CNC-bewerking is een productieproces waarbij voorgeprogrammeerde computersoftware de beweging van fabrieksgereedschappen en machines dicteert. Het proces kan worden gebruikt om een reeks complexe machines te besturen, van slijpmachines en draaibanken tot molens en bovenfrezen. Met CNC-bewerking kunnen driedimensionale snijtaken in één enkele reeks aanwijzingen worden uitgevoerd.
Het CNC-proces is een afkorting voor ‘computer numerieke besturing’ en is in tegenstelling tot – en vervangt daarmee – de beperkingen van handmatige besturing, waarbij live operators nodig zijn om de commando’s van bewerkingsgereedschappen via hendels, knoppen en wielen aan te geven en te begeleiden. Voor de toeschouwer lijkt een CNC-systeem misschien op een gewone set computercomponenten, maar de softwareprogramma's en consoles die bij CNC-bewerkingen worden gebruikt, onderscheiden het van alle andere vormen van berekening.
Hoe werkt CNC-bewerking?
Wanneer een CNC-systeem wordt geactiveerd, worden de gewenste sneden in de software geprogrammeerd en aan de overeenkomstige gereedschappen en machines gedicteerd, die de dimensionale taken uitvoeren zoals gespecificeerd, net als een robot.
Bij CNC-programmering gaat de codegenerator binnen het numerieke systeem er vaak van uit dat de mechanismen foutloos zijn, ondanks de kans op fouten, die groter is wanneer een CNC-machine de opdracht krijgt om tegelijkertijd in meer dan één richting te snijden. De plaatsing van een gereedschap in een numeriek besturingssysteem wordt geschetst door een reeks invoer die bekend staat als het onderdeelprogramma.
Met een numerieke besturingsmachine worden programma's ingevoerd via ponskaarten. De programma's voor CNC-machines worden daarentegen via kleine toetsenborden naar computers gevoerd. CNC-programmering wordt bewaard in het geheugen van een computer. De code zelf wordt geschreven en bewerkt door programmeurs. Daarom bieden CNC-systemen een veel uitgebreidere rekencapaciteit. Het beste van alles is dat CNC-systemen zeker niet statisch zijn, omdat nieuwere aanwijzingen via herziene code aan reeds bestaande programma's kunnen worden toegevoegd.
PROGRAMMEREN VAN CNC-MACHINES
Bij CNC worden machines bestuurd via numerieke besturing, waarbij een softwareprogramma wordt aangewezen om een object te besturen. De taal achter CNC-bewerkingen wordt afwisselend G-code genoemd en is geschreven om de verschillende gedragingen van een overeenkomstige machine te controleren, zoals de snelheid, voedingssnelheid en coördinatie.
Kortom, CNC-bewerking maakt het mogelijk om de snelheid en positie van machinegereedschapsfuncties voor te programmeren en deze via software uit te voeren in repetitieve, voorspelbare cycli, allemaal met weinig tussenkomst van menselijke operators. Dankzij deze mogelijkheden is het proces in alle hoeken van de productiesector toegepast en is het vooral van vitaal belang op het gebied van de metaal- en kunststofproductie.
Om te beginnen wordt een 2D- of 3D-CAD-tekening bedacht, die vervolgens wordt vertaald naar computercode zodat het CNC-systeem deze kan uitvoeren. Nadat het programma is ingevoerd, voert de operator het uit om er zeker van te zijn dat er geen fouten in de codering voorkomen.
Bewerkingssystemen met open/gesloten lus
Positiecontrole wordt bepaald via een open-lus- of gesloten-lussysteem. Bij de eerste loopt de signalering in één richting tussen de controller en de motor. Bij een closed-loop systeem is de controller in staat feedback te ontvangen, waardoor foutcorrectie mogelijk is. Een gesloten systeem kan dus onregelmatigheden in snelheid en positie corrigeren.
Bij CNC-bewerkingen wordt de beweging meestal over de X- en Y-assen geleid. Het gereedschap wordt op zijn beurt gepositioneerd en geleid via stappen- of servomotoren, die exacte bewegingen nabootsen zoals bepaald door de G-code. Als de kracht en snelheid minimaal zijn, kan het proces via open-lusregeling worden uitgevoerd. Voor al het andere is gesloten-lusregeling noodzakelijk om de snelheid, consistentie en nauwkeurigheid te garanderen die vereist is voor industriële toepassingen, zoals metaalbewerking.
CNC-bewerking is volledig geautomatiseerd
In de huidige CNC-protocollen is de productie van onderdelen via voorgeprogrammeerde software grotendeels geautomatiseerd. De afmetingen voor een bepaald onderdeel worden vastgelegd met computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD) en vervolgens omgezet in een daadwerkelijk eindproduct met computerondersteunde productiesoftware (CAM).
Voor elk bepaald werkstuk kan een verscheidenheid aan werktuigmachines nodig zijn, zoals boren en frezen. Om aan deze behoeften te voldoen, combineren veel moderne machines verschillende functies in één cel. Als alternatief kan een installatie bestaan uit verschillende machines en een stel robothanden die onderdelen van de ene applicatie naar de andere overbrengen, maar waarbij alles wordt bestuurd door hetzelfde programma. Ongeacht de opzet zorgt het CNC-proces voor consistentie in de productie van onderdelen die moeilijk, zo niet onmogelijk, handmatig te repliceren zou zijn.
