Beheersing van CNC-graveren:soorten, voordelen en praktisch gebruik

Graveren is een eeuwenoude productietechniek met een rijke historische status op de reis van de mensheid. Het heeft door de geschiedenis heen ongelooflijke ontwikkelingen meegemaakt en heeft verschillende, veelzijdige toepassingen, vooral in de kunst. Tegenwoordig hebben deze ontwikkelingen ons geleid tot CNC-graveren, een proces van aanzienlijk belang.

Dit artikel biedt een diepgaande bespreking van CNC-graveerbewerkingen, de workflow en de typen ervan. Daarnaast bespreken we ook de voordelen, materiële mogelijkheden en toepassingen ervan.

Wat is CNC-graveren?

Graveren is het proces waarbij geleidelijk een kleine hoeveelheid materiaal van een oppervlak wordt verwijderd langs een bepaald pad. Het proces laat een zichtbare markering achter op het oppervlak van het substraat (werkstuk). CNC-graveren is de moderne versie van graveren waarbij automatische CNC-technologie het graveergereedschap met hoge nauwkeurigheid en precisiecontrole stuurt.

Gravurebewerking kent uiteenlopende toepassingen, zoals het maken van decors en sign-making. Bovendien is het compatibel met een grote verscheidenheid aan materialen en is het een kosteneffectief proces.

Hoe CNC-graveren werkt?

Laten we wat dieper in de wereld van graveren duiken en zien hoe het werkt in een industriële omgeving. De CNC-graveerworkflow is als volgt:

CAD :In eerste instantie maakt een ontwerper een visualisatie van het graveerpatroon in CAD-software. De machinist moet een goede kennis van CAD hebben om op een snelle en nauwkeurige manier complexe patronen te kunnen maken.

CAM :Computer Aided Manufacturing (CAM)-software is speciale software die wordt gebruikt om programma's voor de CNC-graveermachine te genereren volgens het CAD-ontwerp. De CAD/CAM-ingenieur gebruikt deze software om relevante gereedschappen voor het graveerproces te selecteren, procesparameters te verwerken en gereedschapspaden in te stellen. Ten slotte genereert de CAM-software een G-codebestand dat is geschreven in een syntaxis die de CNC-machine begrijpt.

Installatie :Voordat de graveerbewerking begint, plaatst een machineoperator het werkstuk in de machine. Tijdens dit proces zijn de plaatsing en het nivelleren van het werkstuk belangrijk om productiefouten te voorkomen.

CNC-gravering :Ten slotte begint het graveerproces. De CNC-technologie is automatisch, zodat de technici na enkele initiële procedures niet veel hoeven in te grijpen. Nadat het proces is beëindigd, wordt het werkstuk gedemonteerd en is de machine klaar voor het volgende project.

Nu kunnen we verder gaan om meer te leren over de verschillende soorten CNC-graveerprocessen. Hoewel ze allemaal ongeveer dezelfde resultaten behalen, verschillen ze op veel manieren.

CNC-roterende gravering

Bij roterend graveren wordt gebruik gemaakt van een roterend snijgereedschap om materiaal van het substraat te verwijderen. Het snijgereedschap lijkt veel op een normaal bewerkingsgereedschap en heeft snijkanten in de vorm van groeven. Stel je voor hoe een boor draait en door het materiaal snijdt dankzij de scherpe randen.

De vorm en grootte van de frezen zijn belangrijk omdat ze groeven creëren die precies overeenkomen met hun vorm. Veel voorkomende vormen zijn V-vormige en kogelfrezen (afgerond).

De CNC-graveur heeft een speciale spindel om deze roterende graveergereedschappen vast te houden en te roteren. Over het algemeen is CNC-graveren een proces met hoge snelheid, met snelheden tot wel 20.000 RPM. Bovendien ligt de snedediepte in het bereik van 0,5-3 mm, afhankelijk van de materiaaleigenschappen en ontwerpvereisten.

Deze mogelijkheden maken CNC-roterend graveren zeer veelzijdig. Bovendien is het ook goedkoop en werkt het met de meeste materialen.

CNC-lasergraveren

CNC-lasergraveren is fundamenteel anders dan rotatiegraveren. Bij dit proces verwarmt een laserstraal met hoge intensiteit het substraatoppervlak tot een temperatuur waarbij sublimatie optreedt (directe faseverandering van vast naar gas). Het gevolg is dat er een inkeping in het oppervlak achterblijft.

De laser-CNC-graveermachine heeft een laserkop om de laserstraal te produceren. De beweging van deze kop is CNC-gestuurd, waardoor dit proces opmerkelijk nauwkeurig en snel verloopt. Bovendien is lasergraveren behoorlijk betrouwbaar en gaat het ook lang mee.

