Datamaskin numerisk kontroll CNC-rutere
Hva er en CNC-ruter?
Se for deg en maskin som forvandler råmaterialer som tre, plast eller myke metaller til intrikate 3D-skulpturer, spesialtilpassede deler eller til og med skrift med delikatessen til et kirurgisk verktøy. Det kalles en CNC-ruter – et numerisk kontrollverktøy som ligner på et elektroverktøy, men med en ultrahøyteknologisk presisjonsmaskinert helmetallhjerne. Vel, styrt av det som i hovedsak er G-kode, bruker den et høyhastighets roterende skjæreverktøy for å skjære intrikate former gjennom subtraktiv produksjon, der materialet flises bort i stedet for å bygges opp, slik 3D-printing gjør. Jeg har sett en CNC-ruter forvandle et usminket kryssfinerark til nydelige skapdører i verkstedet mitt, ettersom det gjorde kreativitet tilgjengelig og effektiv.
Hvorfor CNC-rutere er viktige i dag
CNC-rutere er en fullstendig banebrytende prosess for både hobby- og profesjonelle trearbeidere. Det er et rimelig alternativ til CNC-freser for demokratisering av design og lar deg lage tilpassede skilt eller tremønstre for metallstøping. Bruksområdene deres er så brede, fra reklamebransjens krav som reklameartikler til trearbeidsunderverk, at allsidigheten deres stimulerer kreativiteten. Mitt første prosjekt – en skumform for emballasje – fikk meg til å se hvordan disse maskinene lar små bedrifter og kunstnere ta seg av store bedrifter.
Hvordan CNC-rutere fungerer
Det grunnleggende arbeidsprinsippet
En CNC-ruter er en maskin som fungerer som en gantry og bruker minst tre akser (x, y og z) for å skjære eller gravere et materiale, som vanligvis er tre eller industrielle materialer. Skjæreverktøyet, drevet av en høyhastighetsmotor, sporer G-kodekommandoer for å skjære enda flatere materialer som MDF, akryl og messing. Én fordel: I motsetning til CNC-freser er z-aksen her ikke bra for dypere kutt eller hull i tykke materialer, men dette fungerer fint med mykere materialer. Jeg pleide å skjære bokstaver i granitt – saktegående, men tilfredsstillende.
Introduksjon til automatisering og kontrollsystemer
Det som driver steppermotorene (som brukes i mange hobbyrutere) eller de mye dyrere og mer effektive servomotorene (i profesjonelle modeller) for bevegelsesaksene er hjernen, kontrolleren, som er fullpakket med elektronikk. Du kan betjene maskinen uten datamaskin ved hjelp av et DSP-kontrollsystem – jeg synes det er viktig fordi det er fint å kunne gjøre et raskt oppsett uten behov for datamaskin. (3). CNC-ruteren min er konstruert med høypresisjonstannstang og -drev på X- og Y-aksen, NEFF Tyskland-kuleskrue på Z-aksen og HIWIN Taiwan-firkantskinner, så den er stabil og har høy presisjon og vil ikke lage resonans i skjæreytelsen.
Hvordan komme i gang
Start i det små med en hobbyruter, lær deg G-kode og lek deg med myke materialer. Begynn med nettsamfunn – noen av mine første graveringstips kom fra en trebearbeidingsgruppe.
Typer CNC-rutere
Industrimaskiner vs. hobbymaskiner
CNC-rutere varierer fra hobbyrutere med steppermotorer til kommersielle rutere med servoer for høyere kjørehastigheter og akseptabel robusthet og presisjon. Min lille hobbyrute kan maskinere tre og skum, men du kan få industrielle som kan gjøre store ting eller til og med stål.
