CNC-bewerking is een productieproces waarbij voorgeprogrammeerde computersoftware de beweging van fabrieksgereedschappen en -machines aanstuurt. Het proces kan worden gebruikt om een reeks complexe machines te besturen, van slijpmachines en draaibanken tot freesmachines en freesmachines. Met CNC-bewerking kunnen driedimensionale snijtaken worden uitgevoerd met één enkele set instructies.
De afkorting voor "computer numerical control" (numerieke besturing) staat in contrast met – en overstijgt daarmee – de beperkingen van handmatige besturing, waarbij levende operators nodig zijn om de commando's van bewerkingsgereedschappen via hendels, knoppen en wielen te sturen. Voor de toeschouwer lijkt een CNC-systeem misschien op een gewone set computercomponenten, maar de softwareprogramma's en consoles die bij CNC-bewerking worden gebruikt, onderscheiden het van alle andere vormen van berekening.
Hoe werkt CNC-bewerking?
Wanneer een CNC-systeem wordt geactiveerd, worden de gewenste sneden in de software geprogrammeerd en doorgegeven aan de bijbehorende gereedschappen en machines. Deze voeren de dimensionale taken uit zoals gespecificeerd, vergelijkbaar met een robot.
Bij CNC-programmering gaat de codegenerator binnen het numerieke systeem er vaak van uit dat mechanismen foutloos zijn, ondanks de kans op fouten. Deze kans is groter wanneer een CNC-machine in meer dan één richting tegelijk moet snijden. De plaatsing van een gereedschap in een numeriek besturingssysteem wordt bepaald door een reeks invoergegevens die bekend staan als het onderdeelprogramma.
Bij een numerieke besturingsmachine worden programma's ingevoerd via ponskaarten. De programma's van CNC-machines daarentegen worden via kleine toetsenborden naar computers gestuurd. De CNC-programmering wordt in het computergeheugen bewaard. De code zelf wordt geschreven en bewerkt door programmeurs. Daarom bieden CNC-systemen een veel uitgebreidere rekencapaciteit. Bovendien zijn CNC-systemen geenszins statisch, aangezien er via herziene code nieuwe prompts aan bestaande programma's kunnen worden toegevoegd.
CNC-MACHINEPROGRAMMERING
In CNC worden machines aangestuurd via numerieke besturing, waarbij een softwareprogramma een object aanstuurt. De taal achter CNC-bewerking wordt ook wel G-code genoemd en is geschreven om de verschillende functies van een machine te regelen, zoals de snelheid, de voedingssnelheid en de coördinatie.
CNC-bewerking maakt het in principe mogelijk om de snelheid en positie van machinefuncties voor te programmeren en deze via software uit te voeren in repetitieve, voorspelbare cycli, allemaal met minimale tussenkomst van menselijke operators. Dankzij deze mogelijkheden is het proces in alle hoeken van de productiesector overgenomen en is het met name essentieel in de metaal- en kunststofproductie.
Om te beginnen wordt een 2D- of 3D CAD-tekening gemaakt, die vervolgens wordt omgezet naar computercode voor de CNC-machine. Nadat het programma is ingevoerd, voert de operator een proefrun uit om er zeker van te zijn dat er geen fouten in de codering zitten.
Open/gesloten-lus bewerkingssystemen
Positieregeling wordt bepaald via een open-loop- of gesloten-loopsysteem. Bij het eerste loopt de signalering in één richting tussen de regelaar en de motor. Bij een gesloten-loopsysteem kan de regelaar feedback ontvangen, wat foutcorrectie mogelijk maakt. Zo kan een gesloten-loopsysteem onregelmatigheden in snelheid en positie corrigeren.
Bij CNC-bewerking vindt de beweging meestal plaats langs de X- en Y-as. Het gereedschap wordt op zijn beurt gepositioneerd en geleid via stappenmotoren of servomotoren, die de exacte bewegingen nabootsen zoals bepaald door de G-code. Als de kracht en snelheid minimaal zijn, kan het proces worden uitgevoerd via open-loopregeling. Voor alle andere toepassingen is closed-loopregeling noodzakelijk om de snelheid, consistentie en nauwkeurigheid te garanderen die nodig zijn voor industriële toepassingen, zoals metaalbewerking.
CNC-bewerking is volledig geautomatiseerd
In de huidige CNC-protocollen is de productie van onderdelen via voorgeprogrammeerde software grotendeels geautomatiseerd. De afmetingen van een bepaald onderdeel worden vastgelegd met CAD-software (Computer Aided Design) en vervolgens met CAM-software (Computer Aided Manufacturing) omgezet in een daadwerkelijk eindproduct.
Elk werkstuk kan een verscheidenheid aan bewerkingsmachines vereisen, zoals boren en frezen. Om aan deze behoeften te voldoen, combineren veel moderne machines verschillende functies in één cel. Een andere mogelijkheid is dat een installatie bestaat uit meerdere machines en een set robothanden die onderdelen van de ene toepassing naar de andere overbrengen, maar waarbij alles door hetzelfde programma wordt aangestuurd. Ongeacht de configuratie zorgt het CNC-proces voor consistentie in de onderdelenproductie die handmatig moeilijk, zo niet onmogelijk, te evenaren zou zijn.
