Fräsmaskiner är verktygsmaskiner som utför spånavskiljande bearbetning; processen åstadkoms genom att ett roterande verktyg, kallat fräs, rör sig. Fräsen har flera skäreggar. Fräsmaskinerna uppfanns under XIX-talet och är mycket mångsidiga tack vare de arbeten de utför. Dessa arbeten skulle inte vara möjliga utan rörelserna och axlarna på CNC-fräsmaskiner.
Fräsmaskinens rörelser
Innan vi talar om CNC-fräsmaskinens axlar är det nödvändigt att prata om de rörelser som maskinen gör, eftersom de två är nära sammanlänkade. I traditionella fräsmaskiner är det arbetsstycket som förflyttas mot fräsen för att bearbetningen ska ske; men med införandet av datorstyrd numerisk styrning, CNC, blev fräsmaskinerna mer mångsidiga och kan bearbeta mycket komplexa detaljer.
En rörelse som är gemensam för alla fräsmaskiner, oavsett om de är CNC-styrda eller inte, är att fräsen eller skärverktyget roterar runt sin egen axel.
Dessutom kan bordet förflyttas med olika hastigheter och i olika typer av rörelser. Bordet gör en längsgående förflyttning enligt X-axeln. Det är möjligt att bordet rör sig tvärgående enligt Y-axeln; denna rörelse används för att placera verktyget i rätt läge. Bordet rör sig också vertikalt enligt Z-axeln; denna rörelse används för att bestämma skärdjupet.
Det finns även andra roterande rörelser, men de beror på vilken typ av fräsmaskin som används. Till exempel kan bordet göra en rotation runt längsaxeln eller runt vertikalaxeln, beroende på bordets frihetsgrader för rotation.
Rörelser mellan fräs och arbetsstycke
Förflyttningarna mellan fräsen och arbetsstycket som ska bearbetas är helt avgörande för att avgöra vilken typ av arbete som utförs på detaljen och för att forma den. Rörelserna mellan verktyget och detaljen kan delas in i tre typer:
- Skärning. Denna rörelse utförs av fräsens spets runt verktygshållarens axel.
- Matning. Det är en tillnärmningsrörelse som verktyget gör från en zon som redan har bearbetats till en zon som ännu inte har bearbetats.
- Djupmatning. Matningsrörelse som syftar till att öka skärdjupet i detaljen.
Axlar på CNC-fräsmaskiner
Vilket samband finns mellan rörelserna och CNC-fräsmaskinens axlar? Som redan har framgått sker fräsmaskinens rörelser i förhållande till maskinens olika axlar, och därför är de så viktiga. I en CNC-fräsmaskin gör tekniken för CNC det möjligt att förflytta tre eller fler axlar samtidigt med hjälp av datorteknik. Det är programvaran, när programmeringen är gjord, som utför uppgifterna, rörelserna och de axlar längs vilka fräsens olika komponenter ska förflyttas för att genomföra bearbetningen.
I en CNC-fräsmaskin finns tre axlar:
- X-axel, som utför den längsgående rörelsen
- Y-axel, för de tvärgående rörelserna
- Z-axel, för den vinkelräta förflyttningen av fräsen mot golvet
Bearbetning i 2,5 axlar
Det finns en bearbetningsoperation som CNC-fräsmaskiner kan utföra, nämligen bearbetning i 2,5 axlar. Denna typ av bearbetning används för att tillverka detaljer genom att verktyget förflyttas längs koordinaterna X och Y samtidigt, under spånavskiljningen eller skärningen av material. Bearbetningen kännetecknas av att verktyget kan förflyttas längs maskinens tre axlar, men det kan aldrig röra sig längs alla tre koordinaterna samtidigt under skärprocessen.
Skärbearbetning i 3 axlar
Tack vare CNC-fräsmaskinens axlar är det möjligt att genomföra bearbetning i tre axlar och styra dessa tre axlar samtidigt under skärrörelserna. Vid den här typen av operationer kopierar skärbanorna den yta man vill uppnå. Bearbetning i tre axlar används till exempel för att fräsa konturer, ytor eller profiler i 3D. Denna typ av operation kallas ”kopiering”.
Bearbetning i 5 axlar
På marknaden finns maskiner som kan utföra bearbetning av detaljer i fem axlar. CNC-fräsmaskinernas axlar är oftast tre, men det finns även maskiner med fem. Det är maskiner som utför otroligt komplexa arbeten. Dessa maskiner kan utföra translationsrörelser längs X-, Y- och Z-axlarna samtidigt som de roterar runt två andra axlar: A- och B-axeln; och rotationerna kan ske antingen i bordet eller i verktygshuvudet.
I den här typen av process kan de fem CNC-axlarna röra sig samtidigt för att minska bearbetningstiden och göra detaljens ytfinish nästan perfekt. Dessa maskiner kan också köra en 3+2-cykel, vilket innebär att axlarna fyra och fem står stilla och bara rör sig när man byter mellan processer; de övriga tre axlarna rör sig samtidigt.