Jakie zalety ma frezowanie CNC?

Frezowanie CNC pozwala wykonać detal według ustalonych wymiarów, geometrii i wymagań jakościowych, a następnie powtarzać ten sam proces przy kolejnych częściach. Najważniejsze korzyści to precyzja, kontrola nad złożoną geometrią oraz uporządkowanie produkcji dzięki programowi sterującemu.

Technologia sprawdza się przede wszystkim w obróbce detali nieobrotowych – płyt, korpusów, obudów i innych elementów o kształtach pryzmatycznych. Dla części obrotowych, takich jak wały, tuleje czy pierścienie, właściwszą metodą jest toczenie CNC. Frezowanie nie zastępuje jednak analizy projektu – o końcowym rezultacie decydują także materiał, sposób mocowania, dostęp narzędzia i metoda kontroli gotowego elementu. CNC sprawdza się wtedy, gdy wymagania części są jasno opisane i wynikają z jej funkcji w urządzeniu.

Od czego zacząć przygotowanie zlecenia

Dobrze przygotowane zapytanie pozwala ocenić wykonalność części przed rozpoczęciem obróbki. Dzięki temu technologię dobiera się do parametrów detalu, a nie wyłącznie do jego ogólnego kształtu.

Precyzja i powtarzalność detali

Przy części współpracującej z istniejącym zespołem nie wystarczy uzyskać jeden poprawny wymiar. Istotne jest również zachowanie wzajemnego położenia powierzchni oraz możliwość odtworzenia tego samego rezultatu przy kolejnych wykonaniach. Właśnie tu ujawnia się praktyczna przewaga frezowania CNC.

• Maszyna CNC realizuje operacje zgodnie z programem. Jej stan techniczny i stabilność pracy wpływają na utrzymanie wymiarów podczas skrawania.
• Program CNC zapisuje ruchy narzędzia i parametry obróbki. Po przygotowaniu ścieżek oraz ustawieniu procesu można wykonywać kolejne sztuki bez odtwarzania całych ustawień od początku.
• Narzędzie skrawające wpływa na dokładność wymiarową i jakość obrabianej powierzchni. Znaczenie mają jego geometria, dobór do materiału oraz stabilność procesu.
• Kontrola jakości potwierdza wynik na gotowym detalu. W zależności od wymagań stosuje się między innymi suwmiarkę cyfrową, konturograf, chropowatościomierz, twardościomierz lub maszynę współrzędnościową CMM.

Dokładność frezowania CNC – czyli najmniejsza odchyłka wymiaru, jaką można uzyskać w sprzyjających warunkach – może sięgać 0,01 mm. Przy elementach o długości rzędu metra praktycznie osiągalna tolerancja wykonania mieści się w okolicy ±0,1 mm. Typowe tolerancje mieszczą się w zakresie od ±0,01 mm do ±0,1 mm, ale nie są automatyczną właściwością każdego zlecenia. Wynik zależy od geometrii, materiału, mocowania, narzędzi oraz sposobu pomiaru.

Zasady dobierania tolerancji ogólnych bez indywidualnego oznaczenia opisuje norma ISO 2768-1, a system tolerowania wymiarów liniowych – ISO 286-1. Dla wymiarów krytycznych należy powoływać się na wybraną klasę dokładności, aby dział produkcji i dział kontroli jakości interpretowały rysunek w ten sam sposób.

Wymagania należy ustalać od funkcji części. Powierzchnia montażowa nie zawsze potrzebuje takiej samej tolerancji jak powierzchnia współpracująca z podzespołem. Dla każdego wymiaru krytycznego należy określić metodę kontroli – wymiar bez wskazanego sposobu pomiaru pozostawia działowi jakości zbyt duże pole interpretacji. Tolerancję dobiera się do funkcji detalu, jego wymiarów, materiału i sposobu kontroli; wymaganie powinno wynikać z warunków montażu i pracy części, a nie wyłącznie z możliwości technologii CNC.

