Wat doet een CNC-machine?

Een computergestuurde numerieke besturing (CNC) machine is een bewerkingsgereedschap dat grondstoffen in de gewenste vorm snijdt. CNC-machines gebruiken software die is geschreven om de beweging van complexe machines zoals freesmachines, slijpmachines en draaibanken te regelen. Deze computerondersteunde productiemethoden kunnen een groot aantal complexe en nauwkeurige CNC-bewerkingen aan. CNC-bewerking wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, defensie en auto-industrie.

In de industrie wordt CNC vaak gebruikt om metalen en kunststof onderdelen te snijden. Veelgebruikte snijgereedschappen zijn onder andere frezen, draaibanken, freesmachines, boren, slijpmachines, waterjets en lasers. Deze gereedschappen kunnen worden geautomatiseerd om met CNC te werken. Daarnaast kunnen CNC's worden gebruikt voor het bedienen van niet-machinegereedschappen, zoals machines die lassen, elektronische apparatuur assembleren of draad wikkelen.

Laten we aan de hand van de volgende inhoud eens nader bekijken: Wat doet een CNC-machine?

Geschiedenis van computernumerieke besturing

De afgelopen decennia heeft de CNC-technologie zich ontwikkeld van apparaten die worden aangestuurd door ponsbanden naar machines die CNC-code kunnen lezen en zeer nauwkeurige driedimensionale mechanische onderdelen kunnen maken.

John Parsons was de man die het idee van CNC-machines bedacht. Hij bouwde de eerste CNC-machine in 1949. Deze machine werkte met behulp van een set ponskaarten die de machine vertelden wat hij moest doen. Later, in 1952, bouwde een groep experts van het Massachusetts Institute of Technology de Cincinnati Milacron Hydrotel, de eerste CNC-machine die voor het publiek beschikbaar was.

Hoe werken computernumerieke besturingen?

In een CNC-systeem is de machinebesturingseenheid (MCU) een microcomputer die met de machine is verbonden. Deze microcomputer slaat een uniek computerprogramma op en voert het uit voor elk te produceren item. Deze programma's zijn meestal geschreven in de internationale standaardtaal G-code. De programmeertaal M-code kan ook in combinatie met G-code worden gebruikt voor CNC-bewerkingen.

G-code vertelt de machine hoe deze moet bewegen en werken, terwijl M-code het programma vertelt hoe het extern moet bewegen. Het programma bevat ook instructies en instellingen voor de machine, zoals de snelheid waarmee het materiaal wordt aangevoerd en de positie en snelheid waarmee het onderdeel beweegt.

Aan het begin van het proces tekent de engineer met behulp van computer-aided design (CAD) een diagram van het te produceren onderdeel. De tekening wordt vervolgens omgezet naar G-code. Het programma wordt op de microcontroller geïnstalleerd en vervolgens wordt er een testrun uitgevoerd zonder grondstoffen om te controleren of alles correct is ingesteld en goed werkt. Deze stap is erg belangrijk, want een onjuiste instelling van de snelheid of positie kan schade aan de machine en het onderdeel veroorzaken.

Zodra alles klaar is, start de CNC-machine het programma en voltooit de taak zoals vereist. Deze taken kunnen vanaf nul worden vervaardigd, geprint of gesneden.

Veelvoorkomende soorten CNC-machines omvatten, maar zijn niet beperkt tot:

• CNC-draaibanken: Wordt gebruikt voor draaibewerkingen
• CNC-freesmachines: Wordt gebruikt voor snij- en boorbewerkingen
• CNC-plasmasnijders: Wordt gebruikt voor het snijden van metaal met behulp van een plasmatoorts
• CNC-freesmachines: Wordt gebruikt voor het zagen van diverse materialen zoals hout, kunststof en metaal
• 3D-printers: Additieve productiemachines die objecten laag voor laag opbouwen

Lees meer:Wat u moet weten voordat u met CNC-productiebewerking begint

Belangrijkste functies van CNC-bewerkingsmachines

In de industrie worden CNC-machines het meest gebruikt voor de volgende doeleinden:

Snijden

CNC-machines zijn ideaal voor projecten die nauwkeurig en snel snijden vereisen. Ze zijn geschikt voor twee van de meest geavanceerde snijtechnologieën: elektrisch ontladingsvormen (EDM) en draadsnijmachines.

