Ce este un CNC?

In domeniul prelucrarilor mecanice, CNC este abrevierea termenului din limba engleza “computer numerical control”, care in traducere inseamna control numeric computerizat. Pe scurt, miscarile unei masini-unelte (strung, freza sau masina de rectificat)sunt controlate cu ajutorul unui computer.

Scurt istoric

Efectuarea traiectoriilor complexe (dupa curbe in plan sau in spatiu) a fost dintotdeauna o problema pentru masinile-unelte conventionale. Inainte de aparitia tehnologiei CNC, singura modalitate de obtinere a unor suprafete complexe presupunea utilizarea unui sablon. Bineinteles, sablonul se executa manual, un proces de altfel foarte laboriossi supus erorii. Nu este de mirare ca tehnologia NC (numerical control), precursoarea tehnologiei CNC, a inceput sa fie implementata in domeniul prelucrarilor mecanice odata cu dezvoltarea industriei aeronautice, industrie recunoscuta pentru piesele cu geometrii complexe.Odata cu dezvoltarea elicopterului din anii 40’,compania Sikorsky a inceput sa cauteun procedeu eficient de fabricare a palelor elicei de elicopter, iar in 1942 ii ofera companiei lui John T. Parsons un contract care avea ca obiectiv rezolvarea acestei probleme. Alaturi de IBM, acesta reuseste sa obtina o metoda de determinare a coordonatelor profilului unei pale si incepe lucrul la o masina-unealta care sa execute miscarile dupa coordonatele obtinute.
Din motive neclare, finantarea dezvoltarii primei masini-unelte NC este redirectionata catre MIT, care se finalizeaza in 1952 cu prima masina de frezat in coordonate, Cincinnati Milacron Hydrotel, dezvoltata de Richard Kegg.
Deruland rapid pana in anii 70’, aparitia microprocesorului nu numai ca revolutioneaza industria computerelor, dar rezolva si una din marile probleme ale masinilor-unelte NC. Mai exact, programul unei masini era imposibil de modificat, prin prisma faptului ca masina citea coordonatele de pe o banda perforata. Orice modificare presupunea perforarea unei alte benzi, deci reluarea intregului proces, care oricum era unul foarte laborios. Microprocesorul a facut posibila miniaturizarea computerelor si atasarea lor direct la masina unealta, scrierea programului facandu-se in memoria computerului care putea fi modificata foarte usor de inginerul programator. Pe langa rezolvarea acestei probleme, microprocesorul a dus si la o reducere drastica a costurilor unei astfel de masini-unelte, care acum putea fi folosita si in alte ramuri industriale.

Cum functioneaza un CNC?

Principial, computerul trimite comenzile catre o serie de servomotoare care controleaza fiecare axa a masinii in parte. Numarul servomotoarelor coincide numarului de axe cu care masina este prevazuta.Trebuie mentionat aici ca, in locul servomotoarelor, putem regasi in cazul masinilor low-end (de tip hobby) motoare pas cu pas, al caror cost este mult sub cel al servomotoarelor, dar care ofera o putere mai mica cat si viteze mai mici de deplasare. Mai jos regasiti conceptul unei freze CNC in 3 axe.

In cazul masinii din imagine, pe axa Z care executa deplasarea in plan vertical se regaseste arborele principal al masinii, in timp ce masa masinii, pe care se fixeaza piesa, executa miscari pe doua alte axe, X si Y, in plan orizontal.
In functie de tipul masinii, orientarea axelor poate varia. Astfel, in cazul unui strung, axa Z este coaxiala cu arborele masinii (sau a piesei care se prinde in universal), in timp ce axa X se regaseste tot in plan orizontal, dar perpendicular fata de axa Z. Deplasarile in cazul unui strung se fac doar de catre subansamblul portscula. In cazul strungurilor, axa Y, care s-ar regasi pe directie verticala, de obicei nu este necesara, motiv pentru care,strungurile de uz larg au doar doua axe.

