CNC-bewerking versus traditionele bewerking: de belangrijkste verschillen

Vergelijking tussen CNC en traditionele werktuigmachines

In vergelijking met traditionele werktuigmachines onderscheiden de CNC-werktuigmachines zich niet alleen aanzienlijk wat betreft de algehele prestaties, maar ook wat betreft de complexiteit van hun constructie en functionaliteit.

Belangrijkste constructiekenmerken van CNC-bewerkingsmachines

Gesloten bewerkingsruimte en hoofdaandrijfsysteem

CNC-bewerkingsmachines kunnen hogere snijsnelheden, voedingssnelheden en drukken van het koel- en smeermiddel aan. Met het oog op de veiligheid tijdens de bewerking en milieubescherming zijn deze machines doorgaans voorzien van een gesloten bewerkingsruimte. De tijdens de bewerking geproduceerde spanen blijven binnen deze ruimte en worden vervolgens via de op de machine gemonteerde spanentransporteur naar buiten afgevoerd. Het bij de bewerking gebruikte koel- en smeermiddel wordt binnen de machine opgevangen en gezuiverd, waarna het opnieuw in de kringloop wordt gebracht.

Vanuit ergonomisch oogpunt zorgt een grote machineafschermingsdeur met een brede opening ervoor dat de operator gemakkelijk de werkruimte kan betreden en het bewerkingsgebied duidelijk kan overzien. Bij CNC-bewerkingen is doorgaans een constante snijsnelheid vereist. Deze snelheidsaanpassingen worden meestal gerealiseerd met motoren met traploos regelbare snelheid. In moderne werktuigmachines zijn dergelijke motoren rechtstreeks in de aandrijfspil geïntegreerd. Bij CNC-freesmachines zorgt deze configuratie voor uitstekende aandrijfkarakteristieken, zelfs wanneer het totale snelheidsbereik in verschillende versnellingen is onderverdeeld.

Servoaandrijvingen, lineaire bewegingen en uitbreiding naar meerdere assen

Voor het bewerken van complexe werkstukgeometrieën wordt elke CNC-as doorgaans aangedreven door een afzonderlijke digitale servomotor. Daardoor wordt steeds vaker gebruikgemaakt van lineaire aandrijvingen. Deze bieden een hoge versnelling, korte reactietijden en slijtagevrije werking, en kunnen elke as nauwkeurig positioneren over grote verplaatsingsafstanden.

Door meer bestuurbare assen toe te voegen, wordt het scala aan werkstukvormen dat kan worden bewerkt nog verder uitgebreid. Op een CNC-freesmachine kunnen bijvoorbeeld een tweassige NC-tafel en een werkaspindel zorgen voor een nauwkeurig gedefinieerde draaiende beweging als aanvoer- of dwarsaanvoerbeweging. Programmeerbare lossen, aangedreven gereedschapstorens en hoofd- en subspindels vergroten bovendien het vermogen van CNC-draaibanken om complete bewerkingen uit te voeren.

Het belang van kogelomloopspindels en het ontwerp met het oog op thermische stabiliteit

Om de rekenprecisie van het besturingssysteem en de positioneringsnauwkeurigheid van servomotoren nauwkeurig over te brengen op de beweging tussen het werkstuk en het snijgereedschap, maken werktuigmachines doorgaans gebruik van kogelomloopspindels als overbrengingselementen. Kogelomloopspindels werken vrijwel zonder speling en kunnen zeer langzame bewegingen continu overbrengen zonder stick-slip. De bijbehorende geleidingen combineren de voordelen van glij- en rolwrijving.

CNC-bewerkingsmachines kunnen over het algemeen een zeer hoge materiaalafname per tijdseenheid, Q, realiseren. Hun constructieonderdelen worden daardoor blootgesteld aan hoge mechanische en thermische belastingen. Moderne fabrikanten van bewerkingsmachines pakken dit aan door middel van gespecialiseerde constructieontwerpen en nieuwe materialen. Bij het ontwerp van freesmachines wordt bijzondere aandacht besteed aan het verminderen van de massa van bewegende onderdelen. Om spanen, koel- en smeermiddel en de daarbij vrijkomende warmte effectiever af te voeren, maken CNC-draaibanken doorgaans gebruik van schuin geplaatste bedgeleidingen. De toegankelijkheid en de bewegingsvrijheid van de machinetafel zijn eveneens belangrijke kenmerken van de constructie van de CNC universele freesmachine.

Gereedschapsbeheer- en inspectiesystemen

Het wisselen van gereedschap op CNC-bewerkingsmachines kan in de meeste gevallen worden geautomatiseerd. Om ervoor te zorgen dat elk benodigd gereedschap tijdens de uitvoering van het programma kan worden opgeroepen, zijn draaibanken uitgerust met ten minste één gereedschapstoren, terwijl freesmachines gebruikmaken van een gereedschapsmagazijn en een automatische gereedschapswisselaar. Gereedschapstorens en gereedschapsmagazijnen op nieuwere machines zijn doorgaans servogestuurd en uitgerust met inspectiesystemen, waardoor de machine een hogere positioneringsnauwkeurigheid en hogere gereedschapswisselsnelheden heeft.

Uitgebreide mogelijkheden dankzij automatiseringsinterfaces

Moderne CNC-bewerkingsmachines zijn doorgaans uitgerust met gestandaardiseerde interfaces voor het aansluiten van automatiseringsapparatuur. Door het toevoegen van werkstukpalletwisselaars, werkstukopslagunits en werkstuktransportsystemen kan de mate van automatisering bij verspaningsbewerkingen verder worden verhoogd.

Elke aangestuurde as van een CNC-bewerkingsmachine is uitgerust met een elektronisch meetsysteem. Aan de hand van de meetresultaten van verplaatsings- en positioneringsbewegingen kan het besturingssysteem de realtime positie van de machineslede, de draaitafel of de spil bepalen. De laatste jaren worden ook de spindels van conventionele werktuigmachines steeds vaker uitgerust met dergelijke meetsystemen. Dit maakt functies zoals lineaire besturing mogelijk en verbetert het bedieningsgemak aanzienlijk. Bovendien worden technologieën die specifiek voor CNC-bewerkingsmachines zijn ontwikkeld – waaronder spindels met traploos regelbare snelheid, servomotoren en speciale geleidings- en overbrengingseenheden – geleidelijk ook toegepast op conventionele machines. Traditionele bewerkingsmachines zoals draaibanken en freesmachines zijn tegenwoordig het meest te vinden in de afdelingen voor beroepsopleiding van industriële ondernemingen.