Bij EDM wordt thermische erosie veroorzaakt door de interactie tussen twee elektroden. De ene is een koperen of grafietelektrode die aan het gereedschap is bevestigd. De andere is een diëlektrische vloeistof die het object omgeeft. Verbazingwekkend genoeg komen het gereedschap en het te bewerken onderdeel tijdens het proces nooit direct met elkaar in contact. Draadsnijwerkzaamheden volgens hetzelfde principe als EDM, behalve dat het een draadelektrode als nauwkeurig snijgereedschap gebruikt.

Boren

Bij deze precieze boormethode worden ronde gaten in een stilstaand werkstuk gemaakt met een roterend snijgereedschap. Voorbeelden hiervan zijn boren of hogesnelheidswaterstralen. In de meeste gevallen worden deze gaten gebruikt voor het monteren van moeren en bouten.

Slijpen

CNC-gereedschappen worden vaak voorzien van slijpschijven om een bijna perfect oppervlak te creëren. Dit subtractieve slijpen is veel nauwkeuriger dan welke additieve productiemethode dan ook. Het kan defecten tot wel 1/10 van de breedte van een haar elimineren.

Frezen

CNC-freesmachines zijn vergelijkbaar met gewone freesmachines en andere handmatige freesmachines. Ze gebruiken een draaibank, waterstraal- of draaigereedschap om materiaal uit een stilstaande grondstof te verwijderen. CNC-freesmachines kunnen langs meerdere assen bewegen, zodat werknemers nauwkeurige horizontale, verticale, schuine en vlakfrezen werk. Omdat de machinist het ruwe materiaal niet meerdere keren hoeft te verwisselen en opnieuw vast te zetten, versnellen deze multi-hoekmogelijkheden het proces van het maken van complexe onderdelen van hout, metaal en kunststof.

Draaien

Dit proces op een CNC-machine is vergelijkbaar met frezen, maar het ruwe materiaal wordt niet aan het werkstation vastgemaakt. In plaats daarvan wordt het bevestigd aan een snel roterend draaimechanisme. De arbeider gebruikt vervolgens een draaibank of CNC-machine met vergelijkbaar gereedschap om kleine stukjes materiaal te verwijderen totdat het ruwe materiaal de gewenste vorm heeft bereikt.

Waarom is CNC belangrijk?

Met CNC, verschillende machinegereedschappen kan sneller gladdere, nauwkeurigere producten produceren. Dit proces elimineert de noodzaak voor handmatige bewerking of zware arbeid. Dit bespaart veel tijd en arbeidskosten.

Dit zijn enkele voordelen van CNC:

Lagere kosten

Doordat CNC-gereedschappen nauwkeuriger bewerkt kunnen worden, dalen de productiekosten en is de productie daardoor kosteneffectiever. Minder materiaalverspilling, een hogere productiviteit en de mogelijkheid om op te schalen leiden allemaal tot een lager energieverbruik, wat de bedrijfskosten verlaagt. U hoeft zich ook geen zorgen te maken over de financiële verplichtingen die verband houden met de veiligheid van werknemers, wat ook bijdraagt aan kostenbesparingen.

Minder afval

Dankzij simulatie- en iteratieve optimalisatieverbeteringen is de software die wordt gebruikt om verschillende soorten CNC-machines genereert weinig afval tijdens het productieproces. Dit betekent dat minder materiaalverspilling ook de bewerkingskosten verder verlaagt.

Verbeterde veiligheid voor werknemers

Door de noodzaak van overmatige menselijke interactie te elimineren, garanderen CNC-computers de veiligheid van werknemers en voorkomen ze ongevallen. De meeste CNC-machines kunnen nu zelfstandig werken, waardoor mensen ze op afstand kunnen bedienen voor software-updates, ontwerpwijzigingen of ander routinematig onderhoud.

Het verminderen van menselijke fouten

CNC-machines zouden meer precisie, complexiteit, snelheid, vrijheid en herhaalbaarheid bieden. Dit komt doordat ze fouten tijdens het productieproces voorkomen. Dit betekent uiteindelijk dat er minder fouten worden gemaakt bij de productie van een product.