3-aksede, 4-aksede og 5-aksede rutere
De fleste CNC-rutere er 3-aksede, x-, y- og z-modeller, for føring av flate materialer til dører eller paneler. Maskinen er egnet for lasermerking av objektet i 4D på grunn av det eksisterende roterende festet, for dens fjerde bevegelsesakse, og gravering på sirkulære objekter som søyle-, baluster- eller bordben. Jeg har brukt dette til stolben – det er banebrytende. Den mest avanserte av de fire er 4-aksede ruteren, som gir de beste 5D-behandlingsegenskapene, men er også noe uvanlig.
Stasjonære vs. fullskala rutere
Hvis jeg som hobbyist/liten produsent ville skjære akryl eller kryssfiner, er stasjonære CNC-rutere små nok! Store, kraftige rammemodeller for materialer i full størrelse eller sylindriske modeller. Med sin fullstore freser og totrinnsmotorer på hver akse, er X-Carve virkelig kraftpakken av de to for større prosjekter.
Deler av en CNC-ruter
Ramme og seng
Arbeidsstykket er fastspændt i arbeidsstykkets understell med klemmeanordninger festet til hull eller festepunkter på arbeidsstykket. Kaldvalsemaskinens struktur er stillegående, vibrasjonsfri, tung og solid, for å opprettholde stabiliteten og for å effektivt undertrykke resonans. Understellet på fresen min har fungert som et solid feste for utallige kutt.
Spindel og drivsystem
På gantryen roteres skjæreverktøyet med ønsket hastighet med spindelen eller fresen. Bevegelsesaksene drives av enten steppermotorer eller servomotorer og oppnår presisjonsbevegelse med høypresisjons tannstang og kuleskruer. De to steppermotorene på Y-en sørger for at alt holder seg jevnt.
Programvare og elektronikkkontrollenhet Programvarestøtte for to akser ML-85 Datamaskin RTBU 1205 Laserutgangskontrollenhet DM214/1b Skannerkontrollenhet Kontrolleren inneholder elektronikk for å skjule hastigheten og kuttene. Du vil bli frigjort fra en datamaskin via DSP-kontrollsystemet, som lar deg skjære ønskede former med G-kode. Redigering av G-kode for en 3D-skulptur viste meg hvor kraftig det var.
Verktøy og bits
Ulike verktøy brukes til tre, plast eller myke metaller. På de mer avanserte modellene byttes de sømløst med en automatisk verktøyveksler, men jeg har blitt en proff på å bytte dem manuelt. Alle verktøy er viktige for å gravere eller skjære godt.
Bruksområder for CNC-rutere
Trebearbeiding og skap
Trearbeid blomstrer på en CNC-ruter, og lager tredører, skap, 3D-skulpturer, til og med nye modeller – former og mønstre – for sandstøping eller mønstre for støping med tapt voks. Fresens nøyaktighet bidro til å forvandle en klients kjøkkenskap til et utstillingsobjekt.
Skiltproduksjon og gravering
CNC-ruteren brukes i reklamebransjen for spesialtilpasset skilting, samt i den spesialtilpassede grafikkbransjen, der den påfører bokstaver, logoer og andre design på plastplater. Jeg lagde en gang et veggmaleri av kryssfiner til et samfunnshus – magisk.
Plast- og akrylskjæring
For tilpassede former i emballasje eller prototyper, bruk akryl eller polyuretanskum. Å skjære akryl til et utstillingsskap var en barnelek med fresen min.
Metallarbeid og prototyping
For prototyping kan du bruke myke metaller som messing, aluminium eller til og med stål. Jeg liker messing for mer flytende kutt, men metallstøpeformer er et område hvor fresing er enestående.
Utdanning, kunst og gjør-det-selv til ungdomsskolen.
Fra hobbyistenes gjør-det-selv og gjenbruk til kunst, gir CNC-rutere energi. Jeg har hjulpet barn med å gravere skum til skoleoppgaver og fått dem til å gå i gang med kreativiteten.
