Wat is CNC-bewerking:processen, bewerkingen en voordelen

Moderne productproductie vereist processen en technieken die precisie en nauwkeurigheid garanderen vanwege de toenemende complexiteit van productontwerp. Bijgevolg is er een stormloop op ontwikkeling en innovatie in productietechnieken, met name de introductie van automatisering.

Vanwege automatisering is CNC-bewerking een veelgebruikt productieproces dat bekend staat om zijn precisie, nauwkeurigheid en vermogen voor complex productontwerp. Dit artikel bespreekt de basisprincipes van CNC-bewerking, het proces, de toepassing en de voordelen.

Wat betekent computer numerieke besturing (CNC)?

Computer numerieke besturing (CNC) omvat het besturen van een werktuigmachine met behulp van een microcomputer die aan het gereedschap is bevestigd. De microcomputer kan dit doen door te reageren op een programmeertaal genaamd G-code en M-code, die instructies bevat over bewerkingsparameters zoals voeding, spilsnelheid, snijgereedschap en koelmiddelstroom.

De microcomputer geeft vervolgens de instructies door aan de werktuigmachine. Daarom vereist CNC-bewerking geen handmatige bediening, waardoor het geschikt is voor het maken van foutloze onderdelen, ongeacht de complexiteit van het productontwerp.

Wat is CNC-bewerking?

CNC-bewerking is een subtractief productieproces waarbij een deel van een werkstuk wordt verwijderd met behulp van instructies uit een CAD-model om een ​​product te maken. De CNC-machine verwijdert delen van het werkstuk door machinale bewerkingen zoals draaien, boren of frezen, volgens codes (g-code en m-code) verkregen uit het CAD-model en met instructies over bewerkingsparameters.

Het CNC-bewerkingsproces is compatibel met veel metalen, kunststoffen, hout en composietmaterialen. Naast de additieve en vormende productieprocessen, zoals 3D-printen en spuitgieten, vormt het een standaardproces voor de fabricage van onderdelen. CNC-bewerking heeft echter enkele voordelen ten opzichte van deze methoden, zoals een hoge tolerantie. Laten we blijven lezen.

4 hoofdstappen voor CNC-bewerkingsproces

Er zijn vier basisstappen voor CNC-bewerking, ongeacht uw CNC-bewerkingsproces. Hieronder volgt een stapsgewijze procedure over hoe ze over het algemeen werken:

Stap 1:Bereid een CAD-model voor

Hierbij wordt een 2D- of 3D-modelontwerp van het product gemaakt. Er is veel software die geschikt is voor het proces, en populaire zijn AutoCAD en SolidWorks. Bovendien is het mogelijk om 2D-ontwerpen om te zetten naar 3D-ontwerpen, afhankelijk van de productbehoefte.

Hoewel sommige productontwerpen eenvoudig kunnen zijn, kan het voorbereiden van sommige CAD-modellen geavanceerde kennis vereisen, met name complexe productontwerpen.

Het CAD-model moet goed zijn ontworpen en de machinist moeiteloos essentiële kenmerken tonen, zoals tolerantie, constructielijnen, schroefdraad en andere parameters voor een effectieve bewerking.

Stap 2:Conversie naar CNC-compatibel formaat

CNC-machines zullen het CAD-model niet begrijpen. Daarom moet u het CAD-model omzetten naar een CNC-compatibel formaat zodat de machine het kan interpreteren. Voor deze stap kunt u CAM-software gebruiken, zoals AutoCAD, Fusion 360 of andere online softwareservices.

Deze software kan converteren naar een CNC-compatibel formaat en zal de CNC-machine instrueren over parameters. Zoals roterende en lineaire beweging, snijvolgorde, gereedschapsbaan, werkstuk, machinesnelheid, enz., die verband houden met de bewerking.

Stap 3:uitvoering instellen

Dit omvat het kiezen van het juiste type CNC-machine en het configureren van bepaalde bewerkingen voordat de bewerking begint. Het selecteren van de juiste machine hangt af van het werkstuk, de complexiteit van het productontwerp en de kosten. Daarna wordt het werkstuk op de machine gemonteerd.

