Wat is Computer Numerical Control (CNC)-productie
CNC-bewerking is een productiemethode waarbij de vervaardiging wordt uitgevoerd via een reeks opdrachten die zijn vastgelegd als specifieke code-instructies. CNC-productie is gebaseerd op een subtractief productieproces, waarbij materiaal tijdens het productieproces wordt verwijderd, in tegenstelling tot additieve productie, waarbij materiaal continu aan het onderdeel wordt toegevoegd.
Werkingsprincipe van CNC-machines
Het onderscheidende kenmerk van moderne CNC-machines is dat zij werken op basis van CNC-instructies die door de gebruiker worden aangeleverd als digitale bestanden, gecodeerd met bewerkingsgegevens. De eerste fase bestaat uit het ontwerpen van bewerkbare onderdelen met behulp van CAD-software. Zowel CAD- (Computer Aided Design) als CAM-processen (Computer Aided Manufacturing) worden uitgevoerd met software zoals AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360, enz., waarmee modellen kunnen worden voorbereid voor productie en gesimuleerd en gecontroleerd. Zo ontstaat een volledig CNC-programma voor de bewerking en vervaardiging van de uiteindelijke onderdeelgeometrie. Een belangrijk onderdeel van het CAM-proces is het voorkomen van botsingen tussen het werkstuk en de gereedschappen, wat realtime simulaties vereist.
De volgende fase omvat het selecteren van de juiste bewerkingsparameters, waaronder snijsnelheid, voedingssnelheid, enz. De volledige dataset wordt vervolgens omgezet in de programmeertaal van de machine, de zogenaamde G-code.
CNC-bewerkingsprocessen
De geautomatiseerde processen die een integraal onderdeel vormen van CNC-bewerking omvatten met name frezen, draaien, boren, slijpen en diverse nabewerkingsprocessen. Deze processen worden geselecteerd op basis van de eisen van het beoogde eindproduct.
CNC-freesbewerking
Frezen is een universele productietechniek die een hoge nauwkeurigheid en nauwe toleranties mogelijk maakt. Frezen kan worden toegepast op uiteenlopende materialen. Een roterend snijgereedschap wordt gebruikt om materiaal in de vorm van spanen te verwijderen wanneer het gereedschap in contact komt met het werkstuk.
Frezen omvat doorgaans eindfrezen, afschuinfresen, vlakfrezen, evenals boren, kotteren en tappen. Deze processen maken de productie van een breed scala aan complexe geometrieën mogelijk.
CNC-draaibewerking
Draaien is het tegenovergestelde van frezen, in die zin dat het snijgereedschap lateraal beweegt terwijl het werkstuk roteert. CNC-draaibewerkingen worden doorgaans gebruikt bij de vervaardiging van assen. Het roterende werkstuk wordt geleidelijk in contact gebracht met het bewegende gereedschap om materiaal in de vorm van spanen te verwijderen. Draaien is toepasbaar op zowel externe als interne cilindrische oppervlakken.
Slijpen
Slijpen maakt gebruik van roterende slijpschijven om materiaal te verwijderen met als doel een hoogwaardige oppervlakteafwerking en hoge precisie te bereiken. Slijpen wordt daarom voornamelijk toegepast als nabewerkingsstap na frees- en snijprocessen.
Nabewerking van bewerkte onderdelen
Om de eigenschappen van metalen voor een specifieke toepassing te optimaliseren, worden na de CNC-bewerking nabewerkingen uitgevoerd op de bewerkte werkstukken. Warmtebehandelingen verbeteren de interne microstructuur en oppervlaktebehandelingen wijzigen het oppervlak van het onderdeel. Veelgebruikte warmtebehandelingen voor stalen componenten zijn onder meer spanningsarm gloeien om interne spanningen te verminderen. Voor aluminium onderdelen wordt vaak anodiseren toegepast om de hardheid te verhogen of het uiterlijk te optimaliseren.
CNC-bewerking en productiecapaciteit
CNC-bewerking kan worden toegepast op een breed scala aan materialen, waaronder metalen, kunststoffen, schuimen, composieten en houtachtige materialen. Eenvoudige geometrieën worden geproduceerd met 3-assige freesmachines, terwijl meerassige machines – met name 5-assige CNC-freesmachines – worden ingezet voor de productie van complexe geometrische componenten. 3-assige CNC-freesmachines gebruiken drie lineaire bewegingsassen, terwijl 5-assige CNC-freesmachines naast lineaire beweging ook de gereedschapskop en/of de machinetafel kunnen roteren. Meerassige CNC-machines vergroten de flexibiliteit van het productieproces, maar gaan gepaard met hogere kosten.
Ondanks het feit dat CNC-bewerking een snel proces is dankzij volledige automatisering, bestaat handmatige bewerking nog steeds in de productiesector, met name voor kleine series en rapid prototyping (RP). CNC-bewerking domineert echter een groot deel van de productiemarkt waar nauwkeurigheid essentieel is en wordt als integraal onderdeel toegepast in belangrijke industriële sectoren.
Trends in CNC-bewerking: deeleconomie en productieplatforms
Zoals uit de bovenstaande aspecten blijkt, is CNC-productie een essentieel onderdeel van veel industrieën en wordt deze toegepast waar precisie vereist is. Met name voor kleine tot middelgrote aantallen is CNC-bewerking een zinvolle keuze.
CNC-productie gaat echter ook gepaard met een hoge mate van complexiteit. CAD/CAM-planning is complex, meerassige precisiemachines zijn kostbaar en vereisen regelmatig onderhoud. In de afgelopen jaren is het tekort aan gekwalificeerd personeel steeds duidelijker geworden.
