En CNC-fräsmaskin avses den fräsmaskin som innehåller datorstyrd numerisk styrning (CNC). Denna typ av verktygsmaskin är en av de mest avancerade inom bearbetningsindustrin, eftersom den kan bearbeta mycket komplexa arbetsstycken på kort tid.
Egenskaper hos CNC-fräsmaskinen
En CNC-fräsmaskin är i grunden en konventionell fräsmaskin som är utrustad med datorstyrd numerisk styrning. Införandet av denna teknik i olika verktygsmaskiner, såsom svarvar och fräsmaskiner, har gjort det möjligt att automatisera produktionsprocesserna. Med denna teknik kan maskinen också utföra rörelser som är omöjliga att genomföra manuellt.
Konventionella fräsmaskiner är verktygsmaskiner som använder ett skärverktyg med en eller flera skäreggar, kallat fräs. Fräsen roterar tills den når arbetsstyckets yta för att avverka överskottsmaterial från ytan. En CNC-fräsmaskin fungerar enligt samma princip som de konventionella maskinerna, men har dessutom en dator inbyggd. Det är den som sköter automatiseringen av processen, eftersom den väljer olika bearbetningsparametrar, såsom matningshastighet och skärdjup. Den väljer också vilket skärverktyg som behövs för bearbetningen och kan vid behov växla mellan olika verktyg.
Delar i en CNC-fräsmaskin
En CNC-fräsmaskin liknar mycket en konventionell maskin och har samma rörliga delar: bord, spindelhuvud, spindel och slädar för förflyttning. Skillnaden mellan CNC-fräsmaskiner och konventionella är att de förstnämnda inte har några vevar eller spakar för att manövrera de rörliga delarna. I stället är CNC-fräsmaskinen utrustad med en display placerad ovanpå en styrpanel med reglage och ett metallskåp där maskinens elektriska och elektroniska komponenter finns. Det är dessa som reglerar motorernas funktion.
Kombinationen av motorerna och CNC gör det möjligt att utföra flera bearbetningsoperationer, även på mycket komplexa arbetsstycken. Maskinens delar är:
- Stativ.
- Arbetsbord med förflyttning längs Y- och X-axlarna.
- Fräs eller skärverktyg.
- Spindelhuvud där spindelmotorn är placerad.
- Dator eller CNC-styrpanel.
- Slangar som förser kylvätskan.
- Huvudsakliga förflyttningsaxlar (X, Y och Z).
- Kompletterande axlar (A och B).
Frässaxlarna
Konventionella fräsmaskiner klassificeras efter skärverktygets orientering, men även efter det antal axlar som de har och som maskinen kan arbeta med. En CNC-fräsmaskin har de tre huvudaxlarna X, Y och Z, men kan dessutom ha två kompletterande axlar, vilket gör den ännu mer komplex.
- Den X-axeln är horisontell och parallell med ytan som håller arbetsstycket.
- Y-axeln, som bildar ett högerorienterat koordinatsystem tillsammans med X- och Z-axlarna. Bordet rör sig i ett horisontellt tvärgående plan.
- Z-axeln. På denna axel monteras fräsen, och den har den skärkraft som krävs för bearbetningen. Den rör sig vertikalt.
- A- och B-axlarna. På CNC-fräsmaskiner tillåter dessa axlar rotation och lutning av arbetsstyckena. Tack vare dem kan fräsen nå punkter på arbetsstycket som skulle vara omöjliga att bearbeta i konventionella fräsmaskiner.
Tack vare CNC-tekniken finns det olika kompletterande axlar som styrs oberoende av varandra och som beror på rörelsen hos rundborden och de svängbara spindelhuvudena.
Funktion hos CNC-fräsmaskinen
CNC:n har till uppgift att styra de förflyttningar som bordet, de tvärgående och längsgående slädarna och spindeln utför, enligt maskinens olika axlar. För att maskinen ska fungera som den ska måste dock specifika bearbetningsparametrar följas. Hur vet maskinens dator längs vilka axlar bordet ska förflyttas? Hur vet den vilka verktyg som ska användas och i vilken hastighet?
För detta krävs en förhandsdesign av arbetsstycket. Datorns styrning sker via en styrprogramvara som levereras av utrustningens tillverkare och som bygger på CNC-programmeringsspråket. Dessa kan vara ISO, Fagor, Fanuc med flera. Programvaran består av siffror, bokstäver och symboler som gör det möjligt att koda rätt form för bearbetningen. Det är den som ger maskinen instruktionerna.
Men innan maskinen kan arbeta med något av dessa alfanumeriska språk måste designen föras in i huvuddatorn. Designen måste utföras på en extern dator med särskilda program. En CNC-fräsmaskin kräver alltså:
- CAD. Programvara som konstruerar arbetsstycket.
- CAM. Datorstödd tillverkning. Det är den som beräknar den förflyttning som axlarna måste utföra för bearbetningen; dessutom lägger den till parametrar såsom matningshastighet, varvtal och de skärverktyg som behövs.
- Styrprogramvara. Finns inbyggd i maskinens dator och tar emot instruktionerna från CAM när de laddas in i maskinen. Programvaran utför den konstruktion som CAD har tagit fram, enligt CAM:s anvisningar.