Obróbka skrawaniem CNC

Obróbka skrawaniem CNC to nowoczesna technologia pozwalająca na precyzyjne i efektywne kształtowanie różnorodnych materiałów. Dzięki sterowaniu numerycznemu możliwe jest uzyskanie elementów o skomplikowanych kształtach i wysokiej dokładności, co znajduje zastosowanie w wielu branżach przemysłowych.

Czym jest obróbka skrawaniem?

Obróbką skrawaniem nazywany jest rodzaj ubytkowej obróbki, polegający na zdejmowaniu (skrawaniu) małych części obrabianego materiału w celu nadania mu pożądanej geometrii. Usunięta warstwa materiału przekształcona jest w wiór. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie elementów o bardzo dokładnych wymiarach i kształtach, co jest kluczowe w produkcji części maszyn. Proces ten obejmuje różne techniki, które są dostosowane do specyfiki materiału i wymagań końcowego produktu – takie jak frezowanie, toczenie czy szlifowanie.

Aby sprostać standardom współczesnego świata, znakomita większość elementów kształtowanych poprzez obróbkę skrawaniem jest wykonywana na maszynach sterowanych numerycznie. Obróbka skrawaniem na obrabiarkach sterowanych numerycznie (CNC) jest wykorzystywana praktycznie w każdej dziedzinie przemysłu – od motoryzacji po lotnictwo, gdzie precyzja i jakość wykonania są na wagę złota.

Jak wygląda proces obróbki skrawaniem CNC?

W ramach obróbki skrawaniem można wyróżnić główne procesy – toczenie, frezowanie oraz wiercenie:

1. Toczenie – proces, w którym przedmiot obrabiany wykonuje ruch obrotowy, podczas gdy narzędzie porusza się liniowo. Toczenie stosowane jest głównie do obróbki elementów cylindrycznych, a maszyny CNC umożliwiają precyzyjne sterowanie tym procesem.
2. Frezowanie – polega na skrawaniu materiału narzędziem obrotowym (frezem). W tym procesie obrabiana powierzchnia może być płaska lub przestrzenna, co jest wykorzystywane do bardziej złożonych kształtów. Obrabiarki CNC automatyzują frezowanie, umożliwiając programowalne kształtowanie powierzchni.
3. Wiercenie – proces tworzenia otworów za pomocą narzędzia obrotowego (wiertła). Dzięki maszynom CNC wiercenie jest precyzyjne i powtarzalne, co jest szczególnie istotne przy produkcji seryjnej.

Rodzaje obróbki skrawaniem z uwagi na sposób usuwania materiału

Obróbka skrawaniem dzieli się na dwa główne rodzaje: obróbkę wiórową i obróbkę ścierną. 

Obróbka wiórowa polega na usuwaniu materiału za pomocą maszyn o ustalonej geometrii i liczbie ostrzy, co pozwala na precyzyjne kształtowanie elementów. Przykładami takich maszyn są frezarki, tokarki i elektrodrążarki.

Z kolei obróbka ścierna wykorzystuje narzędzia z bardzo drobnymi ostrzami o nieokreślonej liczbie i geometrii, takie jak tarcze szlifierki. Metodę obróbki ściernej stosuje się dla uzyskania gładkich powierzchni i precyzyjnych wykończeń. 

W zależności od etapu procesu obróbki wyróżniamy również obróbkę zgrubną, kształtową i wykończeniową, które różnią się stopniem dokładności i ilością usuwanego materiału.

Czym różni się obróbka skrawaniem CNC od tradycyjnej?

Obróbka skrawaniem CNC różni się od tradycyjnej przede wszystkim sposobem sterowania maszynami. 

Tradycyjna obróbka skrawaniem opiera się na manualnych umiejętnościach operatora, co może prowadzić do większych odchyłek i mniejszej powtarzalności. W technologii CNC (Computer Numerical Control) maszyny są sterowane komputerowo, co pozwala na uzyskanie niezwykle precyzyjnych kształtów i wykończeń powierzchni. Dzięki temu możliwe jest tworzenie skomplikowanych geometrycznie elementów z dużą dokładnością. 

