Was sind CNC-Maschinen und wie wählt man sie aus?

CNC-Maschinen sind das Hauptwerkzeug für die Massenbearbeitung von Teilen. Es ist ein wichtiger Bestandteil computergestützter Konstruktionssysteme. Das Prinzip der Erstellung einer CNC besteht darin, die Herstellung ähnlicher Teile zu vereinfachen.

CNC-Maschine - ein Gerät mit numerischer Steuerung. Sein Hauptmerkmal ist einfaches Kopieren ähnlicher und sortenreiner Teile: ein im Festwertspeicher aufgezeichnetes Programm-Abbild, nach dem aus Werkstücken, die im Arbeitsbereich platziert werden, mit Hilfe des Förderband-Vorschubmechanismus Teile gefräst und gesägt werden. Die mit einer Laser-Plasma-Pistole ausgestatteten Maschinen, die ein perfekt glattes Schneiden von Primär- und Sekundärwerkstücken durchführen, zeichnen sich durch einen hohen Durchsatz aus. Etwas niedriger in der technologischen Ausstattung sind Dreh- und Fräsmaschinen, die laserfreies (mit Hilfe von Fräsern) Drehen, Sägen und Reiben (Bohren) von Werkstücken ausführen.

Bei modernen CNC-Maschinen muss kein externer PC oder Laptop angeschlossen werden - die Rolle eines vorbereitenden (bedienergesteuerten) Programmierers, der die Parameter einstellt, wird von einem Bordmikrocomputer übernommen, der in einem vor elektrischem Rauschen geschützten Maschinenraum installiert ist. Moderne CNC-Maschinen können auch über eine LAN-Schnittstelle an ein lokales Servernetzwerk (LSS) angeschlossen und von jedem PC auf dem Territorium des Unternehmens gesteuert werden, dem der Netzwerkadministrator Zugriff auf diese Maschine gewährt, da sie seit 20 . funktioniert Jahre, zum Beispiel mit Netzwerkdruckern und Scannern.

Die CNC-Maschine ist so aufgebaut, dass der technische (elektromechanische) Teil fest mit der Elektronik (ECU) verbunden und gleichzeitig von ihr getrennt ist, getrennt von ihr im begrenzten Innenraum der Einheit... Zu den Konstruktionsmerkmalen der CNC-Einheit gehört die Abschirmung (Schutz) des Steuergeräts vor Störungen durch elektromechanische Schaltungen im Arbeitsbereich und im Bereich der Betriebsartenumschaltung. Diese Störungen können das Programm „zunichte machen“, daher wird der On-Board-Single-Board-PC nicht nur von der Elektromechanik (Motoren, Sensoren) entfernt, sondern auch in eine geschützte Stahlbox gelegt, die zuverlässig geerdet ist und fast vollständig abschaltet Beseitigen Sie statische Aufladung und Rauschen vom Eindringen in die CPU und andere lebenswichtige elektronische Organe Steuerung der CNC-Einheit.

Der Vorteil einer Mini-Heimmaschine ist, dass Es ist eine würdige Lösung für junge Berufstätige, die begonnen haben, die Grundlagen der Arbeit als CNC-Maschinenbediener zu beherrschen... CNC-Maschinen werden nach der Liste der durchgeführten Operationen und nach den Merkmalen des Steuersystems klassifiziert. Trotz des ersten und trügerischen Eindrucks eines Anfängers, dass dieses "Monster" zu schwierig ist, kann das Beherrschen der grundlegenden Arbeitstechniken eine halbe bis mehrere Stunden dauern. Ein Anfänger kann schnell seinen ersten Algorithmus zur Bearbeitung von Teilen zusammenstellen, deren Produktionsprozess ihn interessiert. Zum Beispiel muss er eine Halterung für einen Motorgenerator an einem Fahrrad herstellen - auf einer solchen Maschine wird er schnell zeichnen, schneiden und schleifen.

CNC-Maschinen können Stein, Holz und seine Derivate, Nichteisenmetalle, Stahl, Kunststoff und Verbundwerkstoffe bearbeiten. Alles wird nur durch die Leistung des Spindelmotors bestimmt - in einer solchen Einheit ist es die Hauptantriebsfunktionseinheit. Der zweite Wert für die Wahl des Werkstückmaterials ist die Länge, der Durchmesser, die Beschichtung von Stahlfräsern - zum Beispiel wenn die Maschine fräst. Wenn es sich um eine Bohrmaschine handelt, werden deren Fähigkeiten und die Fähigkeiten der Fräseinheit oft kombiniert. Die Arbeit der Sägemaschine wird von der Fräsmaschine und die Arbeit der Bohrmaschine von der Drehmaschine ausgeführt.