Langs de contouren snijden

Met een CNC-machine kun je bijvoorbeeld contouren. Hiermee kun je vormen met rondingen frezen, net als bij 3D-printen en -ontwerpen. Dit opent ook meer mogelijkheden voor het bewerken van onderdelen.

Snellere MCU-code

Sommige CNC's beschikken over ingebouwde CAD-software en computerondersteunde productiesoftware. Dit kan het schrijven van MCU's versnellen. Een hogere programmeersnelheid betekent ook kortere bewerkingsprocessen, wat zorgt voor efficiëntie bij het bewerken van onderdelen.

Verbeter operationele intelligentie

Het toevoegen van ERP-software en gerelateerde programma's, zoals ERP-software, kan operationele en business intelligence-taken vereenvoudigen. Dit zal de prestaties en het onderhoud van de fabriek verbeteren, wat resulteert in een kosteneffectievere fabriek.

Geen knelpunten

CNC-machines verbeteren de processen omdat ze meer geautomatiseerde apparatuur gebruiken. Hierdoor worden de doorvoersnelheid en knelpunten in de productie verminderd.

Hoewel CNC-machines veel voordelen hebben, hebben ze ook enkele nadelen. CNC-machines zijn duurder, vergen meer onderhoud en bedrijven moeten geschoolde CNC-programmeurs inhuren.

Belangrijke toepassingsgebieden van CNC

CNC-machines zijn belangrijk in veel belangrijke sectoren, zoals de gezondheidszorg, de lucht- en ruimtevaart, defensie en defensie. Bedrijven in deze sectoren hebben onderdelen nodig die zo nauwkeurig mogelijk zijn, aangezien een gebroken onderdeel levensgevaarlijk kan zijn. CNC-gereedschappen kunnen deze precisie bieden.

In de volgende sectoren wordt vaak gebruikgemaakt van CNC-machines.

Lucht- en ruimtevaart

CNC-technologie maakt het gemakkelijker om de precisie te bereiken die nodig is om elk onderdeel van een vliegtuig te produceren. Dit omvat de behuizing aan de buitenkant en de interne componenten. CNC-bewerking van vliegtuigonderdelenZe moeten zo nauwkeurig en precies mogelijk zijn, omdat ze vaak bedrijfskritisch zijn. Bovendien is computerondersteunde bewerking vaak de enige manier om te voldoen aan de strenge normen voor vlakheid, rondheid en cilindriciteit. Toleranties van slechts 0,00004 inch komen ook vaak voor.

CNC-bewerking in de lucht- en ruimtevaart Kan met veel verschillende materialen worden gedaan, waaronder aluminium, roestvrij staal, messing, nikkel, brons, keramiek, kunststoffen, magnesium, titanium en hoogwaardige metalen zoals Inconel.

Hieronder vindt u enkele voorbeelden van onderdelen die met CNC-machines zijn vervaardigd:

• Onderdelen van het landingsgestel
• Titanium omhulsels
• Vleugelprofielen
• Bussen
• Statorassemblages
• Spruitstukken
• Magnesium tandwielkastbehuizingen
• Elektrische connectoren

Medische apparatuur

Om tegemoet te komen aan de behoeften van patiënten, medische sector is sterk afhankelijk van CNC-bewerkingsmachines om precisie, kwaliteit en maatwerkproducten te produceren. Tijdens de COVID-19-pandemie nam de vraag naar meer maskers en beademingsapparatuur toe, waardoor de afhankelijkheid van CNC-machines toenam. Mensen die medische zorg ontvangen, gebruiken vaak wegwerpinstrumenten om infectieziekten te voorkomen. Daarom is het voor de medische sector nog belangrijker om CNC-machines te gebruiken om sneller meer medische benodigdheden te produceren.

Hieronder staan enkele veelvoorkomende producten die op CNC-machines kunnen worden vervaardigd:

• Magnetische resonantiebeeldvormingsmachines
• Implantaten
• Orthopedische hulpmiddelen
• Elektronische behuizingen voor bewakingsapparatuur
• Onderzoeksapparatuur
• Afgeschermde behuizingen
• Onderdelen gemaakt van hittebestendige kunststoffen
• Medische instrumenten
• Op maat gemaakte steriele verpakkingen
• Door de Food and Drug Administration goedgekeurde producten

Automobiel

De auto-industrie is een van de belangrijkste sectoren voor CNC-bewerking. Van het maken van prototypes voor onderzoek en ontwikkeling tot de productie van grote aantallen onderdelen: elk aspect van de auto-industrie moet worden verbeterd met behulp van CNC-bewerking.

