig programmeren niet geschikt voor de taak, dus moet automatisch programmeren worden toegepast.
2) Automatisch programmeren is de methode waarbij het schrijven van programma's voor NC-bewerkingsmachines geheel of gedeeltelijk door een computer wordt gedaan. Automatisch programmeren vermindert de arbeidsintensiteit van programmeurs, verbetert de efficiëntie en kwaliteit van het programmeren en lost de programmeerproblemen op van complexe onderdelen die handmatig programmeren niet aankan.
Afhankelijk van de verschillende manieren van informatie-invoer en verwerkingsmethoden, worden automatische programmeermethoden voornamelijk onderverdeeld in taalprogrammering en grafische interactieve programmering.
Bij taalprogrammering wordt een bepaalde taal op hoog niveau gebruikt om de geometrische vorm van het werkstuk en het voedingstraject te definiëren, waarbij de computer complexe geometrische berekeningen uitvoert of gereedschappen, opspanmiddelen en snijhoeveelheden selecteert via een technologische database. De meer bekende NC-programmeersystemen zijn APT (Automatisch Geprogrammeerde Gereedschappen).
Taalprogrammering geeft geen intuïtieve beschrijving van de geometrische vorm van het onderdeel, het is een vroege programmeermethode die gebruikt werd door NC-bewerkingsmachines, en het is geleidelijk vervangen door grafische interactieve programmeermethoden.
Grafisch interactief programmeren is gebaseerd op bepaalde CAD/CAM-software, waarbij de grafische definitie van de bewerking en het instellen van de procesparameters worden uitgevoerd door interactie tussen mens en computer, waarna de programmeersoftware automatisch het gereedschapstraject en het CNC-bewerkingsprogramma genereert.
Grafisch interactief programmeren is momenteel de meest gebruikte methode, met typische softwaresystemen zoals Mastercam, UG, Pro/E en andere CNC programmeersystemen.
Vergeleken met traditionele mechanische bewerkingen zijn de voordelen van CNC-bewerking:
De vorm van de onderdelen die verwerkt worden door CNC bewerkingsmachines hangt voornamelijk af van het bewerkingsprogramma. Wanneer het werkstuk verandert, kan een nieuw programma opnieuw geprogrammeerd worden om de onderdelen te bewerken, waardoor het bijzonder geschikt is voor enkelstuks, productie in kleine series en het testen van prototypes. Bovendien kunnen door de controleerbare beweging met CNC bewerkingsmachines complexe oppervlaktebewerkingen worden uitgevoerd die met gewone bewerkingsmachines moeilijk of onmogelijk zijn.
CNC bewerkingsmachines zijn nauwkeuriger dan gewone bewerkingsmachines. Tijdens het bewerkingsproces kan de automatische bewerkingsmodus van CNC bewerkingsmachines fouten veroorzaakt door menselijke factoren vermijden, wat resulteert in een goede maatvastheid, hoge precisie en zeer stabiele bewerkingskwaliteit voor dezelfde partij onderdelen.
Het instelbereik van het spiltoerental en de voedingssnelheid van CNC werktuigmachines is veel groter dan dat van gewone werktuigmachines. De stijfheid van de bewerkingsmachine is hoog, waardoor grote snijhoeveelheden mogelijk zijn en dus effectief bewerkingstijd wordt bespaard. De snelle bewegingssnelheid van de bewegende delen van de CNC werktuigmachine verkort de positioneer- en niet-snijtijd.
CNC bewerkingsmachines bewegen volgens coördinaten, wat hulpbewerkingen zoals lijntekenen bespaart en hulptijd verkort. Het werkstuk wordt vaak geïnstalleerd in een eenvoudig positioneer- en opspanapparaat, waardoor de ontwerp- en productiecyclus van procesapparatuur korter wordt en het productievoorbereidingsproces sneller verloopt.
Op CNC-bewerkingsmachines met een gereedschapsmagazijn en een automatische gereedschapswisselaar kan het onderdeel meerdere continue bewerkingsprocessen uitvoeren met één enkele klemming, waardoor de omlooptijd van halffabricaten korter wordt en de verbetering van de productie-efficiëntie duidelijker wordt.