Solche Maschinen sind vielseitig einsetzbar: Sie kombinieren die Fähigkeiten des Universals (das Gerät schneidet und schleift, bohrt Teile in verschiedenen Projektionen), des Desktops (wiegt nicht mehr als mehrere Dutzend Kilogramm, passt auf eine Werkbank mit einer Tischfläche von 2 m2). Die Leistung des Spindelantriebs zur Bearbeitung von Kunststoff und Holz überschreitet in der Regel mehrere hundert Watt pro Stunde, die aus dem Netz entnommen werden, nicht. Für Nichteisenmetalle ist bereits eine Leistung von bis zu einem Kilowatt erforderlich und für Stähle - 1,5-2 kW. In einer Mehrzweckmaschine gibt es oft keinen Hinweis auf bestimmte Materialarten. Dementsprechend müssen Fräser, Bohrer, Kronen, Sägeblätter aus Schnellarbeitsstahl sowie Schleifmittel gekauft werden.

Nach den Bearbeitungsarten sieht die Klassifizierung der CNC-Maschinen horizontale (Schneiden von Teilen in ihrer "liegenden" Position) und vertikale (im Gegenteil, diese Geräte arbeiten mit "stehenden" Teilen, Schneiden nach oben und unten) vor. Kombinierte Einheiten führen das Schneiden und Bohren von Teilen in allen drei Ebenen durch.

Das Steuerungssystem in CNC-Maschinen hat die üblichen "Computer"-Eigenschaften, wie: die Anzahl der Megahertz jedes Prozessorkerns, die Anzahl ihrer Kerne sowie die Anzahl der Megabyte (oder Gigabyte) des RAM Arbeitsspeicher). Als Speichergerät, wie bei herkömmlichen Desktop-PCs und Laptops, ein magnetooptisches Laufwerk ("Festplatte"), SSD (Solid-State "Festplatte") oder eMMC-Speicher (wie bei Single-Board-Laptops, Tablets und Smartphones, die hauptsächlich Büroarbeit verrichten) verwendet wird.

Keine Hardware wird sich jedoch vollständig manifestieren, bis das Steuerungsprogramm darauf installiert ist. Moderne tragbare CNC-Maschinen verwenden ein Betriebssystem, das auf einem Software- und Grafikkern basiert Linux oder Windows: Für Produktionszwecke wird eine spezielle "cut-down"-Version in den Speicher der Maschine "eingenäht", die ausschließlich für die Arbeit erstellt wurde und nicht beispielsweise für das vollwertige Surfen im Internet, das Spielen von Spielen oder das Ansehen von Videos. Darauf können Sie nur die Details bearbeiten, für alles andere ist es nicht verfügbar.

Modell 1325 - eine der besten CNC-Maschinen, konzipiert als Einstiegsgerät, um die Fähigkeiten eines Werkzeugmaschinenspezialisten zu beherrschen. Geringe Wartungskosten - gehört zur Start-Klasse (für Anfänger). Führt eine dreiachsige Gravur von Holzrohlingen durch. Kann einfache Muster mit bilateraler Symmetrie anwenden. Eine spezielle Schulung für einen Anfänger bei der Arbeit an einem solchen Gerät ist nicht erforderlich.

Die Arbeitsfläche beträgt 130x250x200 cm und beginnt bei einer Zwischenphasenspannung von 380 Volt. Gesteuert wird sie über das Mach3-System, ausgestattet mit einem gekühlten Spindelmechanismus, arbeitet von einem Steuerinverter und entwickelt eine Drehzahl von bis zu 24.000 Umdrehungen pro Minute. Von Hand geschmiert. Auf Basis der Artcam-Software betrieben, schneidet sie MDF und Holz, Acryl und andere (auch Verbundwerkstoffe) rein nichtmetallische Materialien.