DE VERSCHILLENDE SOORTEN CNC-MACHINES
De eerste machines met numerieke besturing dateren uit de jaren veertig, toen motoren voor het eerst werden gebruikt om de beweging van reeds bestaande gereedschappen te controleren. Naarmate de technologieën vorderden, werden de mechanismen verbeterd met analoge computers en uiteindelijk met digitale computers, wat leidde tot de opkomst van CNC-bewerking.
De overgrote meerderheid van de huidige CNC-arsenalen zijn volledig elektronisch. Enkele van de meest voorkomende CNC-gestuurde processen zijn ultrasoon lassen, perforeren en lasersnijden. De meest gebruikte machines in CNC-systemen zijn onder meer:
CNC-frezen
CNC-frezen kunnen programma's gebruiken die bestaan uit op cijfers en letters gebaseerde aanwijzingen, die stukken over verschillende afstanden geleiden. De programmering die voor een freesmachine wordt gebruikt, kan gebaseerd zijn op G-code of op een unieke taal die door een productieteam is ontwikkeld. Basismolens bestaan uit een systeem met drie assen (X, Y en Z), hoewel de meeste nieuwere molens drie extra assen kunnen huisvesten.
Draaibanken
In draaibankmachines worden stukken in cirkelvormige richting gesneden met wisselplaatgereedschappen. Met CNC-technologie worden de sneden van draaibanken met precisie en hoge snelheid uitgevoerd. CNC-draaibanken worden gebruikt om complexe ontwerpen te produceren die niet mogelijk zouden zijn op handmatig uitgevoerde versies van de machine. Over het algemeen zijn de besturingsfuncties van CNC-gestuurde freesmachines en draaibanken vergelijkbaar. Net als bij de eerste kunnen draaibanken worden aangestuurd via G-code of een unieke bedrijfscode. De meeste CNC-draaibanken bestaan echter uit twee assen: X en Z.
Plasmasnijders
In een plasmasnijder wordt materiaal gesneden met een plasmatoorts. Het proces wordt vooral toegepast op metalen materialen, maar kan ook op andere oppervlakken worden toegepast. Om de snelheid en warmte te produceren die nodig zijn om metaal te snijden, wordt plasma gegenereerd door een combinatie van persluchtgas en elektrische bogen.
Machines voor elektrische ontlading
Elektrische ontladingsbewerking (EDM) - afwisselend matrijszinken en vonkbewerking genoemd - is een proces waarbij werkstukken met elektrische vonken in bepaalde vormen worden gegoten. Bij EDM vinden stroomontladingen plaats tussen twee elektroden, waardoor delen van een bepaald werkstuk worden verwijderd.
Wanneer de ruimte tussen de elektroden kleiner wordt, wordt het elektrische veld intenser en dus sterker dan het diëlektricum. Hierdoor kan er stroom tussen de twee elektroden lopen. Bijgevolg worden delen van een werkstuk door elke elektrode verwijderd. Subtypen van EDM zijn onder meer:
● Draadvonken, waarbij vonkerosie wordt toegepast om delen van een elektronisch geleidend materiaal te verwijderen.
● Sinker EDM, waarbij een elektrode en een werkstuk worden gedrenkt in diëlektrische vloeistof ten behoeve van de vorming van stukken.
In een proces dat bekend staat als spoelen, wordt vuil van elk voltooid werkstuk weggevoerd door een vloeibaar diëlektricum, dat verschijnt zodra de stroom tussen de twee elektroden is gestopt en bedoeld is om verdere elektrische ladingen te elimineren.
Waterstraalsnijders
Bij CNC-bewerkingen zijn waterstralen gereedschappen die harde materialen snijden, zoals graniet en metaal, met hogedruktoepassingen van water. In sommige gevallen wordt het water vermengd met zand of een andere sterk schurende substantie. Fabrieksmachineonderdelen worden vaak via dit proces gevormd.
Waterstralen worden gebruikt als koeler alternatief voor materialen die de hitte-intensieve processen van andere CNC-machines niet kunnen verdragen. Als zodanig worden waterstralen gebruikt in een reeks sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart- en mijnbouwindustrie, waar het proces krachtig is voor onder meer snij- en snijdoeleinden. Waterstraalsnijders worden ook gebruikt voor toepassingen waarbij zeer ingewikkelde sneden in materiaal nodig zijn, omdat het gebrek aan warmte elke verandering in de intrinsieke eigenschappen van het materiaal verhindert die kan voortvloeien uit het snijden van metaal op metaal.
DE VERSCHILLENDE SOORTEN CNC-MACHINES
Zoals uit veel videodemonstraties van CNC-machines is gebleken, wordt het systeem gebruikt om zeer gedetailleerde sneden uit metalen stukken voor industriële hardwareproducten te maken. Naast de bovengenoemde machines omvatten verdere gereedschappen en componenten die binnen CNC-systemen worden gebruikt:
● Borduurmachines
● Houtfrezen
● Revolverponsers
● Draadbuigmachines
● Schuimsnijders
● Lasersnijders
● Cilindrische slijpmachines
● 3D-printers
● Glassnijders
Wanneer ingewikkelde sneden op verschillende niveaus en hoeken in een werkstuk moeten worden gemaakt, kan dit allemaal binnen enkele minuten worden uitgevoerd op een CNC-machine. Zolang de machine met de juiste code is geprogrammeerd, zullen de machinefuncties de stappen uitvoeren zoals voorgeschreven door de software. Als alles volgens het ontwerp is gecodeerd, zou er na voltooiing van het proces een product van detail en technologische waarde moeten ontstaan.
Posttijd: 01-jan-2022
