Toczenie CNC - powtarzalna jakość 

Toczenie - Co to takiego?

Toczenie to jedna z metod obróbki skrawaniem, która służy głównie do kształtowania zewnętrznych lub wewnętrznych powierzchni przedmiotów mających formę brył obracających się wokół osi, czyli na przykład wałków, tulei czy stożków. Choć technika ta kojarzona jest przede wszystkim z obróbką elementów o kształcie obrotowym, można ją także wykorzystać do tworzenia bardziej niestandardowych form.

Proces polega na tym, że obrabiany element wiruje, a specjalne narzędzie – nóż tokarski – stopniowo usuwa z niego warstwy materiału, nadając mu odpowiedni kształt i rozmiar. Maszyną, która wykonuje ten proces, jest tokarka. Umożliwia ona zarówno obróbkę zewnętrznych powierzchni (czyli toczenie), jak i wewnętrznych (czyli wytaczanie).

Obróbka CNC 

CNC (ang. Computerized Numerical Control, pol. komputerowe sterowanie numeryczne) to system sterowania maszyn, w którym wykorzystuje się mikrokomputer umożliwiający elastyczne i interaktywne programowanie.

Pojęcie to odnosi się głównie do obróbki materiałów przy użyciu maszyn takich jak frezarki, tokarki czy elektrodrążarki, które działają pod kontrolą komputera. Technologia CNC pozwala na szybkie, bardzo dokładne i powtarzalne wykonywanie nawet skomplikowanych form i detali.

Typowy proces wytwarzania z użyciem CNC obejmuje trzy etapy: opracowanie projektu w systemie CAD (projektowanie wspomagane komputerowo), przetworzenie go na instrukcje sterowania maszyn w systemie CAM, a następnie właściwe wykonanie na obrabiarce sterowanej numerycznie.

Sterowniki oraz oprogramowanie CNC kontrolują pracę maszyny i zapewniają komunikację z operatorem poprzez interfejs użytkownika. Współczesne interfejsy, zazwyczaj graficzne, umożliwiają m.in. wczytywanie i edytowanie programów obróbczych (G-code), wprowadzanie poprawek w parametrach narzędzi, ustawianie punktów bazowych, zmianę warunków obróbki oraz monitorowanie przebiegu całego procesu.

Nowoczesne obrabiarki CNC są wyposażone w zestaw funkcji technologicznych, który może być rozszerzany dzięki dodatkowym modułom. Modernizacja urządzeń pozwala np. zwiększyć prędkość obrotową i moment obrotowy wrzeciona, poprawić szybkość posuwów czy rozbudować pamięć operacyjną wraz z wydajniejszym transferem danych.

Toczenie CNC, a toczenie konwencjonalne

Zasada pracy tokarek sterowanych komputerowo w gruncie rzeczy nie różni się od klasycznego toczenia. Podobnie jak w tradycyjnej obróbce, detal wykonuje ruch obrotowy, a narzędzie tnące porusza się prostoliniowo, zdejmując wiór z powierzchni materiału.

Różnica tkwi w sterowaniu – w tokarkach CNC proces odbywa się automatycznie, zgodnie z zapisanym programem. Nad całością czuwa sterownik PLC, który kontroluje ruchy maszyny w zdefiniowanym układzie współrzędnych. Dzięki zastosowaniu czujników i układu sprzężenia zwrotnego każda zmiana położenia elementów roboczych jest na bieżąco monitorowana i korygowana. Sterownik porównuje wartości zadane w programie (sygnały wejściowe) z aktualnym stanem maszyny (sygnały wyjściowe), a następnie wprowadza ewentualne poprawki.

W praktyce oznacza to, że cały proces toczenia przebiega pod nadzorem komputera i nie wymaga od operatora ciągłej ingerencji. Do jego zadań należy głównie przygotowanie maszyny – zamocowanie narzędzi i materiału, ustawienie punktu zerowego oraz wprowadzenie lub uruchomienie programu.

Zalety toczenia CNC

Największą zaletą toczenia CNC jest bardzo wysoka dokładność i możliwość wielokrotnego powtarzania identycznych operacji. Każdy ruch, który w przypadku tokarki konwencjonalnej wykonuje się ręcznie, tutaj może być zapisany w programie i odtwarzany w nieskończoność. Wszelkie korekty – czy to dotyczące wymiarów detalu, czy parametrów pracy narzędzia – można nanosić bezpośrednio z poziomu panelu sterowania.

Dodatkowo tokarki CNC można programować także na podstawie trójwymiarowego modelu części. W tym celu korzysta się z oprogramowania CAD/CAM oraz tzw. postprocesora, który przekształca projekt w odpowiedni kod sterujący dla konkretnej maszyny.

Tokarki sterowane komputerowo całkowicie zmieniają podejście do obróbki metali. Dzięki przejęciu kontroli przez system CNC zamiast operatora, cały proces produkcji staje się znacznie szybszy, bardziej wydajny i dokładny. Eliminacja ręcznej obsługi zmniejsza ryzyko błędów ludzkich, a jednocześnie podnosi bezpieczeństwo – operator nie ma bezpośredniego kontaktu z obrabianym elementem.

Komputer odpowiada nie tylko za sterowanie ruchem, ale także za dobór parametrów, takich jak posuw czy prędkość skrawania. Optymalizacja ustawień przekłada się na dłuższą trwałość narzędzi i mniejsze koszty eksploatacji. Co więcej, zmiana już istniejącego programu umożliwia szybkie dostosowanie produkcji do nowych wariantów części – bez konieczności żmudnego przeprogramowywania całej maszyny.

Elastyczność dzięki osiom i narzędziom

W przeciwieństwie do tradycyjnych tokarek, które ograniczają się głównie do obróbki kształtów obrotowych, tokarki CNC wyposażone w dodatkowe osie dają znacznie większe możliwości. Maszyny tego typu potrafią wykonywać nie tylko toczenie, ale również operacje zarezerwowane dotąd dla frezarek – np. frezowanie czy grawerowanie. Dzięki temu w jednej operacji można połączyć różne procesy, unikając przenoszenia detalu między stanowiskami.

Obróbka wspierana komputerowo pozwala znacząco skrócić czas produkcji nawet skomplikowanych geometrii. Maszyny CNC sprawdzają się zarówno w krótkich, jednostkowych seriach, jak i w dużoseryjnej produkcji. Oszczędność czasu i materiału przekłada się na obniżenie kosztów, co czyni tę technologię atrakcyjną w wielu gałęziach przemysłu.

Zastosowania w różnych branżach

Toczenie CNC znalazło szerokie zastosowanie w sektorach, gdzie kluczowe znaczenie ma powtarzalność i dokładność. Wykorzystuje się je w produkcji elementów dla motoryzacji, kolejnictwa, lotnictwa, branży medycznej czy budowy maszyn – wszędzie tam, gdzie liczy się precyzja, niezawodność i możliwość seryjnego powielania identycznych detali.

Redakcja: proVcnc.pl