Ten slotte willen we graag een kleine omweg maken om een veel voorkomende misvatting te verduidelijken die mensen hebben tussen lasergraveren, lasermarkeren en laseretsen. Lasermarkeren lijkt veel op lasergraveren, maar met een veel lagere indrukkingsdiepte. Vandaar het woord ‘markering’. Laseretsen is een heel ander proces waarbij een chemische reactie wordt gebruikt om materiaal van het oppervlak te verwijderen. In vergelijking met lasergraveren is het een energiezuinig proces.

Diamond Drag-gravure

De naam ‘diamant drag graveren’ spreekt voor zich. Bij dit proces sleept een scherpe diamantpunt over een oppervlak om de graveerbewerking uit te voeren. Omdat diamant het hardste bekende materiaal is, is het een efficiënt graveergereedschap. Bovendien is er bij het diamantslepen graveren geen sprake van gereedschapsrotatie. Daarom is het primaire materiaalverwijderingsproces krassen.

CNC-diamantgraveren is zeer nauwkeurig en snel dankzij de nauwkeurige controle over de bewegingen van het gereedschap. Bovendien maakt de superieure hardheid van diamant het geschikt voor zelfs de hardste metalen.

Veelgebruikte materialen voor graveerbewerkingen

Graveerbewerking is een divers proces wat betreft materiaalcompatibiliteit. Omdat de mechanica niet al te extreem is en afhankelijk is van eenvoudige snij-/brandbewerkingen, kan hij een grote verscheidenheid aan materialen CNC-graveren.

In de volgende paragrafen bespreken we de belangrijkste materiaalcategorieën die een CNC-graveermachine gemakkelijk aankan.

Metalen

Metalen zijn doorgaans het meest voorkomende materiaal dat wordt aangetroffen in CNC-graveerwinkels. Het graveren van metaal is als een minder intensieve versie van CNC-frezen, waarbij gebruik wordt gemaakt van hetzelfde type CNC-frezen en snijparameters. In feite hebben de meeste CNC-machines ooit als graveermachine gediend.

Hetzelfde geldt voor lasergraveren, waarbij het primaire doel niet het snijden van het metaal is, maar het graveren van het oppervlak.

Metalen zijn echter niet altijd gemakkelijk te bewerken en vereisen mogelijk speciaal gereedschap, zoals gecoate frezen. Bovendien zijn metalen ook duurder dan andere graveerbare materialen zoals kunststoffen.

Een lijst met metalen die CNC-gegraveerd kunnen worden:

• Aluminium
• Staal en roestvrij staal
• Goud
• Messing
• Koper
• Zilver

Naast deze gewone metalen kan men ook hardere metalen zoals titaniumlegeringen CNC graveren. Over het algemeen is hardheid de belangrijkste eigenschap waar u op moet letten bij CNC-graveren, omdat deze bepaalt hoe moeilijk het is om het oppervlak te vervormen. Voor hardere materialen worden daarom door deskundigen hoogwaardige graveerfrezen of veerbelaste diamantfrezen aanbevolen.

Kunststoffen

Kunststoffen zijn een andere materiaalgroep in CNC-graveerbewerkingen. De naam ‘plastics’ vertegenwoordigt een grote groep polymeren, waarvan de meeste compatibel zijn met CNC-graveren. Over het algemeen zijn thermoplastische materialen geschikter voor graveren vanwege hun uitstekende thermische stabiliteit ten opzichte van andere kunststofgroepen.

Kunststoffen zijn compatibel met zowel CNC-lasergraveren als roterende graveerbewerkingen. Hoewel, als het om kunststoffen gaat, lasergraveren de meest populaire keuze is. Het is snel, onderhoudsarm en zeer nauwkeurig. In sommige gevallen bestaat er echter een gevaar voor het milieu, omdat sommige kunststoffen verbranden met een damp die een goede afvoer uit de fabriek vereist.

Ook voor roterende CNC-gravering is kunststof niet geheel onbekend. Kunststoffen zijn gemakkelijk te snijden materialen die zeer hoge snijsnelheden en voedingen ondersteunen. Aan de negatieve kant veroorzaken ze soms bramen en kunnen ze zachter worden door het snijden, waardoor de productiviteit wordt beperkt. Het beheersen van deze nadelen levert uitstekende resultaten op. 

Enkele veel voorkomende kunststoffen voor CNC-graveren:

• Polyethyleen
• Polystyreen
• Polyamide
• ABS
• Nylon
• Polyurethaan

Hout

Houtgravure heeft veel artistieke toepassingen, zoals woondecoratie, geschenken en luxe artikelen. Het is natuurlijk, zacht en over het algemeen de goedkoopste optie van de materialen die we hebben besproken. Bovendien is het compatibel met zowel laser- als roterende CNC-graveermachines.

Er zijn een paar tips waarmee u rekening moet houden bij het graveren van hout om verlies van tijd en geld te voorkomen. Hout is een anisotroop materiaal. Dit betekent dat de eigenschappen ervan niet in alle richtingen consistent zijn. In plaats daarvan variëren ze enigszins qua korreloriëntatie, knopen en jaarringen. Houd hier dus rekening mee bij het selecteren van hout voor graveerprojecten.