Fordeler med å bruke CNC-rutere
Nøyaktighet og presisjon
Høy nøyaktighet – tyske NEFF-kuleskruer av høy kvalitet og taiwanske HIWIN-firkantskinner garanterer perfekte kutt. Jeg blir hver gang forbløffet over presisjonen til fresen min.
Hastighet og effektivitet
Hastigheten er høyere på CNC-rutere og servomotorer, og automatiske verktøyvekslere forenkler jobbene. Jeg klarte å fullføre en serie bordben på timer i stedet for dager.
Skalerbarhet for bedrifter
CNC-rutere kan skaleres fra alle størrelser materialer (inkludert skumkjerne, plast, tre og metall) opptil 50 meter lange, fra små verkstedmodeller til industrielle CNC-rutere. De er en institusjons beste venn.
Reduksjon i menneskelige feil
Feil fjernes fra racket med G-kode og DSP-kontrollsystem. Kontrolleren min fanget til og med opp én kodefeil og reddet et kryssfinerprosjekt.
Ting å vurdere når du kjøper en CNC-ruter (H2)
Tiltenkt bruk og materialer
Tilpass fresen til materialene – tre, akryl eller myke metaller. Jeg måtte bruke roterende tilbehør til de sylindriske designene.
Budsjett- og størrelseskrav
Hobbyrutere er rimelige, mens profesjonelle rutere er dyrere. Tenk på god plass til skrivebord eller konfigurasjoner i vanlig størrelse.
Programvarekompatibilitet
Sørg for at du liker kontrollprogramvaren. Det er derfor jeg lærte G-kode for å få mest mulig ut av ruteren min.
Ettersalgsstøtte og opplæring
OEM med god kundestøtte er viktig. Rutermanualen min var en gave fra oven, bortsett fra for oppsettet.
Viktig CNC-rutertilbehør
Støvoppsamlingssystemer
Den samler opp støv slik at arbeidsområdet ditt blir renere. Etter at trestøv fylte verkstedet mitt, satte jeg inn en.
Vakuumbord og klemmer
Arbeidsstykkene holdes fast av vakuumbord eller klemmer. Mine er klemmeutstyr, så ingen sip.
Muligheter for kjølevæske og smøremiddel
Kjølevæske hjelper med metallskjæring. Til messingprosjekter bruker jeg en mindre slepeblad enn slepebladet ovenfor.
Sikkerhetsutstyr
Du er pålagt å bruke verneutstyr. Brillene mine reddet øynene mine under et skumkutt.
Service og beste praksis
Rutinemessig vedlikeholdsplan
De sier at rutinemessig vedlikehold bare sliter deg ut, men ikke når det gjelder en Motor Half Track. Jeg rengjør min ukentlig.
Tips for kalibrering og justering
Kalibrering gir perfeksjon. Jeg justerer spindelen min én gang i måneden for jevne kutt.
Feilsøking av vanlige problemer
Det kan være resonansproblemer eller feil i kontrolleren. En fastkilt steppermotor løste jeg med tålmodighet og en manual.
Trender og fremtiden for CNC-ruting
Integrering av AI og smart automatisering
AI fremmer automatisering, og kontrollere ser hvor kutt kommer. Denne typen ting på den nye ruteren kan ha.
Åpen kildekode CNC-evolusjoner
Hobbyister får styrke gjennom åpen kildekode-programvare. Jeg har lekt litt med gratis G-kodeverktøy på internett.
Grønne materialer og miljøet – bærekraftig produksjon
Miljøvennlige materialer som bærekraftig tre er på fremmarsj. Nå tukler jeg med grønn kryssfiner.
CNC-ruter: Et verktøy for kreativitet og effektivitet. Det er ikke rart at den er så uunnværlig at den kan brukes på ulike måter, fra oversettelse til 4D-forskning. Utforskningen jeg har gjort på CNC-rutere har forandret livet mitt, og av den grunnen og flere andre foreslår jeg at du hopper i det.