Stap 4:Bewerk het onderdeel

De operator zal de nodige snijgereedschappen bevestigen en het proces een kickstart geven. Het proces is geautomatiseerd en loopt totdat het door het computerprogramma als voltooid wordt beschouwd. Tijdens en na het bewerkingsproces zullen machinisten verschillende inspectieniveaus uitvoeren om de kwaliteit te garanderen.

De belangrijke rol van machinisten bij CNC-bewerkingen

Hoewel het CNC-bewerkingsproces geautomatiseerd is, zijn er CNC-machinisten om te voorzien in verwachte en onverwachte fouten. Hieronder staan ​​de belangrijke rollen van CNC-machinisten:

• Vind productspecificaties.
• Lees blauwdrukken, schetsen en CAD/CAM-bestanden.
• CAE-modellen maken.
• Snijgereedschap en ander machinemateriaal uitlijnen en afstellen.
• Installeer, gebruik en demonteer CNC-bewerkingsmachines.
• Let op de snelheid van de machine.
• Inspecteer en test afgewerkte producten op gebreken.
• Zorg ervoor dat een onderdeel is uitgelijnd met het CAD-model.

Soorten CNC-machines

Elk CNC-bewerkingsproces heeft zijn machine. Machines voor CNC-frezen worden bijvoorbeeld CNC-freesmachines genoemd en die voor CNC-draaien worden CNC-draaibanken genoemd. Het type CNC-machines is echter meer de as waarop ze kunnen bewegen en roteren. Dit zijn de meest voorkomende die worden gebruikt bij de fabricage van onderdelen:

2-assige CNC-machines

2-assige CNC-machines kunnen een onderdeel alleen op de x- en z-assen bewerken, d.w.z. verticaal en horizontaal. Daarom zijn ze de eenvoudigste CNC-machine die wordt gebruikt bij de productie van onderdelen.

3-assige CNC-machine

3-assige CNC-machines gaan een stap verder dan de 2-assige CNC-machine omdat ze in de x-, y- en z-assen kunnen bewegen. Het zijn de meest voorkomende machines die worden gebruikt bij CNC-bewerkingen. Er kan echter een beperking zijn in de mogelijkheid om onderdelen met complexe ontwerpen te bewerken. Dit komt door hun gebrek aan rotatie.

4-assige CNC-machines

De 4-assige CNC-machine heeft een spindel die langs de drie assen kan rijden. In eenvoudige bewoordingen kan de machine op en neer gaan, van links naar rechts, heen en weer, en roteren langs de X- en A-assen. Dit alles gebeurt zonder dat het werkstuk beweegt. Het zijn de meest voorkomende CNC-machines die worden gebruikt bij het bewerken van complexe onderdelen vanwege hun snelheid, precisie en nauwkeurigheid.

5-assige CNC-machines

Een 5-assige CNC-machine heeft een spindel en snijgereedschap die op dezelfde manier kunnen bewegen als de 4-assige machine. In tegenstelling tot de 4-assige machine kunnen ze echter langs twee van de drie assen draaien. Ze worden beschouwd als de meest complete meerassige CNC-machine vanwege hun vermogen om het werkstuk vanuit alle richtingen te benaderen zonder handmatige herpositionering tijdens de bewerking. 5-assige CNC-bewerking maakt perfecte bewerkingen van precisie en complexe onderdelen mogelijk

3 algemene ondersteunende software voor CNC-bewerking

Afhankelijk van de vereisten van het CNC-bewerkingsproces, gebruikt elke bewerking een of meer van de onderstaande software:

1. CAD-software

Met CAD-software kan de operator 2D- en 3D-modellen maken van fysieke componenten die worden gebruikt bij productontwerp en productie. Afgezien daarvan fungeren ze in het verstrekken van ontwerpgegevens aan fabrikanten. Voorbeelden zijn AutoCAD (2D en 3D), Inventor (3D), Blender en SketchUp.

2. CAM-software

CAM-software is geschikt voor het maken van G-codes van CAD-modellen voor die besturingen CNC-machines. Bijgevolg heeft een CNC-machine automatisering. Topvoorbeelden zijn Fusion 360, SolidWorks en AutoCAD.

3. CAE-software

Met CAE-software kunnen productontwerpers de prestaties van een bedoeld product nabootsen. Bijgevolg kunnen ze productontwerpen verbeteren en ingenieurs helpen bij het oplossen van technische problemen. Voorbeelden zijn eindige-elementenanalyse, multibody-dynamica en computationele vloeistofdynamica.

