Obróbka metali, wytwarzanie określonych formatów i dostosowanie tworzywa do założeń projektanta wydaje się być procesem relatywnie nowym. Jednak początki takich prac maszynowych sięgają lat 40. ub. wieku. Budowa frezarki CNC – obecnie, w porównaniu do jej prototypów i pierwszych prób zapanowania nad materią – to przepaść. Dziś obróbka CNC pozwala wejść w sferę kreacji bez żadnych ograniczeń.
To, jak zbudowana jest frezarka CNC zeszło niejako w cień mimo ogromnej popularności usług tego typu. Sama kwestia budowy maszyny, jej możliwości oraz kwestii technicznych stanowi wyłącznie tło – a szkoda – dla analizowania potencjału, który zapewnia nowoczesne urządzenie. By jednak sięgnąć do detali i tego, na czym polega budowa frezarki CNC trzeba zrozumieć ideę konstruktorów.
Pierwszym etapem była końcówka lat 60. ub. wieku, gdy zaczęto w Stanach Zjednoczonych pracować nad tym, by wdrożyć projektowanie wspomagane komputerowo. W ten sposób, w 1976 r. uruchomiono pierwsze systemy, które zapewniały obróbkę ze wsparciem procesorów. Trzynaście lat później maszyny CNC stały się w branży standardem. Tak zaczęło się ich dopracowywanie – poszerzanie możliwości, wdrażanie nowych rozwiązań, integracje z innymi systemami. Końcowym efektem są dzisiejsze frezarki CNC, czyli maszyny, bez których trudno dziś o innowacyjny przemysł i działalność produkcyjną.
Jednak, co warto podkreślić, fundament działania frezarki przez lata nie uległ zmianie. To niezmiennie – tak jak jeden z pierwszych modeli opracowanych w latach 50. – model, w którym narzędzia napędzane silnikami poruszają się w określonych osiach tak, by zrealizować określony zamysł projektanta.
Czytaj także: Jakie są rodzaje frezów do metalu
Budowa frezarki CNC – jak działa wycinanie oparte na oprogramowaniu
Frezarka CNC to maszyna, która – upraszczając schemat działania – zapewnia precyzyjne wycięcie zróżnicowanych kształtów, których wymiary oraz forma zostały wcześniej odpowiednio zaprogramowane. Czynnik ludzki jest więc tu ograniczony do absolutnego minimum. Podobne rozwiązania zapewnia standardowa frezarka; rozwiązanie CNC – to anglojęzyczny skrót od Computerized Numerical Control – oznacza, że może liczyć na wsparcie komputerowe w zakresie sterowania.
Bazowym elementem jest jest silnik w postaci tzw. wrzeciona. Budowa frezarki CNC wymaga zamontowania na nim frezów, których specyfikę dobiera się do określonego zadania. Ze względu na to, że wrzeciono może poruszać się w trzech osiach, frezy – na skutek ruchów góra-dół oraz pobocznych – kreuje określony kształt i wymiar z obrabianego tworzywa.
Budowa frezarki CNC krok po kroku możliwa jest samodzielnie i całkowicie od podstaw. Choć zaawansowane urządzenia to już rozbudowane – często o opcjonalne dodatki, wdrożenia czy systemy bezpieczeństwa – maszyny przemysłowe, nie brak jest przykładów tworzenia frezarki CNC przez amatorów. Jak można zrobić takie urządzenie własnymi siłami i relatywnie niewielkim kosztem?
Pierwszy etap to konstrukcja – rama frezarki, która może być wykonana z blachy, ale też np. materiałów drewnopochodnych. Wymaga modułu zasilacza, transformatora oraz stabilizatorów i płyty głównej zawierającej przekaźniki odpowiedzialne za uruchamianie działania wrzeciona czy aktywne chłodzenie. W ten sposób wykorzystując możliwości logiczne sterowników można doprowadzić do sytuacji, w której sygnały z komputera przekazywane są właśnie do sterowników silnikowych. Dla prawidłowego działania kluczowa jest tu jakość podzespołów – zarówno sterowania jak i elementów takich jak wałki liniowe czy łożyska.
Budowa frezarki, a działanie systemu CNC
Jeśli spojrzeć na budowę frezarek CNC o przemysłowym zastosowaniu, można przyjąć, że jest to urządzenie, które dysponuje różnego rodzaju ostrzem ulokowanym na prowadnicach wprowadzanych w ruch poprzez silniki. W ten sposób nóż maszyny może działać tak, by pracować w obrębie trzech płaszczyzn.
Frezarka CNC pod względem budowy bywa więc kojarzona z laserową wyrzynarką, ale obydwa urządzenia różni kwestia sterowania przez komputer. Oprócz silnika krokowego osi Z oraz typowego frezu, urządzenie wyposażone jest w system zapewniający odsysanie pyłu. Dzięki temu materiał, który jest poddany obróbce technicznej nie pokrywa się ścinkami i pozostałościami wygenerowanymi podczas pracy.
Przyjąć można więc, że frezarka CNC składa się z kilkunastu kluczowych elementów takich jak:
- silnik osi Z
- prowadnice osi X i Y
- frez
- kontroler frezu
- system odsysający pył i pozostałości obróbcze
- peszel, czyli osłona okablowania zasilającego silnik
- klawiatura sterująca pracą komputerem kontrolującym narzędzie
- elementy ściskowe stabilizujące obrabiany element
- stacja sterująca maszyną – zazwyczaj komputer wyposażony w oprogramowanie CNC.
Naturalnym elementem wyposażenia każdej frezarki CNC jest również stół do pracy, czyli przestrzeń robocza, na której odbywają się wszystkie aktywności obróbcze generowane przez komputer. W porównaniu do pierwszych modeli frezarek – ze wspomnianych lat 60. – zmieniło się wiele, ale baza działania urządzenia pozostaje niezmienna.
Autor: Sławomir Hałat