Daarnaast worden CNC-frees- en draaibanken gebruikt om veel verschillende onderdelen te maken, van grote motorblokdelen tot kleine tandwielen en panelen. Alleen al voor verbrandingsmotoren zijn verschillende CNC-gereedschappen nodig. Deze gereedschappen kunnen worden gebruikt om grote stukken metaal te bewerken tot motorcarrosseriepanelen, maar ook om cilinders, zuigers en andere onderdelen te maken die worden gebruikt om de cilindercomponenten in een motorblok te monteren.

Dit zijn enkele onderdelen die met CNC-machines kunnen worden bewerkt:

• Versnellingsbakken
• Motoronderdelen
• Assen
• Kleppen
• Dashboardpanelen
• Cilinderblokken
• Gasmeters

Elektronica

CNC-snijden is zowel nauwkeurig als flexibel, waardoor het een effectieve manier is om producten voor de elektronica-industrie te produceren. Hierdoor kunnen CNC-gereedschappen met diverse polymeren en metalen werken, waaronder geleidende en niet-geleidende materialen.

Het produceren van computeronderdelen met CNC-machines gaat sneller omdat er geen voorgevormde mallen nodig zijn. Ontwerpen kunnen bovendien met weinig begeleiding worden aangepast en keer op keer worden uitgeprobeerd. Er zijn berichten dat Apple 10.000 CNC-machines heeft en een groot aantal laptops met CNC-machines heeft geproduceerd.

CNC-machines kunnen de volgende producten maken:

• Consumentenelektronica
• Halfgeleiders
• Koellichamen
• Printplaten
• Elektrische isolatie
• Versterkerbehuizingen
• Radiofrequentie-interferentie-afschermingen

Gas en olie

CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt om de grote machines op boorplatforms en in fabrieken te ontwerpen en ervoor te zorgen dat ze perfect op elkaar aansluiten. Als onderdelen niet goed op elkaar passen, kunnen cilinders mogelijk niet opblazen, kunnen zuigers mogelijk niet voldoende druk afgeven en kunnen kleppen lekken. Om deze reden gebruiken oliemaatschappijen CNC-bewerkte onderdelen om ervoor te zorgen dat de onderdelen perfect passen.

Hier zijn enkele voorbeelden van wat er met CNC-machines wordt vervaardigd:

• Boortjes
• Staven
• Zuigers
• Kleppen
• Hydraulische componenten
• Kleppensystemen

Marine

De maritieme industrie is sterk afhankelijk van CNC-bewerkingsmachines, omdat schepen zeer precieze componenten nodig hebben om te blijven drijven en functioneren. Schepen vereisen veel verschillende soorten apparatuur, zoals onderwatersensoren en transmissiesystemen. Daarom moet de maritieme industrie CNC-precisie gebruiken bij de productie van boten en andere maritieme apparatuur.

Hieronder vindt u enkele onderdelen die vaak op CNC-machines worden vervaardigd:

• Propellers
• Isolerende koffers
• Onderdelen voor de motor
• Prototype mallen
• Ribben
• Stingers

Slotwoord

Kortom, CNC-bewerkingsmachines zijn een technologisch wonder dat de productie en bewerking heeft veranderd. De mogelijkheid om complexe taken nauwkeurig en efficiënt uit te voeren op basis van digitale ontwerpen heeft een revolutie teweeggebracht in sectoren variërend van de lucht- en ruimtevaart tot de houtbewerking.

Deze machines, aangestuurd door computerprogrammering, hebben voorheen onvoorstelbare niveaus van precisie en herhaalbaarheid bereikt. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zullen de mogelijkheden van CNC-machines waarschijnlijk toenemen, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor complexe en efficiënte productie in een breed scala aan industrieën.

CNC-machines zijn in essentie meer dan alleen een gereedschap. Ze vormen de hoeksteen van moderne productieprocessen, stroomlijnen processen en brengen de precisietechniek vooruit.