DE VERSCHILLENDE SOORTEN CNC-MACHINES
De eerste numerieke besturingsmachines dateren uit de jaren 40, toen motoren voor het eerst werden gebruikt om de beweging van reeds bestaande gereedschappen te regelen. Naarmate de technologie vorderde, werden de mechanismen uitgebreid met analoge computers en uiteindelijk met digitale computers, wat leidde tot de opkomst van CNC-bewerking.
De overgrote meerderheid van de huidige CNC-systemen is volledig elektronisch. Enkele van de meest voorkomende CNC-gestuurde processen zijn ultrasoon lassen, ponsen en lasersnijden. De meest gebruikte machines in CNC-systemen zijn onder andere:
CNC-freesmachines
CNC-freesmachines kunnen werken met programma's die bestaan uit op cijfers en letters gebaseerde prompts, die onderdelen over verschillende afstanden begeleiden. De programmering van een freesmachine kan gebaseerd zijn op G-code of een unieke programmeertaal die door een productieteam is ontwikkeld. Standaard freesmachines bestaan uit een systeem met drie assen (X, Y en Z), hoewel de meeste nieuwere freesmachines drie extra assen kunnen bevatten.
Draaibanken
In draaibanken worden stukken in cirkelvormige richting gesneden met indexeerbare gereedschappen. Met CNC-technologie worden de sneden die draaibanken gebruiken met precisie en hoge snelheid uitgevoerd. CNC-draaibanken worden gebruikt om complexe ontwerpen te produceren die niet mogelijk zouden zijn met handmatig bediende versies van de machine. Over het algemeen zijn de besturingsfuncties van CNC-gestuurde freesmachines en draaibanken vergelijkbaar. Net als bij de eerste kunnen draaibanken worden aangestuurd door G-code of unieke, bedrijfseigen code. De meeste CNC-draaibanken bestaan echter uit twee assen: X en Z.
Plasmasnijders
In een plasmasnijder wordt materiaal gesneden met een plasmatoorts. Het proces wordt voornamelijk toegepast op metalen materialen, maar kan ook op andere oppervlakken worden toegepast. Om de snelheid en warmte te produceren die nodig zijn om metaal te snijden, wordt plasma gegenereerd door een combinatie van perslucht en elektrische bogen.
Elektrische ontladingsmachines
Elektrisch ontladingsverspanen (EDM) – ook wel aangeduid als zinkvonken en vonkverspanen – is een proces waarbij werkstukken met behulp van elektrische vonken in een bepaalde vorm worden gebracht. Bij vonkverspanen vinden er stroomontladingen plaats tussen twee elektroden, waardoor delen van een werkstuk worden verwijderd.
Wanneer de ruimte tussen de elektroden kleiner wordt, wordt het elektrische veld intenser en dus sterker dan het diëlektricum. Dit maakt het mogelijk dat er een stroom tussen de twee elektroden loopt. Hierdoor worden delen van een werkstuk door elke elektrode verwijderd. Subtypen van vonken zijn onder andere:
● Draadvonken, waarbij vonkerosie wordt gebruikt om delen uit een elektronisch geleidend materiaal te verwijderen.
● Sinker EDM, waarbij een elektrode en het werkstuk worden ondergedompeld in diëlektrische vloeistof om het werkstuk te vormen.
Bij een proces dat 'spoelen' wordt genoemd, worden de resten van elk voltooid werkstuk afgevoerd door een vloeibaar diëlektricum. Dit vloeibare diëlektricum verschijnt zodra de stroom tussen de twee elektroden is gestopt en is bedoeld om eventuele verdere elektrische ladingen te verwijderen.
Waterstraalsnijders
Bij CNC-bewerking worden waterstralen gebruikt om harde materialen, zoals graniet en metaal, te snijden met behulp van water onder hoge druk. In sommige gevallen wordt het water gemengd met zand of een andere sterk schurende substantie. Fabrieksmachineonderdelen worden vaak via dit proces gevormd.
Waterstralen worden gebruikt als een koeler alternatief voor materialen die de hitte-intensieve processen van andere CNC-machines niet aankunnen. Waterstralen worden dan ook gebruikt in diverse sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart en de mijnbouw, waar het proces krachtig is voor onder andere snij- en freesdoeleinden. Waterstraalsnijders worden ook gebruikt voor toepassingen die zeer complexe sneden in materiaal vereisen, omdat het gebrek aan warmte voorkomt dat de intrinsieke eigenschappen van het materiaal veranderen als gevolg van metaal-op-metaal snijden.
DE VERSCHILLENDE SOORTEN CNC-MACHINES
Zoals talloze videodemonstraties van CNC-machines hebben aangetoond, wordt het systeem gebruikt om zeer gedetailleerde sneden te maken uit metalen onderdelen voor industriële hardwareproducten. Naast de bovengenoemde machines worden in CNC-systemen ook andere gereedschappen en componenten gebruikt, waaronder:
● Borduurmachines
● Houtfreesmachines
● Torenponsen
● Draadbuigmachines
● Schuimsnijders
● Lasersnijders
● Cilindrische slijpmachines
● 3D-printers
● Glassnijders
Wanneer er complexe sneden op verschillende niveaus en hoeken in een werkstuk moeten worden gemaakt, kan dit binnen enkele minuten op een CNC-machine worden uitgevoerd. Zolang de machine met de juiste code is geprogrammeerd, voeren de machinefuncties de stappen uit zoals voorgeschreven door de software. Mits alles volgens het ontwerp is gecodeerd, zou er na afloop van het proces een product met veel detail en technologische waarde moeten ontstaan.
Plaatsingstijd: 31-03-2021