Verschillende soorten CNC-bewerkingen

CNC-bewerking omvat verschillende technieken waarbij een deel van een werkstuk subtractief wordt verwijderd om het beoogde product te maken. De manier van verwijderen hangt echter af van het proces. Veelvoorkomende CNC-bewerkingen die bij de fabricage van onderdelen worden gebruikt, zijn:

CNC-boren

Bij CNC-boren wordt een roterend snijgereedschap gebruikt om cilindrische gaten in een stationair werkstuk te maken. Het is een belangrijke CNC-bewerkingsbewerking die wordt gebruikt bij het maken van producten waarvoor onderdelen moeten worden geassembleerd.

CNC-frezen

CNC-frezen is de meest voorkomende bewerking waarbij een snijgereedschap wordt gebruikt dat langs assen kan draaien en bewegen om materiaal van een werkstuk te verwijderen. Het snijgemak hangt af van de verfijning van de CNC-machine.

CNC draaien

CNC-draaien is een machinale bewerking waarbij een product wordt gedraaid terwijl het naar een snijgereedschap wordt gevoerd dat is geproduceerd om het bewerkte onderdeel te maken.

Andere bewerkingen

• Slijpen
• Broffelen
• Lappen
• Zagen
• Horen

Materialen die compatibel zijn met CNC-bewerking

–Metalen :koper, roestvrijstalen legeringen, titanium, messing, aluminiumlegeringen, staal, magnesium, enz.

–Kunststoffen :acetaal, PEEK, polycarbonaat, nylon, acryl, PVC, polypropyleen, enz.

–Samengesteld :epoxy, fenolen, glasvezel en koolstofvezel.

–Hout :hardhout en multiplex.

–Schuim: hard en snijdend schuim.

CNC-bewerking is compatibel met veel materialen. Houd echter rekening met het volgende voordat u een CNC-materiaal kiest:

• Hardheid
• Mechanische eigenschappen
• Deelfuncties
• Dimensionale tolerantie
• Bedrijfstemperatuur
• Kosten

Wat zijn de voordelen van CNC-bewerking?

CNC-bewerking heeft brede toepassingen in de productie van industriële onderdelen vanwege verschillende voordelen. Hieronder vindt u een aantal voordelen van het proces ten opzichte van andere productieprocessen.

Nauwkeurigheid en precisie

CNC-bewerking is nauwkeurig, waardoor productfabrikanten onderdelen kunnen maken volgens het beoogde ontwerp. Afgezien daarvan heeft het een hoge precisie en tolerantie; daarom kunt u verschillende batches van een product maken zonder aan nauwkeurigheid in te boeten. Bovendien vermindert het feit dat het een geautomatiseerd proces is, de fouten tijdens de bewerking.

Snel en efficiënt

U kunt binnen een paar dagen een CNC-gefreesd onderdeel krijgen. Daarom is het productie-efficiëntie. De snelheid en efficiëntie zijn echter afhankelijk van het type CNC-machine en de complexiteit van het product.

Kosteneffectiviteit

CNC-bewerking heeft hoge initiële investeringskosten. Het heeft echter lagere operationele kosten. Daarnaast verhogen de hoge output, weinig of geen menselijke fouten en lage productiekosten de kosteneffectiviteit. Bovendien is er voor de meeste machinale bewerkingen minder training nodig en is training het meest online beschikbaar.

Betere mogelijkheden

De meeste CNC-machines kunnen veel gereedschappen voor verschillende doeleinden dragen. Daarnaast beschikken ze over geavanceerde software waarmee ze aan verschillende producten en complexe werkstukken kunnen werken. Daarom hebben ze verbeterde mogelijkheden en compatibiliteit met werkstukken van verschillende afmetingen, vormen of texturen.

Breed scala aan compatibele materialen

Verspanende bewerkingen zijn compatibel met een grote basis aan materialen. Veelvoorkomende voorbeelden zijn metaal, kunststof en composiet.

