I bearbetningsindustrin spelar den numeriska axeln en avgörande roll när det gäller att minska produktionstider och leveranstider. Den har också fördelen att den minskar produktionskostnaderna och arbetskostnaderna, eftersom maskiner med flera axlar kräver minimalt ingrepp från operatören.
Vad är en numerisk axel?
Vid bearbetning representerar axeln maskinens förmåga att flytta skärverktyget eller arbetsstycket i en eller flera riktningar och längs en bestämd bana. Alla verktygsmaskiner har en numerisk axel; i de enklaste och mest konventionella maskinerna är dessa X-, Y- och Z-axlarna som följer principerna för ett matematiskt plan.
Maskiner med en enkel numerisk axel kan utföra enkla bearbetningsoperationer. Exempel på sådana är svarvar, fräsmaskiner och borrmaskiner. Det finns dock verktygsmaskiner med flera numeriska axlar: ju fler axlar en maskin har, desto större fördelar ger den vid bearbetningen.
Den numeriska axeln i CNC
CNC (datorstyrd numerisk styrning) är en av de mest avancerade bearbetningsmetoderna som finns. Det rör sig om ett automatiskt arbete som kräver minimal mänsklig insats. Detta beror på att verktygsmaskinen styrs av en central dator som ansvarar för att driva de skärverktyg som behövs för ett visst arbete.
För att datorn ska veta vilken numerisk axel verktyget eller arbetsstycket ska röra sig längs måste konstruktionen av arbetsstycket laddas in i datorn. Ingenjören eller operatören måste därför ta fram en konstruktion av arbetsstycket i en extern dator med specifik programvara för CAD och CAM; den ena designar, medan den andra för över konstruktionen till det fysiska arbetet.
När konstruktionen är klar laddas den in i verktygsmaskinens dator och översätts till det alfanumeriska CNC-språk som maskinen använder. Det är via detta språk som datorn vet vilket skärverktyg som ska användas på arbetsstycket, med vilken hastighet det ska röra sig, vilket bearbetningsdjup som gäller osv.
Maskiner med CNC kan nämligen utföra olika arbeten på ett och samma arbetsstycke i en och samma process. Arbetsstycket behöver inte flyttas eller justeras på arbetsbordet; operatören behöver inte heller demontera fräsen och montera en borr i spindelhuvudet. Maskinen gör det själv.
Maskiner med flera numeriska axlar
Även om fler och fler verktygsmaskiner har CNC, har inte alla flera numeriska axlar. Det är bara bearbetningscenter, svarvar och fräsmaskiner som har denna funktion. Vet du vilken numerisk axel som finns i dessa maskiner?
Bearbetningscenter
Ett bearbetningscenter är kanske en av de mest avancerade verktygsmaskiner som finns. Det är mycket mångsidiga maskiner som kan utföra både fräsoperationer och svarvning, borrning och en mängd andra bearbetningar. De kan tillverka i serie och framställa komplexa, små och/eller mycket enkla detaljer.
I bearbetningscenter är arbetsstycket stillastående medan skärverktyget roterar för att avverka spånen. Men se upp, för i verkligheten utför arbetsstycket en mycket enkel rörelse tillsammans med bordet för att kunna positioneras eller orienteras i förhållande till verktyget. I ett bearbetningscenter särskiljs fem numeriska axlar:
- Huvudaxlar. Dessa är X-, Y- och Z-axlarna. De representerar de längsgående, tvärgående och vertikala förflyttningarna.
- A-axeln. Denna numeriska axel positionerar arbetsstycket i en bestämd vinkel.
- B-axeln. Orienterar arbetsstycket genom att rotera det. I vissa maskiner kallas den C.
- W-axeln. Endast vissa maskiner har den, och den innebär en pallväxling.
Kännetecknande för bearbetningscenter, och i allmänhet för alla fleraxliga maskiner, är att axlarna kan arbeta samtidigt. Det är detta som snabbar upp bearbetningen.
Svarvar
I CNC-svarvar utan multitasking placeras arbetsstycket på ett chuck och roterar, medan skärverktyget står still i revolverhuvudet. I dessa svarvar representerar huvudaxlarna (X, Y och Z) den förflyttning som verktyget gör för att avverka spånet.
Vissa svarvar har ytterligare numeriska axlar som samverkar med skärverktyget och arbetsstycket för att positionera det sistnämnda i den vinkel som krävs för bearbetningen. På så sätt är det till exempel möjligt att svarva detaljer med cylindriska eller koniska former. När ett arbetsstycke lutas i en svarv för en bättre infallsvinkel sägs den numeriska axeln som används vara B.
Numerisk axel i fräsmaskiner
Fräsmaskiner kan, precis som svarvar, öka antalet axlar beroende på maskinens komplexitet. Därför har fräsmaskiner en specifik klassificering: tre axlar, fyra axlar och fem axlar. Vad avser dessa axlar?
- X-axeln. Denna axel är horisontell och parallell med arbetsstyckets yta. Rörelsen är horisontell och längsgående i förhållande till bordet.
- Y-axeln. Rör sig i det horisontella planet tvärs i förhållande till bordet.
- Den numeriska Z-axeln. Det är på denna axel som fräsen monteras. Beroende på maskinens egenskaper kan den anta olika lägen. Den rör sig vertikalt.
- A- och B-axlarna. Dessa finns endast i vissa maskiner och avser rotations- och positioneringsförmågan hos arbetsstycket för att förbättra skärverktygets infallsvinkel.