Złożona geometria pod kontrolą

O możliwości wykonania detalu nie decyduje wyłącznie jego wielkość. Równie ważny jest dostęp narzędzia do powierzchni, kieszeni, otworów i płaszczyzn współpracujących. Program CNC pozwala zaplanować ruch frezu względem geometrii części jeszcze przed rozpoczęciem obróbki.

• W standardowym układzie 3 osi maszyna pracuje w osiach X, Y i Z, prowadząc narzędzie w trzech wymiarach.
• Frezowanie 5-osiowe może umożliwić obróbkę powierzchni położonych w różnych kierunkach przy jednym ustawieniu detalu.
• Rysunek techniczny lub model 2D/3D stanowi podstawę do przygotowania ścieżek narzędzia i parametrów procesu.
• Program porządkuje kolejne operacje, dzięki czemu usuwanie materiału odbywa się zgodnie z wcześniej ustalonym przebiegiem obróbki.

Przy ocenie projektu dobrze jest podzielić powierzchnie na trzy grupy: dostępne od góry, wymagające obróbki z boku oraz wymagające dojścia narzędzia pod określonym kątem. Taki podział szybko pokazuje, czy wystarczy standardowy układ osi, czy potrzebna jest analiza obróbki wieloosiowej.

W dokumentacji należy zaznaczyć powierzchnie bazowe, otwory ustalające oraz elementy istotne dla montażu. Model opisuje bryłę detalu, natomiast rysunek powinien wskazywać wymagania, których nie da się jednoznacznie odczytać z samej geometrii: wymiary krytyczne, jakość powierzchni i relacje między powierzchniami. Zasady tolerancji geometrycznej porządkuje norma ISO 1101.

Obróbkę 5-osiową należy rozpatrzyć, gdy powierzchnie znajdują się po różnych stronach części, zagłębienia ograniczają dostęp narzędzia albo musi ono pracować pod zmiennym kątem. Celem nie jest wybór bardziej rozbudowanej technologii, lecz ograniczenie liczby mocowań i zachowanie właściwego odniesienia między powierzchniami.

Wydajność wynikająca z automatyzacji

Wydajność frezowania CNC nie polega wyłącznie na szybkim usuwaniu materiału. W produkcji jednostkowej i małoseryjnej liczy się także uporządkowanie przygotowania, możliwość zachowania tych samych parametrów oraz kontrola jakości bez podejmowania każdej decyzji podczas pracy maszyny.

Sterowanie numeryczne ułatwia ujednolicenie procesu, ponieważ ruch narzędzia i podstawowe parametry wynikają z ustalonego programu. Nie oznacza to jednak, że jeden zestaw ustawień można przenieść na każdy materiał. Strategię skrawania należy dopasować do właściwości obrabianego materiału i wymagań gotowej części.

Automatyzacja daje największą korzyść przy zleceniach powtarzalnych, gdzie każde kolejne wykonanie musi zachować te same parametry. Warunkiem jest ustalenie materiału, wymagań powierzchni, zakresu operacji i sposobu kontroli przed uruchomieniem obróbki – program porządkuje pracę, ale nie zastępuje oceny materiału ani kontroli gotowej części.

Precyzja, kontrola nad złożoną geometrią i możliwość odtworzenia procesu ujawniają się w pełni, gdy projekt jest dobrze opisany jeszcze przed uruchomieniem maszyny. Im dokładniej określone są wymagania wymiarowe, materiał i metody kontroli, tym sprawniej technologia może je spełnić.

Źródła

• ISO 2768-1:1989 – General tolerances – Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications
• ISO 286-1:2010 – Geometrical product specifications (GPS) – ISO code system for tolerances on linear sizes – Part 1: Basis of tolerances, deviations and fits
• ISO 1101:2017 – Geometrical product specifications (GPS) – Geometrical tolerancing – Tolerances of form, orientation, location and run-out

FAQ - Najczęściej zadawane pytania