Technologia CNC umożliwia zatem automatyzację procesu skrawania, co znacząco zwiększa efektywność i jakość produkcji, eliminując jednocześnie błędy ludzkie.

Jakie materiały można poddać obróbce skrawaniem CNC?

W obróbce skrawaniem CNC wykorzystuje się szeroką gamę materiałów, w zależności od wymagań danego projektu. Dzięki maszynowemu skrawaniu możliwa jest przede wszystkim precyzyjna obróbka metali. Najczęściej stosowane są różne rodzaje stali, które charakteryzują się wysoką wytrzymałością i trwałością. Oprócz stali popularne są również metale nieżelazne, takie jak aluminium, miedź czy mosiądz, które są lżejsze i łatwiejsze w obróbce. 

Obróbka skrawaniem CNC nie ogranicza się wyłącznie do metali – stanowi także kluczową technologię w produkcji elementów z tworzyw sztucznych. Polimery i inne tworzywa sztuczne znajdują szerokie zastosowanie, szczególnie tam, gdzie liczy się lekkość i odporność na korozję.

Gdzie wykorzystuje się obróbkę skrawaniem?

Obróbka skrawaniem CNC znajduje zastosowanie w wielu branżach przemysłowych, gdzie wymagane są precyzyjne i powtarzalne elementy. Jest niezastąpionym wsparciem technologicznym w takich obszarach jak:

• Przemysł motoryzacyjny – produkcja części silnikowych (np. wały korbowe, głowice cylindrów), elementy układów hamulcowych i zawieszenia, korpusy skrzyń biegów i inne komponenty mechaniczne.
• Produkcja maszyn i narzędzi – precyzyjne części obrabiarek i robotów przemysłowych, narzędzia tnące i formujące, elementy form wtryskowych i matryc.
• Przemysł medyczny – implanty ortopedyczne i dentystyczne, narzędzia chirurgiczne, precyzyjne elementy urządzeń diagnostycznych.
• Przemysł stoczniowy – elementy napędów i turbin statków, konstrukcje wałów napędowych i przekładni, części systemów hydraulicznych i pneumatycznych.
• Lotnictwo i kosmonautyka – precyzyjne części turbin i silników odrzutowych, elementy struktur nośnych samolotów i satelitów, komponenty systemów sterowania
• Energetyka – części turbin wiatrowych i gazowych, elementy przekładni w elektrowniach wodnych, komponenty reaktorów jądrowych.
• Elektronika i telekomunikacja – obudowy i struktury radiatorów dla układów elektronicznych, podzespoły do urządzeń komunikacyjnych, elementy maszyn do produkcji układów scalonych.

Przewaga i zalety obróbki skrawaniem CNC

Najpowszechniej obróbka skrawaniem z wykorzystaniem sterowania CNC jest wykorzystywana do kształtowania elementów w przemyśle metalowym. Tokarki, frezarki i szlifierki CNC pozwalają na bardzo szybką obróbkę w celu uzyskania żądanego kształtu. W obecnych realiach praktycznie żadna forma wtryskowa nie mogłaby powstać bez wykorzystania frezarek CNC oraz żaden wał korbowy nowoczesnego auta bez tokarek CNC. Dzięki sterowaniu CNC oraz obrabiarek wykorzystujących 5 i więcej ruchomych osi możliwe stało się uzyskiwanie dowolnych krzywizn i skomplikowanych powierzchni. 

Nowoczesne maszyny sterowane numerycznie wypierają konwencjonalne obrabiarki. Firmy, chcąc konkurować na rynku produktów uzyskanych metodami obróbki skrawaniem, są zmuszone wykorzystywać obrabiarki CNC. Dzięki technikom HSM (Obróbki z dużymi prędkościami) obróbka CNC w porównaniu z konwencjonalnymi obrabiarkami pozwala na bardzo duże zwiększenie wydajności, dokładności i jakości detali. Korzystne zmniejszenie czasu obróbki przy jednoczesnym zwiększeniu jakości pozwala znacząco obniżyć koszty produkcji. 

Technologia skrawania CNC cały czas się rozwija i niepodważalnie stanowi podstawę do rozwoju wielu innych gałęzi przemysłu.