Frezowanie CNC: Precyzyjne obróbki z użyciem frezarek CNC

Technologia CNC na stałe wpisała się w słownik firm i osób korzystających z nowoczesnych metod obróbki metali (i nie tylko). Zdając sobie sprawę z tego, jak precyzyjne może być sterowane komputerowo cięcie, gięcie czy frezowanie, z dużą dozą zaufania podchodzimy do świadczenia tych usług przez wyspecjalizowane zakłady. Co mają one w swojej ofercie? Bazując na zaawansowanych frezarkach CNC w Plaststol, jesteśmy w stanie tworzyć nawet skomplikowane projekty na dużą skalę.

Co to jest frezowanie CNC i jak działa?

Frezowanie CNC, czyli frezowanie komputerowo sterowane, to zaawansowana metoda obróbki. Wykorzystuje ona komputerowe sterowanie numeryczne (CNC) do precyzyjnego wycinania i kształtowania materiałów. Proces ten polega na usuwaniu materiału z obrabianego przedmiotu za pomocą obracającego się komponentu. Sterowanie numeryczne pozwala na precyzyjne określenie trajektorii narzędzia oraz parametrów obróbki. W ten sposób udaje się pozyskać detal w 100% zgodny z założeniami projektowymi. Jest on identyczny z pozostałymi z tej serii, co ma znaczenie w produkcji seryjnej na większą skalę. Podczas kontroli jakości nie da się zauważyć żadnych uchybień czy odstępstw od pierwotnej koncepcji.

Proces frezowania CNC krok po kroku

Nowoczesny proces frezowania CNC jest procesem wieloetapowym, co oznacza, że do jego sfinalizowania trzeba pokonać kilka kroków. Oto, jak w uproszczeniu przebiega:

1. Przygotowanie projektu

Pierwszym krokiem jest przygotowanie projektu 2D, modelu 3D lub rysunku technicznego przedmiotu, który ma zostać wykonany. Wykonuje się to na podstawie projektu klienta, choć zdarza się, że sam dostarcza on materiał, na którym wykonawca bazuje.

• Kalibracja maszyny i programowanie CNC

Następnie przeprowadza się kalibrację maszyny, czyli sprawdzenie, czy jest ona odpowiednio ustawiona i gotowa do pracy. Szczególną uwagę zwraca się na tym etapie na ustawienie tzw. punktu zerowego. Programuje się z wykorzystaniem technologii CAM (wykorzystywanej do przetworzenia projektu na ścieżki narzędziowe). Określa się prędkość obrotową oraz głębokość frezów czy szybkość ich wykonywania. Przygotowane w ten sposób urządzenie działa precyzyjnie, wykonując zaprogramowane ruchy podczas obróbki.

• Przygotowanie obrabianego materiału

Materiał, na którym ma być przeprowadzona obróbka, jest odpowiednio przygotowywany, np. poprzez zamocowanie go na stole frezarki CNC w taki sposób, aby się nie przemieszczał i nie zmieniał swojego położenia.

• Uruchomienie maszyny

Po załadowaniu wszystkich ustawień i uruchomienia frezarki rozpoczyna się obróbka materiału zgodnie z zaprogramowanymi parametrami. Dobrym pomysłem jest wykonanie jednego elementu oraz skontrolowaniu go pod względem precyzyjnego odwzorowani i jakości wykończenia.

• Kontrola jakości

Po zakończeniu procesu obróbki, wykonuje się kontrolę jakości uzyskanych detali w celu sprawdzenia, czy spełniają one wymagania projektowe. Do nadzoru nad pracą maszyny, jak również do końcowej akceptacji dla owoców jej pracy, niezbędne jest zaangażowanie doświadczonego operatora.

Zastosowanie frezowania CNC w różnych branżach

Frezowanie CNC znajduje szerokie zastosowanie w wielu branżach. Obecnie zapotrzebowanie na usługi z tego zakresu ma m.in.:

• przemysł lotniczy – produkcja precyzyjnych komponentów lotniczych, takich jak kształtowniki, podkładki czy elementy układów sterowania,
• motoryzacja – wykonywanie skomplikowanych kształtów dla części silników, układów zawieszenia czy elementów nadwozia,
• medycyna – produkcja narzędzi chirurgicznych, protez czy implantów,
• elektronika – wytwarzanie obudów dla urządzeń elektronicznych, układów drukowanych czy radiatorów.

To oczywiście tylko przykładowe obszary – frezowanie CNC, tak samo jak pozostałe techniki obróbki komputerowej jest szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu.

Rodzaje obróbki frezarskiej na frezarce CNC

Istnieje wiele różnych technik frezowania stosowanych na frezarce CNC. Różnią się one przede wszystkim sposobem i kierunkiem poruszania się narzędzia. Z tego też powodu znajdują zastosowanie w procesach o specyficznych wymaganiach.