Modell 2040 ATC-CNC... Funktioniert auf CNC-Basis mit automatischer Telefonzentrale. Es gibt ein eingebautes Cutter-Magazin, das die Auswahl des gewünschten Cutters erleichtert. Schneidet, rillt nichtmetallische Materialien, schneidet Rillen in sie und stanzt Rohlinge, fräst sie. Der Werkzeugwechsel erfolgt automatisch. Karussell-Fräsmodell ATC CNC mit einem Arbeitsbereich von 200x400x20 cm Angetrieben durch ein Drehstromnetz.Die Spindel nimmt bis zu 9 kW Leistung aus dem Netz auf und ist mit 11 kW japanischen Servos ausgestattet.

Auf der Basis eines T-förmigen Vakuum-Arbeitstisches gebaut, wird die Schmierung automatisch in den Arbeits- und Bereich der Drehmechanismen eingeleitet. Eine Vakuumpumpe entfernt Späne aus dem Arbeitsbereich und trägt so dazu bei, den Arbeitsbereich relativ sauber zu halten. Leistung der Vakuumpumpe - 3 kW. Die Maschine ist zum Drehen von Aluminium geeignet.

Modell 1625 hat einen Arbeitsbereich von 2x5 m und arbeitet auch mit einem Drehstromnetz. Desktop-Gerät mit ähnlichen Eigenschaften wie die vorherige Version. Der Unterschied besteht im Vorhandensein eines Oszillatorschneiders, mit dem Sie Haut und Materie schneiden können. Mit den Fräsern können Sie mit Aluminium und allen nichtmetallischen einfachen und Verbundwerkstoffen arbeiten. Schnittgenauigkeit - 10 Mikrometer. Es ist möglich, Nichtmetalle und Aluminium ab der Unterbrechung des Vorgangs weiter zu gravieren.

Mit anderen Modellen können Sie mit Stahl, Bronze, Duraluminium arbeiten, aber ihre Leistung, Abmessungen und Ausrüstung sind mindestens um ein Vielfaches teurer als die drei oben beschriebenen Modelle. Sie unterstützen den 5-Achsen- (5-Achsen-Steuerung) Betrieb. Die teuersten Maschinen sind mit einer Laserkanone ausgestattet, die an einer Stelle mit weniger als 1 mm Durchmesser bis zu Hunderte von Watt Leistung erzeugt, wodurch Stahl mit höchster Präzision geschnitten werden kann.

Der übliche Satz von CNC-Maschinen umfasst einen Rahmen (Bett), Getriebe und Vorschubeinheit, Spindelstock und Reitstock, Gestängemechanismus und Stütze. Alle Teile und Baugruppen sind am Maschinenrahmen befestigt, ohne die dieses Gerät nicht funktionieren kann. Das Getriebe (Getriebe) ist für die Drehmomentübertragung vom Spindelantrieb verantwortlich. Ferner wird das übertragene Drehmoment von der Bremssattelfunktionseinheit empfangen.

Der Spindelstock umfasst das Getriebe und die Spindel selbst, Spanner und Drehteile, die das Drehteil drehen. Mit Hilfe des Reitstocks wird das Drehteil von der gegenüberliegenden Seite fixiert - in den Momenten der Bearbeitung der zentrale Teil des Werkstücks. Der Kern ist eine Reibahle oder ein Bohrer, der die Ausrichtung festlegt.

Dieses Element ist starr mit dem Reitstock verbunden. Der Schlitten bestimmt, wie fest der Fräser fixiert ist und in welche Richtungen er sich bewegt. Ergänzt wird die Vollständigkeit der CNC-Vorrichtung durch einen Vakuumtisch, eine Vakuumpumpe zum Sammeln von Spänen und eine Kühlvorrichtung für Schneidwerkzeuge. Um sich kurzzeitig vom Arbeitsplatz entfernen zu können, verwendet der Arbeiter (Maschinenbediener) eine tragbare Konsole.

Wählen Sie eine CNC-Maschine für die folgenden Parameter.