Tipuri de masini-unelte CNC

Asa cum se poate deduce si de mai sus, tehnologia CNC a fost implementata pe aproape toate tipurile de masini-unelte existente. Astfel avem:
Strunguri CNC – utilizate pentru prelucrarea pieselor cu suprafete de revolutie
Masini de frezat CNC – utilizate pentru prelucrarea pieselor prismatice, care pot contine suprafete analitice sau neanalitice
Masini de rectificat CNC – utilizate pentru prelucrarea precisa a suprafetelor pieselor de revolutie (rectificare rotunda) sau prismatice (rectificare plana)
Masini de debitat CNC (laser, jet abraziv sau plasma) – utilizate pentru operatii de taiere a pieselor
dintr-un semifabricat de tip placa
Masini de electroeroziune CNC – utilizate pentru prelucrarea materialelor dure si foarte dure, sunt de doua tipuri, cu fir sau cu electrod.
Masini de deformare plastica CNC- utilizate pentru operatii de stantare si matritare, fara a avea nevoie insa de o matrita cu profilul piesei finale
Imprimante 3D – metoda de productie aditiva, la care suprafetele sunt generate prin depunerea unor straturi succesive de material

Ce tipuri de materiale pot prelucra pe un CNC?

La ora actuala, aproape toate tipurile de materiale imaginabile pot fi prelucrate pe un CNC. De la materiale metalice (otel, aluminiu, alama, etc.) pana la plastic, lemn sau materiale compozite. De altfel, principalii factori care influenteaza capacitatea de prelucrare a unui anumit tip de material sunt scula aschietoare, regimul de aschiere si puterea masinii-unelte. Daca scula aschietoare este aleasa corespunzator, iar regimul de aschiere utilizat (viteza de aschiere, viteza de avans, adaos de prelucrare) este conform cu recomandarile producatorului sculei si a puterii masinii, CNC-ul poate prelucra cu usurinta aproape orice tip de material.

Complexitatea lucrului cu masinile-unelte CNC

In ceea ce priveste exploatarea CNC-urilor, aceasta este una destul de simpla, daca exista deja un program de prelucrare a piesei. Operatorul nu trebuie sa faca altceva decat sa fixeze piesa pe masa masinii, sa declare pozitia de ”0 piesa”, sa introduca tipul sculelor utilizate in memoria masinii si apoi sa masoare fiecare scula de aschiere in parte si sa apese Cycle Start. Apoi, urmeaza partea cea mai simpla, alimentarea masinii cu semifabricate. In functie de numarul de piese, scula de aschiere poate suferi un anumit grad de uzura, insa toate CNC-urile moderne ofera posibilitatea compensarii la uzura, astfel incat cotele pieselor vor fi constante.

Avantaje si Dezavantaje

Dupa cum poate intuiti, CNC-urile au o serie de avantaje care au fost catalogate drept revolutionare fata de masinile de prelucrat clasice. De altfel, intr-o serie de publicatii tehnice, aparitia CNC-ului a fost declarata drept o a doua revolutie industriala.

Principalele avantaje ale CNC-urilor:

– Eliminarea sabloanelor, camelor sau a dispozitivelor speciale utilizate in prelucrarea suprafetelor complexe
– Repetabilitate foarte buna a miscarilor masinii in timpul prelucrarii.
– Eliminarea nevoii de folosire a personalului inalt calificat
– Eliminarea dispozitivelor de orientare si fixare complexe
– Acuratete crescuta a pieselor obtinute
– Timp redus de pregatire a fabricatiei

Principalele dezavantaje ale CNC-urilor:

– Cost de achizitie ridicat
– Necesita soft CAM, de asemenea costisitor, in cazul prelucrarii pieselor cu suprafete complexe
– Necesita prezenta unui programator CNC cu inalta calificare (sunt necesare cunostinte de mecanica aschierii, scule aschietoare, dispozitive de orientare & fixare, regimuri de aschiere, etc).
Dupa cum se poate observa, CNC-urile au o serie de avantaje notabile, insa toate aceste avantaje dispar in situatia in care avem de prelucrat in serie unicat si mica, piese cu o complexitate scazuta. Astfel ca, CNC-urile, desi ofera posibilitati extraordinare unui atelier mecanic, costurile care insotesc aceasta tehnologie solicita o analiza cost-beneficiu temeinica.

De ce Amcatec?

Daca aveti deja o masina-unealta CNC in atelier sau in unitatea de productie, insa nu doriti sa cheltuiti sume exorbitante angajand un programator/inginer CNC, achizitionand o unitate grafica performanta si un soft CAM, puteti apela la serviciile AMCATEC. Veti beneficia de o experienta de peste 10 in domeniu, la un pret foarte mic comparativ cu alternativa mentionata mai sus.

Surse bibliografice:
https://medium.com/cnc-life/history-of-cnc-machining-part-1-2a4b290d994d
https://www.fictiv.com/articles/a-brief-history-of-cnc-machining
https://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_control
https://laszeray.com/blog/the-history-of-cnc-machinery/