Mitä on tietokoneohjattu (CNC) valmistus
CNC-koneistus on valmistusmenetelmä, jossa tuotanto toteutetaan sarjalla tarkasti määriteltyjä koodattuja käskyjä. CNC-valmistus perustuu lastuavaan eli subtraktiiviseen valmistukseen, jossa materiaalia poistetaan valmistusprosessin aikana – toisin kuin additiivisessa valmistuksessa, jossa materiaalia lisätään jatkuvasti komponenttiin.
CNC-koneiden toimintaperiaate
Nykyaikaisten CNC-koneiden keskeinen ominaisuus on, että ne toimivat käyttäjän toimittamien digitaalisten CNC-ohjeiden perusteella, jotka on koodattu koneistusohjeiksi. Prosessin alkuvaiheessa koneistettavat osat suunnitellaan CAD-ohjelmistoilla. Sekä CAD- (Computer Aided Design) että CAM-prosessit (Computer Aided Manufacturing) toteutetaan ohjelmistoilla, kuten AutoCAD, SolidWorks ja Fusion 360, jotka mahdollistavat mallin valmistelun tuotantoa varten sekä mallin simuloinnin ja virheiden tunnistamisen. Näin syntyy täydellinen CNC-ohjelma lopullisen osageometrian koneistukseen. Yksi CAM-prosessin tärkeimmistä vaiheista on törmäysten estäminen työkappaleen ja työkalujen välillä, mikä edellyttää reaaliaikaista simulointia.
Seuraavassa vaiheessa valitaan oikeat koneistusparametrit, kuten leikkuunopeus ja syöttönopeus. Koko tietokokonaisuus muunnetaan koneen ohjelmointikielelle, jota kutsutaan G-koodiksi.
CNC-koneistusprosessit
CNC-koneistuksen keskeisiä automatisoituja prosesseja ovat jyrsintä, sorvaus, poraus, hionta sekä erilaiset jälkikäsittelyvaiheet. Prosessit valitaan aina lopputuotteen vaatimusten mukaisesti.
CNC-jyrsintä
Jyrsintä on yleiskäyttöinen valmistusmenetelmä, joka mahdollistaa korkean tarkkuuden ja tiukat toleranssit. Jyrsintää voidaan käyttää monille eri materiaaleille. Materiaalia poistetaan pyörivällä leikkuutyökalulla lastuina, kun työkalu koskettaa työkappaletta.
Jyrsintä sisältää tyypillisesti päätyjyrsinnän, viistejyrsinnän, tasojyrsinnän sekä porauksen, avarruksen ja kierteytyksen. Näillä prosesseilla voidaan valmistaa laaja kirjo monimutkaisia geometrioita.
CNC-sorvaus
Sorvaus on jyrsinnän vastakohta siinä mielessä, että leikkuutyökalu liikkuu sivusuunnassa ja työkappale pyörii. CNC-sorvausta käytetään yleisesti akselien valmistuksessa. Pyörivä työkappale saatetaan vähitellen kosketuksiin liikkuvan työkalun kanssa, jolloin metallia poistetaan lastuina. Sorvausta voidaan tehdä sekä ulko- että sisäpintaisille sylinterimäisille pinnoille.
Hionta
Hionnassa käytetään pyöriviä hiomalaikkoja materiaalin poistoon tavoitteena saavuttaa komponentin korkea pinnanlaatu ja mittatarkkuus. Hiontaa käytetään tyypillisesti viimeistelyvaiheena jyrsinnän ja leikkausvaiheiden jälkeen.
Koneistettujen osien jälkikäsittely
Metallien ominaisuuksien optimoimiseksi tiettyä käyttökohdetta varten koneistetuille työkappaleille tehdään jälkikäsittelyjä CNC-koneistuksen jälkeen. Lämpökäsittelyt parantavat sisäistä mikrorakennetta, ja pintakäsittelyt muokkaavat komponentin pintaa. Teräsosille yleisiä lämpökäsittelyjä ovat esimerkiksi jännityksenpoistohehkutus sisäisten jännitysten vähentämiseksi. Alumiinikomponenteille käytetään usein anodisointia kovuuden lisäämiseksi tai visuaalisen ulkonäön parantamiseksi.
