Technologia obróbki CNC

CNC, czyli w komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych (ang. Computerized Numerical Control), to zaawansowany system sterowania, który umożliwia interaktywne programowanie wyposażonych w niego urządzeń. W praktyce najczęściej stosowany jest on w maszynach obrabiających różnego rodzaju materiały (stąd termin obróbka CNC). Dzięki wprowadzeniu precyzyjnych danych możliwe jest uzyskiwanie optymalnych kształtów w powtarzalnych seriach. A jaka jest historia CNC? Kiedy wprowadzono tę technologię? I jak może ona zmienić nasze życie?

Początki CNC
Zanim zaprojektowano pierwsze modele maszyn CNC obróbka wykonywana była manualnie (np. przy użyciu zespołu frezów) lub z zastosowaniem specjalistycznych maszyn, które jednakowoż mogły wykonywać tylko stale określoną sekwencję ruchów (niemożliwe było ich przeprogramowanie). Chociaż urządzenia te postrzegano jako ogromne udogodnienie, jasnym było to, że mają one swoje ograniczenia.

Jeszcze na początku lat 40. XX stulecia do programowania maszyn stosowane były przede wszystkim karty dziurkowane. Jednakże już wkrótce miało się to zmienić, a wszystko za sprawą Johna T. Parsonsa oraz Franka L. Stulena. W 1946 obaj mężczyźni, którzy pracowali wtedy dla Wright-Patterson Air Force Base, udoskonalili karty dziurkowane, dostosowując je do bardziej złożonych, wymagających większej precyzji procesów, a dokładniej do wyznaczania kształtów wirników nośnych.

Pierwszą nowoczesną obrabiarką CNC była maszyna NC Hydrotel, którą uruchomiono na terenie osławionego Instytutu Technologicznego w Massachusetts. Działała ona w oparciu o binarnie kodowaną taśmę dziurkowaną i mogła wykonywać liniowe interpolacje 3D.

Nowoczesne technologie
Rozwój maszyn CNC ponownie przyśpieszył w latach 80., kiedy dzięki rozwojowi technologii karty dziurkowane zastąpiono mikrokomputerami. Nastąpiło wówczas upowszechnienie maszyn CNC, które zaczęły stanowić ważny element wyposażenia różnych firm, przyśpieszając, ułatwiając i czyniąc znacznie bardziej bezpiecznymi metody produkcji.

Dzisiaj, w przypadku niektórych maszyn (np. gdy wbudowana pamięć jest niewystarczająca do obsługi procesów), często stosuje się także technologię DNC (Direct Numerical Control), która pozwala na sterowanie aparaturą za pomocą zewnętrznych komputerów.

Toczenie CNC

Obrabianie powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych elementów posiadających kształty brył obrotowych zachodzi najczęściej w procesie, jakim jest toczenie CNC. Wykorzystując tę metodę, możliwe jest jednak uzyskanie także innych kształtów. Polega ona na tym, że obrabiany materiał obraca się, a nóż tokarski w tym czasie wykonuje ruch płaski.

Toczenie CNC jest jednym z najbardziej popularnych sposobów obróbki metali i znajduje zastosowanie zarówno w przypadku przedmiotów o kształcie bryły obrotowej (najczęściej), jak również innych kształtach (rzadziej). W trakcie tego procesu, który odbywa się w specjalistycznej tokarce, obrabiany materiał obraca się, a pomocnicze narzędzie wykonuje dodatkowy ruch. Tokarka jest bardzo funkcjonalnym urządzeniem wyposażonym w specjalistyczny sprzęt, taki jak wiertło czy nóż tokarski i pozwala na obróbkę dowolnej powierzchni przedmiotu – zarówno wewnętrznej, jak i wewnętrznej. Oś obrotu może zostać usytuowana pionowo i poziomo. Cały proces posiada wiele odmian, ponieważ może zachodzić w różnorodnych warunkach.

Toczenie CNC pozwala na uzyskanie doskonałej precyzji oraz powtarzalności procesu, ponieważ urządzenia biorące udział w procesie są sterowane komputerowo. Zazwyczaj wykorzystuje się tokarki uniwersalne, posiadające zaawansowane układy sterowania. Dzięki nim możliwa jest seryjna obróbka przedmiotów i zachowanie najwyższej wydajności.

Toczenie CNC jest wyspecjalizowanym procesem produkcyjnym polegającym na obróbce danego materiału. W procesie tym materiał obrabiany jest trzymany przez uchwyt i obracany wokół osi. W tym czasie narzędzie skrawające (nóż) jest dosuwany do materiału, w celu usuwania (skrawania) jego zbędnej części, a w efekcie uzyskania pożądanego kształtu. Kluczowe w procesie toczenia CNC jest takie przesuwanie narzędzia skrawającego wzdłuż materiału, aby udało się uzyskać zamierzony wynik.
Materiał poddawany obróbce może być (i na ogół jest) okrągły, chociaż zdarzają się też materiały kwadratowe lub sześciokątne. Długość obrabianego materiału może być różna i zależy od możliwości obrabiarki.

Każda tokarka CNC posiada swój zestaw narzędzi sterowanych komputerowo. Im większą liczba narzędzi dysponuje urządzenie, tym większa jest liczba opcji obrabiania materiału.