De arbeidsintensiviteit is laag. Het bewerken van onderdelen door CNC bewerkingsmachines gebeurt automatisch volgens een voorgeprogrammeerd programma. De belangrijkste taken van de operator zijn het bewerken van programma's, het invoeren van programma's, het laden en ontladen van onderdelen, het voorbereiden van gereedschappen, het observeren van de bewerkingsstatus en het inspecteren van onderdelen, zonder dat zware repetitieve handmatige bewerkingen nodig zijn.
Daarom is de arbeidsintensiteit aanzienlijk lager en neigt het werk van de machinist naar intellectuele bewerkingen. Bovendien worden CNC-bewerkingsmachines over het algemeen op een gesloten, schone en veilige manier bewerkt.
Dankzij de programmatische besturing is het gemakkelijk om van variëteit te wisselen. Ook vereenvoudigt machinale bewerking in meerdere reeksen op één machine het beheer van het productieproces, vermindert het aantal beheerders en is onbemande productie mogelijk. Met CNC bewerkingsmachines voor machinale bewerking kunnen de werkuren van een enkel product nauwkeurig worden berekend en kan de productie redelijk worden geregeld.
CNC bewerkingsmachines maken gebruik van digitale informatie en standaardcodeverwerking om bewerkingen te besturen, voorwaarden te scheppen voor de automatisering van het productieproces en de informatieoverdracht tussen inspecties, werkinrichtingen en halffabricaten effectief te vereenvoudigen.
① Verminder het aantal benodigde gereedschappen en elimineer de noodzaak voor complexe gereedschappen om onderdelen met ingewikkelde vormen te verwerken.
Als je de vorm of grootte van een onderdeel moet veranderen, pas je gewoon het verwerkingsprogramma voor dat onderdeel aan, waardoor het ideaal is voor de ontwikkeling en aanpassing van nieuwe producten.
De bewerkingskwaliteit is consistent met een hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid, waardoor het geschikt is voor de strenge bewerkingseisen van vliegtuigen.
Hij kan efficiënt complexe profielen verwerken die moeilijk te bewerken zijn met conventionele methodes en kan zelfs onderdelen bewerken die tijdens het bewerken niet zichtbaar zijn.
Het nadeel van NC-verspaning is dat de kosten van de machines en apparatuur vrij hoog zijn en dat het onderhoudspersoneel veel expertise moet hebben.
CNC-verspaning is momenteel de meest gebruikte bewerkingsmethode.
Bij CNC-bewerking is het belangrijk om niet alleen de kenmerken te begrijpen, maar ook de stappen in het proces om de bewerkingsefficiëntie te verbeteren.
Wat zijn de stappen bij CNC-bewerking?
Op basis van de door de klant aangeleverde bewerkingstekeningen kan het bewerkingspersoneel de vorm en maatnauwkeurigheid analyseren, oppervlakteruwheidHet materiaal van het onderdeel, het type onbewerkt werkstuk en de status van de warmtebehandeling. Deze informatie wordt gebruikt om de bewerkingsmachines en gereedschappen te kiezen, de positioneer- en opspaninrichting, bewerkingsmethode, volgorde en snijparameters te bepalen.
Bij het bepalen van het bewerkingsproces moet rekening worden gehouden met de besturingsmogelijkheden van de CNC-bewerkingsmachine die wordt gebruikt. Dit zal de efficiëntie van de bewerkingsmachine maximaliseren en resulteren in een efficiënter bewerkingstraject, waardoor de verplaatsingstijd van het gereedschap korter wordt en de bewerkingstijd korter.
Om het bewegingstraject van het middelpunt van het gereedschapstraject te berekenen, wordt rekening gehouden met de geometrische afmetingen van de bewerkte onderdelen en het ingestelde programmeercoördinatensysteem. Dit resulteert in de bepaling van alle gereedschapspositiegegevens.