Frezowanie płaskie

Frezowanie płaskie jest to najbardziej podstawowy rodzaj frezowania, który polega na wycinaniu w płaskich powierzchniach. Proces ten wykorzystuje narzędzie skrawające, które porusza się względem obrabianej części materiału, usuwając jego nadmiar i pozostawiając pożądany kształt.

Jest to technika powszechnie stosowana w obróbce metali, drewna, tworzyw sztucznych i innych, zarówno w przemyśle, jak i w rzemiośle. Frezowanie płaskie jest ważnym etapem w produkcji wielu części i komponentów, od prostych płaskich elementów do bardziej skomplikowanych struktur.

Frezowanie trójosiowe

Frezowanie trójosiowe to technika, w której narzędzie porusza się wzdłuż trzech osi: X, Y i Z. Dzięki temu umożliwia wycinanie detali o złożonych kształtach, które mogą posiadać wygięcia, wgłębienia, oraz inne nieregularne cechy.

Ten rodzaj frezowania jest szeroko stosowany w produkcji elementów maszynowych, narzędzi, form wtryskowych oraz wielu innych wyrobów. Maszyny CNC wyposażone w system trójosiowy zapewniają precyzyjne i powtarzalne wyniki obróbki, co czyni tę technikę niezwykle przydatną w przemyśle produkcyjnym na skalę masową.

Frezowanie pięcioosiowe

Frezowanie pięcioosiowe to zaawansowana technika obróbki, w której narzędzie może dodatkowo obracać się wokół dwóch osi obrotu, oprócz standardowych osi X, Y i Z. Pozwala to na obróbkę jeszcze bardziej złożonych elementów, które wymagają precyzyjnych cięć pod różnymi kątami i w różnych płaszczyznach.

Frezowanie pięcioosiowe jest niezbędne w produkcji elementów o skomplikowanych kształtach, takich jak łopatki turbin, formy do odlewania precyzyjnych części, modele prototypów oraz elementy medyczne. Dzięki tej technice możliwe jest osiągnięcie wyjątkowej dokładności i jakości detali, co sprawia, że jest ona bardzo ważną częścią w zaawansowanej obróbce CNC.

Możliwości i ograniczenia frezowania CNC

Możliwości

• Duża dokładność – proces frezowania CNC umożliwia osiągnięcie bardzo wysokiej precyzji wykonania detali. Jest to niezwykle istotne szczególnie w produkcji części o dużym stopniu skomplikowania geometrycznego.
• Automatyzacja – dzięki sterowaniu numerycznemu, proces frezowania można zautomatyzować, co przyspiesza produkcję i minimalizuje błędy ludzkie, poprawiając jednocześnie efektywność oraz spójność wytworzonych elementów.
• Złożone kształty – maszyny CNC mają zdolność do wycinania bardzo skomplikowanych kształtów, które byłyby trudne lub niemożliwe do uzyskania za pomocą tradycyjnych metod obróbki mechanicznej. To otwiera szerokie spektrum możliwości projektowych i produkcyjnych, pozwalając na tworzenie bardziej zaawansowanych konstrukcji.

Ograniczenia

• Koszty – inwestycja w frezarkę CNC oraz odpowiednie oprogramowanie może być kosztowna, zwłaszcza dla mniejszych przedsiębiorstw. Dodatkowo, utrzymanie i serwisowanie maszyny również generują dodatkowe wydatki.
• Wymagania techniczne – obsługa frezarki CNC wymaga specjalistycznej wiedzy i umiejętności programowania. Konieczne jest także posiadanie doświadczenia w obszarze technicznego wsparcia oraz konserwacji maszyny.
• Czas przygotowania – przygotowanie programu obróbki oraz odpowiedniego dobrania materiału może zajmować czas, zwłaszcza dla skomplikowanych projektów. Dodatkowo, konieczność przetestowania i dostosowania programów do specyficznych wymagań też wydłuża czas procesu produkcyjnego.

Toczenie CNC: Obróbka precyzyjnych elementów obrotowych

Toczenie CNC to kolejna zaawansowana metoda obróbki, wykorzystująca technologię komputerowego sterowania numerycznego do produkcji elementów obrotowych.

Zastosowanie toczenia CNC w produkcji

Jednym z głównych zastosowań toczenia CNC jest produkcja precyzyjnych elementów obrotowych. Dzięki możliwości programowania maszyn CNC, można wykonać wały, tuleje, śruby i inne podobne elementy z doskonałą dokładnością wymiarową i powtarzalnością. To sprawia, że toczenie CNC jest niezastąpione w produkcji części, które muszą być idealnie symetryczne i dopasowane.

Ponadto, toczenie CNC znajduje zastosowanie w wytwarzaniu prototypów. Dzięki szybkiemu dostępowi do różnorodnych materiałów i możliwości programowania maszyn do obróbki konkretnych kształtów, producenci mogą szybko i efektywnie tworzyć prototypy nowych produktów. Jest to kluczowe w procesie rozwoju produktu, pozwalając na testowanie i dostosowywanie projektów przed przejściem do produkcji masowej.

