Jak zbudować frezarkę CNC, czyli analiza krok po kroku

Może się wydawać, że proces obróbki metali, tworzenia specyficznych formatów i dostosowywania tworzyw sztucznych do specyfikacji projektanta jest stosunkowo nowy. Początki tej maszynowej pracy sięgają nawet lat 40. ubiegłego wieku. Budowa dzisiejszej maszyny CNC znacznie różni się od jej pierwowzorów i pierwszych prób opanowania tego zagadnienia. Obróbka CNC pozwala dziś tworzyć bez ograniczeń.

Budowa frezarek CNC została zepchnięta na dalszy plan, mimo ich ogromnej popularności. Kwestia maszyny, jej możliwości i kwestie techniczne są jedynie tłem do analizy możliwości, jakie oferuje nowoczesne urządzenie. Aby zrozumieć budowę frezarki CNC i stojącą za nią koncepcję, należy najpierw zrozumieć zamysł konstruktora.

W Stanach Zjednoczonych pierwsza faza rozpoczęła się pod koniec lat 60. wraz z wdrożeniem projektowania wspomaganego komputerowo. W 1976 roku pojawiły się pierwsze systemy z procesorem wspierającym obróbkę skrawaniem. Trzynaście lat po wprowadzeniu maszyn CNC stały się one standardem przemysłowym. Tak rozpoczęło się dopracowywanie maszyn CNC - rozszerzanie ich możliwości, wdrażanie innowacyjnych rozwiązań i integracja z innymi systemami. W rezultacie powstała dzisiejsza frezarka CNC, bez której trudno byłoby dziś o innowacyjny przemysł czy działalność produkcyjną.

Warto zaznaczyć, że fundament frezarki pozostaje niezmienny na przestrzeni lat. Jest to zawsze - tak jak w przypadku jednego z najwcześniejszych modeli opracowanych w latach 50. ubiegłego wieku - model, w którym napędzane silnikiem narzędzia poruszają się wzdłuż określonych osi, aby zrealizować konkretny pomysł projektanta.

Jak działa cięcie oparte na oprogramowaniu podczas budowy frezarek CNC

Frezarka CNC to maszyna, która upraszczając obsługę, pozwala na precyzyjne wycinanie różnych kształtów. Wymiary i formy kształtów zostały wcześniej zaprogramowane. Interwencja człowieka jest ograniczona do minimum. Standardowa frezarka może zapewnić podobne rozwiązania. Rozwiązanie CNC, które jest angielskim skrótem od Computerized Numerical Control, oznacza, że może ono polegać na komputerowym wsparciu sterowania.

Podstawowym elementem jest silnik w postaci wrzeciona. Do zbudowania frezarki CNC wymagana jest instalacja określonych frezów do każdego zadania. Wrzeciono może poruszać się w trzech kierunkach, dzięki czemu frezy mogą tworzyć określony kształt lub wymiar, poruszając się w górę i w dół oraz na boki.

Możliwe jest zbudowanie urządzenia frezującego CNC krok po kroku i od podstaw. Istnieje wiele przykładów frezarek CNC stworzonych przez amatorów. Chociaż maszyny przemysłowe są często rozbudowane, z wieloma opcjami, dodatkami i systemami bezpieczeństwa, istnieje wiele przykładów frezarek CNC wykonanych przez amatorów. Jak własnoręcznie i niskim kosztem stworzyć frezarkę CNC?

Pierwszym krokiem jest budowa. Rama frezarki może być wykonana z blachy lub drewna. Potrzebny jest moduł zasilania, konwerter, stabilizatory i płyta główna z przekaźnikami uruchamiającymi pracę wrzeciona lub aktywne chłodzenie. Możliwe jest przesyłanie sygnałów z komputera do sterowników silników z wykorzystaniem możliwości logicznych sterowników. Jakość komponentów, takich jak wały liniowe i łożyska, jest niezbędna do prawidłowego działania.

Budowa systemu frezowania i działanie systemu CNC

Patrząc na urządzenie frezujące CNC do zastosowań przemysłowych, najprawdopodobniej zobaczymy urządzenie z różnymi rodzajami ostrzy umieszczonych na prowadnicach i silnikami, które je poruszają. Ostrze maszyny może pracować w trzech płaszczyznach.

Konstrukcję frezarki CNC można porównać do wyrzynarki laserowej, ale różnią się one sterowaniem komputerowym. Urządzenie posiada również silnik osi Z oraz standardowy frez. Wyposażone jest również w system odsysania pyłu. Dzięki temu obrabiany materiał nie jest pokryty ścinkami i pozostałościami, które powstają podczas pracy.

Można bezpiecznie założyć, że frezarki CNC składają się z ponad 12 kluczowych komponentów, takich jak:

• Silnik osi Z
• Prowadnica osi X i Y
• frez
• sterownik frezu
• System odsysania pyłu i pozostałości po obróbce
• Peszel to osłona chroniąca okablowanie zasilające silnik
• Klawiatura steruje komputerem sterującym narzędziem
• Elementy dociskowe stabilizujące obrabiany przedmiot
• Stacja sterowania maszyną (MCS) - zazwyczaj komputer z oprogramowaniem CNC.

Stoły robocze są naturalną częścią każdej frezarki CNC. Obszar roboczy to miejsce, w którym odbywa się cała obróbka generowana komputerowo. Pierwsze frezarki, które zostały wyprodukowane w latach 60. ubiegłego wieku, bardzo się zmieniły. Jednak podstawowe działanie maszyny nie uległo zmianie.

Autor: Sławomir HALA