Bovendien kunnen het vocht- en oliegehalte ook een negatieve invloed hebben op de effectiviteit van een laser-CNC-graveur. Als u een roterende graveermachine gebruikt, wees dan op uw hoede voor houtstof.

Veel voorkomende soorten graveerbaar hout zijn:

• Zachthout
• Hardhout
• Balsa
• Berk
• Kurk

Voordelen van CNC-graveren

Het wijdverbreide gebruik van CNC-graveren getuigt van het feit dat het een haalbaar proces is met verschillende voordelen. In deze sectie belichten we deze voordelen.

Precisie en nauwkeurigheid

Hoge precisie en maatnauwkeurigheid zijn de bepalende kenmerken van CNC-technologie. Hetzelfde geldt voor een CNC-graveur. De automatische CNC-bewegingsbesturing kan uiterst nauwkeurige gravures genereren tot een indrukwekkende +/- 0,0025 mm.

Dit nauwkeurigheidsniveau is ruim voldoende voor de meeste graveerbewerkingstoepassingen.

Tijdbesparend

Vroeger kostte het handmatig graveren vakmensen uren of zelfs dagen om één graveerproject te voltooien. Ze gebruikten handgereedschap en vertrouwden op hun menselijke vaardigheden om te graveren, wat begrijpelijkerwijs tijdrovend was.

De moderne CNC-graveermachine is echter automatisch en snel. Het graveert met snelle voedingen en opmerkelijke precisie om binnen enkele minuten resultaten te bereiken.

Aanpassing

Het gebruik van CAD/CAM-software bij CNC-graveren maakt een snelle en eenvoudige aanpassing van graveerontwerpen mogelijk. Gebruikers hebben de mogelijkheid om wijzigingen in hun CAD-ontwerp aan te brengen en deze meteen in het proces door te voeren.

Deze faciliteit is een groot gemak in winkels die gespecialiseerd zijn in rapid prototyping of meerdere projecten tegelijk. Ze kunnen fouten snel uitroeien of overstappen op een ander ontwerp, waardoor de productiviteit toeneemt.

Toepassingen van CNC-graveren

CNC-graveren heeft talloze toepassingen in een breed scala aan industrieën. Hoewel we ze niet allemaal kunnen behandelen, worden de belangrijkste hieronder kort besproken.

Bewegwijzering :Verkeersborden of advertenties zijn vaak een product van CNC-graveren. Het is permanent en bestand tegen verschillende weersomstandigheden. Daarom uitermate geschikt voor deze toepassing.

Sieraden :Juweliers CNC graveert artikelen zoals hangers en armbanden om opvallende ontwerpen of gepersonaliseerde teksten te creëren.

Industriële markering :Bijna elke industrie heeft markeringen voor apparatuur, veiligheid, aanwijzingen, enz. Graveerbewerking is een populaire methode voor het maken van duurzame en op maat gemaakte industriële markeringen.

Prijzen en trofeeën :Trofeeën zijn altijd goed met jouw naam erop! Zeer waarschijnlijk is die naam daar vanwege een CNC-graveermachine.

Conclusie

CNC-graveren is ongetwijfeld een cruciaal onderdeel van de moderne productie-industrie en beschikt over een uitgebreid scala aan mogelijkheden en toepassingen. We kunnen ook genieten van het waarderen van de artistieke patronen en nuttige tekens/markeringen die alomtegenwoordig in onze omgeving zijn. Dit is wat graveerbewerking de wereld te bieden heeft!

WayKen is marktleider op het gebied van CNC-graveren en biedt professionele bewerkingsdiensten voor de markeringen en patronen van uw onderdelen. Neem gerust contact met ons op om uw projecten met onze experts te bespreken.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen graveren en etsen?

Graveren en etsen creëren beide hetzelfde resultaat:het verwijderen van wat materiaal van het oppervlak van het werkstuk. Ze zijn echter afhankelijk van verschillende fysieke verschijnselen. Graveren is een mechanisch proces waarbij materiaal wordt verwijderd door het met een scherp gereedschap te snijden. Etsen is een chemisch proces waarbij materiaal van het oppervlak wordt verbrand.

Welke software wordt gebruikt in een CNC-graveermachine?

CNC-graveermachines hebben CAD/CAM-software nodig om graveertaken uit te voeren. Met het programma kan de gebruiker de graveergeometrie specificeren, het gereedschap en de snijparameters en het gereedschapspad selecteren. Eenmaal voltooid, genereert het opdrachten die worden doorgegeven aan de controller van de machine.

Welke frezen of bits zijn nodig voor CNC-graveren?

Bij CNC-graveren worden frezen of bits gebruikt die vergelijkbaar zijn met normale CNC-machines. Het meest voorkomende type is de V-bitfrees met een volhardmetalen punt. Volhardmetalen frezen zijn ook populair. Voor hardere materialen worden ook diamantfrezen gebruikt. Als het ontwerp een afgerond oppervlak vereist, worden kogelfrezen gebruikt.