Alternatieve fabricageprocessen voor CNC-bewerking

CNC-bewerking is een veelzijdig proces dat algemeen wordt geaccepteerd in de productie van onderdelen en producten. Soms is het echter niet de beste methode. Hier zijn verschillende alternatieve methoden die u kunt overwegen:

3D-printen

3D-printen is een additief productieproces waarbij een materiaal wordt gesmolten, gedeponeerd en stolt met behulp van instructies van een CAD- of digitaal 3D-model. Net als CNC-bewerking is het geautomatiseerd. In tegenstelling tot CNC-bewerking is het echter meer geschikt voor een eenvoudig ontwerp.

Spuitgieten

Spuitgieten is een productieproces van kunststof waarbij materiaal wordt gesmolten en in een voorbereide mal wordt geïnjecteerd en vervolgens wordt gestold. Het werkt met hetzelfde mechanisme als andere productieprocessen, zoals blaasvormen, overgieten en invoegen. Het is een belangrijk onderdeel van de massaproductie van producten.

Spuitgieten

Spuitgieten is vergelijkbaar met spuitgieten. Het is echter wel geschikt voor metalen zoals aluminium. Het omvat het smelten van het metaal en het injecteren in een voorbereide mal. De injectiemethode kan laag of hoog zijn, afhankelijk van de kwaliteit van het product.

Een korte geschiedenis van CNC-bewerkingen

Vóór het elektronische tijdperk maakten ontwerpers onderdelen met de hand of met handbediende machines. De productieprocessen die in dit stadium worden gebruikt, zijn beperkt in nauwkeurigheid, precisie, geschiktheid voor complexe producten en, belangrijker nog, massaproductie van producten. Als gevolg hiervan was er onderzoek en ontwikkeling om nieuwe productieprocessen te introduceren.

De eerste blik op numerieke besturing was toen John T. Parsons, in samenwerking met MIT, in de jaren veertig de numerieke besturingsmachines ontwikkelde voor de fabricage van onderdelen in de Amerikaanse luchtmacht. Met deze machines kunnen fabrikanten een set gereedschappen bedienen met behulp van instructies van ponskaarten. Ze missen echter nog steeds volledige automatisering. Daarom werden ze gebruikt met aanwezige operators.

Met de uitvinding van snellere computers begon de CNC-machine digitale codes te gebruiken in plaats van ponskaarten om de werktuigmachines te besturen. CNC-bewerking kan onderdelen sneller en nauwkeuriger produceren dan het vorige bewerkingssysteem.

Conclusie

CNC-bewerking is een algemeen aanvaarde reeks processen voor deel- en productproductie vanwege de nauwkeurigheid, precisie en tolerantie. Daarom maken productontwerpers en fabrikanten het gemakkelijk om producten van verschillende complexiteit te maken.

Bent u op zoek naar hoogwaardige CNC gefreesde onderdelen? Neem dan diensten bij WayKen en krijg toegang tot kwaliteit tegen een concurrerende prijs.

Veelgestelde vragen

Wat zijn M-code en G-code?

Aan de ene kant zijn G-codes een reeks codes die een CNC-machine instrueren hoe deze moet bewegen. Aan de andere kant voert M-code de niet-snijdende bewerkingen van de machine uit.

Wat zijn de belangrijkste uitdagingen bij CNC-bewerking?

Maatwerk is niet bijzonder eenvoudig met CNC-bewerkingen. Machinisten moeten de CAD-bestanden in de eerste stap aanpassen om kleine aanpassingen aan de afgewerkte producten aan te brengen. Bovendien stelt technologische verbetering alleen een ervaren operator in staat om de programma's te schrijven.

In welke industrieën wordt CNC-bewerking gebruikt?

CNC-bewerking heeft toepassingen in veel productie-industrieën. Veelvoorkomende industrieën die het productieproces toepassen, zijn onder meer de auto-, ruimtevaart-, militaire, defensie-, marine- en medische sector.

Wat zijn de terminologieën bij CNC-bewerking?

Veelgebruikte terminologieën bij CNC-bewerkingen zijn onder meer:

-CAD:computerondersteunde software
-CAM:computerondersteunde productie
-CAE:Computer-Aided Engineering
-DNC:gedistribueerde numerieke besturing
-G-code:geometrische codes
-M-code:Diverse machinecodes

Wat zijn de trends in de CNC-bewerkingsindustrie?

De trends in de CNC-bewerkingsindustrie omvatten volledige automatisering van de procedure, het toevoegen van meer assen aan CNC-machines en het ontwikkelen van meer functies voor eenvoudige aanpassing.