CNC-koneistus ja tuotantokapasiteetti
CNC-koneistusta voidaan käyttää laajalle materiaalivalikoimalle, mukaan lukien metallit, muovit, vaahdot, komposiitit ja puupohjaiset materiaalit. Yksinkertaiset geometriat valmistetaan kolmiakselisilla jyrsinkoneilla, kun taas moniakseliset – erityisesti viisiakseliset CNC-jyrsinkoneet – soveltuvat monimutkaisten osien valmistukseen. 3-akseliset koneet käyttävät kolmea lineaarista liikeakselia, kun taas 5-akseliset koneet voivat lisäksi pyörittää työkalupäätä ja/tai konepöytää. Moniakseliset CNC-koneet lisäävät joustavuutta, mutta samalla kasvattavat kustannuksia.
Vaikka CNC-koneistus on nopeaa täyden automaation ansiosta, manuaalista koneistusta käytetään edelleen erityisesti pienissä sarjoissa ja nopeassa prototypoinnissa (RP). CNC-koneistus hallitsee kuitenkin markkinoita, joissa tarkkuus on kriittistä, ja sitä käytetään keskeisenä osana monilla teollisuudenaloilla, kuten:
- Ilmailu- ja avaruusteollisuus: Kevyet mutta kestävät materiaalit, kuten alumiini, nikkeli, titaani ja komposiitit, sekä monimutkaiset geometriat edellyttävät usein 5-akselista CNC-valmistusta ja laajaa laadunvalvontaa.
- Elektroniikkateollisuus: Vaikka elektronisia komponentteja harvoin CNC-koneistetaan, monet valmistusvaiheet vaativat erittäin tiukkoja toleransseja ja yhdistävät CNC-koneistuksen prosesseihin kuten mikrokoneistukseen, pinnoitukseen, litografiaan, etsaukseen ja lankaliitoksiin.
- Teollisuuskoneet: Hydraulipuristimet, elintarviketuotantolinjat ja ruiskuvalukoneet vaativat nopeita ja luotettavia prosesseja. CNC-koneistusta käytetään tarkkuusosien valmistukseen pienemmissä sarjoissa.
- Ajoneuvoteollisuus: Ajoneuvot koostuvat lukuisista liikkuvista osista ja kokoonpanoista, jotka vaativat suurta tarkkuutta. CNC-koneistusta käytetään esimerkiksi moottorin sisäpinnoissa, laakeripesissä ja kosketuspinnoissa, usein vain toiminnallisilla alueilla kustannusten säästämiseksi.
Kokonaisuutena CNC-koneistus on vakiinnuttanut asemansa luotettavana, erittäin tarkkana ja joustavana valmistusteknologiana. Prosessien kokonaiskustannukset ovat kuitenkin usein korkeammat kuin monilla muilla valmistusmenetelmillä, minkä vuoksi koneistusparametrien optimointi on keskeistä kustannustehokkuuden saavuttamiseksi.
CNC-koneistuksen trendit: jakamistalous ja valmistusalustat
CNC-valmistus on olennainen osa monia teollisuudenaloja, joissa vaaditaan suurta tarkkuutta. Erityisesti pienissä ja keskisuurissa tuotantomäärissä CNC-koneistus on usein järkevin ratkaisu.
CNC-valmistukseen liittyy kuitenkin korkea monimutkaisuus. CAD/CAM-suunnittelu on vaativaa, moniakseliset tarkkuuskoneet ovat kalliita ja edellyttävät säännöllistä huoltoa. Viime vuosina osaavan työvoiman puute on korostunut entisestään, sillä on lähes mahdotonta löytää koneille päteviä operaattoreita.
Tämän vuoksi CNC-komponentteja tarvitsevat yritykset kääntyvät yhä useammin digitaalisten hankintaratkaisujen, kuten InstaWerk-alustan, puoleen. Alusta tarjoaa helpon, nopean ja kustannustehokkaan tavan hankkia CNC-komponentteja ja vähentää oman tuotannon organisatorisia ja taloudellisia haasteita.
Asiakkaat voivat ladata CAD-tiedostonsa verkkosivustollemme ja saada välittömän hinnan komponenteilleen. Digitaalisen tilausten yhdistelyn ja eksklusiivisen valmistusverkostomme avulla varmistamme korkean laadun ja ympärivuorokautisen saatavuuden.