Toczenie CNC umożliwia też produkcję jednostkowych elementów. Nawet w przypadku potrzeby wytworzenia pojedynczych, nietypowych części, technologia ta jest w stanie sprostać wymaganiom, co pozwala na elastyczność w produkcji i dostosowywanie się do indywidualnych potrzeb klientów.

Rodzaje obróbki toczenia na tokarce CNC

Podobnie jak w przypadku frezowania, istnieje kilka głównych technik toczenia wykorzystywanych na tokarkach CNC.

Toczenie wzdłużne

Toczenie wzdłużne jest jedną z podstawowych technik obróbki mechanicznej, wykorzystywanej do kształtowania i wykańczania przedmiotów. W tej metodzie narzędzie przemieszcza się równolegle do osi obrotu obrabianego przedmiotu. Podczas procesu narzędzie usuwa materiał z powierzchni przedmiotu, nadając mu odpowiedni kształt i wymiary. Jest to technika szczególnie przydatna do obróbki przedmiotów o kształcie walcowym lub cylindrycznym, gdzie główna część obróbki odbywa się wzdłuż osi obrotu.

Metoda toczenia wzdłużnego obejmuje obróbkę wałków, cylindrów, czy osi.

Toczenie poprzeczne

Toczenie poprzeczne to kolejna popularna metoda obróbki mechanicznej, polegająca na przesuwaniu narzędzia prostopadle do osi obrotu obrabianego przedmiotu. W przeciwieństwie do toczenia wzdłużnego, gdzie główny nacisk kładziony jest na kształtowanie przedmiotu wzdłuż jego osi, toczenie poprzeczne umożliwia obróbkę bocznych powierzchni. Dzięki temu można uzyskać różnorodne kształty i detale, które nie byłyby możliwe do osiągnięcia w przypadku toczenia wzdłużnego.

Toczenie poprzeczne znajduje zastosowanie przy obróbce kolistych detali, formowaniu gwintów, nacięć, czy tworzeniu specjalnych wybrzuszeń na obrabianych częściach.

Toczenie wieloostrzowe

Toczenie wieloostrzowe jest zaawansowaną techniką obróbkową, w której narzędzie składa się z wielu ostrzy lub frezów, umieszczonych na jednym nośniku. Dzięki temu narzędzie może jednocześnie wykonywać kilka operacji obróbkowych, co przekłada się na znacznie większą szybkość i wydajność procesu. Toczenie wieloostrzowe jest szczególnie skuteczne w przypadku obróbki materiałów o dużych twardościach lub przy dużych seriach produkcyjnych, gdzie istotne jest zachowanie wysokiej efektywności procesu.

Przykłady zastosowań toczenia wieloostrzowego obejmują produkcję elementów samochodowych, lotniczych, maszynowych, gdzie istnieje potrzeba szybkiej i precyzyjnej obróbki.

Zalety toczenia CNC w porównaniu z tradycyjnymi metodami

• Precyzja – dzięki sterowaniu numerycznemu, toczenie CNC pozwala osiągnąć bardzo wysoką precyzję wykonania, co jest trudne do uzyskania przy użyciu tradycyjnych tokarek.
• Powtarzalność – maszyny CNC zapewniają powtarzalność procesu obróbki, co oznacza, że każdy wykonany element będzie identyczny, co jest istotne w produkcji seryjnej.
• Efektywność – automatyzacja procesu oraz możliwość jednoczesnej obróbki wielu elementów sprawiają, że toczenie CNC może być bardziej efektywne niż tradycyjne metody.

Zalety cięcia CNC w przemyśle

Cięcie CNC, podobnie jak frezowanie i toczenie, oferuje szereg korzyści dla przemysłu. Opisaliśmy je poniżej.

Precyzja i powtarzalność cięcia

Cięcie CNC umożliwia precyzyjne wycinanie detali z różnych materiałów, co jest niezbędne w wielu dziedzinach przemysłu, takich jak produkcja metalowa, drzewna czy tworzyw sztucznych. Ponadto, dzięki zastosowaniu sterowania numerycznego, proces ten jest bardzo powtarzalny, co zapewnia jednolitość i jakość wykonanych produktów.

Możliwość cięcia różnorodnych materiałów z wysoką dokładnością

Maszyny CNC mogą być używane do cięcia różnorodnych materiałów, w tym metali, drewna, tworzyw sztucznych, kompozytów i wielu innych. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą elastycznie reagować na potrzeby rynku i realizować różnorodne projekty.

Ogólnie rzecz biorąc, frezowanie CNC, toczenie CNC i cięcie CNC stanowią kluczowe narzędzia w przemyśle, umożliwiając produkcję precyzyjnych elementów z różnorodnych materiałów, przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej jakości i efektywności procesu. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii CNC, można oczekiwać, że będą one odgrywać coraz większą rolę w przyszłości przemysłu.