De meeste CNC systemen de mogelijkheden voor lineaire interpolatie en cirkelbooginterpolatie. Voor de verwerking van relatief eenvoudige vlakke onderdelen, zoals onderdelen die bestaan uit lijnen en cirkelbogen, worden het begin- en eindpunt van geometrische elementen, het middelpunt van cirkelbogen (of de straal) en de coördinaatwaarden van de snij- of raakpunten berekend.
Als het NC-systeem geen gereedschapcompensatie mogelijkheden moeten de coördinaatwaarden van de baan voor het gereedschapsmiddelpunt berekend worden.
Voor onderdelen met meer complexe vormenzoals die bestaan uit niet-cirkelvormige krommen en oppervlakken, moeten de eigenlijke krommen of oppervlakken benaderd worden met rechte segmenten (of boogsegmenten) en moeten de coördinaatwaarden van hun knooppunten berekend worden op basis van de vereiste bewerkingsnauwkeurigheid.
Op basis van het gereedschapspad voor het werkstuk worden de gegevens voor de gereedschapsbeweging en de bepaalde procesparameters en hulpacties berekend.
De programmeur schrijft vervolgens het bewerkingsprogramma in delen en volgt daarbij de functionele instructies en het formaat van het programmadeel zoals aangegeven door het gebruikte NC-systeem.
Er moet rekening worden gehouden met:
Door deze drie stappen te volgen tijdens CNC-bewerking kan het bewerkingsproces efficiënter worden uitgevoerd.
De prestatiekenmerken van CNC bewerkingsmachines bepalen het toepassingsgebied van CNC verspanen. Voor CNC-verspaning kunnen de objecten op basis van hun geschiktheid worden onderverdeeld in drie categorieën.
1) Meest geschikte categorie:
Onderdelen met een hoge bewerkingsnauwkeurigheid, complexe vorm en structuur, vooral onderdelen met complexe rondingen en oppervlaktecontouren, of onderdelen met niet-open holtes. Deze onderdelen zijn moeilijk te bewerken en te inspecteren met algemene bewerkingsmachines en het is moeilijk om de bewerkingskwaliteit te garanderen; onderdelen die in één opspanning moeten worden bewerkt voor meerdere bewerkingen.
2) Meer geschikte categorie:
Dure onderdelen met moeilijk verkrijgbare vormstukken die niet gesloopt kunnen worden. Deze onderdelen zijn gevoelig voor ondermaatse of afgedankte onderdelen wanneer ze bewerkt worden op gewone bewerkingsmachines.
Voor betrouwbaarheid kunnen ze geselecteerd worden voor bewerking op CNC-bewerkingsmachines; onderdelen met een laag rendement, hoge arbeidsintensiteit en moeilijke kwaliteitscontrole bij bewerking op algemene bewerkingsmachines; onderdelen die gebruikt worden voor modelveranderingen en prestatietesten (die een goede maatvastheid vereisen); onderdelen met meerdere variëteiten, meerdere specificaties, enkelstuks en kleine series.
3) Ongeschikte categorie:
Onderdelen die volledig afhankelijk zijn van handmatige positionering; onderdelen met zeer onstabiele bewerkingstoleranties als de CNC-bewerkingsmachine geen online inspectiesysteem heeft dat de positiecoördinaten van het onderdeel automatisch kan controleren en aanpassen; onderdelen die specifieke procesapparatuur moeten gebruiken, afhankelijk zijn van sjablonen en monsteronderdelen voor bewerking; onderdelen die in grote hoeveelheden moeten worden geproduceerd.
Met de verbetering van de prestaties van CNC-bewerkingsmachines, de perfectionering van functies, de verlaging van kosten, de voortdurende verbetering van de prestaties van CNC-bewerkingsgereedschappen en hulpgereedschappen, en de voortdurende verbetering van CNC-bewerkingstechnologie, neemt het gebruik van CNC-bewerkingsmachines met hoge automatisering, hoge precisie en geconcentreerde bewerkingen voor grootschalige productie geleidelijk toe.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO