Hva er Computer Numeric Control (CNC)-produksjon

CNC-maskinering er en produksjonsmetode der bearbeiding utføres ved hjelp av en serie kommandoer skrevet som spesifikke kodeinstruksjoner. CNC-produksjon omfatter subtraktiv produksjon, der materiale fjernes under produksjonsprosessen – i motsetning til additive produksjonsmetoder, der materiale kontinuerlig bygges på komponenten.

Virkemåte for CNC-maskiner

Det som kjennetegner moderne CNC-maskiner, er at de arbeider ut fra CNC-instruksjoner levert av brukeren som digitale filer, kodet med bearbeidingsinstruksjoner. Første steg er å designe maskinerbare deler i CAD-programvare. Både CAD (computer-aided design) og CAM (computer-aided manufacturing) utføres i programvare som AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360 osv., som muliggjør modellforberedelse for produksjon og feilsøking av modellen – og dermed etablering av et komplett CNC-program for maskinering og fremstilling av ferdig geometri. En viktig del av CAM-prosessen er å forhindre kollisjoner mellom emnet og verktøyene, noe som krever sanntids simulering og verifikasjon.

Neste steg består i å velge riktige maskineringsparametere, inkludert skjærehastighet, matehastighet osv. Hele datasettet konverteres til maskinens kodespråk, som kalles G-kode.

CNC-maskineringsprosesser

De automatiserte prosessene som inngår som en integrert del av CNC-maskinering, omfatter blant annet fresing, dreiing, boring, sliping og ulike etterprosesser. Disse automatiserte prosessene velges basert på kravene til sluttproduktet.

CNC-freseoperasjon

Fresing er en universell produksjonsteknikk som gir høy nøyaktighet og små toleranser. Fresing kan utføres i en rekke materialer. Rotasjon av et skjæreverktøy brukes til å fjerne materiale som spon når freseverktøyet kommer i kontakt med emnet.

Fresing omfatter vanligvis endefresing, avfasingsfresing, planfresing, boring, utboring og gjenging. Disse prosessene dekker produksjon av et bredt spekter av komplekse geometrier.

CNC-dreieoperasjon

Dreiing er motsatt av fresing ved at skjæreverktøyet beveger seg sideveis, mens emnet roterer. CNC-dreiing brukes normalt til produksjon av aksler. Det roterende emnet føres gradvis i kontakt med det bevegelige verktøyet for å skjære av metallstrimler eller -biter, såkalt spon. Dreiing kan brukes både på ytre og indre sylindriske flater.

Slipeoperasjon

Sliping benytter roterende slipeskiver for å fjerne materiale med mål om å oppnå komponenters høykvalitets overflatefinish og presisjon. Sliping brukes derfor ofte som en etterbehandlingsoperasjon når emnet har vært gjennom frese- og skjæreoperasjoner.

Etterbehandling av maskinerte deler

For å optimalisere metallenes egenskaper for en spesifikk applikasjon, utføres etterbehandling av de maskinerte emnene etter CNC-maskineringssteget. Varmebehandlinger har som mål å forbedre den interne mikrostrukturen, mens overflatebehandlinger modifiserer komponentens overflate. Vanlige varmebehandlinger for stålkomponenter inkluderer spenningsgløding for å redusere interne spenninger gjennom varmeinnføring. For aluminiumskomponenter brukes ofte anodisering for herding og/eller optimal estetikk.

CNC-maskinering og produksjonskapasitet

CNC-maskinering kan brukes på et bredt spekter av materialer, inkludert ulike metaller, plast, skum, kompositter og tre. Enkle geometrier produseres med tre-aksede fresemaskiner, mens flerakse fresemaskiner – spesielt fem-aksede CNC-fresemaskiner – brukes til produksjon av komponenter med kompleks geometri. 3-akse CNC-fresemaskiner benytter tre lineære bevegelsesakser, mens 5-akse CNC-fresemaskiner i tillegg til lineær bevegelse kan rotere skjærehodet og/eller maskinbordet. Flerakse CNC-maskiner kan øke fleksibiliteten i produksjonsprosessen, men medfører høyere kostnader.

Selv om CNC-maskinering er en rask prosess på grunn av full prosessautomasjon, eksisterer manuell maskinering fortsatt i industrien – spesielt for små serier innen RP (rapid prototyping). CNC-maskinering dominerer fortsatt en stor del av markedet der nøyaktighet er avgjørende, og brukes som en integrert del av produksjonen i flere nøkkelbransjer, blant annet:

• Luft- og romfart: Dette markedet domineres av lette, men robuste materialer som aluminium, nikkel, titan og kompositter, samt komplekse geometrier som ofte krever 5-akse CNC-produksjon med omfattende kvalitetskontroll.
• Elektro-/elektronikksektoren: Selv om elektroniske komponenter vanligvis ikke CNC-maskineres, krever flere deler av produksjonsprosessen svært stramme toleranser og produseres gjennom en kombinasjon av CNC-maskinering og prosesser som overflatemikromaskinering, bulk-mikromaskinering, HAR-mikromaskinering, deponering, litografi, etsing og wire bonding. Vanlige produkter inkluderer waferchucker, gassfordelingsplater, waferbærere, sensorer som mikrobolometre, aktuatorer som termiske aktuatorer og brytere som mikrospeilenheter.
• Industrimaskiner: Industrielle produksjonsmaskiner som hydrauliske presser, matprosesslinjer eller sprøytestøpemaskiner krever raske og pålitelige prosesser. For å oppnå nødvendige toleranser trengs presisjonskomponenter i flere trinn. Fra festepunkter til former (moulds) kreves CNC-maskinering for å produsere deler av høy kvalitet i mindre volum, ettersom investeringsvarer normalt ikke produseres i store serier.
• Bilindustrien: Et kjøretøy består av mange bevegelige deler og komplekse sammenstillinger. Bevegelige deler og sammenstillinger krever høy presisjon for å opprettholde kvalitet, og derfor brukes ofte CNC-produksjon. For eksempel maskineres indre motordeler, lageroppsett og kontaktflater før montering. Siden bilindustrien produserer i store volumer, brukes ofte råemner fra støpeprosesser som kun maskineres på funksjonelle flater for å redusere kostnader sammenlignet med å frese fra blokk.

Samlet sett har CNC-maskinering etablert seg som en pålitelig, svært nøyaktig og fleksibel produksjonsteknologi. Samtidig er de totale kostnadene for CNC-maskineringsprosesser høyere enn for mange andre produksjonsmetoder. Derfor blir det viktig å utforme prosess- og designparametere som optimaliserer maskineringsparametrene, slik at totalprosessen blir kostnadseffektiv.

Trender i CNC-maskinering: Delingsøkonomi og produksjonsplattformer

Som vi ser av punktene over, er CNC-produksjon en viktig del av mange bransjer og brukes der presisjon er påkrevd. Særlig for små til mellomstore volum gir CNC-produksjon god mening.

CNC-produksjon er imidlertid også forbundet med høy kompleksitet. CAD/CAM-planlegging er krevende, flerakse presisjonsmaskiner er dyre og krever regelmessig vedlikehold. De siste årene har også effektene av mangel på faglært arbeidskraft blitt stadig tydeligere, siden det i praksis er svært vanskelig å finne operatører til maskinene.

Derfor vender stadig flere virksomheter som trenger CNC-komponenter seg mot digitale innkjøpsløsninger som InstaWerk, som tilbyr enkel, kostnadseffektiv og rask anskaffelse av CNC-komponenter, og dermed avlaster kunden for organisatoriske og økonomiske barrierer ved intern produksjon.

Kundene våre kan enkelt laste opp CAD-data til nettsiden vår og få en umiddelbar pris på komponentene. Gjennom digital ordresamling og produksjon i vårt eksklusive produksjonsnettverk sikrer vi høy kvalitet og tilgjengelighet 24/7.