• Energieverbrauch. Nicht jede Produktionswerkstatt hat die Möglichkeit, an eine dreiphasige Versorgungsspannung anzuschließen, ganz zu schweigen von Privathäusern, zum Beispiel in einem vorstädtischen Wohngebiet. Mehr als 3,5 kW hält die Hausverkabelung wahrscheinlich nicht aus: Herkömmliche 16-Ampere-Automaten, die auf dem Zähler installiert sind, sowie der Zähler selbst können nicht mit einem Laststrom von mehr als 16 Ampere betrieben werden. Wählen Sie Maschinen mit einer Leistung von nicht mehr als 2-3 kW.
• Die Drehzahl des Spindelmotors muss mindestens 10.000 pro Minute betragen. Andernfalls wird das Drehen der Teile nicht ganz hochwertig ausfallen, insbesondere wird es problematisch, feine Gravuren und Dreharbeiten mit kleinsten Konturen durchzuführen.
• Arbeiten mit Metallen... Auch nicht ganz leistungsstarke Maschinen mit hohem Wirkungsgrad und Drehzahlen ab 20.000 U/min können mindestens Stahl 3 und Bronze schleifen. Metallbearbeitung erweitert Ihre Relevanz als Meister Ihres Handwerks erheblich.
• Der Arbeitsbereich sollte möglichst groß sein. Dadurch können Sie entweder eine größere Anzahl von Teilen in einer Ebene schleifen oder größere Rohlinge herstellen.
• Einfaches Befestigen und Wechseln von Fräsern, Bohrfräsern - Ohne diese Eigenschaft eines CNC-Geräts kann Ihre Effizienz und genaue Ausführung großer Pläne leiden, insbesondere aufgrund eines richtig losen Fräsers, Sie riskieren einen erheblichen Prozentsatz an Ausschussteilen.
• Verarbeitung und Kühlsystem. Wie hochwertig und störungsfrei diese beiden Komponenten ausfallen, hängt nicht nur von der Lebensdauer der Fräser und Bohrer ab, sondern auch von der Gesamtlebensdauer der Mechanik in der CNC-Maschine.
• Vakuumsauger und Visier... Diese beiden Faktoren bestimmen, wie sauber Ihr Arbeitsplatz nach Abschluss der Arbeiten sein wird.

Die Arbeit mit DeskProto, VCarve Pro, ConstruCAM-3D, ArtCAM, NX CAM, SprutCAM und Mach3 Software unterscheidet sich nur in der Softwareoberfläche und dem Funktionsumfang.

Der Einsatz von CNC-Maschinen ist in der stein- und holzverarbeitenden Industrie, in der metallverarbeitenden Industrie und sogar im Autoservice gerechtfertigt, wo zum Beispiel Ersatzteile für Vergasermotoren von Autos bearbeitet werden. Aber eine CNC-Maschine hilft bei der Herstellung von Dekorationsfiguren, Schmuck und fräst oder schneidet auch mit einem Laser Rohlinge aus jedem Stahl. Die CNC führt zum Beispiel das Schneiden von MDF-Türen (Türblatt), das Drehen von Teilen für Schlösser und einbruchhemmende Beschläge von Metall-Kunststoff-Fenstern durch. Diese Liste droht endlos zu werden. Ein typisches Beispiel ist das Schnitzen von Bronzefiguren aus Porträts prominenter Persönlichkeiten, die im dreidimensionalen Format gezeichnet wurden.

Das Einrichten der Maschine für die Arbeit erfolgt nach folgendem Schema.

• Finden Sie den richtigen Fräser für Ihre Anwendung. Überprüfen Sie die Schärfe der Schneidkanten.
• Setzen Sie den Brenner in das dafür vorgesehene Spannfutter ein. Prüfen Sie, ob es sicher befestigt ist.
• Starten Sie die Maschine ohne Rohlinge.
• Programmieren Sie das Gerät. Alte CNC-Einheiten werden mit Lochkarten programmiert, neuere - mit dem gleichen AutoCAD (Eingabe der Parameter des bearbeiteten Teils).
• Hängen Sie die Maschine auf und legen Sie das Werkstück auf den Tisch, schalten Sie die Pumpe ein. Starten Sie die Maschine neu.
• Nach dem Drehen des Teils die Maschine anhalten und das gedrehte Werkstück entnehmen. Platziere den nächsten. Ändern Sie ggf. die eingegebenen Parameter und starten Sie die Maschine.
• Sollen Teile mehrfach gedreht (kopiert) werden, dann die benötigte Anzahl Werkstücke in den Arbeitsraum legen, CNC-Gerät programmieren und Spindel starten. Teile werden automatisch gedreht.

Nicht alle Maschinenmodelle eignen sich für die Modernisierung. Im ersten Schritt ist es nur möglich, einen leistungsfähigeren Einplatinen-Bordcomputer zu installieren – und beispielsweise Windows auf ein Linux-System umzustellen.

Wie Sie eine CNC-Maschine auswählen, finden Sie im nächsten Video.