Od momentu pojawienia się w 1972 roku komputerowe sterowanie numeryczne, czyli cyfrowe sterowanie numeryczne, przynosi same korzyści wszystkim branżom, które z niego korzystają. Znaczenie CNC jest dziś tak duże, że niemal wszystkie konwencjonalne obrabiarki zostały do niego dostosowane, aby uzyskać większą dokładność, wydajność i przyspieszyć produkcję.
Czym jest CNC?
CNC to system zautomatyzowanych obrabiarek działających na podstawie zaprogramowanych poleceń zapisanych w pamięci (komputerze). To właśnie odróżnia CNC od maszyn konwencjonalnych, obsługiwanych za pomocą pokręteł lub dźwigni. Choć jest to technologia rewolucyjna i najbardziej zaawansowana w przemyśle, CNC wynaleziono w XX wieku. Pierwsze maszyny pochodzą z lat 40. i 50., ale dzięki rozwojowi technologii dostosowywano je do urządzeń analogowych i cyfrowych, aż w latach 70. oficjalnie pojawiło się CNC.
Było to możliwe dzięki potanieniu procesorów oraz ich miniaturyzacji. Wtedy właśnie pojawiło się określenie cyfrowe sterowanie numeryczne, czyli sterowanie numeryczne komputerowe.
Zasada działania komputerowego sterowania numerycznego
Na wszystkich obrabiarkach detale obrabia się w oparciu o układ współrzędnych, który określa ruch, jaki ma wykonać narzędzie skrawające. W przypadku CNC służy do tego program komputerowy, wykonywany z kolei przez komputer maszyny. Ruch osi maszyny CNC jest możliwy dzięki pętlom regulacji złożonym z liniałów pomiarowych (enkoderów) i jednostki centralnej. Każda oś maszyny jest sterowana przez taką pętlę.
Każda obrabiarka pracuje w innym układzie współrzędnych. Na przykład tokarka wykorzystuje osie X i Z. Pierwsza odpowiada za przesuwy wzdłużne suportu, a oś Z za przesuwy poprzeczne. Frezarki mają natomiast trzecią oś – Y; umożliwia ona przesuwy pionowe.
Znaczenie CNC
Znaczenie CNC dla zakładów obróbki skrawaniem polega na możliwości wykonywania wielu zadań w krótkim czasie i przy minimalnym udziale człowieka. Dzięki maszynom sterowanym numerycznie można przyspieszyć procesy produkcyjne, co przekłada się na krótsze terminy realizacji, a także niższą cenę wyrobów i mniejsze koszty robocizny. CNC pozwala bowiem jednemu operatorowi obsługiwać jednocześnie kilka obrabiarek.
Oprócz tych korzyści CNC umożliwia obróbkę detali o dużej złożoności, których nie dałoby się wykonać na maszynach konwencjonalnych, a jeśli już – to bardzo dużym kosztem. Na przykład przed erą CNC detal wymagający kilku operacji obróbkowych musiał przejść przez różne maszyny: tokarkę, która nadawała mu kształt i wierciła otwory, a następnie szlifierkę. W przypadku bardzo małych detali wymagających dużej dokładności efekty mogły odbiegać od oczekiwań albo operator musiał poświęcać dużo czasu na obróbkę detalu, co oznaczało wysokie koszty produkcji. Dzięki CNC wszystko można wykonać na jednej maszynie.
CNC stosuje się jednak nie tylko w przemyśle metalowym do obróbki precyzyjnej. Technologia ta jest wykorzystywana także do wytwarzania elementów w innych branżach, np. w stolarstwie.
Cechy i zalety CNC
Większa dokładność
Ponieważ CNC działa w oparciu o oprogramowanie do programowania, wyniki są znacznie dokładniejsze niż na obrabiarkach konwencjonalnych obsługiwanych ręcznie. Ponadto procesy sterowane przez oprogramowanie przebiegają szybciej, a liczba błędów na detalach jest mniejsza.
Z kolei oprogramowanie CAM i CAD pozwala powtarzać ten sam proces tysiące razy z taką samą dokładnością. Na przykład przy produkcji seryjnej nie trzeba za każdym razem ponownie konfigurować maszyny, ponieważ zapamiętuje ona, co ma robić, i zawsze dokładnie powtarza proces.
Znaczenie CNC dla bezpieczeństwa w zakładach
Maszyny pracują niemal całkowicie automatycznie, dzięki czemu operatorzy nie są narażeni na kontakt z maszynami, co zwiększa bezpieczeństwo i zmniejsza ryzyko wypadków. Wiele z nich umożliwia integrację ramion robotów do załadunku, dzięki czemu jedynym zadaniem operatorów pozostaje programowanie urządzenia.
Mniej odpadów
Maszyny ze sterowaniem numerycznym obrabiają skrawaniem, ale mają tę zaletę, że ograniczają straty metalu. Wynika to z tego, że urządzenia tego typu są wyposażone w układy zarządzania wiórami, które pozwalają usuwać odpady automatycznie, a więc w czystszy sposób. Ponadto maszyny CNC umożliwiają segregację różnych rodzajów wiórów, co pozwala na ich ponowne wykorzystanie.